自動車の排気ガスによる大気の質の悪化は、毎年数万人の命を奪っている。
研究チームは、有害ガスの排出を減らすために排気管に取り付ける装置、触媒コンバーターの次世代型を開発している。
金星のような極めて高温の惑星表面で観察された化学反応に着想を得て、大気の質を改善する可能性のある合成材料を生み出した。
道路、鉄道、海運からの炭素排出を削減するには、さまざまな解決策を同時に実施する必要がある。自動車については、徒歩や自転車で移動しやすくし、公共交通機関を改善して移動そのものを減らすこと、車両の燃料を変えること、すでに道路を走っている車両を最大限活用することのすべてが重要な役割を果たす。どの解決策も単独では十分ではない。
2030年には、新車のディーゼル車およびガソリン車の乗用車の販売が英国で禁止される。乗用車の未来は電気自動車だ。しかし最近の部品供給の問題や、製造に伴う高い炭素コストによって、この移行がもたらす気候面の恩恵が遅れる可能性がある。
既存のガソリン車やディーゼル車、そしてその製造に投じられた炭素を最大限に活用するため、運転者やメーカーは、排気ガスをより適切に処理して、呼吸器疾患との関連が指摘されている窒素酸化物と呼ばれる化合物群の排出を減らすことができる。そうすれば、有害な車両排出ガスが最終的になくなるまで、大気汚染の被害が最も深刻な地域社会を少なくとも守ることができる。
私の研究チームは、有害ガスの排出を減らすために排気管に取り付ける装置、触媒コンバーターの次世代型を開発している。金星のような極めて高温の惑星表面で観察された化学反応に着想を得て、合成材料を生み出した。これは大気の質を改善する可能性がある。
金星から車両の排気ガスへ：次世代触媒コンバーターの着想
太陽光は惑星の大気中の二酸化炭素（CO₂）を分解し、一酸化炭素（CO）を生み出す。気候変動を防ぐには十分な速さではないが、金星のような大気には、実際に観測される量よりはるかに多くのCOが存在するはずだといえる程度には速い。
私たちのグループは、大気中の流星物質（宇宙から飛来する塵）の影響を研究している。この塵を再現するために私たちが作ったケイ酸鉄の粉末は、促進できる。COをCO₂に変換する反応だ。COは有毒ガスであるため、初期の自動車用触媒コンバーターはこの反応を起こすよう設計されていた。
そこで、この材料が窒素酸化物による汚染など、ほかの問題にも役立つのではないかと考えた。窒素酸化物による汚染は、英国の多くの都市の大気中で法的基準値を超えている。自動車の排気ガスによる大気の質の悪化は、毎年数万人の命を奪っている。
粉末には、同時に浄化する働きがあることがわかった。COと窒素酸化物の排出を同時に浄化できるだけでなく、特に規制対象となっている有害ガス、二酸化窒素（NO₂）を、室温で無害な窒素分子（N₂）と水に変換できる。
現代のディーゼル車に搭載されている窒素酸化物（NOx）排出処理用の触媒は、排気温度が150°Cを超える場合にしか機能しない。窒素酸化物の排出を減らす添加液を車に使っていても、排気温度が低い低速走行時には効果が出にくい。このとき車両は最も多くのNO₂を排出する。汚染された空気が最も蓄積しやすい渋滞時もその一例だ。
電力網の脱炭素化が進み、何百万台もの電気自動車を充電できるだけの容量と安定性が確保された後も、窒素酸化物を除去できる触媒コンバーターは重要であり続ける可能性がある。たとえば、産業用炉の燃料である天然ガスは、水素に置き換えられる可能性が高い。
水素を燃料とするバスや乗用車は、燃料電池内の反応によってエネルギーを生み出す。一方、製鉄所の炉などの大型設備では、水素燃料を直接燃焼させる。こうした高温燃焼によって空気中の窒素分子が窒素酸化物に変わり、汚染を引き起こすため、除去が必要となる。
そのため私たちは、ほとんどの状況で機能する排出ガス処理装置の試作機を開発している。将来的に、燃焼エンジンやその他の発生源から出る有害な排出物を大幅に削減できる可能性がある。
