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カーボンニュートラルを実現するには、工場や発電所で捕集した CO2 を液体のままパイプラインで運ぶ方法が有力視されています。しかし、CO2 中にわずかな水が混じっているだけで、パイプの中で氷のような固体——CO2 ハイドレート——が生じ、流れを詰まらせるおそれがあります。輸送条件（温度・圧力）をどう選べば、この「詰まり」を避けられるのか。実験だけでは条件の組み合わせを網羅しきれないため、理論から答えを出す必要があります。

本研究では、液体 CO2 と水（または CO2 ハイドレート）が共存する系において、水と CO2 の化学ポテンシャルを理論計算で求め、液体 CO2 中にどれだけの水が溶け込むかを評価しました。液体水と共存する液体 CO2 中の水溶解度は、CO2 の臨界点近傍を除く広い範囲で温度を下げるほど減少します。さらにハイドレートが形成されると、この減少は一層進みます。温度や圧力を下げたときにハイドレートが生じやすくなる条件と、そのとき析出する水量も見積もり、パイプライン設計に直結するフローアシュアランス（流れの安全確保）への示唆を得ました。

統計力学と分子間相互作用の知識を使って、エネルギー資源や環境工学の現場課題に答えを出す——そんな理論化学の仕事の一例です。水和物や CO2 輸送に興味がある方には、身近な題材かもしれません。

• H. Tanaka, M. Matsumoto, T. Yagasaki, M. Takeuchi, Y. Mori, and T. Kono, “Phase behaviour of liquid CO2 with an impurity of water: Influence of CO2 hydrate,” Phys. Chem. Chem. Phys., 28, 15002 - 15014 (2026).
• DOI:10.1039/d6cp01072e
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