千葉大学の研究グループは、二酸化炭素（CO2）をより効率的に回収し、低温で放出できる「ビシアザイト」と呼ばれる新しい炭素材料を開発した。この材料は、窒素基を精密に配置することでエネルギーコストを削減しており、工場の排熱を利用して稼働できる可能性がある。この画期的な成果により、大規模な二酸化炭素回収がより手頃な価格で実現するかもしれない。
千葉大学大学院工学研究院の山田康洋准教授および大学院理学研究院の大場友則准教授を中心とする研究チームは、隣接する窒素官能基を制御した炭素材料「ビシアザイト」を開発した。学術誌『Carbon』に掲載された研究では、3種類のタイプが詳細に報告されている。隣接する一級アミン基（-NH2）を持つタイプ（選択率76％）、隣接するピロール型窒素を持つタイプ（同82％）、隣接するピリジン型窒素を持つタイプ（同60％）である。これらはコロネンを加熱し、臭素処理を施した後、アンモニアガスに曝露させるなどの手法を経て活性炭素繊維に導入された。核磁気共鳴分光法やX線光電子分光法といった技術を用いて、窒素の精密な配置が確認されている。試験の結果、隣接する-NH2基やピロール型窒素を持つビシアザイトは、未処理の繊維よりも多くのCO2を回収し、ピリジン型は標準的な材料と同等の性能を示した。特筆すべき特徴は低温での脱離能であり、隣接する-NH2基を持つ材料は、回収したCO2の大部分を60℃以下で放出する。「性能評価の結果、NH2基を隣接して導入した炭素材料では、吸着したCO2の大部分が60℃以下の温度で脱離することが明らかになった。この特性を工場の排熱と組み合わせることで、運用コストを大幅に削減した効率的なCO2回収プロセスを実現できる可能性がある」と山田准教授は述べている。ピロール型窒素を持つタイプはより高い温度を必要とするが、優れた安定性を提供する。山田准教授は「本研究は、設計された窒素ドープ炭素材料を合成するための検証済みの経路を提供し、次世代の費用対効果に優れた高度なCO2回収技術の開発に不可欠な分子レベルの制御を実現する」と付け加えた。これらの材料は、金属イオンの除去や触媒としても応用可能である。本研究は、向科学技術研究財団、JSPS科研費 JP24K01251、および文部科学省のナノテクノロジープラットフォーム（ARIM）の支援を受けて行われた。
