CO2を燃料に？触媒の発見が排出物をチャンスに変える

メタノールは、プラスチックや燃料をはじめとする数多くの化学製品の重要な原料です。チューリッヒ工科大学の触媒工学教授であるハビエル・ペレス＝ラミレス氏が指摘するように、メタノールは「幅広い化学物質や材料の製造における普遍的な前駆体」、いわば「化学界の万能ナイフ」とよく表現されます。

この液体は、化学製品や燃料の持続可能な生産への移行において重要な役割を果たすが、それは水素の製造と触媒反応の駆動に使用されるエネルギーが持続可能な方法で生成される場合に限られる。その場合、メタノールは最終的に気候中立的な方法で生産され、二酸化炭素（CO₂）を環境に優しい方法で利用することができる。₂）を大気から取り除きます。

しかし、従来のメタノール生産は、その大部分が化石燃料から生産されるため、温室効果ガス（GHG）の排出量が多く、持続可能性に乏しい。

しかし、もはやそうではないかもしれない。チューリッヒ工科大学の科学者たちが、化石燃料を使わない化学産業の基盤となる可能性のあるメタノール合成法を開発したからだ。Nature誌に掲載されたこの研究は、 研究¹ 個々の金属原子を触媒として用いることで、水素と二酸化炭素から液体アルコールを製造する方法を詳述している。

科学者たちが触媒を用いて化学反応の効率を高める方法を模索し続ける中、チューリッヒ工科大学の研究者によるこの新しい手法は、希少で高価な金属をより経済的に利用することを可能にする可能性もある。

研究者らは、支持材料上に孤立したインジウム原子を配置することで、COを変換できる触媒を開発した。₂ 及び、H₂ メタノールへの変換効率が格段に向上する。

炭素収支の不均衡は課題と機会を生み出す

二酸化炭素（CO₂二酸化炭素は無色無臭無毒の気体で、地球の自然システムにおいて重要な役割を果たしています。植物は二酸化炭素を利用します。₂ 光合成の過程で、エネルギー豊富な化合物を生成し、副産物として酸素を放出する。このプロセスは人間の生存に不可欠である。₂ また、地球規模の炭素循環にも関与しており、炭素原子は大気、地表、生物の間を絶えず移動している。

自然界での重要性にもかかわらず、CO₂ 二酸化炭素は重要な温室効果ガスとして機能します。大気中に太陽光の熱を閉じ込めることで温暖化効果を生み出し、生命に適した気温を維持します。温室効果ガスがなければ、地球は寒すぎて生命が住めないでしょう。しかし、二酸化炭素濃度の上昇はこの温暖化を加速させ、地球温暖化と気候変動を引き起こします。

炭素は岩石、堆積物、大気、生物など複数の貯蔵庫を絶えず循環しています。呼吸、生物の分解、火山噴火、火災などを通じて大気中に再び放出されます。しかし、現在では人間の活動がこのバランスを支配しています。19世紀初頭に産業革命が始まって以来、土地開発と化石燃料の燃焼によって、自然の吸収源が吸収できる量をはるかに超える炭素が排出されています。その結果、大気中のCO2濃度は上昇し、₂ 濃度は急激に上昇しており、その上昇ペースは加速し続けている。

グローバルCO₂ 化石燃料と産業からの排出量は381億1000万トン（GtCO2）に達した。₂2025年には、1990年以降69％以上増加すると、データによると Statista調べ中国は 最大の貢献者 これらの世界の温室効果ガス排出量に続いて、米国が続きます。

近年の工業化と急速な経済成長により、CO2排出量は450%近く増加した。₂ 過去35年間のアジアの国の排出量は、米国での6.1％の減少とは対照的だが、北米の国は依然として 史上最大の炭素排出国.

米国とイスラエルによるイランへの戦争は約 5万トンの温室効果ガス排出量 最初の2週間で。₂ 排出量は増加し続けており、陸と海の炭素吸収源は過去10年間で約15％弱体化している。 グローバル・カーボン・プロジェクト陸上の炭素吸収源であるCO2は発見されたが、₂ 植物や土壌に吸収される排出量は、以前の水準まで回復しつつある。エルニーニョ ここ数年の異常な低迷を経て、力強さを取り戻した。

一方、 自然² 炭素吸収源の減少が大気中のCO2増加の約8％に寄与していることが判明した。₂ 1960年以降の濃度。二酸化炭素の吸収により、海洋のpHは0.1単位低下し、酸性度は30%増加した。

