Synergizing advanced materials and artificial intelligence for next-generation carbon capture, utilization, and storage (CCUS): a review

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Useful overview of state-of-the-art CCUS materials and AI/ML applications, including emerging trends in digital twins and IoT.

🏢実務担当者:Highlights promising materials and AI tools for CCUS; may guide technology selection for pilot projects.

🏛政策担当者:Provides context on current capabilities and challenges; useful for understanding CCUS potential.

世界の二酸化炭素（CO2）排出量の増加率は、主に産業部門とエネルギー部門に起因しており、気候安定性に対する深刻な世界的課題となっている。Carbon Capture, Utilization, and Storage（CCUS）技術は、大気中のCO2濃度を低減しつつ、有用な製品への転換を可能にすることで、パリ協定で設定された脱炭素目標を達成するための重要な経路と考えられている。本レビューでは、CCUSプロセスの効率を向上させるために使用される材料と技術の進歩を提示する。バイオ炭およびナノ材料（カーボンナノチューブ、グラフェン誘導体、セルロースナノファイバー、ナノ多孔質炭素を含む）に基づく吸着剤は、その調整可能な多孔性と大きな表面積により、顕著なCO2回収能を有する。利用においては、金属有機骨格構造（MOFs）、グラフェン系触媒、および単原子触媒（SACs）が、閉鎖炭素経済におけるCO2の燃料および化学品への電気化学的還元において有望な選択性を示している。長期貯蔵については、安全かつ多用途な隔離経路として、鉱物炭酸化、水和物生成、および混合マトリックス膜が挙げられる。人工知能（AI）および機械学習（ML）を活用した技術は、CCUSの有効性にとってますます重要になっており、ハイスループット材料スクリーニングや触媒活性の予測モデリング、プルーム移動予測だけでなく、システム最適化にも活用されている。デジタルツイン、IoT対応モニタリング、ライフサイクルアセスメントなどの新しいデジタルツールは、CCUS導入の信頼性、拡張性、および持続可能性を高める。多くの課題、特にコスト、安定性、産業規模での拡張性に関して残されているものの、CCUSは、材料科学とデジタルインテリジェンスとの相乗効果により急速に進歩しており、ネットゼロエネルギー移行に向けた変革的技術として台頭していると見なすことができる。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

The increasing rate of global carbon dioxide (CO2) emissions, mainly resulted from the industrial and energy sectors is a serious global challenge for climate stability. Carbon Capture, Utilization, and Storage (CCUS) technologies are being considered as important route to achieve the decarbonization objectives established in the Paris Agreement through reduction of CO2 levels in the atmosphere while allowing for its conversion to useful products. This review presents advancements in materials and technologies that are used to enhance the efficiency of CCUS process. Adsorbents based on biochar and nanomaterials, including carbon nanotubes, graphene derivatives, cellulose nanofibers, and nanoporous carbon, have significant CO2 capture potential, due to their tunable porosity and large surface area. In utilization metal–organic frameworks (MOFs), graphene-based catalysts, and single-atom catalysts (SACs) have promising selectivity in the electrochemical reduction of CO2 into fuels and chemicals in a closed carbon economy. For long-term storage, routes for secure and versatile sequestration include mineral carbonation, hydrate formation, and mixed-matrix membranes. Artificial Intelligence (AI) and Machine Learning (ML) enabled technology is increasingly crucial to the effectiveness of CCUS, not only in high-throughput material screening and predictive modeling for catalytic activity and plume migration forecasting, but also in system optimization. New digital tools, including digital twins, IoT-enabled monitoring, and life cycle assessments, increase the reliability, scalability, and sustainability of CCUS deployment. While there are many challenges remaining, especially with respect to cost, stability, and industrial scalability, CCUS can be seen as an emerging transformative technology towards net-zero energy transitions with advances occurring rapidly in synergy with materials science and digital intelligence.

• semanticscholar https://doi.org/10.1039/d5ra07338cfirst seen 2026-05-05 23:29:58 · last seen 2026-08-15 05:27:12
• scopus https://api.elsevier.com/content/abstract/scopus_id/105027247141first seen 2026-07-09 06:00:44 · last seen 2026-07-20 05:53:35