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グリーン燃料とグリーン化学品製造
―技術開発動向とコスト―
［コードNo.23STM081］
| ■体裁／ |
Ｂ５判並製本 １７１頁 |
| ■発行／ |
２０２３年 ２月２１日 サイエンス＆テクノロジー(株) |
| ■定価／ |
４４，０００円（税・送料込価格） |
| ■ＩＳＢＮコード／ |
978-4-86428-299-4 |
著者
書籍趣旨
地球温暖化による異常気象が世界各地に甚大な被害をもたらし始めている。日本でも毎年のように大型台風が到来している。
これら地球温暖化による災害は自然災害ではなく人為的なものであり、GHG(温室効果ガス)をゼロにすることによって防ぐことができる。
GHGゼロに向けて、太陽光・風力発電、燃料電池車、人工光合成による水素製造、バイオマスを用いた燃料や化学品の合成、バイオエタノール・ディーゼル油・メタン・メタノール、アンモニア、MCH、液化水素の輸送、CO2地下貯留など、既に多くの検討が行われ、研究開発に膨大な費用が投じられている。しかし未だ温暖化対策の決め手になる技術は絞られていないないように思える。
日本は2030年までにCO2の排出量を2013年度比48%削減しなければならないが、これにはあと数年しか残っていない。いつまでも可能性の有りそうな技術を、総花的に研究し続けている余裕はない。再生可能エネルギーのコストを見極めた上で、早急に開発ターゲットを明確にしなければならない。
欧州では再生可能エネルギー技術の基礎実験を終了し既に実装段階に入っている。ロシアのウクライナ侵攻によって欧州はエネルギー自給の必要性を認識することになり、自給政策をさらに促進させている。また排出権取引だけでなく炭素税/国境炭素税を導入し、再生可能エネルギーの普及と産業競争力強化を図っている。
エネルギーを海外に頼る日本も国内自給が可能な産業構造に替えなければならない。人工光合成による水素製造は夢の技術であるが、2050年には戦力にならない。
地震の多い日本では原子力と同様にCO2の地下貯留も推進すべきではない。それでは何をもって世界と戦うのか、戦える武器は何なのか、上記の通り欧州は既に戦う武器を見つけている。グリーン燃料が、化石資源より安価になるのを待っていてはいつまでも燃料をグリーン化することはできない。バイオマスは汎用ポリマー原料とするのではなくファインポリマーの原料としなければならない。
グリーン燃料・化学品製造に関わる技術開発の最新動向とそれらのコストを解説する拙著が地球温暖化対策技術の開発を促進することに少しでもお役に立てれば幸いである。（はじめにより抜粋）
目次
| 第1章 | 再生可能エネルギー |
| 1. | 発電に用いられる再生可能エネルギー |
| 2. | 世界の発電に用いられる再エネ能力 |
| 3. | 再エネ電力 |
| 4. | 日本の発電コスト |
| 5. | 各発電のCO2排出量 |
| 6. | 再生可能発電コスト |
| 6.1 | 2050年世界の太陽光発電コスト |
| 6.2 | Carbon Trackerの再エネコスト比較 |
| 6.3 | 日本の再エネ価格 |
| 6.4 | 世界の太陽電池落札価格 |
| 7. | 各システムによるエネルギー貯蔵容量 |
| 8. | 輸送燃料エネルギー比較 |
|
| 第2章 | グリーン水素 |
| 1. | 世界の水素需要推移 |
| 2. | 2050年の水素需要 |
| 3. | 水素生産量予測 |
| 4. | 2050年の水素需要占有率 |
| 5. | 電解水素 |
| 5.1 | 電解技術 |
| 5.1.1 | アルカリ電解 |
| 5.1.2 | PEM |
| 5.1.3 | 固体酸化物形電解（SOEC） |
| (1) | HELMETHプロジェクト |
| (2) | Topsoe社 |
| (3) | Sunfire社 |
| 5.2 | 電解水素価格 |
| 5.3 | IEAの水素コスト予測 |
| 5.4 | 電解水素コスト予測 |
| 5.5 | 電解水素価格 |
| 6. | ターコイズ水素 |
| 6.1 | 各プロセスによるCO2発生量 |
| 6.2 | Monolith Materials社 |
| 6.3 | Graforce社 |
| 6.4 | Hazer社 |
| 6.5 | BASF社 |
| 6.6 | ターコイズ水素コスト |
| 7. | エネルギーキャリアによる最終発電効率 |
| 7.1 | エネルギーキャリアによる発電効率 |
| 7.2 | 欧州水素キャリアコスト比較 |
| 7.3 | IEAによる日本でのエネルギーキャリア比較 |
|
| 第3章 | 二酸化炭素 |
| 1. | 炭素税と排出量取引制度 |
| 2. | EUの排出量取引額推移と予測 | 3. | 二酸化炭素の回収コスト |
