イェール大学の研究者らは、プラズマと電気を用いて二酸化炭素を有用な化学品へ変換するシステムを開発した。この技術により、メタノールやブタンなど、燃料、医薬品、溶剤の製造に用いられる多様な化合物を生産できる。
この技術は、プラズマ技術と電気触媒技術を組み合わせたものである。高エネルギーのプラズマ電子が二酸化炭素分子と相互作用し、触媒に到達する前にその化学結合を弱める。活性化された化合物はその後、化学反応に参加する。単独の電気触媒を利用する場合と比べて、より幅広い生成物を得ることができる。
効率を向上させるため、研究者らは気体・液体・固体の三相を同時に併存させる界面を構築した。この界面により、プラズマと水が直接接触することを防ぎ、活性種が中和されるのを回避している。設計にはガス拡散電極を採用し、その表面には薄い銅膜を電気触媒として形成しており、孔を通じて活性種が反応領域へ到達できるようになっている。
研究者らによれば、このシステムはC3およびC4のアルコール類の収率が非常に高いことを示している。得られた化合物は、液体燃料や医薬品、その他の化学品の原料として利用できるほか、環境負荷の低い航空燃料の出発物質としても期待されている。
装置は室温・常圧で稼働可能であり、これにより大規模な実用化が促進される見込みである。研究者らは今後、触媒の最適化や他の材料の試験を進める計画である。また、本システムは電力供給状況に応じて起動・停止が可能であり、再生可能エネルギー由来の変動性発電システムとの連携も想定されている。