つまり、人間の活動によって二酸化炭素がさらに放出されるにつれて₂ 大気中に放出される二酸化炭素の量が自然のプロセスで除去できる量を超えているため、大気中の二酸化炭素の量は増加し続け、新たな記録を更新しており、二酸化炭素問題への対策が喫緊の課題となっている。₂ 排出量。

この深刻な問題に対処する一つの方法は、再生可能エネルギーへの移行です。太陽光、風力、水力、地熱、バイオマスは有望な解決策となる一方で、この移行は初期投資の高額さ、インフラ整備の必要性、技術的な課題など、多くの困難を伴う長期的なプロセスです。

その他の方法としては、持続可能な交通手段の導入、エネルギー効率の向上、植林や土地管理による既存の炭素の除去などが挙げられる。

これらはすべて有望な解決策ですが、もし私たちが 二酸化炭素を捕獲する 環境から直接採取し、それを原料として利用するのはどうだろうか？この主要な温室効果ガスを燃料に変えることができたらどうだろう？それは気候変動対策とエネルギー技術における画期的な進歩となるだろう。地球温暖化を最小限に抑えるだけでなく、世界の高いエネルギー需要を満たすことにもつながるからだ。

いくつかの研究では、 COを変換する₂ 燃料に変える。 このプロセスは、燃料から排出される二酸化炭素の量が同量であるため、カーボンニュートラルです。₂ 燃焼時に発生する二酸化炭素を回収し、触媒水素化や電気化学的還元などの化学的手法を用いて、再生可能エネルギーでメタノール、ディーゼル、ガソリンなどの炭化水素燃料に変換する技術である。

メタノールは、CO2を回収するための最も実用的で拡張性の高い方法の一つとして際立っています。₂ 既存のインフラとの互換性と、様々な業界における汎用性のおかげで、利用率が高くなっています。

メタノール（CH₃OH）は、工業用途で環境中に放出されるほか、微生物、植物、火山ガスなどからも自然に発生する、無色透明で可燃性があり、非常に毒性の高いアルコールです。摂取または吸収されると、失明、臓器不全、死亡など、重大な健康被害を引き起こす可能性があります。

この液体化合物は、不凍液、工業用溶剤、プラスチック、塗料、発泡体、樹脂、医薬品、燃料の原料として使用されます。また、再生可能電力の貯蔵用エネルギーキャリア、従来型燃料の添加剤、代替液体燃料としても利用されます。「よりクリーンな」エネルギー源として、メタノールはバス、乗用車、トラック、船舶、ボイラー、燃料電池の燃料として使用されます。さらに、もう一つの再生可能燃料であるジメチルエーテル（DME）の製造にも使用されます。

その可能性にもかかわらず、COからのメタノール生産の規模拡大は₂ 依然として、高いエネルギー要件、水素の入手可能性、費用対効果の高い触媒の必要性など、多くの課題に直面している。しかし、これらの分野における継続的な研究は急速な進歩を遂げている。

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単原子技術革新により効率的なCO2回収が可能に₂ 変換

二酸化炭素と水素からメタノールを製造するために、チューリッヒ工科大学の研究者たちは触媒研究において大きな進歩を遂げた。

触媒は古代から利用されてきた。例えば、パン作りに使われる酵母には、小麦粉をパンに変える天然の触媒（酵素）が含まれている。触媒技術の進歩は、生分解性プラスチック、新薬、そして環境に優しい燃料の開発につながってきた。

触媒とは、反応をより容易かつ効率的にする物質のことです。これらの「反応促進剤」は、化学反応を加速させたり、反応を開始するために必要な圧力や温度を下げたりしますが、反応自体では消費されません。

化学反応は、分子内の原子間の結合を再配置する必要があるため、開始にエネルギーを必要とします。このエネルギー障壁は、マッチを擦る程度であれば小さい場合もあれば、工業プロセスでははるかに大きくなり、コスト上昇につながります。触媒はこの障壁を下げるのに役立ち、最も効果的な触媒は、希少で高価な金属を含むことが多いです。

チューリッヒ工科大学の化学者による画期的な発見により、COからメタノールを生成するために必要な最小エネルギーを大幅に低減する触媒が開発された。₂ そして水素。研究者たちはインジウムを極めて効率的に利用することに成功し、各インジウム原子がそれぞれ独立した活性部位として機能するようにした。

