2022年11月2日 未来を拓く無機膜 環境・エネルギー技術シンポジウム

未来を拓く無機膜 環境・エネルギー技術シンポジウム

日本ガイシのカーボンニュートラルへの取り組みとCO2分離⽤DDR型ゼオライト膜の紹介
日本ガイシ株式会社 研究開発本部 NCM開発部 野田憲一

©2022 NGK INSULATORS, LTD.

2022年11月2日 未来を拓く無機膜 環境・エネルギー技術シンポジウム

NGKグループ理念 NGK Group Philosophy

社会に新しい価値をそして、幸せを

私たちの使命Our Mission

Enriching Human Life
by Adding New Value to Society.

人材挑戦し高めあう

製品

期待を超えていく

経営

信頼こそが全ての礎

Quality of People

私たちが目指すもの
Our Values

Quality of ProductQuality of Management©2022 NGK INSULATORS, LTD.

Embrace challenges and teamwork.

Exceed expectations.

Social trust is our foundation.

2022年11月2日 未来を拓く無機膜 環境・エネルギー技術シンポジウム

NGKグループビジョン
ありたい姿

独自のセラミック技術でカーボンニュートラルとデジタル社会に貢献するなすべきこと

5つの変革により事業構成を転換する
ESGを経営の中心と位置付け“New Value 1000”の達成

稼ぐ⼒を⾼め成⻑への循環を⽣む

商品の社会実装の強化
全体変⾰の推⼒とする©2022 NGK INSULATORS, LTD.

2022年11月2日 未来を拓く無機膜 環境・エネルギー技術シンポジウム

NGKが提供する新たな価値
CO2分離膜ZNB®

EnerCera®

各種ウエハー

苛酷な使用環境下でCO2の⾼精度な分離・回収を実現

発火のリスクがなく屋内設置が可能で非常用電源や再エネ連携を安全に実現

IoTのメンテナンスフリー化を実現、カードのセキュリティを⾼度化、ウエアラブル機器を身近に5Gや次世代の最速⼤容量通信ネットワークに貢献

これからの製品

これからの製品

SOEC(固体酸化物形電気分解セル)

モビリティセンサー

イオン伝導性セラミックスを活用し、CO2や⽔から⾼効率で燃料・原料を合成

⾼精度パッケージ技術を活用し、LiDARの進化など自動運転に貢献

合成燃料向けハニカム構造リアクター

新規複合ウエハー

⼤型セラミックス押出技術・分離膜技術を活用し、燃料・原料合成を⾼効率に

極薄板研磨・異種材接合技術を活用し、自動運転用センサーや超⾼速通信に貢献

カーボンニュートラル

デジタル社会
セラミック技術
材料・プロセス・量産技術©2022 NGK INSULATORS, LTD.

2022年11月2日 未来を拓く無機膜 環境・エネルギー技術シンポジウム

日本ガイシ(NGK)の概要■ 社名

日本ガイシ株式会社■ 設⽴

1919年(大正8年) 5月5日

■ 資本⾦698億円
会 ⻑

■ 代表者

社 ⻑副社⻑
副社⻑

■ 従業員数 (連結)■ 連結会社©2022 NGK INSULATORS, LTD.

大島 卓

⼩林 茂
丹⽻ 智明
岩崎 良平

20,099人 (国内 4割︓海外 6割)
45社(国内15社＋海外30社)

2022年3月末現在

2022年3月末現在

2022年11月2日 未来を拓く無機膜 環境・エネルギー技術シンポジウム

森村グループの沿革©2022 NGK INSULATORS, LTD.

2022年11月2日 未来を拓く無機膜 環境・エネルギー技術シンポジウム

設⽴の精神

電⼒の需要増大に応え社会の近代化を支えるために日本ガイシは誕生しました

営利のためでなく国家への奉仕としてやらなければならない

創業の発端となったがいしの欠片(1905)

創業当初のがいし仕上げ工程

初代社⻑ ⼤倉和親
日本陶器(現ノリタケ カンパニーリミテド)の初代社⻑、東洋陶器(現TOTO)や伊奈製陶(現LIXIL)の会⻑も務めた実業家©2022 NGK INSULATORS, LTD.

