持続可能エネルギー

東京大学、リガク、太平洋コンサルタントの共同研究チームは、コンクリートなどのセメント系材料を用いた素材中のCO₂固定量を簡易に評価できる装置を開発した。

京都大学の研究チームは、高い酸化還元性能を示す新規光触媒「N-BAP」を開発。N-BAPが従来の光触媒ではできなかった有機化合物（エステル）の多電子還元反応を促進することを明らかにした。

東京工業大学の研究チームは、通常は激しい条件を要する二酸化炭素（CO₂）固定化反応を、生体触媒の一種であるリンゴ酸酵素を用いることで穏やかな条件で実行することに成功した。

東京大学の研究チームは、酸素濃度が極めて低いチタンの大量製造を可能にする新技術を開発した。チタンは、チタン酸化物を主原料とするチタン鉱石をチタンの塩化物に転換してから製造するが、生産効率が著しく低く、コストが高い。また、製造工程で大量の二酸化炭素が発生する。

京都大学と九州大学などの共同研究チームは、核融合科学研究所の大型ヘリカル装置（LHD）において、レーザーを用いた高精度計測により、特定の条件において乱流が抑制される現象を観測した。さらに軽水素プラズマと重水素プラズマの比較実験およびスーパーコンピューターを用いたシミュレーションにより、乱流の抑制は乱流の種類が変化する際に起こることを明らかにした。

東北大学を代表機関とする「浜通りブルーカーボンによるネガティブエミッションシステムの構築のためのコンソーシアム」は、牛の胃に共生する微生物と海藻の利用で「ブルーカーボン」生態系の創出を目指すプロジェクトに着手した。ブルーカーボンとは、藻場・浅場等の海洋生態系に取り込まれた炭素を指す。ブルーカーボンを隔離・貯留する海洋生態系は「ブルーカーボン生態系」と呼ばれ、CO2吸収源対策の新しい選択肢として注目されている。

東京工業大学の研究チームは、従来とは全く異なる新しい材料設計戦略により、中低温域で世界最高の「プロトン（H⁺、水素イオン）伝導度」（プロトンが伝導することによる電気伝導度）を示す新物質を発見した。さらに、高エネルギー加速器研究機構（KEK）物質構造科学研究所との共同研究で、新物質の高プロトン伝導度の要因を明らかにした。中低温で高性能なプロトンセラミック燃料電池などの開発に貢献することが期待される。

海洋研究開発機構（JAMSTEC）、国立極地研究所、アラスカ大学、森林総合研究所、北海道大学の共同研究チームは、米国アラスカ州の氷河流出水の表面付近において、空気中のメタン濃度、水中の溶存メタン濃度、水面からのメタン放出量の観測を実施。氷河底面からの流出水中に一般河川の2倍から40倍という高濃度の溶存メタンが含まれていること、および氷河融解水の水面付近では大気中のメタン濃度が高く（2～6ppm、1ppmは0.0001パーセント）、水面からメタンの放出が起こっていることを明らかにした。

岡山大学、東京工業大学などの共同研究チームは、カーボンナノチューブ（CNT）を無数に束ねた糸である「CNT紡績糸」を高結晶化し、効率的に半導体材料中の自由電子の数を増加させる「n型ドーピング」を実行する手法を開発。CNT紡績糸を用いて、低温域（150℃以下）で高い熱電変換性能を実現することに成功した。

静岡大学、東京大学などの共同研究チームは、国内の主要四大人工林樹種、スギ・ヒノキ・マツ属・カラマツを対象に、森林の年齢から面積当たり森林炭素蓄積量を算出する関数（「林齢-炭素蓄積量関数」と呼ぶ）を日本全国スケールで新たに作成した。さらに、同関数を用いて、過去から未来に渡る日本全域の森林による炭素隔離量を推定し、活発な林業活動が日本の森林における炭素隔離量を大幅に高めることなどを示した。

北海道大学、東北大学、名古屋工業大学の共同研究チームは、レアメタルフリーな鉄を主成分とした、低コスト・高容量・寿命の共立が可能なリチウムイオン電池の正極材料を開発した。鉄と酸素両方の反応を活用して高容量化し、材料にシリコンやリンなどを導入することで高エネルギー密度と高サイクル寿命の両立に成功した。

立命館大学、森林研究・整備機構森林総合研究所、京都大学、国立環境研究所が参画する国際研究チームは、1900年から2050年までの生物多様性と生態系サービス（生態系から提供される人間の利益になる機能や資源）の変化を、複数のシミュレーションモデルと指標を用いて多面的に明らかにした。

名古屋工業大学と海洋研究開発機構の研究グループは、2040年には日本の大都市圏で熱中症による搬送者数が2010年代に比べて2倍になるとの予測を発表した。2040年には日本の大都市圏の人口は現在と変わらない、あるいはやや減少すると見られているが、平均気温の上昇と高齢化によって熱中症による搬送者数が現在と比べて大きく増加するとしている。

