NEDOは、CO2有効利用技術開発事業に取り組んでおり、国際石油開発帝石、日立造船と共に、二酸化炭素(CO2)と水素からメタンを合成する試験設備を国際石油開発帝石長岡鉱場の越路原プラント敷地内に完成させた。今後、試運転を経て、各種試験および連続運転を2019年度末まで実施する。

 火力発電などから排出される二酸化炭素(CO2)の削減は、気候変動対策として重要であり、またCO2を資源としてとらえて、これを回収し、有効利用する「カーボンリサイクル技術」の開発も求められている。カーボンリサイクル技術としては、燃料や化学原料などの有価物へ再利用することが有用と考えられており、その中でもメタンは天然ガスの主成分で、エネルギーキャリア※1として高いポテンシャルを持つほか、天然ガス(都市ガス)で使われている既存インフラを利用できるなど大きな利点があると期待されている。

 こうした背景から、CO2を原料にメタンを生成する「メタネーション」と呼ばれる技術の実用化が現在期待されている。メタネーションとは、火力発電所などから排出され、分離・回収したCO2と、水の電気分解などで生成される水素を、触媒を充填した反応容器内で反応させることで、メタンを合成する技術。メタンを燃焼させる際に発生するCO2は、分離・回収したCO2と相殺されると考えられるため、将来的に再生可能エネルギーによる電力で水を電気分解することで生成した水素を利用すれば、CO2の排出を大幅に削減することが可能だ(図2)。

 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)では、CO2を有効利用する技術開発プロジェクト※2を実施しており、今般、NEDO、国際石油開発帝石、日立造船は、CO2と水素からメタンを合成する試験設備を国際石油開発帝石長岡鉱場の越路原プラント敷地内に完成させた。今後、2019年度末までに試運転を経て各種試験および連続運転を実施する。

 本試験設備では、越路原プラントで天然ガス生産時に付随して出されるCO2と、水の電気分解によって製造された水素を合成することによりメタンを製造する。今回、メタン合成能力の大型化に適した構造を適用しており、事業所内で分離・回収したCO2を用いた試験は世界初の試み。今後、各種試験および連続運転を通じて、メタン合成プロセスの最適化などの技術課題の評価・検討を実施し、カーボンリサイクル技術の一つであるメタネーション技術の確立を目指す。

図2 将来のCO2有効利用システムの全体フロー

 メタンを合成する反応器には、日立造船開発の熱回収効率が高く、メタン合成能力の大型化に適したプレート型を採用している(図3)。事業所内で分離・回収したCO2を用いたプレート型での試験は世界初の試みで、将来の大型化を見据えた取り組み。この試験設備のメタン合成能力は、1時間当たり8Nm3(ノルマル立米)※3。
 
 今後、試運転を経て、各種試験および連続運転を2019年度末まで予定しており、技術課題の検討・評価を実施し、メタン合成設備能力のさらなる向上を念頭にした検討を進める。

図3 プラント概念図

※1 エネルギーキャリア:エネルギーの輸送・貯蔵を担う化学物質のこと
※2 プロジェクト:
 事業名:次世代火力発電等技術開発/次世代火力発電基盤技術開発/CO2有効利用技術開発
事業期間:2017〜2019年度
事業規模:約13.9億円(事業期間全体)
※3 Nm3(ノルマル立米):0℃、1気圧の標準状態を表すもので、主として排出ガス量などを表す場合に用いられる。1Nm3とは、標準状態(0℃、1気圧)に換算した1m3のガス量を表す。