将来の脱炭素社会に向け、CO₂の化成品利用が求められています。そのため、将来的に繊維等への需要の増加が見込まれるパラキシレンを、CO₂から製造する技術開発を行います。本事業では、CO₂とH₂から、メタノールを経由してパラキシレンを合成することを目指します。技術的には、CO₂とH₂からメタノールを合成する触媒の高性能化を図るとともに、キシレンの中でも有用なパラキシレンの生成割合を高める触媒の開発を行います。

次世代火力発電において分離・回収されるCO₂の有効利用技術を確立するため、CO₂を固定化して酢酸を生成するプロセスと、その酢酸から高付加価値脂質や化学品原料などを合成するプロセスからなる2段階発酵によるバイオリファイナリー技術「Gas-to-Lipidsバイオプロセス」を開発します。個別および一貫製造プロセスのベンチスケール試験を行うとともに、環境負荷、技術競争力および実現可能性について評価し、技術の確立や製造プロセスの構築などに取り組みます。

大崎実証拠点の実証研究エリアにおいて、20トン/ 日の海水を起点として、海水中に含まれるマグネシウムへの、もしくは炭酸マグネシウムとしてのCO₂固定化技術を実証します。得られた炭酸マグネシウムは、コンクリートの他、建築材への利用を目指し、それらの製造法も同時に開発します。下記基本フローおよび代替フローでの実証試験において得られた結果を基にフィージビリティ―スタディーを実施し、経済性評価を行います。

微細藻類はCO₂と光エネルギーを供給すると、光合成を介して細胞内に様々な形で炭素を固定します。本研究テーマでは、海産微細藻類をランダム突然変異とゲノム編集を組み合わせた手法で育種し、高い生産性を示す藻類株を作り出します。選抜した有望な藻類株を用いた高密度培養技術を開発します。培養により得られるバイオマスを抽出・精製して有用化学品（EPA、フコキサンチン）を生産するとともに、抽出後の残渣を加工してバイオプラスチックを生産し、CO₂を長期固定可能な用途に展開するための技術を開発します。これらの技術を藻類バイオマス生産システムとして統合し、様々なプラントへ展開することを目指します。

再生可能エネルギー等を活用してCO₂を直接分解してCOを生成し、未反応のCO₂を炭酸塩として回収する一方で、COから尿素を直接合成する新規プロセスの先導研究を実施します。具体的には、大気圧プラズマを利用してCO₂を効率よくCOへ分解する反応器（反応器Ⅰ）、未反応のCO₂を効率よく炭酸塩に転換する反応器（反応器Ⅱ）、大気圧プラズマを利用してCOから効率よく尿素を直接合成する反応器（反応器Ⅲ）について、反応条件や反応器構造の最適化およびスケールアップ研究を行い、新規CO₂分解・還元プロセスを開発するとともに、その実現性を評価します。

次世代電極材料である「ダイヤモンド電極」は、優れた耐久性と特異な電気化学特性をもち、CO₂の電解還元により、選択的かつ高効率でギ酸を製造することができます。本事業では、ダイヤモンド電極を用いたCO₂電解還元によるギ酸製造、およびその分離回収の要素技術を統合し、連続的にギ酸生成を行うことのできるラボスケールの統合システムを構築します。さらに、ベンチスケールの統合システムを構築して実用化の可能性を検証します。

COと水素から液体燃料を合成する手法であるフィッシャー・トロプシュ（FT）合成を用いたカーボンリサイクルLPガスの製造について、触媒技術やプロセスの技術開発、社会実装モデルの検討を行います。具体的には、発電所等から排出される、或いは、バイオマス資源由来のCO₂を起源とするCOと水素を原料ガスとし、①FT合成によるLPガスの製造に適した触媒の技術開発、②原料ガスからLPガスの製造および精製・調製までの全体製造工程の検討、③バイオマス資源等の原料の調達から製造したLPガスの貯蔵並びに輸送、FT合成により得られるLPガス以外の連産品の利用方法まで、社会実装を実現するための全体モデルを検討します。

「CO₂を炭素源にした炭化ケイ素を合成する技術」をシーズとして、CO₂を炭素源とした産廃由来炭化ケイ素合成に係る検証研究を推進します。開発技術はCO₂を吸収しながら炭化ケイ素を合成でき、かつ産業廃棄物であるシリコンスラッジとCO₂とを反応させてSiCという有価物を作り出すことができるため、高度循環型社会の構築（SDGsの目標12：「つくる責任、つかう責任」）に貢献しながら脱炭素推進が可能となります。

藻類バイオマスの生産と利用の両面で研究開発を行います。前者では、気相中で藻類を培養する固相表面培養法を要素技術とした培養装置の開発を行います。本培養法はCO₂と太陽光を効率的に利用できる点に特徴があり、高生産の藻類バイオマス生産システムの実現につながると期待されます。後者では、藻類バイオマスの用途に製鉄利用を設定し、利用技術の研究開発を行います。藻類バイオマスを製鉄プロセスのみに適用する方法だけでなく、成分ごとに複数の用途を組み合わせる多角的利用についても検討します。また、利用性に優れた藻類株の探索も並行して実施します。

CO₂を有効利用したコンクリートの適用範囲拡大に向けた技術開発を行います。CO₂有効利用コンクリートは一部製品で実用化済ですが、その適用範囲は限定的です。「CO₂を封入した槽内でCO₂を吸収させる工程が必要」「鉄筋腐食に対する懸念」といった技術的制約が要因です。拠点では、現場打設・鉄筋コンクリート等の幅広いコンクリートを対象とした炭酸化技術の実証研究として、実大規模の試験体を製作し、様々な試験や分析を行います。本事業で、コンクリート分野のカーボンリサイクル技術の社会実装を目指して取り組みます。