二酸化炭素回収の新たな解釈 |マサチューセッツ工科大学ニュース

キャメロン・ハリデー SM 19 年、MBA 22 年、博士号 22 年が、MIT で博士号を取得した初期の頃に例外的であったことが 1 つあるとすれば、それは同じグラフを何度も繰り返し生成することでした。ハリデーにとって残念なことに、グラフはさまざまな材料が高温で CO2 を吸収する能力を経時的に測定したもので、常に右下を向いていました。それは、材料が気候温暖化の原因となる分子を捕捉する能力を失ったことを意味した。

少なくともハリデー氏だけではなかった。研究者たちは長年にわたり、工業炉、窯、ボイラーの超高温で確実に二酸化炭素を吸収できる材料を見つけようと試みたが、ほとんど失敗してきた。ハリデーの目標は、もう少し長く続くものを見つけることでした。

そして2019年、彼はオルトホウ酸リチウムナトリウムと呼ばれる一種の溶融塩をテストに供した。塩は CO2 の 95 パーセント以上を吸収しました。そして初めて、グラフは 50 サイクルにわたってほとんど劣化がないことを示しました。 100サイクル後も同様でした。それから1,000。

「正直に言って、この問題が完全に解決されると予想していたかどうかはわかりません」とハリデー氏は言う。 「私たちはシステムを改善することだけを期待していました。なぜそれが機能するのかを理解するのにさらに 2 か月かかりました。」

研究者らは、塩が高温では液体のように挙動し、多くの固体材料の劣化の原因となる脆性亀裂を回避できることを発見した。

「午前5時に朝のランナーたちと一緒にマスアベニューの橋を渡って家に帰ったのを覚えています」とハリデーは振り返る。 「これが何を意味するのかを理解した瞬間でした。それ以来、より大規模で機能することを証明することが重要になりました。これをあらゆる場所に展開するという最終目標に到達するまで、次のスケールアップしたバージョンを構築し、まだ機能することを証明し、さらに大きなバージョンを構築してそれを証明してきました。」

現在、ハリデー氏は、あらゆる種類の大規模な工業用地で二酸化炭素を回収するシステムを構築する会社、マンテル社の共同創設者兼 CEO です。多くの人が二酸化炭素回収産業は行き詰まりだと考えていますが、ハリデー氏はそう簡単には諦めず、自分を勇気づけるための実績データの蓄積を増やしています。

Mantel のシステムは、セメント、鉄鋼、紙とパルプ、石油とガスなどを製造する発電所や工場の機械に追加でき、炭素排出量を約 95% 削減します。排出された二酸化炭素は大気中に放出されるのではなく、マンテル社のシステムに送られ、そこで同社の塩がシャワーヘッドのようなものから噴射される。 CO2 は、温度をさらに上昇させることで元に戻すことができる反応で溶融塩を介して拡散します。そのため、塩は純粋な CO2 を蒸発させ、使用のために輸送したり、地下に保管したりできます。

収益を上げるのに苦労している他の二酸化炭素回収方法との主な違いは、マンテル社がプロセスからの熱を利用して、システムの別の部分で水と混合することで顧客向けに蒸気を生成していることです。マンテル氏は、多くの一般的な産業プロセスの駆動に使用される蒸気を供給することで、最先端の炭素回収システムが必要とする正味エネルギーのわずか 3% でシステムを動作させることができると述べています。

「私たちは依然としてエネルギーを消費していますが、そのほとんどは蒸気として回収されます。一方、既存の技術は蒸気を消費するだけです」と、ショーン・ロバートソン博士、ダニエル・ラプソンとともにマンテルを共同設立したハリデー氏は言います。 「その蒸気は有益な収益源であるため、廃棄物管理プロセスからの炭素回収を、蒸気を使用して電気を作る発電所であれ、石油やガスの精製所であれ、顧客の中核事業の価値創造プロセスに変えることができます。これは炭素回収の経済性を完全に変えます。」

科学からスタートアップまで

ハリデー氏が MIT に初めて触れたのは 2016 年で、MIT のラルフ・ランドー化学工学実習教授であるアラン・ハットン氏にコールドメールで、夏の間彼の研究室に来て二酸化炭素回収の研究に取り組んでもらえないかと尋ねた。