触媒研究における従来の試行錯誤的なアプローチとは異なり、新たに発見された触媒は、その表面で起こる反応をより精密に分析・理解することを可能にし、より最適化された合理的な触媒設計への道を開くものである。

「当社の新しい触媒は、単原子構造を有しており、孤立した活性金属原子が、特別に開発された支持体材料の表面に固定されています。」

– ペレス・ラミレス氏、国立研究能力センター (NCCR) 触媒所長

今回発見された触媒は単原子である一方、従来の触媒は金属を集合体として含んでいる。これらの粒子は非常に小さいが、通常は数百から数千個の金属原子を含んでいる。これらの原子の多くは、反応に直接関与していない。しかし、これらの原子が個々のレベルで機能することができれば、科学者は希少で高価な化学元素をより有効に活用できるため、はるかに効率的になり、貴金属の経済的に実現可能な利用が可能になる。

また、孤立した原子の触媒特性は、凝集体の触媒特性とは異なる。

「インジウムはこの触媒に10年以上前から使用されています」と、CO用のより優れた触媒の研究に取り組んでいるペレス＝ラミレス氏は述べた。₂15年以上にわたりメタノール製造に携わり、この分野で複数の特許を保有している。「我々の研究では、酸化ハフニウム上の孤立したインジウム原子が、より効率的なCO2生成を可能にすることを示した。」₂多数の原子を含むナノ粒子の形でインジウムをベースとしたメタノール合成よりも優れている。」

インジウム（In）は銀白色の金属で、その供給は主に亜鉛採掘産業に依存しており、インジウムは少量の副産物である。中国（40%）はインジウムの最大生産国であり、世界のインジウム埋蔵量の大部分を保有している。この金属は、太陽電池、はんだ、フラットパネルディスプレイ、LED、熱伝導性材料、電池などに必要な酸化インジウムスズ薄膜、合金、半導体材料に幅広く使用されている。

研究チームは、酸化ハフニウムの表面に単一のインジウム原子を正確に配置するために、いくつかの新しい合成経路を開発した。他の研究機関との共同研究で行われたこの研究の重要な部分の一つは、原子にとって安定でありながら反応性の高い環境を提供する支持体材料を設計することであった。

一つの方法として、出発原料を2,000～3,000℃の炎で燃焼させた後、急速に冷却する方法がある。これにより、インジウムが表面に留まり、しっかりと組み込まれる。

触媒原子を耐熱性酸化ハフニウムに埋め込むことで、単原子触媒が高温高圧などの極限条件下にも耐えられることが実証された。この耐久性は、COからメタノールを合成する際に重要となる。₂ また、水素ガスを生成するには、300℃もの高温と、通常の気圧の約50倍の圧力が必要となる。

「火炎噴霧熱分解法によって合成されたナノ構造のインジウム・ハフニウム酸化物は、インジウム・ジルコニウム酸化物よりも最大70％高いインジウム比メタノール生産性を達成し、特にインジウム単原子の場合に最大の効果が見られた」と研究は述べている。

単原子触媒のもう一つの利点は、科学者が干渉信号をはるかに少なくして反応機構を分析できるため、より明確な知見が得られることです。ナノ粒子で構成された既存の触媒は、研究が非常に困難でした。それらは基本的にブラックボックスでした。反応は表面のごく少数の原子でのみ起こりますが、多くの測定信号は反応に関与していない粒子内部の原子から発生するため、何が起こっているのかを解釈するのが難しくなります。

「メタノール触媒の開発と反応機構の詳細な解析は、こうした学際的な専門知識なくしては不可能だったでしょう。」

– ペレス＝ラミレス

炭素リサイクルへの投資

セラネス株式会社 (CE + 1.67％) は、エンジニアリングポリマーを製造するグローバルな化学・特殊材料企業です。主な事業分野は、エンジニアリング材料とアセチル鎖です。

特筆すべきは、同社がCO2変換に直接関与していることである。₂ メタノールに変換。セラニーズは、日本の三井物産との合弁会社であるフェアウェイ・メタノールを通じて、約18万トンのCO2を回収する予定だ。₂ 年間130,000万トンの低炭素メタノールを生産する。

最近、セラニーズ社は、フランクフルトとテキサスの生産拠点において、HostaformおよびCelcon POM ECO-Cグレードのカーボンフットプリント認証（CFC）を取得しました。これは、材料性能に悪影響を与えることなく化石燃料由来の原料を削減するために、セラニーズ社が炭素回収・利用（CCU）技術に投資した結果です。