| 3.1 | 化学吸収と物理吸収 |
| 3.2 | IEAによるCO2回収コスト |
| 4. | DAC（Direct Air Capture） |
| 4.1 | DACによるCO2回収コスト |
| 4.2 | DACによる2050年のCO2コスト |
| 4.3 | DAC工業化プロジェクト |
| 4.3.1 | Climeworks社 |
| 4.3.2 | Global Thermostat社 |
| 4.3.3 | Carbon Engineering社 |
| 5. | CCSコスト |
| 5.1 | EORに用いられるCO2コスト |
| 5.2 | Global CCS InstituteによるCCSコスト |
| 5.3 | RITEによるCCSコスト |
| 6. | 石炭火力発電所のCO2利用 |
|
| 第4章 | アンモニア |
| 1. | アンモニア |
| 1.1 | アンモニア製造プラント |
| 1.2 | アンモニアの生産量 |
| 1.3 | アンモニアの用途 |
| 2. | アンモニア合成 |
| 2.1 | アンモニア合成反応 |
| 2.2 | アンモニア合成反応装置 |
| 2.2.1 | 多段反応層 |
| 2.2.2 | Topsoe S-300 Basket 反応器 |
| 2.3 | アンモニア合成工業プロセス |
| 2.4 | アンモニア合成触媒 |
| 3. | アンモニア製造時に発生するCO2 |
| 4. | 高活性アンモニア合成触媒の開発 |
| 4.1 | Ruエレクトライド触媒 |
| 4.2 | つばめBHB社 |
| 4.3 | 福島再生可能エネルギー研究所 |
| 4.4 | 名古屋大学 |
| 4.5 | 東京工業大学 |
| 5. | 電解法プロセス |
| 6. | 水素キャリアとしてのアンモニア |
| 7. | アンモニアによる燃焼 |
| 7.1 | グリーンアンモニアコンソーシアム |
| 7.2 | アンモニアと水素の発電コスト比較 |
| 7.3 | アンモニアの燃料利用 |
| 8. | グリーンアンモニア |
| 8.1 | 海外のグリーンアンモニアプロジェクト |
| 8.2 | 世界のグリーンアンモニアプロジェクト動向 |
| 8.2.1 | NEOM |
| 8.2.2 | Eneus Energy社 |
| 8.2.3 | Monolith Materials社 |
| 8.2.4 | Yara社 |
| 8.2.5 | Aquamarine社 |
| 8.2.6 | Skovgaard Invest社 |
| 8.3 | 日本企業のグリーンアンモニアプロジェクト |
| 8.4 | グリーンアンモニアの船舶燃料 |
| 9. | アンモニアコスト |
| 9.1 | ブルーアンモニア |
| 9.2 | 天然ガスからの簡易アンモニア製造コストの計算 |
| 9.3 | ブルーアンモニアコストの分析 |
| 9.4 | 日本のグリーンアンモニアコスト目標 |
| 9.5 | IEAの推定グリーンアンモニアコスト |
| 9.5.1 | 前提条件 |
| 9.5.2 | 稼動率によるグリーンアンモニアコスト |
| 9.5.3 | 電力代とアンモニア合成コスト |
| 10. | アンモニア輸送コスト |
| 10.1 | サウジアラビアからの輸送コスト |
| 10.2 | 地域別アンモニア輸入コスト（2013年ベース） |
| 11. | アンモニア市場価格 |
|
| 第5章 | メタン・LPG |
| 1. | メタン |
| 2. | バイオガス |
| 2.1 | 欧州のグリーンメタン戦略 |
| 2.2 | 欧州バイオメタンコスト |
| 2.3 | 今後のバイオメタン需要 |
| 2.4 | 欧州バイオガスとバイオメタン目標 |
| 3. | グリーンメタンの製法 |
| 3.1 | 発酵法によるグリーンメタンの製造 |
| 3.2 | バイオメタン原料 |
| 3.3 | バイオメタンの製法 |
| 4. | CO2と水素からメタン合成 |
| 4.1 | メタン発酵槽からのCO2利用 |
| 4.2 | 触媒によるメタン合成 |
| 4.3 | CO2と水素から発酵法によるメタン合成 |
| 4.4 | Topsoe社のメタン増量プロセス |
| 5. | グリーンメタンプロジェクト |
| 5.1 | 欧州のプロジェクト |
| 5.1.1 | HELMETHプロジェクト |
| 5.1.2 | Jupiter 1000プロジェクト |
| 5.1.3 | STORE＆GOプロジェクト |
| 5.1.4 | GAYAプロジェクト |
| 5.1.5 | Hycaunaisプロジェクト |
| 6. | 日本の合成メタンプロジェクト |
| 6.1 | 越路原試験プラント |
| 6.2 | 小田原市・日立造船社・エックス都市研究所社 |
