カーボンナノファイバーエアフィルターによる分散型直接空気回収

2025年10月にScience Advancesに発表された画期的な研究は、既存の建築HVACシステムに統合可能なカーボンナノファイバー空気フィルターを実証しました。このフィルターは環境空気から直接CO₂を捕捉（Direct Air Capture, DAC）することができ、「分散型炭素捕捉」という全く新しい応用シーンを切り開きました。

このフィルターはカーボンナノファイバーを基材とし、表面にポリエチレンイミン（Polyethyleneimine, PEI）ポリマーをCO₂吸着剤として塗布しています。建築換気システムが稼働すると、空気は自然にフィルターを通過し、PEIコーティング上のアミノ基（-NH₂）がCO₂と反応して炭酸アンモニウム塩を形成し、炭素捕捉を実現します。フィルターが飽和した後は、穏やかな加熱（約80〜100°C）により脱着・再生が可能であり、放出された高純度CO₂はさらに貯留または利用することができます。

研究チームは完全なライフサイクルアセスメント（Life Cycle Assessment, LCA）を実施しました。結果によると、このシステムの正味炭素除去効率は92.1%に達し、すなわちCO₂を1トン捕捉するごとに発生する炭素排出量は約0.079トン（製造、輸送、再生エネルギー消費を含む）にとどまります。CO₂ 1トンあたりの捕捉コストは約209〜668米ドルと推定されており、工業規模の集中型DAC施設より高いものの、追加の土地や独立施設が不要で、既存建築の換気インフラを十分に活用できるという利点があります。

さらに注目すべきことに、この技術を世界の建築物に大規模に適用した場合、年間の潜在的炭素除去量は5.96億トンCO₂に達すると推定されています。この技術が空気フィルター産業にもたらす示唆は、将来の空気フィルターが「粒子をフィルタリングする」受動的な部品にとどまらず、「炭素循環に能動的に参加する」機能性材料となり得るということであり、グリーンビルディングとネットゼロ排出目標に直接貢献するものです。