東京大学、CO₂を岩石に固定する速さの違いを説明する新たな予測モデルを構築

東京大学とENEOS Xplora株式会社が、カンラン石とCO₂(二酸化炭素)の反応速度を予測するモデルを構築した。成果は2026年10月14日、Nature Communicationsのオンライン速報版に掲載された。

岩石に固定する速さの違いを説明

研究の対象は、CO₂を岩石と反応させて閉じ込める「CO₂鉱物化」だ。安定した炭酸塩鉱物に変えて固定する方法である。東京大学によると、固定したCO₂が大気中へ漏れ出すリスクを大幅に減らせる。

カンラン石は地球上に大量に存在する鉱物だ。ただし、種類によってCO₂との反応速度が大きく異なる。同大学は、新モデルでこの違いを説明できたとしている。

注目点は、岩石を見つけるだけでなく、反応の速さを予測する仕組みを作ったことにある。

かんたんに言うと、石の表面も計算する

岩石への固定を、材料から固形物を作る作業にたとえてみる。材料が溶け、新たな固体になる過程だけを見るか、材料の表面で起きる反応も見るか。この違いが、今回のモデルの要点だ。

従来のモデルは、鉱物が溶ける過程と、溶けた成分が固体になる沈殿を扱っていた。新モデルは、そこにCO₂と鉱物表面の直接反応を組み込んだ。

東京大学によると、この表面反応は金属イオンを溶け出しやすくする。結果として、カンラン石が溶ける反応を促すという。また、CO₂濃度が高いほど、表面での反応が進みやすくなるとしている。

数千時間と約2時間の隔たり

違いが表れたのが、Ca(カルシウム)に富むカンラン石の予測だ。東京大学によると、従来モデルは1気圧のCO₂中での鉱物化に数千時間かかると予測した。

一方、新モデルが同条件で予測した時間は約2時間だった。同大学は、この予測が実験結果と一致したとしている。すべてのカンラン石が約2時間で固定できるという結果ではない。

研究では、原子・分子の動きを計算する手法と、鉱物の溶解や沈殿を計算する手法を組み合わせた。

まとめ

今回の成果は、鉱物表面の反応を含めることで、CO₂固定の速さを説明するものだ。東京大学は、速く固定できる岩石や、地下でCO₂を蓄える貯留層の事前選定につながる可能性があるとしている。

今後は、貯留層全体で固定が起きる場所や速さを予測する予定だ。研究グループは、地震探査による地下構造の情報も統合し、実際の現場でのCO₂固定量の予測を目指す。