| 6.3 | 東京ガス社 |
| 6.4 | 大阪ガス社 |
| 7. | グリーンメタンコスト |
| 7.1 | 原材料のみのグリーンメタンコスト |
| 7.2 | NEDOプロジェクトによるメタンコスト |
| 7.3 | スイスのラッパースヴィル応用科学大学エネルギー技術研究所の予測 |
| 8. | グリーンLPG |
| 8.1 | 日本LPガス協会 |
| 8.2 | 日本グリーンLPガス推進協議会提案プロセス |
| 8.2.1 | 中間冷却（ITC）式多段LPG直接合成法 |
| 8.2.2 | バイオガスなどのメタノール・DME経由LPG間接合成法 |
| 9. | CO2と再エネ水素からのLPGコスト |
| 9.1 | 原材料のみのLPGコスト |
| 9.2 | LPG市場価格 |
|
| 第6章 | エタノール |
| 1. | バイオエタノール |
| 1.1 | バイオエタノールの製法 |
| 1.2 | バイオエタノールの需要 |
| 1.3 | 非可食バイオエタノール動向 |
| 1.3.1 | Clariant社のSunliquidプロセス |
| 1.3.2 | 木材からエタノール |
| 1.3.3 | LanzaTech社 |
| 1.3.4 | Enerkem社 |
| 1.3.5 | 藻類によるCO2からエタノールの合成 |
| 2. | バイオエタノール価格 |
| 3. | バイオエチレン |
| 3.1 | バイオエチレンの製法 |
| 3.2 | バイオエチレンプロセス |
| 3.2.1 | Braskem社プロセス |
| 3.2.2 | Atolプロセス |
| 3.2.3 | Hummingbirdプロセス |
| 3.3 | バイオエチレンコスト |
| 3.3.1 | 原料のみのバイオエチレンコスト |
| 3.3.2 | ナフサ原料とバイオエチレンコスト比較 |
| 3.4 | バイオエチレン新規プラント |
| 4. | バイオポリエチレン |
|
| 第7章 | 液体燃料 |
| 1. | グリーン液体燃料の製法 |
| 2. | バイオ燃料価格 |
| 2.1 | バイオディーゼル油の価格推移 |
| 2.2 | バイオ燃料製造コスト |
| 3. | バイオ燃料使用の義務化 |
| 4. | バイオディーゼル燃料 |
| 4.1 | 油脂のメチルエステル化によるバイオ燃料 |
| 4.2 | 油脂の水素化によるバイオ燃料 |
| 4.2.1 | 油脂の水素化装置 |
| 4.2.2 | HVOの併産（co-processing） |
| 4.3 | 現在のバイオ燃料コスト |
| 5. | グリーンガソリン |
| 5.1 | メタノールからガソリン |
| 5.1.1 | MTGプロセス |
| 5.1.2 | Haru Oniプロジェクト |
| 5.2 | 合成ガス（CO/H2）からガソリン |
| 5.2.1 | TIGASTMプロセス |
| 5.2.2 | ウッドバイオマスからTIGASTMプロセスによるガソリンの製造 |
| 5.2.3 | Shell IH2プロセス |
| 6. | 合成燃料 |
| 6.1 | 欧州で進行中のe-fuelプロジェクト |
| 6.2 | 欧州e-fuel動向 |
| 6.2.1 | Repsol社/Aramco社 |
| 6.2.2 | Nordic Electrofuel社 |
| 6.2.3 | Audi社/INERATEC社/Energiedienst社 |
| 6.2.4 | Norsk e-Fuel社 |
| 7. | 航空機燃料 |
| 7.1 | 航空機からのCO2排出量 |
| 7.2 | CORSIA（国際民間航空のためのカーボンオフセットおよび削減スキーム） |
| 7.3 | SAF（Sustainable Aviation Fuel）の需要予測 |
| 7.4 | SAF製法 |
| 7.5 | バイオマスからSAFの合成 |
| 7.6 | 藻から航空燃料 |
| 7.6.1 | ユーグレナ社のプロセス |
| 7.6.2 | ユーグレナ社の製造コスト |
| 7.7 | ATJ（アルコールからジエット燃料） |
| 7.8 | 都市ごみから航空燃料の合成 |
| 7.8.1 | Fulcrum BioEnergy社 |
| 7.8.2 | W2Cロッテルダムプロジェクト |
| 7.9 | 今後の航空燃料 |
| 7.9.1 | 欧州議会への提案 |
| 7.9.2 | 海外のSAF導入義務状況 |
| 7.10 | 航空燃料コスト |
| 7.10.1 | SAF価格比較 |
| 7.10.2 | 2050年のSAF価格 |
| 8. | FTによる合成燃料コスト |
| 8.1 | NEDO調査報告による製造コスト |
| 8.2 | 資源エネルギー庁の合成燃料のコスト |
