チューリッヒ工科大学(ETH Zürich)の研究チームは、炭酸カルシウムの微粒子に、少量の水を加え、圧縮することにより、常温でセラミックス(窯業製品)を製造する手法を新たに開発した。

標準的な産業用油圧プレスで圧縮すると、直径約2.3センチのコインサイズのセラミックスが1時間程度でできる。

この手法は、堆積岩の形成における地質作用を応用したもの。堆積岩は、長い年月をかけて石や砂、泥、生物の死骸などが積もり、その重みによる圧力で自然に押し固められながら形成される。研究チームは、このメカニズムに着目し、この新たな手法を生み出したという。

この手法で製造されたセラミックスは、変形しづらいのが特徴だ。石やコンクリートと同等の硬度を有し、その強度は、石やコンクリートの10倍にのぼる。研究チームでは、浴室用タイル程度のサイズであれば、この手法でセラミックスを製造することが理論上可能とみており、より環境にやさしい代替素材として、幅広い活用が期待されている。

セメントやレンガ、タイルといったセラミックスは、粘土や石灰岩などの原料を摂氏1,000度以上の窯や炉で高熱処理することにより製造されるのが一般的。それゆえ、その製造過程において、燃料を大量に消費し、相当量の二酸化炭素を排出しているのが現状だ。

この手法は、従来、セラミックスの製造に欠かせなかった高熱処理が不要となるため、エネルギー消費や二酸化炭素の排出量を軽減できるのはもちろん、大気中の二酸化炭素や火力発電所の排ガスなどから、その原料となる炭酸カルシウムを生成することにより、二酸化炭素を長期にわたってセラミックスの中に閉じ込めることが可能になる。

つまり、カーボンニュートラルの実現に向けたソリューションとしても有望な手法というわけだ。

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高熱処理によらない新たなセラミックスの製造手法としては、米ノースカロライナ州のスタートアップ企業bioMASONでも、サンゴ礁の形成プロセスにならい、細菌がもたらす水素イオン濃度指数(pH)の変化で結晶化させ、砂からレンガを生成する手法を開発している。

地球温暖化や環境保護の観点から、セラミックスの分野においても、より環境負荷の低い製造手法への探究が、世界各地でまだまだ広がりそうだ。

松岡由希子