研究者たちは、廃棄されたPETボトルを効率的かつ耐久性のある炭素を吸着する素材に変換する新しい化学プロセスを開発しました。これにより、プラスチック汚染と温室効果ガス排出の両方に同時に取り組むことが可能になります。

文：Anthropocene Team
2025年9月18日

研究者たちは、プラスチック廃棄物を効果的な炭素回収素材に変える新たな化学プロセスを開発しました。

この方法は、飲料ボトルや衣類の繊維に使われている、広く普及している透明プラスチック「ポリエチレンテレフタレート（PET）」に適用されます。PETはリサイクル可能ですが、価値が低いため、大半のプラスチックは埋め立て地や焼却炉に送られるか、水路や海洋を汚染する形で廃棄されてしまいます。

この新しい方法は、「プラスチック廃棄物を高価値の炭素回収素材にアップサイクルできることを示しており、プラスチック汚染と温室効果ガスの排出という2つの環境問題に同時に取り組むことができる」と、コペンハーゲン大学とオーフス大学の化学者、Ji-Woong Lee氏は述べています。Lee氏ら研究者たちは、この研究成果を科学誌『Science Advances』に発表しています。

地球温暖化を1.5〜2℃に抑えるためには、世界の炭素排出量を削減するだけでなく、毎年15億〜26億トンの二酸化炭素を大気中から除去する必要があると専門家は考えています。

煙突のような濃度の高い排出源や大気中から直接、排出された炭素を除去する方法はいくつか存在します。これらの炭素回収方法は通常、アミンなどの液体や固体吸着材を必要としていますが、これらは高価であったり、吸収した二酸化炭素を放出するために大量の熱を必要としたりします。

Lee氏のチームは、アミン系吸着材の研究に長年取り組んできました。「安定した吸着材を作るために必要な構成要素が、廃棄されたPETボトルから直接得られることがわかった。これは、廃棄物が気候変動対策の手段に変わる可能性を示している」とLee氏は言います。

研究者たちは新しい吸着材を作るために、PET廃棄物を比較的低温で1,2-エチレンジアミンという化学物質と反応させました。24時間後、この反応によりPETはBAETAと呼ばれる粉末状の物質に変化し、工業用の排気管で使用するためにペレット状に成形することができます。

「私たちの合成法は、比較的穏やかな条件と安価な試薬を使用している。そして、実際のPET廃棄物を使ってキログラム単位のバッチ生産にもすでに成功している」とLee氏は述べています。「さらなる工学的改良は必要だが、この化学プロセス自体は単純で、既存の高分子加工インフラにも適合する」と指摘しています。

BAETAは二酸化炭素を効率的に捕捉します。飽和状態になると、BAETAは150℃という、他のアミン系吸着材よりも低い温度で二酸化炭素を放出します。さらにBAETAは耐久性にも優れ、250℃までの高温でも劣化しないため、高温の排気システムにも適しています。また、この素材は長期間にわたって効果的に機能します。煙道ガスの条件下で150℃の空気中において40サイクル繰り返しても、その性能に変化は見られませんでした。

研究者たちがプラスチック廃棄物から炭素回収素材を作ったのは今回が初めてではありません。3年前、別の研究チームが、酸素のない状態でプラスチック廃棄物を加熱し、二酸化炭素を吸収する超多孔質のスポンジ状素材を作る方法を報告しています。

Lee氏ら研究者たちは、今後この素材のスケールアップを行い、実際の環境下での性能を試験する予定です。

出典： Margarita Poderyte et al. Repurposing polyethylene terephthalate plastic waste to capture carbon dioxide. Sci. Adv. 2025.
画像：©Anthropocene Magazine