持続可能エネルギー

京都大学と大阪大学の共同研究チームは、酢酸菌由来のアルコール脱水素酵素およびアルデヒド脱水素酵素を用いた、高出力かつ高効率な生物電気化学カスケード反応を実現。穀物や木材などの生物資源を発酵させて製造したバイオエタノールを電解効率100%で燃焼させることに成功した。電解効率は、電気化学反応によって生じる電気量を基準として、反応生成物の物質量を電気量に換算したときの割合で、値が100％に近いほど副反応が少ないことを意味する。

新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）は、「部素材からのレアアース分離精製技術開発」で、切削くずや使用済み部品などの廃材からレアアース（希土類元素）を分離精製する技術を開発する研究テーマ2件を採択した。事業期間は2023年度から2027年度の5年間を予定しており、事業規模は5年間総額で17億6000万円となる予定。電気自動車や風力発電機などで使用するネオジム磁石に必要なジスプロシウムやテルビウムを回収する技術を確立して、国内での資源供給の安定化と、供給リスク解消を目指す。

東京工業大学と関西学院大学などの共同研究チームは、貴金属・希少金属や毒性元素を使用しない、新しい二酸化炭素（CO₂）変換固体光触媒を開発。可視光を駆動力として、過去最高レベルの性能でCO₂をギ酸に変換することに成功した。

山梨大学と早稲田大学の研究グループは、繰り返し充放電できる「全固体空気二次電池」を開発した。空気電池は、カソード（正極）活物質である空気中の酸素と、アノード（負極）活物質である金属、イオン伝導性の電解質で構成する電池で、二次電池に比べて理論エネルギー密度が著しく高いことから注目されている。ただ、液体電解質を使うことが多く、液体の漏れや蒸発、発火など、安全性に課題があった。

東北大学とトヨタ北米先端研究所の共同研究チームは、希少な元素を含まない高エネルギー密度蓄電池であるカルシウム蓄電池を試作し、実用化の指標となる500回以上の繰り返し充放電に成功。さらに、室温における5分の充電時間でも1時間充電の際の50％の容量が得られ、高速充電に対応可能であることも実証した。

名古屋大学の研究チームは、高い近赤外反射性能をもつ新しい透明導電体ナノシート（Cs_2.7W₁₁O_35-d）を発見。同ナノシートをガラス上にコートすることで、世界最高性能の近赤外反射率53％と遮熱効果を示す日射遮蔽膜（太陽熱カットフィルム）の開発に成功した。可視光を取り込みつつ、太陽光中の熱源となる近赤外光を効率的にカットできるため、建築物、自動車の冷房負荷削減、空調の省エネ化に寄与するものと期待される。

国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）は、実船に搭載予定の船舶用4ストロークエンジン実機を使って、アンモニア燃料を80％混焼させる試験を開始した。エンジンの開発はIHI原動機が担当している。

物質・材料研究機構（NIMS）の研究チームは、乾燥した空気中でのマグネシウム金属負極の電気化学的活性の喪失（不活性化）の原因を明らかにし、不活性化を抑制する人工保護被膜を開発した。この技術を実用化すれば、既存のリチウムイオン電池の生産ラインを、マグネシウム金属電池生産用に転換して利用できるようになるという。

名古屋大学と物質・材料研究機構（NIMS）の共同研究チームは、分子レベルの厚さ（1.5～3ナノメートル、1ナノメートルは100万分の1ミリメートル）で高い誘電率と高い絶縁性を兼ね備えたナノシートを開発。ナノシートの積層素子で、現行の誘電体キャパシタ（蓄電器）の性能限界を突破する世界最高のエネルギー密度を実現した。

豊田中央研究所と国立環境研究所の共同研究チームは、機械学習を用いて、気温や降水量などの気候予測情報を詳細化するダウンスケーリング手法を開発。地球規模の解像度の粗い予測情報から、50倍の解像度をもつ詳細情報を得ることを可能にした。

東北大学と東北大学発ベンチャーであるアジュールエナジーの共同研究チームは、独自に開発したセルを用いることにより、開放電圧が2ボルト（V）以上で高い出力を有する亜鉛空気電池を実現できることを見い出した。電気自動車やドローンに金属空気電池を適用する際のボトルネックとなっていた電圧と出力の問題を解決する可能性のある研究成果として期待される。

東京工業大学の研究チームは、大気に対する安定性と高い触媒活性を両立させた、アンモニア合成を促進する新しい水素化物を開発した。この新材料をコバルト触媒と組み合わせることで、ルテニウムなどの貴金属触媒を使わなくても、環境負荷を低く抑えられる低温環境下での高いアンモニア合成活性を達成できるという。

