水素・CO2から燃料生成!石炭・ガス業界が本気で挑む「脱炭素」

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燃料電池のノウハウをメタネーションに生かす(東ガスが開発する高効率燃料電池)

水素・CO2から燃料生成

脱炭素の波は、燃やせば二酸化炭素(CO2)を排出するガスや石油を主力事業とする関係業界に抜本的な改革を迫っている。東京ガスは水素とCO2から都市ガス主成分のメタンを生成するメタネーションに取り組む。石油元売りでは、ENEOSが再生可能エネルギーを用いてカーボンフリーの合成燃料の開発に乗り出した。いずれも商用化のハードルは決して低くないが、突破に挑む。

メタネーション

「LNG(液化天然ガス)導入を大きく超えるパラダイムシフトだ」。東京ガスの内田高史社長は、脱炭素の潮流をこう表現する。東京ガスは50年にCO2排出実質ゼロを目指す計画を策定した。実現のカギを握るのがメタネーションだ。

メタネーションは2段階の工程を踏む。再生エネを活用して水を電気分解し、水素を取り出す。この水素とCO2を反応させてメタンを合成する。東京ガスが注力するのは、水を電気分解して水素を生成する工程だ。水素で発電する燃料電池とちょうど逆の反応で、家庭用燃料電池を長年手がけた知見やノウハウを生かせる。水素製造コストは1ノルマル立方メートル当たり30円以下を目指している。

インフラ活用

低コスト化に向けては「部材の選定や効率性、耐久性の向上に取り組む」(高畑和己エネルギー・技術グループグループマネージャー)。メタネーションの利点は、パイプラインや船舶、受け入れ基地まで全てLNGの既存のインフラを活用できることだ。「LNGはもともと日本が育てたマーケット。既存のインフラを活用し、一気に広めていける」(同)という。

ENEOSは再生エネで水を電気分解した水素とCO2を合成反応させた合成燃料の技術開発を進めている。最大の長所は、内燃機関を積んだ車をCO2フリーにできることだ。メタネーションと同様に、サービスステーション(SS)など既存のインフラもそのまま使える。

研究加速

同社中央技術研究所所長の藤山優一郎執行役員は、「エネルギーをためて運ぶ変換技術として水素に注目し、延長線上で合成燃料を捉えている。長い目で見ていたが、社会の要請が強くなり、研究を加速している」という。

合成燃料の商用化に向けて「課題は大きく二つ」(藤山執行役員)だ。一つ目は技術。CO2から一酸化炭素(CO)に変換し、水素と合成する技術開発を進める。触媒の開発が難しく、反応合成や分離など装置それぞれの組み合わせの最適化も重要という。「装置のスケールアップも難しい。お金と時間がかかる」(同)。製造装置をつくるのに何百億円のオーダーだ。

二つ目の課題は、再生エネの発電コストだ。商用化の段階に「再生エネが潤沢で、安くなっていないと使えない」(同)と環境にも依存する。当面は30年までに商用化の一歩手前の規模の実証装置をつくりたいとしている。

普及に向けては自動車業界も含めてルールづくりも進めなければならない。環境対応として全てを電動に変えるのも限界があり、内燃機関は残るとみられる。「再生エネを起点に水素やメタンなどに転換するなど、どう平準化して使いやすくするか社会全体で考えたとき、その一つとして合成燃料がある」(同)とポートフォリオの一部に位置づける。

日刊工業新聞2020年3月19日

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