ノーベル賞のMOF　脱炭素社会向け実用が本格化

2025年、日本は2つのノーベル賞を受賞するという快挙を達成しました。今回は、受賞対象となった研究をベースに技術開発を進めるレゾナック・ホールディングスを中心に各社の動向をご紹介します。

ノーベル賞で注目のMOF、目的に合わせて自由に設計

今年10月8日、京都大学の北川進特別教授らが、ノーベル化学賞を受賞しました。受賞対象は、「金属有機構造体(MOF＝Metal-Organic Framework)」の研究。狙った物質を内部にとじ込められる特質が、脱炭素や有害物の除去など幅広い産業の発展に寄与することが評価されました。

MOFは規則正しく並んだたくさんの小さな穴(細孔)を持つ物質です。

これまでも脱臭に使われる活性炭や洗剤などに使用されるゼオライトのようにたくさんの細孔をもつ構造の物質は存在し、気体の分離などに使われてきました。

例えば脱臭に使用される活性炭は、匂いの原因物質を細孔に閉じ込めることで消臭効果を発揮しています。その孔の壁には引力のように中に入った物質を引き付けておく力が働くため、気体などを孔の中に閉じ込めておくことができるのです。

MOFが活性炭やゼオライトと比べて画期的なのは、目的に応じたサイズの細孔や形などを人工的に作れることです。孔のサイズを調整すれば、分子が混在する物質から特定の分子だけを分離・回収したり、孔に貯蔵することができます。排ガスやCO2を分離・回収できれば、温暖化ガスの排出削減につながります。

レゾナックは排ガスからCO2分離・回収

特に混ざりやすく種類ごとに分けにくい「気体」でMOFは使い勝手がよく、CO2の回収では実用化を念頭に研究開発が進みます。

「 レゾナック・ホールディングス 」傘下のクラサスケミカル(大分市)ではMOFを使って工場の排出ガスからCO2を他の気体と分離して回収する研究開発を進めています。

MOFを詰めた装置に圧力をかけて排ガスを流すとCO2だけを細孔の中に捉え、また減圧すればCO2を取り出すことも簡単にできます。既存技術で使われるゼオライトでは必要のない水を先に回収してしまったり、細孔の形や大きさを変えるのが難しいのが課題でしたが、新しい技術では効率よくCO2を分離できます。

各社も活用や実験など多様な展開

「 大阪瓦斯 」では大気からCO2を直接回収する「ダイレクト・エア・キャプチャー(DAC)」でCO2の吸着にMOFを使った試作機を完成させました。閉じ込めたCO2を水素と反応させて次世代燃料の「e-メタン」として活用する構想も持っています。

「 東邦瓦斯 」は2024年、MOFを使ったCO2の分離・回収の実証実験を開始したと発表しました。

空調大手の「 ダイキン工業 」はエアコンの使用済み冷媒の回収・再生技術にMOFを活用しています。ダイキンが冷媒の分離に使うMOFの開発には北川進氏が科学顧問を務める京都大学発のベンチャー「Atomis（アトミス）」が協力しています。

アトミスには他の企業も連携して研究開発を進めています。「 三井金属 」は2019年にアトミスに出資し、協業しています。触媒や電池材料での活用などを検討しているようです。

脱炭素社会の実現に向け、MOFの実用化が今後本格化しそうです。