直接空気捕集：次世代リアクターが広範な採用を実現する可能性

A team of innovative engineers from Rice University has achieved a major milestone in the carbon capture industry with their latest development that could revolutionize the market. The researchers successfully created an electrochemical reactor that can enhance carbon capture from the atmosphere with unmatched efficiency and no harmful byproducts. Here’s how this new direct air capture method could make the world one step closer to achieving net-zero carbon emissions in the future.

ライス大学の革新的なエンジニアチームは、炭素捕集業界で画期的なマイルストーンを達成し、市場を変革する可能性のある最新開発を実現しました。研究者は、大気からの炭素捕集を比類なき効率で強化し、有害な副産物を出さない電気化学リアクターを成功裏に作製しました。この新しい直接空気捕集法が、将来的に世界をネットゼロ炭素排出に一歩近づける方法をご紹介します。

排出量が新たな高みへ達し、気候災害を引き起こす

A 報告書 published in BioScience studying the current state of the climate found that the world is “on the brink of an irreversible climate disaster.”  The same study showed that fossil fuel emissions have increased to an all-time high. This growth was highlighted by the fact that the 3 hottest days ever occurred in July of 2024. Additionally, the sea surface temperatures hit new records in 2024 in multiple regions.

BioScience に掲載された報告書によると、現在の気候状態を調査した結果、世界は「不可逆的な気候災害の瀬戸際にある」と指摘されています。同じ研究では、化石燃料の排出量が史上最高に増加したことが示されました。この増加は、史上最も暑い3日が2024年7月に発生したことがハイライトされています。さらに、2024年には複数の地域で海面温度が新記録を樹立しました。

These data point to the undeniable fact that it is time for governments to take initiative. Thankfully there are several approaches they have as options. Driving sustainability and renewability is at the core of this approach. From pushing for more EVs and alternative energy sources to taxing wasteful manufacturers, there are solutions worth following.

これらすべての気候データは、政府が主導権を握る時期であるという否定できない事実を示しています。幸いにも、いくつかのアプローチが選択肢として存在します。持続可能性と再生可能性の推進がこのアプローチの核心です。より多くの電気自動車や代替エネルギー源の推進から、浪費的な製造業者への課税まで、追随すべき解決策があります。

Notably, there isn’t one option that can solve this problem. People will need to change their habits alongside technological advancements to achieve victory. One such tech, Carbon capture, usage, and storage (CCUS) is seen as one of the best ways to help achieve these goals.

特に、この問題を解決できる単一の選択肢はありません。人々は技術の進歩とともに習慣を変える必要があります。こうした技術の一つである炭素捕集・利用・貯留（CCUS）は、これらの目標達成に最も有効な方法の一つと見なされています。

直接空気捕集 – 現在の方法

Reducing carbon emissions is a priority for environmentalists globally. Notably, direct air capture is the most popular method of removing CO2 from the atmosphere. There are several ways that this process can be initiated. However, they all require the use of dangerous chemicals that leave byproducts, or an intense amount of energy is required to complete the extraction process.

炭素排出削減は、世界中の環境保護活動家にとって優先課題です。特に、直接空気捕集は大気中のCO2を除去する最も一般的な方法です。このプロセスを開始する方法はいくつかありますが、すべて危険な化学物質を使用し副産物が残るか、抽出プロセスに大量のエネルギーが必要です。

The most popular methods use chemicals to bond carbon and oxygen atoms in the gas molecules to other compounds in purpose-selected liquids. The CO2 is introduced via a mixed gas stream of varying degrees and strengths to trap the dioxide molecules in the liquid. Once contained in the solutions, the CO2 extraction process begins.

最も一般的な方法は、ガス分子中の炭素と酸素原子を目的に選択された液体中の他の化合物と結合させる化学物質を使用します。CO2は、さまざまな濃度と強度の混合ガス流として導入され、液体中に二酸化炭素分子を捕捉します。溶液に捕捉された後、CO2抽出プロセスが開始されます。

The extraction process is the most energy-intensive part of the procedure. Depending on the gas options it can require multiple steps and highly specialized locations. The most common methods of extracting CO2 from the solvents involve heat, chemical reactions, or electrochemical processes. Additionally, the type of solvent used dictates the intensity and effectiveness of this approach.

