海水に電気を流すことでカーボンネガティブな建築材料が出来る
この方法は二酸化炭素を吸い上げ、コンクリート、セメント、プラスター、塗料に使える材料にアップサイクルすることができます。
文:Anthropocene Team
2025年3月27日
海は大気中の二酸化炭素のほぼ3分の1を吸収しています。そして今、研究者たちは、海水に電気を流すだけで、その中の二酸化炭素を固体の鉱物に変えることができると報告しています。
『Advanced Sustainable Systems』誌に掲載された研究を主導したノースウェスタン大学のAlessandro Rotta Loria教授(土木・環境工学)は、これらの鉱物は「建設部門において様々な用途で活用できる可能性がある。例えば、セメント、コンクリート、プラスター、塗料など、建造環境の骨格や仕上げを構成する材料の生産だ」と述べています。
コンクリートの主成分であるセメントの製造は、世界の二酸化炭素排出量の8%を生み出しています。さらに、コンクリートには大量の砂が必要であり、海岸や河川敷、海底から採掘されています。世界中で砂の採掘は海岸を侵食し、生息地を破壊し、地下水を汚染し、漁業に影響を与えているのです。
研究者たちは、コンクリートの環境フットプリントを減らす方法を常に模索しています。セメントの代替品を作ったり、セメントをリサイクルしたり、廃棄物や再利用された材料をコンクリートに混ぜたりすることを提案しています。
ノースウェスタン大学の研究チームは、大気中の二酸化炭素を閉じ込めるカーボン・マイナスとなるセメント砂の代用品を作りました。Rotta Loria教授によれば、彼のチームは、海洋生物が骨格や殻を形成するために海水に溶けたミネラルを沈殿させるメカニズムにヒントを得たと言います。
研究者たちは、電気を使って水を水素と酸素に分ける技術である電気分解を利用しています。基本的には、2つの電極を海水のタンクに浸し、微弱電流を流して水を分解します。その後、二酸化炭素を水中に泡立て、重炭酸イオンを生成します。
水素イオン、酸素イオン、重炭酸イオンは、海水中に自然に存在するカルシウムイオンやマグネシウムイオンと反応し、炭酸カルシウムや水酸化マグネシウムのミネラルを生成します。
電流レベル、流量、二酸化炭素注入のタイミングや時間などの実験条件を微調整することで、研究者たちは生成される鉱物の組成、サイズ、形状、気孔率を変えることに成功しました。
「私たちは同時に、再生可能エネルギー源から得られる電力を使って炭素を隔離し、有用な材料を合成する機会に注目してきた」とRotta Loria教授は言います。
Rotta Loria教授は、このプロセスは大規模な展開が期待できると指摘しています。このプロセスは完全に制御可能で、モジュール式リアクターにスケールアップすることができ、これは、特に海洋や海水の近くに設置する場合に実用的だと考えられます。「現在、このプロセスのスケーラビリティを実証するため、システムのすべてのコンポーネントの最適化に取り組んでいる」とRotta Loria教授は言っています。
出典:Nishu Devi et al. Electrodeposition of Carbon-Trapping Minerals in Seawater for Variable Electrochemical Potentials and Carbon Dioxide Injections. Advanced Sustainable Systems, 2025.
画像: ©Northwestern University
DATE
April 17, 2025AUTHOR
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