理化学研究所や千葉大学などの共同研究チームは、堆肥-土壌-植物の相互作用モデルを構築することに成功した。「好熱菌（0℃以上で増殖する細菌群の総称）」を活用した脱化学肥料・脱化学農薬農法の可能性を示すことで、持続可能な農業の推進に貢献することが期待される。

東京工業大学の研究チームは、100℃の低温で水素と窒素からアンモニアを合成する鉄触媒の開発に初めて成功。赤サビを原料とする安価な同触媒による低温アンモニア製造で、エネルギー消費とコストを40～60％削減できることを示した。

物質・材料研究機構（NIMS）の研究チームは、非常に高い力学強度をもつ高分子ゲル電解質を創製し、リチウム金属負極（アノード）の保護被膜に適用することで、リチウム金属電池のサイクル性能を大幅に向上させることに成功した。リチウム金属負極を用いた次世代リチウム二次電池の実用化に貢献できる技術として今後が期待される。

NEDO（新エネルギー・産業技術総合開発機構）は、国内初となる「洋上風況観測ガイドブック」をウェブで公開した。青森県むつ小川原港などでの実観測を基に、国内外の最新の知見も参考としながら、洋上風力発電所の事業計画および風車設計に必要な風況観測の実務者向けに具体的な観測方法を説明するガイドブック。洋上風力発電の導入拡大を目指す。

筑波大学と九州大学の共同研究チームは、メタンを酸化してメタノールを得るための触媒として、新しい鉄錯体を開発した。この錯体には、メタンを内部に捕捉することで効率よくメタンを酸化するだけでなく、生成したメタノールの過剰酸化を防ぐ機能がある。研究チームは同触媒を用いて、水溶液中でのメタンからメタノールへの直接変換に成功した。

東北大学、長岡工業高等専門学校、京都大学の共同研究チームは、地上に生えているキノコに電極を設置し、野外での電位変化の測定に初めて成功。野外のキノコ間で方向性のある電気シグナル伝達が起こっている可能性を示唆した。

神戸大学と立教大学の研究グループは、希少金属を使用しない触媒を新たに開発し、室温で1気圧という穏和な条件で二酸化炭素をギ酸に変換することに成功した。この反応は外部から電気などのエネルギーを注入する必要がなく、太陽光のエネルギーのみで進行する。

東京大学、北海道大学、オランダのワーゲニンゲン大学などの国際共同研究チームは、インドネシアやマレーシアの熱帯林から台湾や沖縄の亜熱帯林、鹿児島の暖温帯林から北海道の亜寒帯林に至る60の森林の継続調査のデータを解析。より温暖な森林ほど、植物が蓄積している炭素量（樹木炭素量）当たりの炭素生産量（樹木個体の成長や、新たに加入した樹木個体によって増加した炭素量の増加分）が高い低木性樹種の比率が高くなることにより、同じ樹木炭素量を持つ森林の炭素生産量が高くなることを明らかにした。

京都大学の研究チームは、素材のシリコン（Si）ウェハから大気中かつ室温の工程のみで太陽電池を作製することに成功し、10%を超える発電効率を得た。今回の手法は、簡便で低コストかつ高生産速度な太陽電池の作製を可能とし、開発途上国や教育現場などをはじめとする幅広い用途に活用できるものとして期待される。

核融合科学研究所（核融合研）と米TAEテクノロジーズ（TAE Technologies）の共同研究チームは、核融合研の大型ヘリカル装置（LHD）において、磁場で閉じ込めたプラズマ中での軽水素（質量数が1の普通の水素）とホウ素11の核融合反応を世界で初めて実証した。軽水素とホウ素11から高エネルギーヘリウムを生成する核融合反応は、放射線である中性子を生成しないため、よりクリーンな核融合炉を将来的に実現できる可能性がある。

名古屋大学の研究チームは、厚さ0.9ナノメートルのアモルファス・シリカ・ナノシートの合成に成功した。アモルファス・シリカ・ナノシートは、機械的特性に優れ、広いバンドギャップを持つことから、次世代の電子部品やエネルギー分野での応用が期待されている。絶縁膜やフィラー、プロトン伝導体としてさまざまな分野で利用されている素材であることから、今回の成果によって新たな活用が考えられるという。

東京大学と国立科学博物館らの国際共同研究チームは、島に生息する哺乳類について大規模なデータを収集し、体サイズの変化率と絶滅しやすさを調査し、体サイズの変化が大きい種ほど絶滅しやすいことを明らかにした。極端に巨大化あるいは小型化した哺乳類はほぼ絶滅しており、絶滅率は現代人（ホモ・サピエンス）の島への到来で10倍以上に増加するという。