「彼は私を招待してくれましたが、私をそのプロジェクトに参加させてくれませんでした」とハリデーは振り返る。 「夏の終わりに、彼は『戻ってきて博士号を取得することを検討すべきだ』と言いました。」

ハリデーは翌年、PhD-MBA共同プログラムに登録した。

「私は本当に影響力のあることに取り組みたかったのです」とハリデーは言います。 「PhD-MBA デュアル プログラムには、深い技術的な学術的要素が含まれていますが、2 か月間企業で働くことになるため、学んだことの多くが現実の世界で活用されます。」

ハリデーは早い段階でハットンの研究室でいくつかの異なる研究プロジェクトに取り組み、その 3 つすべてが最終的に企業になりました。彼がこだわったのは、排出量の多い産業現場で一般的な高温で作業することにより、二酸化炭素回収のエネルギー効率を高める方法を模索することでした。

ハリデー氏は、このような極端な条件下で材料が劣化するという過去の研究者と同じ問題に遭遇しました。

「それがテクノロジーの大きなリミッターでした」とハリデー氏は振り返る。

その後、ハリデー氏は 2019 年に溶融ホウ酸塩の実験を実施して成功を収めました。その後すぐにプログラムの MBA 部分が始まり、ハリデー氏はその時間をこの技術の商業化に利用することにしました。その一部はコース 15.366 (気候とエネルギーのベンチャー) で発生し、そこでハリデーは共同創設者と会いました。たまたま、クラスの卒業生は、 150社以上の会社を設立 何年にもわたって。

「MIT は、これらの素晴らしいアイデアを学界から引き出し、価値を認めて利用できるように世界に広めようとしています」とハリデー氏は言います。 「気候とエネルギーベンチャーのクラスでは、外部の講演者が会社設立のあらゆる段階を私たちに見せてくれました。私たちのシステムの技術ロードマップは、靴箱サイズ、輸送コンテナ、ワンベッドルームの家、そして建物のサイズです。他の企業を見て、『3年後、あるいは6年後にはこうなる』と言えるのは本当に貴重でした。」

立ち上げからスケールアップまで

2022 年に Mantel が正式に設立されたとき、創設者たちは靴箱サイズのシステムを構築していました。初期の資金調達後、チームは、MIT 関連のスタートアップ インキュベーターである The Engine で輸送コンテナサイズのシステムを構築しました。そのシステムはほぼ 2 年間運用されています。

マンテルは昨年、クルーガー社との提携を発表し、ケベック州の工場で自社システムの次期バージョンを構築し、来年稼働する予定である。このプラントは 2 年間のテスト段階で稼働し、成功すればクルーガーの他のプラントに拡大する予定です。

「ケベック州のプロジェクトは捕獲効率を証明し、システムのエネルギー使用が大幅に改善されることを証明しています」とハリデー氏は言います。 「これはテクノロジーのリスクを回避し、より多くの機会を生み出すことになります。」

ハリデー氏によると、マンテル社は製油所、データセンター、セメントおよび鉄鋼工場、石油・ガス会社のオーナーを含む世界中の100社近くの産業パートナーと協議しているという。これはスタンドアロンの追加機能であるため、Mantel のシステムはさまざまな業界で使用するために大きな変更を加える必要はないとハリデー氏は言います。

マンテル社はCO2の変換や隔離を扱っていないが、ハリデー氏は回収がCO2のバリューチェーンにおけるコストの大部分を占めていると語る。また、ソーダを泡立たせる CO2 のように、パイプラインで輸送したり、食品・飲料業界などの産業で使用したりできる高品質の CO2 も生成します。

「これは当社の顧客が夢見ているソリューションです」とハリデー氏は言います。 「これは、企業が存続に関わる問題であると誰もが認識している問題に対処するために、数十億ドルの資産を閉鎖してビジネスを再考する必要がないことを意味します。スケジュールについては疑問がありますが、ほとんどの業界は、これが最終的には取り組まなければならない問題であることを認識しています。これは現実的な解決策であり、私たちが夢見ているように世界を再構築しようとするものではありません。目前にある問題を見つめ、それを解決することです。」