こんにちは。ライフ空調システムです。
日本の年間CO2排出量約11億トンのうち、産業部門は年間3億8,400万トン
と最も多く割合を占めています。では、次に多く割合を占めているのはなにか
ご存知でしょうか？答えは、自動車・航空・船舶等の運輸部門で、
約19％を占めています。（2019年度調べ）
運輸部門の多くは現在、化石燃料由来の液体燃料を使用してますが、
2050年カーボンニュートラルに向けては、電動化への転換および燃料の脱炭素化が
求められています。運輸部門の脱炭素化に向けて、既存の化石燃料の代替となる
合成燃料「e-fuel」の本格的な普及に向けた検討が始まりました。
合成燃料とは、二酸化炭素（CO2）と水素（H2）を合成して製造される液体燃料であり、複数の炭化水素化合物の集合体であるため、「人工的な原油」とも呼ばれています。
資源エネルギー庁は2021年4月の「合成燃料研究会 中間取りまとめ」を経て、
2022年9月に「合成燃料（e-fuel）の導入促進に向けた官民協議会」を設置し、
技術・価格面の課題解決や事業環境整備を通じた合成燃料の商用化を
促進することとしました。
このブログでは、技術・価格面において残る課題、事業環境の整備に向けた
今後の論点を整理してご紹介いたします。
■合成燃料「e-fuel」とは
合成燃料の製造には様々な方法がありますが、現在はCO2からCO（一酸化炭素）に
転換し（逆シフト反応）、そのCOをH2と反応させる（Fischer-Tropsch合成反応：
FT合成）という方法が一般的です。
合成燃料の原料の一つであるCO2は、当面は発電所や工場などから排出された
CO2を回収し（カーボンキャブチャー）、使用することが想定されています。
このため合成燃料は、カーボンリサイクル技術の一つとして位置付けられており、
CO2排出を発電所等の一次排出源側でカウントすることを前提として、
「脱炭素燃料」であるとみなされています。
ただし、合成燃料の燃焼時点では大気中にCO2が排出されるため、CO2排出量算定や
環境価値の取り扱いについては、必ずしも国際的な評価が定まっているわけではない。
将来的には、「DAC（Direct Air Capture）技術」を用いて、大気中のCO2を
直接分離・回収することが想定されています。
合成燃料のもう一つの原料である水素H2についても、化石燃料から製造することも
可能ですが（グレー水素）、再エネ電力を用いた「水電解」により得られた
水素（グリーン水素）を調達することが原則と考えられています。
製造工程で再エネ電力を使うため、合成燃料は海外では「electro fuel（e-fuel）」とも
呼ばれています。
このようにして製造された合成原油そのものや、そこから精製された合成ガソリン等の
合成燃料の成分は、従来の化石燃料とほぼ同じであるため
（重金属等が含まれずクリーンである）、既存の化石燃料インフラや機器類が
そのまま継続使用できるという大きなメリットがあります。またエネルギー密度の高さ、
可搬性、貯蔵の容易性等の特長も、液体化石燃料と同様です。
脱炭素液体燃料としては、他にバイオ燃料が存在しますが、バイオマス原料の不足が
懸念されています。
■課題となるコスト、現時点での試算価格は？
合成燃料は、その原料となる水素やCO2をどこでどのように製造・調達するかにより、
製品コストが大きく変わるが、現時点の試算では約300円～700円/lと
高額であることが課題になっています。
革新的な製造方法の技術開発により、製造効率の向上は目指すものの、
合成燃料製造コストの大半は、グリーン水素の調達費用が占めています。
合成燃料の製造には、安価で大量の再エネ電力を必要とするため、国内だけでなく、
合成燃料を海外で製造し、日本に輸入するサプライチェーンの形成が検討されています。
■革新的な製造技術の開発に注力
現在、グリーンイノベーション（GI）基金では、既存製造技術の高効率化開発を進めており、2025年に1バレル/日規模、2028年に300バレル/日（1.7万kl/年）の
パイロットプラントの建設および運転検証を行う予定としており、
2040年までには1万バレル/日規模のプラント（約50万kl/年）にて自立商用化する
ことを目指しています。
またNEDOでは、合成ガス（CO＋水素）を経由しない「CO2からの直接FT合成」
技術の開発や、FT合成の反応熱を合成ガス製造に利用する等の一貫製造プロセスの
技術開発を進めています。
最大の課題のコストや開発技術が進めば、自動車・船舶・航空の各部門は
大きな変化が見られることになります。
■おわりに
ほかにも、発電分野では脱炭素燃料として水素やアンモニアの大規模な
需要が見込まれています。
グリーン水素やそれを製造（水電解）するための再エネ電力の獲得に向けた、
世界的な争奪戦が始まりつつあります。
