コンクリート表層に塗布した含浸剤でCO2吸収を促進する技術を開発、清水建設：導入事例

清水建設は、北海道大学とともに、環境配慮型コンクリート研究開発の一環として、既設のコンクリート構造物を利用して大気からのCO2吸収を促進するCO2固定化技術「DAC（Direct Air Capture）コート」を開発した。DACコートは、表層に塗布した含浸剤を介してコンクリート構造物に大気中のCO2を吸収・固定化させるもので、CO2吸収量を含浸剤塗布前の1.5倍以上に増大させられる。含浸剤の主材となるアミン化合物は、CO2の吸収性能だけでなく、防食性能も備えているため、コンクリートの中性化に起因する鉄筋の腐食を抑制し、鉄筋コンクリートの長寿命化に貢献する。

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　清水建設は、北海道大学とともに、環境配慮型コンクリート研究開発の一環として、既設のコンクリート構造物を利用して大気からのCO2吸収を促進するCO2固定化技術「DAC（Direct Air Capture）コート」を開発したことを2022年5月30日に発表した。

アミン化合物の防食作用により鉄筋の腐食速度を50分の1に

　温室効果ガスの排出を2050年までに実質ゼロにする目標を掲げた政府のカーボンニュートラル宣言を受け、建設業界では、主要建材であるコンクリート由来のCO2排出削減に向けた技術開発が進んでいる。

　こういった取り組みの多くは、製造時に多量のCO2排出を伴うセメントの使用量削減や原材料へのCO2固定化など、生産段階における対策に主眼が置かれており、対象は新築構造物に限られている。一方、今回の技術開発では、供用段階における既設構造物のCO2吸収体としてのポテンシャルに着目し、CO2吸収性能の高いアミン化合物をコンクリート内部に含浸させることで、大気中に存在するCO2の固定化を促進させることを企図した。

　DACコートの開発は、従来の鉄筋コンクリートに代わる次世代材料「ロジックス構造材」の開発に向けた清水建設と北海道大学の産学共同研究で、開発に当たっては、DACコートによるコンクリートへのCO2固定化に適した材料を分子レベルで探索し、コンクリート内での物質拡散を評価するシミュレーション技術を活用して長期的な反応過程を可視化している。

「DACコート」の概念図　出典：清水建設プレスリリース

　DACコートの核となる含浸剤の主材は、発電所や工場で発生する排ガスからのCO2分離・回収に利用されている塩基性化合物・アミンの一種で、鉄筋コンクリートに高い防食性を備える。

　加えて、通常、コンクリートにCO2を固定化すると、部材の中性化を招き、鉄筋が腐食するリスクが生じるが、DACコートでは、アミン化合物の防食作用により鉄筋の腐食速度を50分の1に抑えられる他、コンクリートの寿命を損なうことなくCO2の固定化を促進する。さらに、塩分に対する耐性もアップすることを確かめており、鉄筋コンクリート構造物の長寿命化も達成できる。

　また、日本国内におけるコンクリート構造物のストックは約300億トンと推計されており、こういった露出部全体にDACコートを適用した場合のCO2吸収ポテンシャルは3億トン以上に達する。

　今後は、構造物の解体後に残るコンクリートガラへのCO2固定化技術としての活用も期待されることを踏まえ、北海道大学と清水建設は、2026年頃の実用化を目指し、材料メーカーとも連携しながら、ラボでの性能評価、実大規模での性能実証、施工法の標準化やカーボンクレジット化の検討を進めていく。