日本開發的新材料MOF受到世界關注
2021/10/13
NuMat Technologies公司也擁有利用MOF去除氣體等所含的微細雜質的技術。該公司表示「首先瞄準半導體、生命科學及防衛市場,中期在化學、能源領域將有很大機會」。
在日本國內,日本氟工業株式會社(Nippon Fusso)2020年12月在保護化工廠使用的金屬儲存罐表面的塗佈環節實現了MOF的實用化。源自京都大學的初創企業Atomis提供了採用京都大學特聘教授北川進的技術的材料。
積極涉足的不僅是初創企業。德國化學大型企業巴斯夫(BASF)自2004年啟動研究,一直開發用於氣體分離和儲藏、水吸收等的多種MOF。
具備根據客戶用途加工粉末狀MOF、或塗佈于其他物質表面的技術。巴斯夫日本公司的經理池尻文彥表示,「MOF的潛力巨大。希望儘早推進商用化」。將以「Basolite」的産品名,向能源、汽車和電子等廣泛行業推廣。
德國巴斯夫具有將MOF加工為各種形狀的技術(圖由該公司提供) |
作為主要應用領域,研究積極推進的是應對氣候變暖等環保領域。澳大利亞聯邦科學與工業研究組織(CSIRO)2020年10月在論文中表示製造出試驗設備,能利用MOF廉價實現直接回收大氣中濃度僅為0.04%的二氧化碳的「直接空氣捕獲(DAC)」。將MOF加熱至攝氏80度,即可回收微量的二氧化碳。
在實驗中,重覆吸附和回收濃度70~80%的二氧化碳達到500次以上,性能並未下降。每天能回收6公斤二氧化碳。回收1公斤所需的能源為1.6千瓦時,降至世界最低水準,成本也控制在每噸35~350美元。
「直接空氣捕獲(DAC)」現在的主流是在鹼性溶液中捕捉大氣中的二氧化碳之後,加熱至約900度後進行回收的方式等。作為熱源,需要地熱等的高溫,設置場所受到制約。如果是採用MOF的方式,能利用工廠和垃圾焚燒設施的廢熱熱源,可以在更多地點設置。
日本的國立研究開發法人日本科學技術振興機構的低碳社會戰略中心2021年3月發佈的報告顯示,要推動「直接空氣捕獲(DAC)」普及,需要將回收每噸二氧化碳的成本降至2萬~3.5萬日元以下。利用現有方式,成本高的情況達到約12萬日元,如果使用MOF,有望降至3分之1以下。
各國政府也在推動研究。美國能源部向美國西北大學資助330萬美元,正在扶持採用MOF的「直接空氣捕獲(DAC)」的實現。
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