こんにちは。
天パさんです。
本日は、環境に関する技術紹介となります。
西部ガスホールディングス株式会社(以下、西部ガス)が実証を開始した技術は、二酸化炭素(CO2)削減効果に期待されており、西部ガス以外にも株式会社INPEXや大阪ガス株式会社も同様の技術開発を進めています。
世界最大級のメタネーションによるCO2排出削減・有効利用実用化技術開発事業における試験設備のプラント本工事着手について | INPEX
Daigasグループのカーボンニュートラルに向けた挑戦 | Daigasグループ
化学反応は
CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O ---(1)
となり、CO2とH2からメタン(CH4, 都市ガスの主成分)と水(H2O)ができます。
また、CO2と水素(H2)からどのような化学品を作るかについては、メタン以外にも選択肢があり、一酸化炭素(CO)やギ酸(HCOOH)、メタノール、エタノール、ガソリン(e-fuel)、ジェット燃料(SAF)などの研究が盛んに行われています。
中でも、HCOOHは以前紹介したように産総研の研究グループが成果を報告しています。
反応に用いる水素は自然界から得ることが難しく、現在の技術では化石燃料から熱を用いて生成するか、水の電気分解から生成するかが主な手法となっています。
以前、水素の生成方法によって名称が変わるという記事を書きましたので、詳しく知りたい場合はご参照ください。
近年では、自然界に水素が埋まっていることが分かってきているようで、ホワイト水素という色がついているようです。
(私の知らない色もあり、勉強不足を痛感しました。。。)
少し話が逸れてしまいましたが、グリーン水素やホワイト水素を用いた(1)式により、CO2削減が可能になるということです。
一方で現状のグリーン水素は高価格かつ、水電解での電力ロスが生じるため、水電解技術を高める必要があります。
近年では水を温めて得た水蒸気を電解することで、大幅な省エネに成功したという報告もあります。
(ホワイト水素は未知数な状況なのかと思いますが、私に知見がないのでここでの言及は避けます)
また、このメタン生成反応(メタネーション)は宇宙開発でも注目されているそうです。
宇宙では酸素(O2)の確保をどうするのかといった課題があり、呼気から回収したCO2から(1)式でH2Oを得られれば、水の電気分解でO2が得られます
CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O ---(1)
2H2O → 2H2 + O2 ---(2)
水の電気分解(2)式で生成した水素を(1)式で利用することで、水素の消費を削減できるようです。
CO2削減だけでなく、宇宙開発にまで貢献できる可能性がある技術ですので、(色々と課題は残っていますが)日本企業や研究機関が協力していき、世界で勝ち切るところまで技術を高めていって欲しいです。
今回の学び: メタネーションには夢がある。
2023.12.14
