　大気中に放出されるNH₃は、PM2.5の主要因であるとともに、悪臭など身近な環境問題の原因にもなっています。一方、NH₃は非常に生産量が多い基礎化学品であり、肥料や化学品原料、脱硝材などに活用されています。このような現状から、まずは大気中へのNH₃の排出量の削減、そして最終的には排ガス中のNH₃の回収と資源利用の技術開発が期待されています。

古い顔料がアンモニアを吸着する

　排ガス中のNH₃を資源利用するには、薄い濃度のNH₃を回収し、資源として利用できる形で取り出す必要があります。NH₃を取り出すツールとして期待されるのが吸着材です。吸着材は、大気中からNH₃を吸着し、そのNH₃を脱離させることで、薄いNH₃から高濃度の資源として使えるNH₃資源を生み出すことができるのです。

　NH₃の吸着材はさまざまありますが、私たちの研究グループでは、プルシアンブルーという古い顔料がNH₃を吸着する性能が非常に高い、ということを発見しました［参考文献3］。プルシアンブルーは18世紀初頭に初めて合成された青色顔料で、葛飾北斎の富岳三十六景や、ゴッホの絵画にも利用されている古来の顔料です。

　そのような、300年以上も利用されてきた顔料が実はNH₃の吸着材に適していた、ということが分かったのです。さらに、含有されている金属が異なるプルシアンブルーの類似体を調べたところ、よりNH₃の吸着力が高い材料も見つかっています。

図1　葛飾北斎の「神奈川沖浪裏」。青い部分にプルシアンブルーが使われています［クリックで拡大］

　プルシアンブルーの類似体がNH₃を吸着する量は、ゼオライト、イオン交換樹脂、活性炭といった、これまでのNH₃吸着材と比べても非常に高いのです。プルシアンブルーの類似体は、非常に低いNH₃濃度でその吸着力の高さを特に発揮します。例えば30ppmに相当する薄い濃度のNH₃に対して、われわれが開発したプルシアンブルー類似体は、従来利用されてきたイオン交換樹脂や活性炭と比べて最大8倍以上の吸着量を示したのです（図2）［参考文献4］。

図2　われわれ（産総研）が開発したプルシアンブルー類似体と、市販のアンモニア吸着剤とのアンモニア吸着量の比較（30ppmに相当する濃度での吸着量。単位はmmol／g）［クリックで拡大］

　プルシアンブルーの鉄原子（Fe）の一部を銅（Cu）に置換した、プルシアンブルー類似体の1つである銅プルシアンブルーはNH₃が低濃度でも高い吸着量を実現します。加えて、吸着したNH₃を水洗など、さまざまな方法で脱離し、吸着材を再生することができます。

　Feを全てコバルト（Co）に置換したコバルトプルシアンブルーは高い耐熱性を持ち、高温での利用に向いています。このように、プルシアンブルーをベースに原子レベルで改良を施すことで、さまざまな特徴を持つ吸着材が生まれています。また、私たちは実際に使えるように、吸着材の粉末を粒状に成型しました［参考文献5］。銅プルシアンブルーの粒状吸着材は産総研からフソウに技術移転され、ナノブルーで販売を開始しています（図3）［参考文献6］。