時価総額70億ドルのセラニーズ社の株価は現在62.47ドルで取引されており、年初来48%上昇している。同社の株価は2024年初頭に170ドルを突破した後、過去2年間は下落傾向にあり、昨年末には約35ドルまで下落したが、現在は再び上昇基調にある。

同社のEPS（過去12ヶ月）は-10.40、PER（過去12ヶ月）は-6.02です。Celaneseの配当利回りは0.19%です。

同社の財務状況については、2025年度通期の純売上高は、価格と販売量の両方が4%減少したことにより、7%減の9.5億ドルとなった。営業損失は7億8600万ドル、GAAPベースの希薄化後1株当たり損失は10.44ドル、調整後1株当たり利益は3.98ドルだった。

セラニーズ社は、塗料、コーティング剤、自動車、建設などの主要な最終市場における需要が通常より低かったと報告したが、コスト改善、負債削減の加速、売上高成長の促進のためにキャッシュフローの増加に引き続き注力した。

「当社の通期業績は、困難な環境下における行動計画の有効性と、規律ある実行力を証明するものです。」

– CEO スコット・リチャードソン

2025年、同社は1.1億ドルの営業キャッシュフローを生み出し、7億7300万ドルのフリーキャッシュフローを計上した。

リチャードソン氏によると、このキャッシュフロー創出は、1億2000万ドルを超えるコスト削減、マイクロマックス事業売却の完了、短期債務の借り換え、成長促進と新興国市場における事業拡大のためのプログラムの導入と相まって、同社が「負債削減、コスト改善、売上高成長という優先事項に対して相当な進歩を遂げる」のに役立ったという。セラニーズは直近四半期において、純売上高2.2億ドル、営業利益9300万ドル、調整後1株当たり利益0.67ドルを計上した。

今四半期については、需要に大きな変化はないと見込んでいるものの、季節的な要因による販売量の緩やかな増加が見込まれるため、第1四半期の調整後1株当たり利益は0.70ドルから0.85ドルになると予想している。

「当社は今年も力強いキャッシュ創出が見込まれ、フリーキャッシュフローは6億5,000万ドルから7億5,000万ドルを目標としています。マクロ経済環境は依然として不確実ですが、当社は着実に前進しています。当社が講じている断固たる措置により、セラニーズは最終的な景気回復から大きな恩恵を受けることができると確信しています。」

– リチャードソン

セラニーズ・コーポレーション（CE）の最新株価ニュースと動向

結論

二酸化炭素を燃料に変換することは、気候変動という課題を経済的資産に転換する大きな機会となる。そして、単原子触媒のような革新的な技術によって効率が劇的に向上し、COからメタノールを製造する道が開かれつつある。₂ これまで以上に実現可能性が高まっている。しかしもちろん、この解決策を大規模に展開するには、豊富な再生可能エネルギー、費用対効果の高い水素製造、そして支援的な政策枠組みが必要となる。これらの要素がすべて揃えば、CO2排出量は減少するだろう。₂ 世界最大の環境問題の一つから、最も重要な資源の一つへと転換する可能性を秘めている。

参考情報

1. Zhang, X., Liu, Y., Wang, C., Li, J., Chen, Z., Zhao, H., Xu, L., Sun, K., Zhou, Q., Yang, F., Wu, T., Guo, S., Li, Y., Huang, J., Deng, D., Bao, X. & Li, C. インジウムの単一原子が効率的な CO を可能にする₂ メタノールへの水素化。Nature Nanotechnology (2026)。 https://doi.org/10.1038/s41565-026-02135-y
2. フリードリングシュタイン、P.、ル・ケレ、C.、オサリバン、M.、ハウク、J.、ラントシューツァー、P.、ルイクス、IT、リー、H.、ファン・デル・ワウデ、A.、シュウィングシャックル、C.、ポングラッツ、J.、レニエ、P.、アンドリュー、RM、バッカー、DCE、カナデル、JG、 Ciais, P.、Gasser, T.、Jones, MW、Lan, X.、Morgan, E.、Olsen, A.、Peters, GP、Peters, W.、Sitch, S. & Tian, H. 統合された炭素収支における炭素吸収源に対する新たな気候の影響。ネイチャー 649、98–103 (2026)。 https://doi.org/10.1038/s41586-025-09802-5