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セメント系材料へのCO₂固定量を「炭素同位体比」で正確に判定 ―大気の影響を排除し化石燃料由来CO₂の固定量を定量化する新手法を開発―

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2026-06-05 東京大学

東京大学、名古屋大学、産業技術総合研究所の研究チームは、炭素同位体比(^13C/^12C、^14C/^12C)を利用して、セメント系材料に固定されたCO₂の由来を識別し、化石燃料由来CO₂の固定量を高精度で定量化する新手法を開発した。近年、コンクリートへのCO₂固定を活用するCCUS技術が注目されているが、実際には工場排ガス由来CO₂と大気由来CO₂が混在するため、特定供給源から固定されたCO₂量を正確に評価することが困難だった。研究チームは、放射性炭素(^14C)を含まない化石燃料由来CO₂を用いた炭酸化実験を実施し、さらに炭酸化反応時に生じる同位体分別を適切に補正する新たな計算モデルを構築した。その結果、大気混入の影響を定量的に補正し、化石燃料由来CO₂の固定量を高い信頼性で評価できることを実証した。本成果は、低炭素コンクリートやCCUS技術の環境価値を科学的に証明する基盤となり、カーボンクレジットや環境ラベルの信頼性向上、建設分野の脱炭素化推進に貢献すると期待される。

セメント系材料へのCO₂固定量を「炭素同位体比」で正確に判定 ―大気の影響を排除し化石燃料由来CO₂の固定量を定量化する新手法を開発―

同位体分別の概念図

<関連情報>

炭素同位体測定を用いたセメント系材料中の化石由来CO₂の隔離量および大気汚染量の定量化 Quantification of sequestered fossil-derived CO₂ in cementitious materials and its atmospheric contamination using carbon isotope measurements

Ippei Maruyama, Ryusei Igami, Ryo Kurihara, Masayo Minami, Hiroshi A. Takahashi, Abudushalamu Aili

Cement and Concrete Research  Available online: 2 June 2026

DOI:https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2026.108290

Abstract

Carbonation of cementitious materials has attracted increasing attention as a potential approach for CO₂ fixation. However, quantitative evaluation of the amount of CO₂ fixed from a designated source under accelerated carbonation conditions remains challenging, because atmospheric CO₂ mixing may occur. In this study, carbonation experiments were conducted on well-hydrated cement paste powders under controlled relative humidity conditions using fossil-derived CO₂, and carbon uptake and isotopic compositions were investigated using combined 13C and 14C analyses. The results show that atmospheric CO₂ can contribute significantly to the isotopic composition of the fixed carbon in the samples. Two approaches were proposed to quantify this atmospheric contribution, which yield contamination estimates of comparable magnitude. Based on the estimated atmospheric mixing, a practical framework is established to quantify the amount of CO₂ fixed from the 14C-free fossil-derived source gas. The proposed approach enables source-specific evaluation of CO₂ fixation in cementitious materials and supports quantitative assessment and labeling of carbon-captured materials.

0902鋼構造及びコンクリート
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