■石油は合成できる　「産業装置」実用化の段階との記事紹介

記事紹介＋AIによる製造技術の解説紹介

日本も“産油国”になれる　京大名誉教授が開発の「人工石油」軽油価格は「1リットル14円」の激安価格

https://news.yahoo.co.jp/articles/2165b13efa1d09cc8dd8e86013be6a379b344a00

“脱石油”の流れの中で、期待されているのが合成燃料、“人工石油”だ。

「CO2（二酸化炭素）と水素を材料にして、ガソリンや軽油のような燃料を作る技術。
まずCO2を集め、そこに水素を加えて燃料のもとを作る。それを加工して、液体燃料に変えます。
代表的なのがフィッシャー・トロプシュ合成と呼ばれる技術です」（前出の愛知工業大学総合技術研究所教授の近藤元博氏）

　現状の課題はコスト面。

「原料となるCO2は空気中に約0.04％程度しかなく、空気から直接集めるのは簡単ではない。そのうえ、大量の水素の製造や燃料化にも大きなエネルギーと設備が必要です」（前同）
　日本政府も石油への依存度を下げるべく、こうした次世代脱炭素エネルギーの普及を国策として推進。2050年にはガソリンと同程度もしくは安く供給することを目指しているという。
「30年頃には、E10のような燃料が国内でも普及する可能性が高まっています。
　そこから40年にかけ、合成燃料の商用化が進み、バイオ燃料と合成燃料が通常のガソリンと混在して、市場で使われる形になるのではないでしょうか」（同）

AI：フィッシャー・トロプシュ（FT）技術の科学的解説紹介

解説CO2を資源として捉え、水素と反応させて液体燃料（合成燃料：e-fuel）を製造するプロセスは、カーボンニュートラルを実現する切り札として注目されています。

「フィッシャー・トロプシュ（FT）合成」の、化学的なメカニズム

1. 原料の準備：逆シフト反応（RWGS）

大気中や工場排気から回収したCO2は、非常に安定した分子であるため、そのままではFT合成に使えません。まず、水素（H2）と反応させて、反応性の高い**一酸化炭素（CO）**に変換する必要があります。
CO2 + H2<> CO + H2O
この一酸化炭素と水素の混合ガスを**合成ガス（Syngas）**と呼びます。

2. フィッシャー・トロプシュ（FT）合成の仕組み

FT合成とは、合成ガスを触媒（鉄やコバルト）の表面で反応させ、炭素同士をつなぎ合わせて長い鎖状の炭化水素（重合体）を作るプロセスです。
化学反応式
基本的には以下の式で表されます（nは炭素の数です）。
nCO + (2n+1)H2 => CnH{2n+2} + nH2O

反応のステップ
　吸着: COとH2が触媒表面に吸着します。
　解離: 触媒の働きでC-Oの結合が切れ、炭素（C）と酸素（O）に分かれます。酸素は水素と結びついて水（H2O）として除去されます。
　連鎖成長: 触媒表面に残った炭素原子に水素がくっつき、さらに隣の炭素と手をつなぐことで、炭素の鎖がC1 => C2 => C3とどんどん伸びていきます。
　脱離: ある程度の長さになったところで触媒から離れ、炭化水素（燃料のもと）となります。

3. 液体燃料への加工（アップグレーディング）

FT合成で得られた直後の物質は、ガス状のものから、液体の軽油、さらには固体の「ワックス（ロウ）」まで混ざり合った状態です。これを私たちが使う燃料にするために加工します。
ハイドロクラッキング（水素化分解）: 　長すぎる炭素の鎖（ワックス分）を、水素を加えながら適切な長さに切断します。
蒸留: 　沸点の違いを利用して、ガソリン、灯油、ジェット燃料（SAF）、軽油へと仕分けます。

4. この技術の科学的メリット

ドロップイン燃料: 　石油由来の燃料と化学構造がほぼ同じであるため、既存のエンジンや給油インフラをそのまま使えます。
クリーンな組成: 　天然の原油と異なり、硫黄分（SOxの原因）や窒素分を含まないため、燃焼時の環境負荷が非常に低いのが特徴です。

炭素循環: 理論上、燃焼時に出るCO2と原料のCO2が相殺されるため、大気中のCO2を増やさない「カーボンニュートラル」なサイクルが成立します。

このプロセスにおける最大の課題は、原料となる水素をいかに安価に、かつ再生可能エネルギー（グリーン水素）で作るかという点にあります

 

　一方で、さらに夢のある構想を掲げる研究者もいる。京都大学名誉教授で工学博士の今中忠行氏だ。

「“夢の技術”という段階は終わりました。私はすでに人工石油を連続生産する産業用装置を作り上げ、実用化の段階に入っています。
　開発段階では、自動車も問題なく走行していますし、現在は産業用装置の製造設計に入っています」
　今中氏開発の「ドリーム燃料」は、大気中のCO2と水をもとに、無尽蔵に人工石油を作り続けられるというもの。しかも、排気ガスもきれいで、環境に優しいうえに、性能面の向上も期待できるという。
「走行距離が1.2倍程度に伸びることも開発段階では確認できました。4トン・10トントラックやディーゼル車でも同様です」（前同）

　驚きなのが、その価格だ。

「軽油であればメンテナンス込みでも1リットル14円程度。税金を払っても50円以下に収まる計算です。
　ホルムズ海峡が閉鎖されても、これが普及すれば、日本は地産地消でどこでも燃料を作れる産油国になれるんです」（同）
　燃料代を気にせず、車を運転できる日も近い。

参考：今中氏の申請特許掲載する、株式会社アイティー技研　HP
　　　https://ittech.co.jp/company/