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AIインフラを支える小型二酸化炭素回収技術を開発(UH Researchers Develop Compact Carbon Capture Technology to Support Growing AI Infrastructure)

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2026-10-13 ヒューストン大学

米ヒューストン大学の研究チームは、AIデータセンターの電力需要増大に伴う発電所のCO₂排出削減を目指し、輸送用コンテナに収まる小型モジュール式炭素回収システム「SMEC(Small Modular Electrochemical Containers)」を開発した。システムの中核には、膜を使用しない電気化学的アミン再生セル(EMAR)を採用し、排ガス中のCO₂を電気化学的に分離する。模擬排ガスを用いた実験では、最適条件下で約90%のCO₂回収率を達成し、50時間・300サイクルの安定動作を確認した。さらに、出力360MWの天然ガス発電所を想定したモデル解析では、40フィートコンテナ約20基で発電所のCO₂排出量の98%を回収できると試算した。大型吸収塔などを必要とする従来方式に比べ、設置規模や処理能力を柔軟に調整できる点が特徴である。今後は大気中から直接CO₂を回収する技術への展開も目指す。

<関連情報>

AIデータセンターの脱炭素化のための小型モジュール式電気化学コンテナ Small Modular Electrochemical Containers for Decarbonization of AI Data Centers

Ahmad Hassan; Prince Aleta; Mohsen Afshari; Abdelrahman Refaie; Mim Rahimi

Environmental Science & Technology

DOI:https://doi.org/10.1021/acs.est.6c06512

AIインフラを支える小型二酸化炭素回収技術を開発(UH Researchers Develop Compact Carbon Capture Technology to Support Growing AI Infrastructure)

Abstract

The rapid growth of artificial intelligence (AI) is increasing data-center electricity demand and reinforcing the near-term role of fossil-fuel power generation. Decarbonizing this infrastructure requires carbon capture systems that are efficient, compact, modular, and compatible with space-constrained data centers. Here, we evaluate Small Modular Electrochemical Containers (SMECs) as a deployment-oriented application of a two-stage, membraneless electrochemically mediated amine regeneration (EMAR) process. The design integrates CO2 absorption and electrochemical desorption within one gas-diffusion-electrode cell, eliminating absorber columns and ion-exchange membranes. Single-cell experiments were conducted under simulated natural-gas and coal-derived flue gas. Polarization mapping identified optimized operating conditions, which were then used in a 300-cycle, 50-h accelerated stability test with periodic polarity switching. The cell maintained repeatable voltage and CO2 absorption/desorption profiles, with absorption and desorption efficiencies of ∼90% under optimized conditions. The energetics ranged from 50–85 kJe/molCO2, and GC/IC analyses showed no detectable gaseous or liquid side products. The paper further includes theoretical modeling of SOx and NOx effects on the absorbent. In a case study for a 360 MW data-center power plant, the TEA showed that fewer than 20 SMEC units could achieve near-complete decarbonization, increasing the levelized electricity cost from about $58/MWh to $74/MWh.

0803資源循環及び環境
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