ジェット燃料から衣類まで、微生物の力で二酸化炭素を身近な製品にリサイクルできる

ジェット燃料から衣類まで、微生物の力で二酸化炭素を身近な製品にリサイクルできる テクノロジー

今月初めに発表されたIPCC(気候変動に関する政府間パネル1国際的な専門家でつくる、地球温暖化についての科学的な研究の収集、整理のための政府間機構。)の報告書は、「人類にとってのコードレッド」を意味しています。このような重要な時期に、私たちは地球温暖化対策のためにあらゆる可能な解決策を引き出すべきです。

温室効果ガス排出量の約4分の1は、私たちが使用する製品の製造に関連しています。飲料業界や化学業界など、二酸化炭素を商業的に利用しているところは少なくありませんが、意味のある二酸化炭素の削減を実現するには、現在の需要では不十分です。

そのため、産業界の製造業を二酸化炭素の発生源から二酸化炭素の利用者へと転換する新しい方法を見つける必要があります。

プラスチック、化学薬品、化粧品など、多くの製品には炭素源が必要です。もし、化石炭化水素の代わりに二酸化炭素を使ってこれらの製品を製造できれば、年間数十億トンの温室効果ガスを封じ込めることができるのです。

ガス発酵

ガス発酵

温室効果ガス排出量の約4分の1は日用品の製造から、3分の1は発電から、さらに5分の1は輸送から排出されます。©The Conversation

ビールや蒸留酒、パンなどを作るときに微生物が使われているのをご存知でしょうか。私たちは微生物を使ってビールや蒸留酒、パンなどを作っていますが、エタノールなどのバイオ燃料の製造にも微生物を使うことができます。

微生物は通常、糖分を必要とするため、人間の食料消費と競合します。しかし、「アセトゲン2嫌気性呼吸または発酵の最終産物としてアセテートを生成する微生物です。酢酸菌。」と呼ばれる微生物の中には、二酸化炭素を入力として、エタノールを含むいくつかの化学物質を作ることができるものがあります。

アセトゲンは、地球上で最初に誕生した生命体の一つと考えられています。太古の地球の大気は、現在の大気とは大きく異なり、酸素はなく、二酸化炭素が豊富に存在していました。

アセトゲンは、水素などの化学エネルギーを使って、この炭素をガス発酵という方法で再利用していました。現在、アセトゲンは動物の腸内などの嫌気性環境に多く存在しています。

酸素を使えないアセトゲンは、バイオマス3バイオマスとは、生態学で、特定の時点においてある空間に存在する生物の量を、物質の量として表現したもの。を作る効率が悪く、成長が遅い。しかし、興味深いことに、アセトゲンは生産効率が高いのです。

例えば、一般的な食用作物のエネルギー効率(太陽光を製品に変換する効率)は1%程度です。一方、太陽エネルギーを利用して再生可能な水素を供給し、アセトゲンによるガス発酵に利用した場合、このプロセスのエネルギー効率は10〜15%近くになります。

つまり、アセトゲンは現在の工業プロセスの最大2倍の効率を持つ可能性があり、より安価で環境に優しい選択肢となるのです。ただし、この技術をスケールアップできればの話ですが。

持続可能なカーボンリサイクル(炭素の再利用)

中国、アメリカ、ヨーロッパでは、ガス発酵の規模が拡大しています。産業界から排出される一酸化炭素と水素をエタノールにリサイクルして、2022年には航空燃料、2024年にはペットボトル、さらにはポリエステル製の衣類などを商業的に生産しています。

将来的には、ゴムやプラスチック、塗料、化粧品などの原料となる化学物質の生産にも拡大される可能性があります。

しかし、二酸化炭素は一酸化炭素よりもはるかに大きな排出源であるにもかかわらず、現在、ガス発酵は商業的に行われていません。これは、エンジニアリングやバイオエンジニアリング上の課題があることもありますが、コストが高いことも理由のひとつです。

私たちは、アセトゲンと二酸化炭素のリサイクルの普及に向けた道筋を示すために、最近、Water Research誌に経済評価を発表しました。

その結果、一部の製品の製造には経済的障壁があることがわかりましたが、すべてではありません。例えば、二酸化炭素-アセトゲン発酵を利用して、パースペックス4頑丈な透明合成樹脂の板。航空機の防風ガラスなどに使用される。アクリル樹脂。の製造に必要な化学物質を生産することは、現在でも可能です。

しかし、現在の商業活動とは異なり、これは再生可能な水素製造によって可能になります。再生可能な水素を利用できるようになれば、ガス発酵でできることが大幅に増えます。

今後の展望

オーストラリアには競争力があり、この技術のリーダーとなる可能性があります。世界最大のグリーン水素プロジェクトのホスト国であるオーストラリアには、低コストの再生可能な水素を製造する能力がある。

また、あまり利用されていない再生可能な廃棄物を利用すれば、アセトゲンによる炭素のリサイクルが可能になります。例えば、廃水処理場や埋立地では、大量のバイオガスが発生します。現在、バイオガスは廃棄物として焼却されるか、熱や発電に利用されています。

これまでの研究で、バイオガスはカーボンニュートラル5温室効果ガスの排出量と吸収量を均衡させること。なプロセスで、再生可能な水素と炭素に変換(改質)できることがわかっています。

さらに、この炭素と水素をガス発酵させることで、カーボンニュートラルな製品を作ることができることがわかりました。これにより、バイオガスを燃やして熱や電力を得るだけの場合と比べて、12倍もの価値を提供することができるのです。

IPCCの報告書によると、地球温暖化を2℃以下に抑えるためには、二酸化炭素の除去が必要です。

多くの政府が二酸化炭素の回収・貯留を検討しています。しかし、炭素を廃棄物と見なす考え方を変えれば、経済的なインセンティブを、炭素の廃棄から炭素の再利用に変えることができます。

地下に貯蔵されている二酸化炭素には価値がありません。しかし、その可能性を最大限に引き出し、製品の製造に利用することができれば、持続可能な生産へと移行する無数の産業を支援することができるのです。The Conversation

著者情報:ジャミン・ウッド6クイーンズランド大学 オーストラリア水・環境バイオテクノロジーセンター(旧高度水管理センター)博士候補生/ベルナルディーノ・ビルディス7クイーンズランド大学 オーストラリア水環境バイオテクノロジーセンター(旧高度水管理センター) 上級研究員/Shihu Hu8クイーンズランド大学 オーストラリア水環境バイオテクノロジーセンター(旧先進水管理センター) 上級研究員
This article is republished from The Conversation under a Creative Commons license. Read the original article.

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