東工大、安価な触媒で、メタンをメタノールに変換。

 

研究で使用されたゼオライトの電子顕微鏡画像=横井准教授提供

東京工業大学の横井俊之准教授らは、ゼオライトを触媒に使ってメタンをメタノールに変換する技術を開発した。ゼオライトはケイ素やアルミニウムからなる多孔質の鉱物で、吸着剤などに利用される。実用化すれば白金などの高価な金属触媒を使わずに済み、メタンを変換するコストを抑えられる。

メタンは温暖化ガスの一種で有効利用や排出削減が求められる。だが化学的に安定した物質で、化学反応で有用な物質に変換するのが難しい。メタノールに変換するには高価な金属触媒が必要だった。ゼオライトを触媒に使う研究も進んでいるが、鉄や銅の微粒子を組み込む必要があり製造に手間がかかった。

東工大はゼオライトをセ氏500度に加熱すると構造の一部が壊れ、アルミニウム原子の状態が変化してメタンに化学反応を促すことを見つけた。鉄や銅を使わずに済む。このゼオライトにメタンと亜酸化窒素を通すと、セ氏250度でほぼ全てのメタンをメタノールに変換できた。ゼオライトが含むアルミニウムは生成したメタノールが別の物質になるのを防いだ。

メタノールはプラスチック原料などの合成に使う重要な化学原料だ。液体のため、気体のメタンに比べて輸送や貯蔵も容易になる。横井准教授は「今後は収率を高める研究を進めたい」と話した。

副生成物への対策も課題だ。従来の金属触媒と同様に、ゼオライトを使ってもメタノールの生産量を増やすために温度を上げて反応を加速させると、生じたメタノールが余分な化学反応を起こして副生成物のエチレンなどになる。副生成物を含む生産物の中からメタノールだけを簡易に分離する技術開発が必要だ。