外から見ると、植物がいとも簡単に行っている光合成。いずれは人工光合成が行われるだろうと思っていたが、今日の報道で、日本がその技術開発で先頭を走っていると知った。
日本が世界のトップを走る脱炭素技術がある。植物の光合成をまねて、太陽光と水、二酸化炭素（CO2）から有用な物質をつくる「人工光合成」だ。実用化を見据えた段階に入った研究もあり、将来的には大きな投資テーマになりそうだ。
人工光合成研究の第一人者とされる東京大学の堂免一成特別教授のからそう聞いて訪れたの、茨城県石岡市にある屋外実験場。最寄り駅から車で20分ほどかかり、鳥のさえずりが響き渡るのどかな場所だ。広大な敷地には、1600枚のパネルが敷き詰められている。
パネルは25センチメートル角で、光触媒を塗布したシートと水が封入されている。光触媒は光を吸収し、それによって起こる化学的な作用で、触れている水を酸素と水素に分解する働きをする。受光面積が合計100平方メートルになるパネルは、よく見ると、ぷくぷくと泡を立て、水素と酸素を生み出し続けていた。
人工光合成は太陽光を使い、水とCO2から燃料や化学製品などをつくる技術だが。水から水素をつくる第1段階と、つくった水素とCO2を使って有用な物質を生み出す第2段階に分かれる。現在、水素を生産するにはメタンからつくる方法が主流だが、CO2も発生する問題点もある。人工合成は水素製造時にCO2を排出しないだけでなく、CO2を化学製品の材料にして消費することもできる。
東大は第1段階を担うこのプラントで、約1年にわたり安定して水素を製造・分離するという世界最大規模の実証試験に成功した。三菱ケミカルホールディングスや富士フイルムホールディングスのグループ企業が参加する「人工光合成化学プロセス技術研究組合」などと共同で達成した。太陽光のエネルギーを使ってどれだけ水素を生み出せたかを示すエネルギー変換効率は、日照条件が良い日でも1%以下にとどまる。利用している光触媒が紫外線しか吸収できないためだ。堂免特別教授は「可視光も吸収できる光触媒を数年以内には開発して5～10%を達成し、2030年ごろに商用プラントの稼働をめざす」とのこと
光触媒を使って水素をつくる研究では、東洋エンジニアリングと富山大学も6月に共同研究を始めると発表している。従来の光触媒では吸収しづらい近赤外線を吸収することもできるため、エネルギー変換効率を高めることも期待できるという。
トヨタ自動車グループの研究開発会社、豊田中央研究所は光触媒より高い変換効率を得るため、電極を使う方式で挑む。
これだけの開発事例が出てきたのだから、実用化は近いと言えるかも知れない。
この水素と炭素を化合させて有機物を作る技術開発が次の段階だがそれがいつになるか。
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