産業技術総合研究所 材料基盤研究部門は、海水からカリウム資源を選択的に回収する新技術を開発した。カリウムは窒素・リンと並ぶ植物の三大栄養素であり、日本ではそのほとんどを輸入に依存している。地政学的リスクや供給不安が高まる中、肥料の国産化は食料安全保障の観点からも重要な政策課題となっている。
海水にはカリウムが豊富に含まれているが、濃度が低く、化学的性質が類似するナトリウムが多量に存在するため、従来の技術では高純度での回収が困難であった。今回、産総研はプルシアンブルー型錯体を塗布した電極を用い、電気化学的にカリウムイオンを選択的に吸着・脱離する技術を確立した。中心金属にニッケルと鉄を用いた錯体（NiHCF）を活用し、模擬海水からの処理を複数回行うことで、ナトリウムを99％以上除去し、カリウム濃度を10倍以上に濃縮することに成功した。また、電極構造や集電体の最適化により、吸着容量と選択性を両立させた点が特徴である。さらに、アニオン交換膜を用いた電気化学セルの構築により、吸着と脱離の同時進行を可能とし、必要な電力を半減させることにも成功した。
なお、本研究は、戦略的イノベーション創造プログラム（SIP）第3期「持続可能なフードチェーンの構築」の支援を受けて実施された。