海洋研究開発機構、東北大学、気象庁気象研究所などの共同研究チームは、大気中メタン濃度の変化に対し、化石燃料および微生物起源のメタン放出がそれぞれどのように影響したか観測データとモデルを組み合わせて解析する新たな手法を開発。1990年代から2010年代にかけて微生物起源のメタン放出が顕著に増加しており、廃棄物埋め立ておよび農業・畜産業の寄与が75％を占めることがわかった。

東京大学の研究チームは、料理レベルでの持続可能な食生活を探求するために、新たに混合整数計画モデルを構築。同モデルを用いて、料理ごとの栄養価、価格、およびカーボンフットプリントを定量化し、「混合食」が栄養ニーズを満たしつつ環境への影響を低減する、より持続可能な料理であることを明らかにした。混合食とは、食材を肉、魚介、野菜などに分類するとき、単一の食材から成る料理ではなく、さまざまな食材を含む料理を指す。

東北大学、大阪大学、東北電力の研究グループは、地熱エネルギーの資源を予測する新技術を開発した。この技術は機械学習を活用し、地熱貯留層の状態をより正確に推定することが可能である。地熱貯留層は通常、その地質が複雑で予測が困難であるため、従来の方法では正確な地下の状態を把握するのに限界があった。

大阪大学と英インペリアルカレッジロンドンの国際共同研究チームは、電解液のピーエイチ（pH）が、水の電気分解による「グリーン水素」製造の効率の低下要因となる、酸素発生反応速度に与える影響とそのメカニズムを解明した。

東北大学発スタートアップのRTiキャスト（RTi-cast）は、民間事業者としては初となる津波予報業務の許可を気象庁から取得。高知県および高知県沿岸の19市町を対象にて津波予報業務を開始する。県および各市町の地方自治体における津波災害対策・対応業務の支援に活用されることが期待される。

東北大学、北海道大学、東北大学発スタートアップ企業アジュールエナジー（AZUL Energy）の共同研究チームは、燃料電池の正極における酸素還元反応（Oxygen Reduction Reaction, ORR）用に、鉄を使った高活性な金属錯体触媒を発見した。

東北大学、電力中央研究所、東北大学発ベンチャーのアジュールエナジー（AZUL Energy）、英国のスタートアップであるアンフィバイオ（Amphibio）の共同研究チームは、安全な触媒と紙、マグネシウムをベースに「金属空気紙電池」を作製。塩水をトリガーに8V（ボルト）の電圧と100mW（ミリワット）/cm²（平方センチメートル）以上の出力を実現した。

東京工業大学、台湾国立陽明交通大学工学院などの国際共同研究チームは、励起波長2200ナノメートル（nm、1nmは10のマイナス9乗メートル）で世界最高の量子収率を持つ「Au@Cu7S4」新型光触媒を開発し、可視光および近赤外線照射下で顕著な水素生産を達成した。量子収率は、光エネルギーをどれだけ効率よく化学的なエネルギーに変換するかを表す指標であり、太陽エネルギーの効率的利用を可能にする技術として、脱炭素社会の実現に貢献することが期待される。

京都大学の研究チームは、世界全域を対象としたエネルギー・シミュレーションモデルを用い、脱炭素化に向けた水素・アンモニア発電の役割について分析。その結果、脱炭素社会における水素・アンモニア発電の貢献は限定的であることを解明した。

NECは、プラスチックなどの素材のライフサイクルを管理し、国内外で利用できる「プラスチック情報流通プラットフォーム」のプロトタイプを開発した。東レ、アミタホールディングスと共同で2024年4月から実証試験を実施する。

北海道大学の研究チームは、光触媒とコバルト触媒を組み合わせることで、アルキン（炭素-炭素三重結合を持つ分子）とアルデヒドをもつ原料を、還元しながら環状化合物に変換（還元的環化）することに成功した。この反応で得られる多様な環状アルコールは医薬品骨格に含まれる普遍的な構造であるため、創薬研究での利用が期待される。

東京大学の研究チームは、液体中のリチウムイオンが感じる「静電的な居心地の良さ」を理論的に計算し、濃厚電解液における電極-イオン間の電子授受のしやすさ（電極電位）の定量評価を可能にした。蓄電池の正極・負極における電極電位と、電解液の関係が数値的に可視化されたことで、電池材料の全体最適化による二次電池の高性能化への貢献が期待される。

東京工業大学、大阪大学、筑波大学の研究グループは、新しい方法で水素エネルギーを取り出す技術を開発した。

東京都立大学、ウシオ電機、大気社は共同で、太陽光などを使って大気中の二酸化炭素（CO₂）を高効率・低コストで回収し、適切な濃度の二酸化炭素として植物工場に供給するシステムの開発に着手した。2030年までの事業化を目指す。

横浜国立大学、住友金属鉱山らの共同研究チームは、リチウムイオン電池に用いる新しいニッケル系層状材料（Li_0.975Ni_1.025O₂）を開発し、同材料がコバルトフリー構成でありながら、高エネルギー密度・長寿命の電池正極材料となることを発見した。材料の欠陥構造の制御により高性能化を実現しており、従来手法を利用して合成できるため、実用的な電池材料としての利用が期待できる。

京都大学の研究チームは、半導体量子ドットを集めて結合させることで現れる新しい協同効果を発見し、その効果を利用して非線形光電流を増大させることに世界で初めて成功した。