世界で最も効率よく『人工・光合成』・東芝 2014年11月27日

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人工・光合成・東芝 2014年11月27日

11月27日、NHK website ー: 植物が太陽の光を利用して水と二酸化炭素からエネルギーを作り出す「光合成」の原理を応用した、いわゆる「人工・光合成」の研究で、東芝は、世界で最も効率よく人工光合成を行うことができる技術を開発したと学会で発表しました。

人工光合成は、太陽の光を利用して水と二酸化炭素からエネルギーを作り出す植物の光合成の原理を応用して、メタノールなどの燃料を人工的に作り出す技術で、世界各国で研究が進められています。

兵庫県淡路市で開かれている国際学会で、東芝は26日夜、人工光合成を行う工程に、特殊な半導体や表面に加工を施した金の触媒を使うことで、太陽光エネルギーからメタノールなどの原料である一酸化炭素を作り出す変換効率を1.5%に高めることに成功したと発表しました。

東芝によりますと、これは藻類に匹敵し、現段階では世界で最も高い水準だとしています。

実用化には変換効率を10%程度にまで高めることが必要とされるため、東芝は技術の改良を重ねて、2020年代の前半をめどに実用化を目指すことにしています

人工光合成は、植物の「光合成」の原理を応用して新たなエネルギーを生み出すだけでなく、大気中の二酸化炭素を使うため、地球温暖化対策にもつながる環境に優しい技術としても期待されています。

このため、日本の大学をはじめ、トヨタ自動車やパナソニックも新たなビジネスチャンスを求めて実用化に向けた研究に乗り出しているほか、欧米や中国、韓国など海外勢との技術開発競争も激しくなってきています。

≪ 人工光合成とは ≫

人工光合成は、さまざまな研究が進められていますが、大きく2つの過程があります。

太陽光を使って水を酸素と水素イオンに分解する過程と、この過程で生まれる電子エネルギーで二酸化炭素を分解し、一酸化炭素を作る過程です。

この技術を使って、例えば二酸化炭素を一酸化炭素に変換し、その一酸化炭素を化学的に処理することでメタノールを作り出せるということです。

メタノールは燃料だけでなく、医薬品やペットボトルなどの原料にもできるため、人工光合成が実用化されれば、幅広い産業への波及効果が期待されています。

人工光合成の技術は、もともと日本の大学などが研究開発を進めてきましたが、エネルギー資源の確保や地球温暖化の防止に役立つとして注目を集めた。

アメリカやEU=ヨーロッパ連合のほか、中国、韓国などが次々に国を挙げたプロジェクトを発足させ、開発競争は激しさを増しています。

日本企業では東芝のほか、トヨタ自動車やパナソニックも研究開発に乗り出しています。

≪ 東芝が開発した技術は ≫

東芝が開発した技術は、まず水の中に入れた特殊な半導体に太陽光を当てることで水を酸素と水素イオンに分解し、電子を取り出します。

次に、この電子のエネルギーを使って、二酸化炭素を表面加工を施した金の触媒で一酸化炭素に変換する仕組みです。

こちらの映像は、東芝の実験のうち、二酸化炭素を金の触媒で一酸化炭素に変換するところを撮影したものです。

金色の触媒の表面から出ている泡が一酸化炭素です。
東芝によりますと、従来の技術では太陽光を利用するのに酸化チタンなどの材料を使っていました。

しかし、これらの材料では太陽光エネルギーのうち紫外線しか利用できないため、エネルギーへの変換効率を高めることが難しかったというこです。

このため東芝は、今回、シリコンやゲルマニウムを重ね合わせた特殊な半導体を使うことで、紫外線以外の可視光も含めて、太陽光をより効率よく活用できるようになったとしています。

さらに、表面に微細な加工を施した金の触媒を使うことで化学反応を促進させ、二酸化炭素を一酸化炭素にする効率も高めたということです。

この結果、太陽光エネルギーを燃料の原料になる一酸化炭素に変換する効率は、藻類に匹敵する水準の1.5%に達したということです。

井上特任教授「長時間もたせるのが今後の課題」

人工光合成の分野に詳しい首都大学東京の井上晴夫特任教授は、「エネルギーの変換効率が1%の領域に入ったことは非常に意義があり、またそれが日本の研究グループから出たということはすばらしいと思う。

人工光合成の国際学会では、この数年間で企業の研究成果が出始めており、非常に歓迎すべきことだ。

ただ、今は一定の時間反応するものが多いが、これを長時間もたせることができるかどうかが、今後の課題になる」と話しています。

ノーベル化学賞の根岸氏「日本は研究大国に」

今回の学会に参加している、2010年にノーベル化学賞を受賞したパデュー大学の根岸英一特別教授は「日本企業はこの分野で世界をリードする位置に入ってきた。今回の国際学会でも、日本がこの分野で5本の指に入るくらいの研究大国になっていることがはっきり示されたと思う」と話しています

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