セメント材料のCO2吸収に関する革命的研究: カーボンキャプチャーの理解を促進

Tokyo研究者たちは、セメント系材料が大気中のCO2削減に役立つことを発見しました。これらの材料は炭酸化と呼ばれるプロセスを通じてCO2を捕捉し、安定した鉱物に変化させます。多くの研究が行われているものの、その仕組みはまだ完全には解明されていません。『The Journal of Physical Chemistry C』に掲載されたこの研究は、新たな手法を用いて、炭酸化プロセスにおける構造変化と水の移動が重要であることを示しています。

研究の主な発見は次のとおりです。

水輸送の役割と炭酸化による構造変化が重要である。カルシウムシリケート水和物（C-S-H）における水の移動を研究するために、29Si 核磁気共鳴（NMR）と1H NMRリラクソメトリーが用いられる。炭酸化の過程は、相対湿度（RH）やカルシウム対シリコン（Ca/Si）の比率などの要因によって影響を受ける。

千葉大学の大久保貴弘准教授が率いる研究チームは、C-S-Hを生成し、炭酸化を促進するために純粋なCO2にさらしました。この手法により、数年かかる変化を短期間で観察することができました。これらの変化を理解することで、大量のCO2を吸収できる優れた建築材料の開発につながる可能性があります。

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研究によると、Ca/Si比と湿度レベルが炭酸化プロセスに大きな影響を与えることがわかっています。湿度が低くCa/Si比が高いと、細孔径が小さくなり、C-S-H構造からのカルシウムイオンと水の放出が抑制されます。これにより炭酸化があまり効果的でなくなるため、より良いCO2吸収のためにはこれらの要因を調整することが重要です。

この研究は、構造変化と物質移動の両方に焦点を当てて「炭酸化」を調査しているため、重要です。これらの側面を同時に分析することで、このプロセスに対する理解が深まり、気候変動に対抗する新しい材料の開発に役立つかもしれません。

この研究は建築材料を超えて多くの影響を持っています。自然界でも炭酸化反応が起こるため、この方法は私たちがそれらの自然プロセスをより深く理解する手助けとなる可能性があります。この研究により、構造や輸送に関する要因の重要性が明らかにされ、主要な環境問題に対する新たな解決策がもたらされるかもしれません。

セメントと二酸化炭素の相互作用に関する新しい理解は、より効果的な二酸化炭素捕捉システムの開発に寄与する可能性があります。この研究は、セメントが大気中のCO2を削減する上で重要な役割を果たし得ることを示しています。NMRなどの先進的な技術を用いてこれらの相互作用を研究することは、材料科学と環境工学における大きな進歩です。