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海水電解による多経路気候変動緩和：大気中二酸化炭素除去、再生可能水素製造、セメント・コンクリート脱炭素化

Seawater Electrolysis Enables Multipathway Climate Change Mitigation through Atmospheric Carbon Dioxide Removal, Renewable Hydrogen Production, and Cement and Concrete Decarbonization (原題)

Xin Chen, Dale Prentice, Ross Arnold, Aaron Sabin, Camly Tran, Steven Bustillos, Adriano Leão, Marie Collin, Nicolas Alfonso Vargas, Mathieu Bauchy, Aditya Kumar, Narayanan Neithalath, Venkatasubramanian Viswanathan, Thomas Traynor, Lorenzo Corsini, Dante Simonetti, Torben Gadt, David Jassby, Fabian Rosner, Gaurav Sant +1

Journal of the American Chemical Society📚 査読済 / ジャーナル2026-09-15#CCUSOrigin: US経営インパクト: コスト削減対象セクター: construction
DOI: 10.1021/jacs.6c13870
原典: https://doi.org/10.1021/jacs.6c13870
📄 PDF

🤖 gxceed AI 要約

日本語

本論文は、海水電解によるpHスイング法を用いて、大気中CO2除去（CDR）と水素製造、さらにセメント・コンクリートの脱炭素化を同時に実現する多経路アプローチを提示する。CO2 1トンあたり約2MWhのエネルギー強度で炭酸塩・水酸化物とH2を共生成し、カルシウム鉱物から水酸化カルシウムを合成する電解プロセスも示す。再生可能エネルギーを電源とすることで、ギガトン規模のCDRと難脱炭素産業の両方に貢献し得る。

English

This perspective presents seawater electrolysis pH-swing approaches that simultaneously enable atmospheric CO2 removal, renewable hydrogen production, and low-carbon cement/concrete production. It reports a gross energy intensity of ~2 MWh per tonne of CO2 for carbonate/hydroxide and H2 coproduction, and ~2 MWh per tonne of Ca(OH)2 for electrochemical portlandite synthesis. These scalable, energy-efficient pathways could support gigatonne-scale CDR and decarbonization of hard-to-abate industries when powered by renewables.

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

📝 gxceed 編集解説 — Why this matters

日本のGX文脈において

日本はセメント産業の脱炭素化と水素社会実現を政策課題としており、本論文の多経路アプローチは産業脱炭素ロードマップやGX推進戦略に直接関連する。特に、再生可能エネルギーを用いた電解プロセスの実装は、国内のカーボンニュートラル戦略における技術オプションとして注目される。

In the global GX context

This paper contributes to the global discourse on industrial decarbonization and CDR by proposing an integrated electrolysis-based pathway that couples CO2 removal with hydrogen and cement production. It aligns with international efforts such as the IEA's net-zero scenarios and the growing focus on hard-to-abate sectors under frameworks like the EU CBAM and ISSB climate disclosures.

👥 読者別の含意

🔬研究者:電解を用いたCDRと産業脱炭素の統合プロセスに関する新たな研究課題とエネルギー強度のベンチマークを提供する。

🏢実務担当者:セメント・コンクリート企業や水素事業者は、電解技術を活用した脱炭素ソリューションの実現可能性とコスト検討に活用できる。

🏛政策担当者:ギガトン規模のCDRと産業脱炭素を同時に進めるための技術支援・規制枠組みの設計に示唆を与える。

📄 Abstract（原文）

Abstract Thermodynamically favorable (“downhill”) reactions that convert carbon dioxide (CO2) into stable solid and dissolved carbonates via reaction with alkaline materials offer a promising route to immobilize gigatonnes of CO2 drawn from dilute sources such as the atmosphere, oceans, and low-concentration flue gases. While subsurface geological CO2 mineralization is technically viable, it depends on specific geological conditions, water availability, and, critically, the availability of unbuilt infrastructure (e.g., pipelines, monitoring stations) and access to concentrated CO2, whose separation from dilute sources is both energy- and cost-intensive. Considering the dual need to remove CO2 from the atmosphere and to decarbonize emission-intensive industries, this perspective highlights electrolysis-driven pH-swing approaches that (a) accelerate CO2 removal from air or flue gases, with overall economics strengthened by the coproduction of hydrogen (H2), and (b) enable low-carbon cement (and hence, concrete) production. First, we present a seawater electrolysis strategy that enables atmospheric carbon dioxide removal (CDR) and produces (Ca,Mg) carbonates/hydroxides and H2 for a gross energy intensity (gEI) of ∼2 MWh per tonne of CO2 (MWh/tCO2). Here, key considerations include acid management and the mitigation of chlorine evolution at scale. Second, we highlight electrochemical methods to synthesize portlandite (Ca(OH)2) and H2 at ambient temperature and pressure from calcium-rich minerals and industrial residues, at ∼2 MWh per tonne Ca(OH)2. We discuss efficient means for calcium extraction and electrolytic Ca(OH)2 precipitation as critical aspects of this pathway. Collectively, these electrolysis-based methods offer scalable, energy-efficient solutions for gigatonne-scale CDR and “hard-to-abate” industrial sectors, particularly when powered by renewable energy.

🔗 Provenance — このレコードを発見したソース

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gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。