オーストラリアは農業部門のニーズを満たすために輸入尿素に大きく依存しており、2024年には約380万トンを輸入している。同時に同国は、複数の部門にわたって産業排出量を削減するというプレッシャーの増大に直面している。ニューサウスウェールズ大学の研究者らは、廃棄された二酸化炭素と窒素汚染物質を尿素肥料に変換する技術を開発することで、両方の課題に対処しようとしている。これにより、環境への影響を軽減しながら、この必須の農業投入物の国内供給源を創出できる可能性がある。
実験台から産業規模まで
研究室段階で終了する一般的な基礎研究とは異なり、UNSW チームは産業規模の翻訳を積極的に推進しています。-研究者らは、大規模な尿素生産のベンチマークと考えられる装置である尿素電解装置を使用して、排出物を大規模に肥料に変換する実現可能性をテストしている。現実世界の条件下で材料がどのように挙動するかを理解するために、チームはオーストラリアのシンクロトロンで高度な電子ビーム特性評価を使用しました。{{3}この技術により、化学反応をリアルタイムで観察できるようになり、将来の産業実装に向けた重要なデータが生成されます。
プロジェクト リーダーの Daiyan 博士は、特に制御された実験室条件から産業環境に拡張する場合、選択性と効率を確保するには、慎重な触媒エンジニアリングとリアルタイム モニタリングが不可欠であると強調します。-
オーストラリアの尿素依存症への取り組み
オーストラリアは主要な農産物輸出国であるにもかかわらず、国内で十分な尿素を生産しておらず、この分野は世界的な市場変動の影響を受けやすいままになっています。 「この依存は戦略的脆弱性であると同時に残念なことだ」とダイヤン博士は語った。再生可能電力と廃棄炭素から地元でクリーンな尿素を生産することで、輸入依存を減らし、サプライチェーンの回復力を向上させることができる。このアプローチは、排出量に対する規制上の監視の強化とも一致しており、現在では排出量の範囲は二酸化炭素を超えて他の窒素ベースの汚染物質にまで広がっています。-
この研究は、循環化学原理がどのようにしてセメント工場や農業残渣からの廃棄物の流れを肥料生産に統合し、環境問題を商業的に価値のある製品に変えることができるのかを強調しています。
二酸化炭素の回収と変換のアプローチ
直接空気回収技術とは異なり、UNSW の手法は産業および生物起源からの避けられない排出物の利用に焦点を当てています。初期の実験室試験では選択性において有望な結果が示されており、既存の工業操業からの CO₂ を効果的に尿素に変換できることが示唆されています。このプロジェクトはまだ開発中ですが、炭素と窒素の汚染物質を農業、化学物質、燃料の生産に必要な物質に変換するための実用的な経路となります。
ダイヤン博士はこれらの調査結果を国連気候変動会議で発表し、循環経済ソリューションへの投資を提唱しました。 「二酸化炭素は十分に存在している。循環経済について考え、投資を始める必要がある」と同氏は語った。
タイムラインと産業の展望
実験室のプロセスを産業用途に拡張するには通常 10 年以上かかりますが、UNSW チームはこのスケジュールを加速することを目指しています。ダイヤン博士は、このプロジェクトにより 2 ～ 3 年以内にパイロット規模の試験を開始するための業界パートナーを確保できると推定しています。-成功すれば、排出量の多い産業が廃棄物の流れから価値を生み出しながら、同時に環境目標に取り組むことができることが実証されるでしょう。{4}}
最終的に、この研究は循環化学が工業生産を再構築する可能性を示しています。廃棄炭素と窒素を肥料に変換することで、オーストラリアは国内のサプライチェーンを強化し、排出量を削減し、より持続可能な化学部門に貢献できる可能性がある。ダイヤン博士は、「思慮深い触媒エンジニアリングとリアルタイムの特性評価を組み合わせることで、環境問題をチャンスに変えることができます。」-と述べています。