| 8.3 | 国際クリーン交通委員会 |
| 8.3.1 | 国際クリーン交通委員会の報告 |
| 8.3.2 | 調査報告の前提条件 |
| 8.3.3 | 前提条件の詳細 |
| 8.3.4 | e-ケロシンコスト |
| 8.3.5 | e-ケロシンコスト比較 |
| 8.3.6 | e-ディーゼルコスト |
|
| 第8章 | バイオ化学品 |
| 1. | バイオナフサ |
| 1.1 | バイオナフサの製法 |
| 1.2 | バイオナフサの生産量 |
| 1.3 | バイオナフサの価格 |
| 2. | マスバランス方式 |
| 2.1 | マスバランス認証 |
| 2.2 | スタートしたマスバランス方式 |
| 3. | エチレングリコール（MEG） |
| 3.1 | エチレンオキサイドの水和 |
| 3.2 | 糖からMEGの製造 |
| 3.3 | ウッドマスからMEG |
| 3.4 | COからMEG |
| 4. | バイオプロピレン |
| 4.1 | バイオエチレンからプロピレンの製造 |
| 4.2 | バイオプロパンの脱水素 |
| 5. | グリセロールの利用 |
| 5.1 | グリセロールの生産量と価格 |
| 5.2 | エピクロロヒドリン（ECH） |
| 5.3 | グリセロールからプロピレングリコール（PG） |
| 5.3.1 | Cargill社 |
| 5.3.2 | Oleon社 |
| 5.3.3 | ORLEN Poludnie社 |
| 5.4 | グリセロールからPGの製造コスト |
| 5.5 | グリセロールからアセトール |
| 6. | 1,3-プロパンジオール |
| 7. | 1,4-ブタンジオール |
| 8. | 1,3-ブチレングリコール |
| 9. | ポリ乳酸（PLA） |
| 9.1 | 乳酸の製造 |
| 9.2 | PLAの改質 |
| 9.3 | 世界のPLA需要予想 |
| 9.4 | 世界の主なPLA樹脂メーカー |
| 9.5 | PLA製造動向 |
| 9.5.1 | LG化学 |
| 9.5.2 | NatureWorks社 |
| 9.6 | PLAの国内価格 |
| 10. | アクリル酸 |
| 10.1 | バイオマスからアクリル酸の合成 |
| 10.2 | グリセロールからアクリル酸 |
| 10.3 | 乳酸からアクリル酸 |
| 11. | ブタジエン |
| 11.1 | エタノールからブタジエン |
| 11.2 | BioButterflyプロジェクト |
| 11.3 | 日本のバイオブタジエン開発 |
| 11.4 | エタノールからブタジエン製造コスト |
| 12. | バイオコハク酸 |
| 12.1 | バイオコハク酸の工業化 |
| 12.1.1 | BioAmber社 |
| 12.1.2 | Myriant社 |
| 12.1.3 | Reverdia社 |
| 12.1.4 | Succinity社 |
| 12.1.5 | 山東蘭典生物科技社 |
| 12.1.6 | Technip Energies社 |
| 12.2 | バイオコハク酸コスト |
| 12.3 | 発酵プロセス比較 |
| 12.4 | コハク酸誘導体 |
| 13. | バイオマスから芳香族の製造 |
| 13.1 | Anellotech社 |
| 13.2 | Origin Materials社 |
| 14. | ポリエチレンフラノエート（PEF） |
| 14.1 | 5-HMF合成ルート |
| 14.2 | グルコースから5-HMF |
| 14.3 | フルクトースから5-HMF |
| 14.4 | セルロースから5-HMF |
| 14.5 | 2,5-フランジカルボン酸（FDCA） |
| 14.6 | Avantium社 |
| 15. | 2,5-ビス（アミノメチル）フラン |
| 16. | フルフラール |
| 17. | フラン |
| 18. | ポリカーボネート |
| 19. | ポリヒドロキシアルカノエート |
| 19.1 | PHBH |
| 19.2 | PHB |
| 20. | バイオマス洗剤 |
| 21. | バイオナイロン |
| 21.1 | バイオ6ナイロン |
| 21.2 | バイオ66ナイロン |
| 21.2.1 | ポリアミド66の生産量 |
| 21.2.2 | ヘキサメチレンジアミン（HMD） |
| 21.2.3 | アジピン酸 |
| 21.3 | PA5X |
| 21.3.1 | 凱賽生物産業社 |
| 21.3.2 | PA510 |
| 21.3.3 | PA11 |
| 21.4 | Rennovia社 |
| 22. | β-ファルネセン |
| 23. | スクワラン |
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