EV戦略のEUも容認する｢合成燃料｣とは何か。ENEOSや出光も事業化狙う｢古くて新しい｣技術

3月28日、EUで自動車産業に関わる大きな動きがありました。

EUではこれまで、電気自動車（EV）の普及を脱炭素化に向けた中心戦略として掲げ、内燃機関（エンジン）を利用した自動車の販売を制限する方針でした。そんな中、｢合成燃料｣と呼ばれる燃料の利用を前提に、2035年以降もエンジン車の販売を許容する動きが出てきたのです。

これはEU最大の自動車産業大国であるドイツからの要求を踏まえた決定だとみられています。

エンジン車は、化石燃料由来のガソリンを使う以上、大気中に二酸化炭素を排出してしまいます。だからこそ、再生可能エネルギーの利用によって最終的にカーボンフリーになることが想定されるEVの導入が進められてきたわけです。あらゆるものの｢電化｣が脱炭素戦略の基本となっているのもそのためです。

一方で、世の中の産業を見渡すと、ガソリンなどの液体燃料から脱却しにくかったり、液体燃料を利用する方が使い勝手やコスト効率が良い産業があります。カーボンニュートラルの実現を目指すのであれば、そういった産業に対して、化石燃料に代わる次世代のサステナブルな燃料が必要になります。

｢合成燃料｣は、水素やアンモニアとともに、まさに化石燃料を代替する燃料として期待されているプレーヤーの一つなのです。

新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）が進める合成燃料のプロジェクトにも関わっている、成蹊大学理工学部の里川重夫教授は、

｢日本でも、2019年頃から合成燃料について見直しの動きがみられてきました｣

と、昨今の状況の変化を語ります。

合成燃料とは、その名の通り化学反応によって人工的に合成して生み出される燃料です。とりわけ、カーボンニュートラルな原料から作られた合成燃料は｢e-fuel｣と呼ばれています。

5月の｢サイエンス思考｣では、成蹊大学の里川重夫教授や石油大手のENEOS、出光興産に、合成燃料の実用化に向けた現状と課題を聞きました。

100年前の技術が今脚光を浴びている

ガソリンやジェット燃料、灯油など、化石燃料にはいろいろな種類があります。原油などから精製されるこれらの燃料は、基本的にメタン（CH₄）やプロパン（C₃H₈）などのように、炭素と水素からなる分子（炭化水素）です。

化石燃料は、生物の死がいなどが微生物によって分解された後、地中深くで長い時間をかけて作られます。再び生産するには同じように長い時間がかかることから、一度エネルギーとして消費してしまうと、元の形に戻すことは難しいように思われがちです。

しかし、化石燃料に含まれている｢炭素と水素からできた分子｣を作る反応自体は、実は比較的簡単だと、里川教授は話します。

実際、人工的に液体燃料を生み出す化学反応であるFT法（フィッシャー・トロプシュ法）は、100年前には発明されていました。また、メタノールを経由してガソリンを生み出すMTG（Methanol To Gasoline）法も、約50年前に開発されています。

馴染みのない人にとっては突然出てきたように感じられる｢合成燃料｣ですが、テクノロジーとしては、実はよくある手法だったわけです。

ただ、これまでは石油などの化石資源をそのまま利用した方が圧倒的にコストが安かったため、｢使えない技術｣でした。それが、｢今になって注目され始めてきた｣と里川教授は話します。

｢世界がカーボンニュートラルに進む中で、化石燃料を使わない、使えないとなったときにどう調達するか。変な話、そういう状況だと欲しい人は高くても買う世界になる。そうなると、コストの問題は大きな問題ではなくなります｣（里川教授）

合成燃料、コストの大半は｢エネルギー｣

現状、合成燃料（e-fuel）の価格は、1リットルあたり700円程度（全て国内で製造した場合）だと言われています。ガソリンなどと比べるとまだまだ割高です。

なぜここまで高コストになってしまうのでしょうか。

実は、FT法やMTG法を利用して合成燃料を製造しようとした場合、水素と一酸化炭素（CO）の合成ガスが必要となります。

工業的に使われる水素や一酸化炭素は、従来は化石燃料から製造されるものです。ただ、その製造過程では二酸化炭素が発生してしまうため、e-fuelを作るにはカーボンニュートラルな水素や一酸化炭素を調達する必要があるのです。現状では、ここに大きなコストがかかります。

里川教授は、｢コストの大半は電力（エネルギー）料金｣だと指摘します。

カーボンニュートラルな水素を作る手法は、大きく2つ考えられます。

1つは、化石燃料を元に水素を製造する際に、二酸化炭素を地下深くに圧縮して埋める｢CCS（Carbon dioxide Capture and Storage）｣のシステムと組み合わせる方法です。化石燃料を起点にする以上、製造の過程で二酸化炭素は生じてしまうものの、大気中に放出しなければ地球温暖化には寄与せず、カーボンニュートラルです。このような手法で得られる水素を、｢ブルー水素｣といいます。

もう1つの手法は、再生可能エネルギーを活用する方法です。太陽光発電や風力発電などで得られた電力を使って水を電気分解すれば、二酸化炭素は発生しません。このような手法で得られるカーボンニュートラルな水素を、｢グリーン水素｣といいます。

e-fuelを製造するには、ブルー水素やグリーン水素が必要です。ただ、いずれの手法でもそれなりのエネルギーが必要になるため、コストに効いてくるわけです。

一酸化炭素を得る手法も同様です。

里川教授は、｢カーボンニュートラルな方法で一酸化炭素を得るには、大気中から二酸化炭素を集めて、一酸化炭素に還元するしかありません｣と話します。

大気中から二酸化炭素を回収する技術は、いわゆる｢DAC（Direct Air Capture）｣と呼ばれ、近年注目されています。

ただ、大気中の二酸化炭素濃度は、地球温暖化によって増加傾向にあるとはいえ0.04%程度とごくわずかに過ぎません。ここから産業として成立する規模で二酸化炭素を回収し、一酸化炭素に変換するには多大なエネルギーが必要です。

｢二酸化炭素の回収｣のコストだけを考えると、火力発電所や工場排ガスを利用すればかなり安く済ませることができます。ただ、火力発電所などから回収した二酸化炭素は、もともと化石燃料を燃やすことで発生したものです。たとえ合成燃料に加工するコストが安かったとしても、最終的に燃料として消費すれば大気中の二酸化炭素濃度を高めてしまいます。

結局、再エネの安い国に行ったり、自ら再エネによる発電設備を作ったりしてDACを安く実現するか、バイオマス発電などで木材などを燃やした際に生じる二酸化炭素を一挙に回収するようなシステム※が必要になるわけです。

※バイオマス資源は成長過程で大気中の二酸化炭素を吸収しているので、燃焼させてもカーボンニュートラルになる。

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