抽出プロセスは手順の中で最もエネルギー集約的です。ガスの選択肢に応じて、複数のステップや高度に専門化された施設が必要になることがあります。溶媒からCO2を抽出する最も一般的な方法は、熱、化学反応、または電気化学プロセスです。さらに、使用される溶媒の種類がこのアプローチの強度と効果を左右します。

アミン系吸着剤

The most popular solution used for carbon capture is Amine-based sorbets. This solution is effective at trapping CO2 without using a lot of energy. However, the solution is unstable and toxic, resulting in additional risk and storage costs following the process.

炭素捕集に最も広く使用されている解決策はアミン系吸着剤です。この溶液は大量のエネルギーを使用せずにCO2を捕捉するのに効果的です。しかし、溶液は不安定で有毒であり、プロセス後に追加のリスクと保管コストが発生します。

ナトリウムおよびカリウム水酸化物

Scientists have also introduced a less toxic approach that utilizes Sodium or potassium hydroxides as the trapping solvent. This strategy provides solid bonds between the CO2 and solvent atoms. The problem is that the bonds are so strong they require an enormous amount of heat to break, releasing the carbon. As such, this method is expensive and requires a lot of specialty equipment.

科学者は、ナトリウムまたはカリウム水酸化物を捕捉溶媒として利用する、より低毒性のアプローチも導入しています。この戦略はCO2と溶媒原子間に強固な結合を提供します。しかし、結合が非常に強固であるため、炭素を放出するために莫大な熱が必要です。そのため、この方法は高コストであり、専門的な装置が多数必要です。

直接空気捕集 PSE リアクター研究

Recognizing the limitations of these technologies and the clear demand for a more sustainable and easier-to-integrate solution. RICE University engineers went to work creating the first room temperature direct air capture device. The team published their findings in Nature Energy¹.

これらの技術の限界と、より持続可能で統合しやすいソリューションへの明確な需要を認識し、RICE大学のエンジニアは常温で動作する初の直接空気捕集装置の開発に取り組みました。チームはその成果をNature Energy¹に掲載しました。

出典 – RICE University

The report introduces the PSE (Porous Solid Electrolyte) reactor. This electrochemical regeneration device relies on electrical energy to separate carbon from the air rather than heat or other more expensive methods. The reactor described integrates a porous solid electrolyte layer, enabling researchers to optimize electrical inputs. These inputs dictate ion movement and mass transfer, ushering CO2 molecules away using current rather than chemicals.

この報告書では、PSE（多孔質固体電解質）リアクターが紹介されています。この電気化学的再生装置は、熱や他の高価な方法ではなく、電力を利用して空気中の炭素を分離します。記載されたリアクターは多孔質固体電解質層を統合しており、研究者は電気入力を最適化できます。これらの入力はイオンの移動と質量移動を制御し、化学薬品ではなく電流でCO2分子を除去します。

直接空気捕集 PSE リアクター試験結果

The reactor successfully proved it could remove CO2 without the need for heat. Its modular three-chambered structure allows the reactor to separate alkaline absorbent in one and high-purity carbon dioxide in the other. The team found that the reactor could selectively split NaHCO3/Na2CO3 solutions with 90% capture capacity. Impressively, the reactor only required a tiny amount of energy and proved to be resilient across different mixtures.

リアクターは熱を必要とせずにCO2を除去できることを実証しました。そのモジュラー式三室構造により、リアクターは一方でアルカリ性吸収剤を、もう一方で高純度二酸化炭素を分離できます。チームは、リアクターがNaHCO3/Na2CO3溶液を選択的に分解し、90％の捕集能力を示すことを発見しました。驚くべきことに、リアクターはごく少量のエネルギーで済み、さまざまな混合物に対しても耐性があることが証明されました。

水素生成

The report also found that the process can be used to cogenerate hydrogen. Hydrogen fuel is already in use to power a variety of items, heat homes, and much more. Hydrogen fuel cells can cleanly and efficiently produce electricity. It makes sense to add them to the team’s overall goal of driving sustainability to new heights.

報告書はまた、このプロセスが水素の同時生成に利用できることを明らかにしました。水素燃料はすでにさまざまな機器の電力供給や住宅の暖房などに使用されています。水素燃料電池はクリーンかつ効率的に電力を生成できます。これをチームの持続可能性を新たな高みへ導く総合目標に組み込むことは理にかなっています。

直接空気捕集 PSE リアクターが市場にもたらす利点

This research brings a lot of benefits to the table. For one, the entire project relies on already available and tested technologies. This strategy makes the venture more practical. It’s easier to integrate, train new users, and innovate the process, as products like hydrogen fuel cells have been commercially available for a decade.

