Professor Kamuro's near-future science predictions:
メタネーションで脱酸素する
技術コンセプトの現状と課題
Quantum Physicist and Brain Scientist
Visiting Professor of Quantum Physics,
California Institute of Technology
IEEE-USA Fellow
American Physical Society-USA Fellow
PhD. & Dr. Kazuto Kamuro
AERI：Artificial Evolution Research Institute
Pasadena, California
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現在、水素ガスＨ２と二酸化炭素ガスＣＯ２から合成メタンを作成しようとする試みへのメタネーション技術が発表されている。
１．メタネーション技術概説
・メタネーション技術は、再生可能エネルギーから製造した水素に二酸化炭素ガス（ＣＯ２）を反応させて都市ガスの主成分「ｅ－メタン」を合成するものであって、水素活用による脱酸素化への貢献を目指すものである。
・メタネーション技術では、10年後を目安に都市ガスの１％にｅ－メタンを取り入れる目標を掲げている。
港湾部にすでに存在するガス製造所や製油所における導管や港湾など既存インフラをメタネーション施設として活用できるとして、ガス製造所や製油所にメタネーション施設を建設するとしている。
・メタネーション技術はメタンの合成過程で二酸化炭素ＣＯ２を使うことで、メタンを燃やした際に出る二酸化炭素ＣＯ２を相殺できる。その前段階で、水を電気分解して水素Ｈ２を製造する際に再エネを利用し、さらに脱炭素につなげるとしている。
・メタネーション技術は触媒を利用し、技術がすでに確立されているタイプだが、国内での大規模製造による商用化は実現していない。
・メタネーション技術では、太陽光や風力などの再エネルギーによる発電は海外の方が適地が多く、安価な電力を使えるため、水素Ｈ２は海外で製造するケースが多いとしている。
・海外で調達した水素Ｈ２を液化し、液化素水素を液化水素タンカー（運搬船）で日本国内のメタネーション施設へ搬入する。大気中の二酸化炭素ガスＣＯ２を回収し、これをメタネーション施設でｅ－メタンに合成し、都市ガスとしてガス導管網を経由させて顧客に供給する計画である。
・ｅ－メタンは天然ガスの主成分と同じであるため、既存のガス導管網を使って供給でき、新規投資を抑えることができる。
石油・石炭が使われている産業分野を中心に、ｅ－メタンが普及すれば脱炭素化に貢献できる、二酸化炭素ＣＯ２を排出しない水素サプライチェーン（供給網）の構築を進めることができるとされている。
２．メタネーション技術の課題と解決方法
メタネーション技術は、水素ガス（H2）と二酸化炭素ガス（CO2）から合成メタンガス（CH4）を生成するプロセスである。これは、エネルギーの貯蔵や再生可能エネルギーの効率的な利用において重要な役割を果たす可能性があるが、いくつかの課題が存在する。以下に、これらの課題とそれに対する解決方法を説明する。
課題1: 水素供給生成の課題
水素はメタネーションプロセスの中核的な材料であり、効率的な供給と生成が必要である。水素は高エネルギー要求のプロセスであるため、持続可能な供給源が必要である。
解決方法:
1. 再生可能エネルギー源からの水素生成:太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーを利用して水電解やバイオガスからの水素生成など、持続可能な水素供給源を開発する必要がある。
2. 高効率の水素製造プロセス:高温高圧水素製造や電気分解など、エネルギー効率の高い水素生成プロセスを研究し、実用化する必要がある。
課題2: 二酸化炭素の収集と供給の課題
二酸化炭素は、メタネーションプロセスにおいて効率的に収集し供給するする必要がある。特に、大規模な供給と長期間の貯蔵が課題である。
解決方法:
1. カーボンキャプチャ技術の利用:工業プロセスや発電所からの二酸化炭素の回収と貯蔵にカーボンキャプチャ技術を活用する必要がある。
2. 二酸化炭素供給の効率化:二酸化炭素供給チェーン全体を効率化し、供給源からプロセスに至るまでの効率的な流れを確立する必要がある。
課題3: エネルギー効率の向上
メタネーションプロセスは高エネルギー要求を持つため、エネルギー効率の向上が求められます。効率的な反応条件とプロセスが必要である。
解決方法:
1. 触媒の改善: 高効率の触媒を開発し、反応速度と選択性を向上させる必要がある。
2. 反応条件の最適化:温度、圧力、反応時間などの条件を最適化し、エネルギー効率を高める必要がある。
3. 熱回収とプロセス統合:プロセス内で発生した熱を回収し、エネルギーの浪費を最小限に抑える方法を採用する必要がある。
これらの課題への対処と解決策の探求により、メタネーション技術は持続可能なエネルギー供給への貢献を実現する可能性を秘めています。科学的研究と技術開発が、これらの課題を克服する鍵となる。
END
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Quantum Brain Chipset & Bio Processor (BioVLSI)
Prof. PhD. Dr. Kamuro
Quantum Physicist and Brain Scientist involved in Caltech & AERI Associate Professor and Brain Scientist in Artificial Evolution Research Institute（ AERI: https://www.aeri-japan.com/ ）
IEEE-USA Fellow
American Physical Society Fellow
PhD. & Dr. Kazuto Kamuro
email: info@aeri-japan.com
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【Keywords】 Artificial Evolution Research Institute：AERI
HP： https://www.aeri-japan.com/
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