東レ株式会社(本社:東京都中央区、社長:日覺昭廣、以下「東レ」)は、このたび、中空糸状の多孔質炭素繊維を支持体とし、その表面に薄い炭素膜の分離機能層を有するオールカーボンの2層構造を持つ革新二酸化炭素(CO2)分離膜を創出しました。
本分離膜は、優れたCO2の分離性能と高耐久性を兼ね備え、従来の無機系分離膜と比較して設備の小型化が可能です。今後、本分離膜の社会実装に向けた研究・技術開発を加速してまいります。
炭素循環社会の実現に向けたCO2の利活用には、CO2分離技術が不可欠です。一般的なCO2分離技術として、吸収法や吸着法があるものの、いずれもエネルギー消費量が大きく、省エネルギー化の課題があります。そこで、エネルギー消費量が小さい膜分離法が注目されており、世界中で研究が進められています。
1ナノメートル以下の超微細な孔の分離機能層は、薄くするほどガス透過性が良くなりますが、耐圧性が低下するため、支持体と組み合わせる必要がありました。しかしながら従来の無機系支持体は、固くて脆く、直径を細くできないため、モジュールに高密度充填できず、小型化できませんでした。
東レは、2019年に連続する空隙構造を持つ多孔質炭素繊維を創出しています。この多孔質炭素繊維は、中空糸状にすることでガス透過性と耐薬品性や耐熱性などに優れたガス分離膜用の支持体として使用することができます。
今回、直径300マイクロメートル未満の細い中空糸状の多孔質炭素繊維を支持体とし、その表面に数マイクロメートルの非常に薄い炭素膜の分離機能層を均一に形成した、オールカーボンの革新CO2分離膜を創出しました。
本分離膜は、支持体と分離機能層をそれぞれ独立して設計することで優れたCO2分離性能と高耐久性を両立しています。また、柔軟で非常に細いため、通常の繊維と同じように連続生産が可能で、高密度充填できることからモジュールの小型化が可能です。従来の無機系CO2分離膜モジュールと比べて、同一体積で最大5倍のCO2透過量を実現します。
本分離膜は天然ガスやバイオガスの精製に適用可能です。さらに、分離対象ガスに合わせて、様々な分離機能層を選択することができる大きな特徴を活かして、水素製造・精製、排気ガスのCO2分離などのガス分離用途への応用も可能です。
今後、創業の地である滋賀事業場に設立した 「未来創造研究センター」のイノベーション・ハブ機能を活用し、多様な分野のアカデミアや重要パートナーとの交流・融合・連携による戦略的オープンイノベーションを促進し、より高機能なガス分離膜の実用化を目指します。
東レは、「東レグループ サステナビリティ・ビジョン」や、長期経営ビジョン“TORAY VISION 2030"の中で、地球規模での温室効果ガスの排出と吸収のバランスが達成された世界を東レグループの革新技術・先端材料によって実現すると表明しています。
東レは、企業理念である「わたしたちは新しい価値の創造を通じて社会に貢献します」のもと、地球環境や資源・エネルギー問題の解決に貢献し、カーボンニュートラル実現のため研究・技術開発に挑戦し続けてまいります。