この研究は多くの利点を提供します。まず、プロジェクト全体が既に利用可能で実証済みの技術に依存している点です。この戦略により、事業は実用的になります。統合が容易で、新規ユーザーの教育やプロセスのイノベーションも簡単です。例えば、水素燃料電池は10年以上商業化されています。

コスト効果的

Another major benefit of the PSE reactor is its low operating and build costs. Businesses can save funding using this approach versus heat-intensive or wasteful options. As such, many see this technology as a major step toward reducing the price of capturing emissions.

PSEリアクターのもう一つの大きな利点は、運転コストと建設コストが低いことです。企業は熱集約型や無駄な選択肢に比べてこのアプローチで資金を節約できます。そのため、多くの人がこの技術を排出捕集コスト削減への重要な一歩と見なしています。

エネルギー障壁の削減

Another major benefit of lowering energy consumption is that it opens up the technology to more applications and industries. The report highlighted the process’s low energy consumption, demonstrating that the process could save businesses big time in the future.

エネルギー消費を削減するもう一つの大きな利点は、技術がより多くの用途や産業に展開できることです。報告書はプロセスの低エネルギー消費を強調し、将来的に企業に大幅な時間とコストの節約をもたらすことを示しています。

スケーラビリティ

Scalability is another benefit that can’t be overlooked. The PSE reactor can accomplish impressive carbon capture results without requiring a massive investment into infrastructure like current CO2 processing plants. As such, this solution is better suited for today’s economy.

スケーラビリティは見過ごせない利点です。PSEリアクターは、現在のCO2処理プラントのような大規模なインフラ投資を必要とせず、印象的な炭素捕集成果を達成できます。そのため、このソリューションは現代の経済に適しています。

クリーン

One of the biggest benefits that the PSE reactor brings to the market is its clean processing capabilities. The report demonstrated how it can separate CO2 without leaving any waste byproducts. These results show that the new method provides high sustainability.

PSEリアクターが市場にもたらす最大の利点の一つは、クリーンな処理能力です。報告書は、廃棄副産物を残さずにCO2を分離できることを示しました。これらの結果は、新しい方法が高い持続可能性を提供することを示しています。

柔軟性

The PSE reactor was tested across different environmental conditions to see how it affected performance. The reactor was found to have superior adaptability to different cathode and anode reactions, making it the ideal solution for CO2 direct air capture in most scenarios.

PSEリアクターは、さまざまな環境条件下でテストされ、性能への影響が評価されました。リアクターは異なる陰極・陽極反応に対して優れた適応性を示し、ほとんどのシナリオでCO2直接空気捕集に最適なソリューションであることが分かりました。

統合

Integrating most CO2 capture methods is a painstaking process. This new approach will reduce integration times by eliminating the need for heat or chemicals. The all-electric generator is much easier to introduce into business systems than its predecessors, opening the door for high adoption rates.

ほとんどのCO2捕集方法の統合は手間のかかるプロセスです。この新しいアプローチは、熱や化学薬品を不要にすることで統合時間を短縮します。全電気式ジェネレーターは従来のものよりビジネスシステムへの導入が容易で、採用率の向上への道を開きます。

研究者

Rice University researchers Xiao Zhang, Zhiwei Fang, Peng Zhu, Yang Xia, and Haotian Wang spearheaded the project. Notably, Wang has worked in the decarbonization process for years. Now, the team intends to expand their testing to see how it handles industrial-scale operations.

ライス大学の研究者であるXiao Zhang、Zhiwei Fang、Peng Zhu、Yang Xia、そしてHaotian Wangがプロジェクトを主導しました。特に、Wangは長年脱炭素化プロセスに従事しています。現在、チームは産業規模の運用での性能を検証するためにテストを拡大する予定です。

直接空気炭素捕集研究から恩恵を受けられる企業

The carbon capture space continues to expand and interest in firms operating within the market has grown. The combination of more frequent natural disasters and renewed interest by legislators seeking to introduce environmental-centric laws like carbon tax has led to unique opportunities for companies positioned properly.

炭素捕集分野は拡大し続け、市場で活動する企業への関心も高まっています。自然災害の頻発と、炭素税など環境重視の法律導入を目指す立法者の関心が再燃したことが、適切に位置付けられた企業にとってユニークな機会をもたらしています。

NET Power Inc

NPWR 価格チャート

North Carolina-based renewable energies firm, NET Power Inc (NPWR ) was founded in 2010 to create an electrical energy turbine that didn’t produce any air emissions. The company succeeded in its task thanks to support from various strategic investors and researchers. Today, it is one of the premier providers of high-pressure supercritical CO2-powered turbines.

