「我々はこれまで化石燃料を燃やし、その恩恵を享受してきた。今度は発生した二酸化炭素（CO2）を捕集する段階だ。タダはない（There is no free lunch）。」
2025年ノーベル化学賞受賞者である米カリフォルニア大学バークレー校（UCバークレー）化学科のオマー・ヤギー教授は4月15日、済州（チェジュ）国際コンベンションセンター（ICC）で開催された大韓化学会創立80周年およびアメリカ化学会（ACS）創立150周年記念特別シンポジウムで「共有結合性有機構造体（COF）」を活用した気候変動問題の解決策を示した。シンポジウムは大韓化学会第137回学術発表会および機器展示会と共に開催された。
大気中の二酸化炭素は気候変動の主な原因とされている。昨年時点で地球大気中には1,100ギガトン（Gt、1Gtは10億トン）の「超過炭素」が存在し、人類は毎年、炭素40ギガトンを大気中に排出している。
大気中の炭素を直接捕集して減少させるアイデアは単純だが、実現は難しい。空気中にある他の数多くの分子を押しのけて0.04%濃度の二酸化炭素だけを効率的に捕集しなければならないからだ。
COFは設計によって様々な有機分子を結合させた結晶性ポリマーだ。大きな立体構造を持ち、自由に拡張でき、機能も追加できるプラットフォームである。二酸化炭素捕集能力を最大限に引き出した最新のCOFモデルは、現存する物質の中で二酸化炭素捕集能力が最も優れた物質とされている。耐水性と耐酸化性、捕集効率、再利用可能性をすべて満たしている。
現在の技術ではCOF10万トンで0.5ギガトンの二酸化炭素を吸収できる。ヤギー教授の説明によれば、世界総生産の4%をCO2捕集に使えば、超過した炭素をすべて捕集するのに約25年かかると予想されているという。すべてを捕集するのにかかる費用は100兆ドル（約1京5,900兆円）に達する。
ヤギー教授は「保険会社の計算によれば、人類は2049年までに気候変動によって38兆ドル（約6,042兆円）の被害を受けると予想される」とし、「すでに気候変動による被害の復旧に毎年数兆ドルを使っている」と語った。
二酸化炭素除去に必要な費用は大きく見えるものの、実際にはより大きな被害を防ぐ方法であるということだ。ヤギー教授は「一国で解決できない問題だ」とし、「この事実が政府と社会を合意へ向かわせる動機になると考えている」と強調した。
ヤギー教授は「実際にはCOFの骨格を拡張すれば反応速度を3倍まで増やせる」とし、「25年という期間も短縮できる」と述べた。
粉末状のCOFをそのまま使用することはできない。COFを装置内で10年ほど使用できるようにするには、アルミニウム表面にコーティングする方法が適しているという説明だ。捕集した二酸化炭素を再び分離して回収する工程も重要だ。ヤギー教授チームが開発したシステムでは60℃でCOFから二酸化炭素を分離できるため、再利用が容易だ。
ヤギー教授は「産業で捨てられる廃熱で二酸化炭素を捕集できるため、エネルギー効率が非常に高い」と述べた。続けて「スタートアップを通じて規模を拡大している」とし、「まだ捕集した二酸化炭素を有用な物質に転換する技術が不足しているため、地下に貯蔵する必要があると考えている」と語った。
ヤギー教授はAIが研究のパラダイムを変え、研究を加速していると強調し「AIマトリー（AIMATRY, AI MAterials chemisTRY）」の概念を提案した。AIを活用して新素材を設計し、特に望ましい特性と特定の化学構造との関連づけに重点を置いた新しい科学分野だ。
ヤギー教授は「『ChatGPT』の突飛な提案が、結果的に正解だったと判明することもある」とし、「『二酸化炭素捕集素材が必要なので最良のものをください』と指示できるレベルには達していないが、新しい物質の探索速度が2倍になった」と述べた。
AIアルゴリズムが予想通りの化学構造だけでなく「思いつくべきだったが思いつかなかった」条件や予想外の構造まで作り出すことができるということだ。AIが提案した有望な物質をロボット実験で合成し、そのデータを再びAIにフィードバックする過程を繰り返す方法論を提示した。
続けて「化学研究方法の革命を目撃している」とし、「研究チーム全体が『AI実験グループ』に変わった」と述べた。
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