千葉大学の研究グループが、二酸化炭素（CO2）をメタン（CH4）に変換する光触媒反応において、長年未解明であった反応メカニズムを世界で初めて科学的に特定した。同時に開発されたニッケル・ルテニウム・酸化ジルコニウム（Ni–Ru–ZrO2）複合触媒は、毎時触媒1gあたり10ミリモル水準というCO2からメタンへの世界最速水準の転換速度を達成。
本成果は、米国化学会誌「Journal of the American Chemical Society（JACS）」に掲載された。
CO2を燃料や化学品に再資源化する炭素回収・利用（CCU）技術は、ハード・トゥ・アベイト分野の脱炭素化と循環型カーボンエコノミー構築の鍵を握る領域として、世界的に研究投資が加速している。
研究は千葉大学大学院理学研究院の泉康雄教授を中心に、同大学院融合理工学府の佐々木将人氏、大弓知輝氏、原慶輔氏、および中国成都バイオガス科学研究所の張宏偉准教授の共同体制で実施された。
光触媒によるCO2還元反応では、照射された光が触媒内部で「電荷分離（光で生じた電子による還元作用）」と「ホットスポット（局所的な発熱反応場）」の二つの経路に分かれる。これまで両者の寄与を区別できず、効率改善の指針が定まらない状況が続いていた。
研究グループは反応器を冷却する条件と冷却しない条件を比較し、放射光X線により触媒中のNi、Ru、Zrそれぞれの原子温度を追跡。以下の知見を得た。
つまり、温度条件によって支配的な反応経路が切り替わるという、これまでブラックボックス化していた光触媒の動作原理が初めて明確化された。
光触媒によるCO2燃料化技術は、CDR（炭素除去）とは厳密には異なる。生成されたメタンは燃焼時に再びCO2として大気に戻るため、CCUの永続性は化石燃料代替効果（つまり回避系ないし削減系）に限定される。プロアース（Puro.earth）やアイソメトリック（Isometric）等のCDR専門レジストリの方法論では、CCU由来のCO2再資源化はCDRクレジットとして発行されない。
ただし、原料CO2が直接空気回収（DAC）由来であり、かつ生成燃料が長寿命製品（建材等）に固定される場合は、生物起源炭素除去・貯留（BiCRS）に類するスキームでCDR適格となる可能性がある。
本研究の触媒技術がe-fuel合成プロセスに統合される場合、コアカーボン原則（CCPs）における追加性・永続性・MRV（測定・報告・検証）要件への適合設計が、将来的なカーボンクレジット化の前提条件となる。
