世界初、窒素と水からアンモニア 東大の研究チーム

朝日新聞によれば、東京大学の西林仁昭教授の研究チームが、水と窒素を原料にアンモニアを作り出す方法を開発したようです。２４日付で英科学誌ネイチャーに発表しました。身近にある水を原料に使い、環境への負荷が少ない常温、大気圧で合成できたのは世界初ということです。
アンモニアは合成繊維や化学肥料などの原料として広く使われ、生産量は世界で年約１・５億トンにのぼる。燃料電池の燃料である水素を取り出せ、将来的には石油を代替する燃料になりえるとの期待もある。
現在は、水素ガスと窒素ガスを原料に、高温（４００～６５０度）、高圧（２００～４００気圧）のもとで合成するハーバー・ボッシュ法で大量生産されている。天然ガスなどから水素ガスを作る過程で大量のエネルギーを消費する上、温室効果ガスの二酸化炭素を出す。アンモニア生産は世界のエネルギー消費の１・２％を占めるとの推計もある。より環境への負荷が少なく、高効率の手法の研究が進められている。
今回、水を原料にできたのは、チームが金属のモリブデンを含む触媒と、有機合成の試薬として使われるヨウ化サマリウムの溶液を用いる方法を考案したためだ。触媒の開発には自然界の細菌によるアンモニア合成に使われる酵素を参考にした。触媒と溶液、窒素を入れた容器に、水を入れて混ぜると、アンモニアが大量に発生した。詳しいメカニズムは分かっていないが、水素ガスを作る過程がなく、二酸化炭素の排出が少ない。西林さんは「１０年後をめどに、実用化できれば」と語る。
実用化には、連続して効率良くアンモニアを作り続けることが求められる。そのためには、１キロ約２千円するレアアース（希土類）のサマリウムの化合物の再利用が必要で、いかにエネルギーを使わずに出来るかが課題という。チームは再生可能エネルギーの電力を使うことで実現できるのではないかとみている。
また西林さんらは、家庭で水からアンモニアを作り、発電などに利用する小規模装置の開発などに役立つと期待している。水素を燃料として使う時代になれば、輸送などが難しい水素を、生産したアンモニアの形で運ぶことも視野に入れている。
別の方式でアンモニア合成の工業化を目指している細野秀雄・東京工業大栄誉教授は「アンモニアの合成は、原料の水素を製造する時に大きなエネルギーを消費することが課題だった。水をそのまま水素源として活用するのは省エネルギーの面からも大きな進展だ。ただ、ヨウ化サマリウムをかなり大量に消費する。リサイクルして使うには大量のエネルギーが必要になる。工業化には大きな課題になるだろう」と語る。

https://digital.asahi.com/articles/ASM4Q721KM4QULBJ015.html?iref=pc_ss_date

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https://www.j-abc.com/blog/japanese-team-synthesizes-ammonia-using-water-nitrogen
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