ノースカロライナ州拠点の再生可能エネルギー企業、NET Power Inc (NPWR )は、2010年に大気排出のない電力タービンを開発するために設立されました。同社はさまざまな戦略的投資家や研究者の支援によりこの目標を達成しました。現在、同社は高圧超臨界CO2駆動タービンの主要プロバイダーの一つです。

These devices recirculate CO2 emissions to lower operation costs and eliminate air pollution. The project has been a major success and is seen by many as a crucial step in preparation for the growing electrical demands AI systems have put on the grid.

これらの装置はCO2排出を再循環させ、運用コストを削減し、大気汚染を排除します。このプロジェクトは大きな成功を収め、AIシステムが電力網に課す増大する電力需要に備える重要なステップと多くの人が見なしています。

NET Power Inc. is backed by Occidental, Baker Hughes (BKR ), Constellation, and SK Group. This network, in coordination with its innovative approach to energy generation, makes NET Power Inc. stock a smart acquisition for traders seeking access to the clean energy sector.

NET Power Inc.はOccidental、Baker Hughes、Constellation、SK Groupの支援を受けています。このネットワークは、エネルギー生成における革新的アプローチと連携し、クリーンエネルギー分野へのアクセスを求めるトレーダーにとってNET Power Inc.の株式を賢明な取得先にしています。

Aker Carbon Capture

Aker Carbon Capture is a primer supplier of commercial CO2 capture devices. The project launched in 2020年8月 and is a subsidiary of the Aker Horizons investment company. This investment firm focuses on launching clean tech companies with the potential to revolutionize the market.

Aker Carbon Captureは商業用CO2捕集装置の主要サプライヤーです。プロジェクトは2020年8月に開始され、Aker Horizons投資会社の子会社です。この投資会社は、市場を変革する可能性を持つクリーンテック企業の立ち上げに注力しています。

Notably, Aker Carbon Capture has seen some ups and downs. The project was awarded the first carbon capture and storage constraints for a cement facility in the world. In 2024年8月, it became the first company to achieve a contract to design and integrate a large-scale carbon capture plant servicing a pulp and paper facility in the US.

特に、Aker Carbon Captureは波乱を経験しています。プロジェクトは世界で初めてセメント施設向けの炭素捕集・貯留制約を受賞しました。2024年8月には、米国のパルプ・紙工場向け大規模炭素捕集プラントの設計・統合契約を獲得した初の企業となりました。

Aker Carbon Capture stock, which is only available OTC, saw a steady decrease over the last few years. However, its recent 3rd quarter earnings showed the firm holds NOK 4.5 billion in cash and a solid equity position at NOK 5.5 billion.

OTCでのみ取引されるAker Carbon Captureの株価は、ここ数年で着実に下落しています。しかし、最近の第3四半期決算では、同社が現金45億ノルウェークローネ、自己資本55億ノルウェークローネを保有していることが示されました。

This growth was driven by a strategic partnership with SLB, resulting in the creation of SLB Capture. Analysts see this partnership as a “buy” signal for ACC.OL, which is wisely positioned for growth in the carbon capture economy.

この成長はSLBとの戦略的パートナーシップにより促進され、SLB Captureが創設されました。アナリストはこの提携をACC.OLに対する「買い」シグナルと見ており、炭素捕集経済での成長に賢く位置付けられています。

直接空気捕集技術の改善がグリーン経済を促進できる可能性

When you examine the advantages of direct air carbon capture when used alongside renewable energies and practices, it’s easy to see why many believe this is the best approach to prevent climate meltdown. This latest research takes the CO2 capture process forward, making it possible to introduce CO2 capturing devices on an entirely new scale. As such, the technology is ready for the next step in testing followed by deployment.

再生可能エネルギーや実践と組み合わせた直接空気炭素捕集の利点を検討すると、多くの人がこれが気候崩壊を防ぐ最適なアプローチと考える理由が容易に理解できます。この最新の研究はCO2捕集プロセスを前進させ、全く新しい規模でCO2捕集装置を導入可能にします。そのため、技術は次のテスト段階とその後の展開に向けて準備が整っています。

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研究参照：

^{1. Zhang, X., Fang, Z., Zhu, P., et al. (2025). 多孔質固体電解質リアクターにおける（バイ）炭酸塩から高純度CO₂を電気化学的に再生し、効率的な炭素捕集を実現する. Nature Energy, 10(1), 55–65. https://doi.org/10.1038/s41560-024-01654-z}