産総研が水蒸気を含むガスからメタノールの回収と濃縮が可能な吸着材を開発：材料技術

産業技術総合研究所は、水蒸気を含むガスからメタノールの回収と濃縮が可能な吸着材を、青色顔料として使われるプルシアンブルーの改良により開発した。回収したメタノールは、資源として再利用できる。

[MONOist]

　産業技術総合研究所（産総研）は2023年2月16日、水蒸気を含むガスからメタノールの回収と濃縮が可能な吸着材を、青色顔料として使われるプルシアンブルーの改良により開発したと発表した。回収したメタノールは、燃料電池の燃料として発電に利用するなど、資源として再利用できる。

水蒸気を含むガスからのメタノール回収と濃縮のイメージ図 出所：産業技術総合研究所

　同技術により開発された吸着剤は、多孔性配位高分子の1つであるプルシアンブルー類似体が、金属イオンとシアノ基（CN）で構成されるジャングルジムのような構造の内部に、イオンや分子を吸着する特性を利用している。

　今回の研究では、マンガン（Mn）とコバルト（Co）がシアノ基で架橋されたMn-Coプルシアンブルー（Mn[Co(CN)₆]_2/3）が、水蒸気を含む大気中から、活性炭ではほとんど吸着できない濃度の500ppmv（乾燥した空気分子100万個中に占める対象ガス分子の数）で、メタノールを吸着できることを確認した。1kgあたり154gを吸着し、吸着量は同条件の活性炭の5倍以上となった。

25℃におけるMn-Coプルシアンブルーと活性炭のメタノール吸着量の濃度依存性（a）、Mn-Coプルシアンブルー、ゼオライト、活性炭によるメタノール吸着量（b）［クリックで拡大］ 出所：産業技術総合研究所

　水蒸気を含むガスからメタノールを吸着させると、同時に水蒸気も吸着するが、脱離温度の違いにより除去が可能だ。70℃の加熱処理で水蒸気を除去した後に、150℃に加熱することで、直接燃焼が可能な95重量％溶液にメタノールを濃縮できる。

　同技術により、95重量％溶液のメタノールを1kg得るために必要なエネルギーは18.9MJ（メガジュール）で、メタノール1kg当たりの燃焼エネルギー23MJや、天然ガスから製造するエネルギー約31MJよりも低い。

回収したメタノール（a）、実際に燃焼した様子（b）、回収濃縮と燃焼、製造に関わるエネルギーの比較（c） 出所：産業技術総合研究所

　さらに、Mn-Coプルシアンブルーに対して吸着と脱離を10回繰り返しても、回収できるメタノール量は変わらず、繰り返し使用が可能なことが判明した。

吸着脱離繰り返し試験 出所：産業技術総合研究所

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