MOF成為材料界新寵兒,化身環境減碳新關鍵

日本研究學者研發的新素材有望成為減碳關鍵。有著無數細小孔洞的金屬有機框架(MOF)能鎖住目標物質,1公斤所擁有的表面積就相當於1面足球場的大小。雖然已在維持水果新鮮度以及半導體製造等方面實際應用,不過該技術的應用主力為環境領域。目前全球正積極應用此材料回收二氧化碳,或是貯藏氫能作為減碳燃料等。

美國西北大學起家的新創企業NuMat Technologies與日本住友化學公司合作,在碳排放領域共同「開發效率極佳且能大幅減少分離的技術」。NuMat Technologies的MOF的素材設計技術,可應用於保管、搬運有毒瓦斯,在製造半導體時不可或缺的三氧化二砷及磷化合物等,也可以在不是常壓的狀態下安全保存。此外,也可以利用MOF去除氣體當中的不純物質,因此期望藉由合作開拓半導體、生命科學、國防、化學、能源領域市場,擴大MOF應用場域。

針對MOF應用於捕捉碳技術的效能,澳洲聯邦科學產業研究機構(CSIRO)在研究中表示,由於MOF能將大氣中濃度僅0.04%的二氧化碳直接回收,因此能製作出較為便宜的「直接空氣捕捉(Direct Air Capture ,DAC)」實驗設備。相較於目前的DAC設備需加熱至900度才能進行回收,如果使用MOF方式的話,僅需加熱至攝氏80度即可,可將回收二氧化碳的成本降至全球最低的1公克二氧化碳花費1.6kW能源,回收1噸二氧化碳花費約35~350美金左右,可應用於工廠或是垃圾焚化爐的廢熱等進行回收。國立研究開發法人科學技術振興機構的低碳社會戰略中心(Center for Low Carbon Society Strategy,LCS)也在報告書中提及,普及DAC必須將1噸二氧化碳的回收成本控制在日幣2萬〜3萬5千円以下,現有方法大約為日幣12萬円。若使用MOF在二氧化碳回收過程中消耗的能源為全球最低,且成本大約只需現有方法的1/3即可。期望將此材料廣泛應用於減碳技術,為減緩氣候變遷做出貢獻。


資料來源:日本經濟新聞(2021-09-27)
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