本社工場の初代トンネル窯(1920年代)

2022年11月2日 未来を拓く無機膜 環境・エネルギー技術シンポジウム

NGKの事業
エンバイロメント事業▎自動⾞関連事業▎センサ事業

デジタルソサエティ事業▎HPC事業

世界をリードする排ガス浄化技術で、厳しさを増す排ガス規制に対応。豊かな暮らしを⽀えます。

最先端の技術で応える▎電子デバイス事業

めざましく進化するエレクトロニクスの分野で、独自の技術を追求。

▎⾦属事業発展し続けるデジタル社会の課題解決に貢献します。

エネルギー＆インダストリー事業▎エナジーストレージ事業部©2022 NGK INSULATORS, LTD.

クリーンな空気を守る

世界の電⼒供給と産業の進化を支える▎ガイシ事業

電⼒の安定供給を⽀えるとともに、エネルギーの新たな可能性を拡⼤。

▎産業プロセス事業

化学や医薬など幅広い産業分野に変革をもたらします。

2022年11月2日 未来を拓く無機膜 環境・エネルギー技術シンポジウム

NGKグループのグローバル展開

19

海外生産拠点
海外販売拠点・⽀店

社 (11カ国)

7

海外売上高

割

2022年3月現在
その他

2%

アジア
30%

25%

欧州
21%

北中米

22%

イギリス

ポーランド

ベルギー
フランス

ドイツ

カナダ

中国

韓国

日本

ミャンマー
インド

タイ
マレーシア
インドネシア南アフリカ©2022 NGK INSULATORS, LTD.

オーストラリア

米国
メキシコ

日本

2022年11月2日 未来を拓く無機膜 環境・エネルギー技術シンポジウム

社会環境に資する製品開発

環境貢献製品
環境貢献製品が総売上⾼に占める⽐率(2021年度)％

56％
ハニセラム®

DPFディーゼル・パティキュレート・フィルター

自動⾞の排ガス浄化

NOxセンサーNAS® 電池

低レベル放射性廃棄物処理装置

再生可能エネルギー普及への貢献

放射性廃棄物の安全な処理

そのほか計9種類の製品やサービスで、環境改善に貢献しています©2022 NGK INSULATORS, LTD.

2022年11月2日 未来を拓く無機膜 環境・エネルギー技術シンポジウム

NGKグループ環境ビジョン
NGKグループは事業活動を通じて、社会の要請である「カーボンニュートラル」「循環型社会」「自然との共生」の実現に寄与します。
カーボンニュートラルへカーボンニュートラル社会の実現に資する製品とサービスを開発・提供するとともに、グループの事業活動にも適用することで、2050年までにCO2排出量ネットゼロを目指します。

循環型社会へ天然資源の使用量を抑制し、資源効率の⾼い製品を開発･提供することで、循環型社会の実現に貢献します。

自然との共生へ
⽣態系への環境負荷を最⼩限に抑制するとともに、啓発活動を通じて⼀⼈ひとりの意識を⾼め、自然との共⽣を図ります。
©2022 NGK INSULATORS, LTD.

2022年11月2日 未来を拓く無機膜 環境・エネルギー技術シンポジウム

カーボンニュートラル戦略ロードマップ©2022 NGK INSULATORS, LTD.

2022年11月2日 未来を拓く無機膜 環境・エネルギー技術シンポジウム

カーボンニュートラルへの取り組み
CCU/CCSにおける例
DAC : Direct Air Capture(大 気 CO2吸 着 )サブナノセラミック膜
排ガス 向 け
CO2分 離 膜・吸 着 モ ジュール

大 気 CO2吸 着 モジュール

CO2分離・回収

森林 他

バイオマス固液分離膜

燃料・化成品

CO 2

CO 2

バイオマス
CO2分 離 膜 ・ 脱 水 膜

CO 2

合成燃料向けハニカム構造
リアクター
脱水膜

大気CO
回収
大気CO22回収

CH 4
CO 2

メタノール

CO
地中貯留
CO22地中貯留
NAS電 池再エネ

H2EOR(炭酸ガス圧入攻法)
CO2分離膜

メタネーション向け
モジュール

COH2天然ガス
バイオガス

耐水素脆性
ベリリウム 銅 部 材

水・CO2 電気分解SOEC

サブナノセラミック膜は、CO2を回収する技術として活⽤できるだけではなく、省エネ化やe-fuel製造プロセスにも適⽤可能な分離技術©2022 NGK INSULATORS, LTD.

水素分離膜
メタン分解向け部材・モジュール

2022年11月2日 未来を拓く無機膜 環境・エネルギー技術シンポジウム

NGKセラミック膜のラインナップ
分離対象物

微粒子・高分子

細菌

酵⺟

大きさ

NGKのセラミックフィルターラインナップ
セラレック
DPF

10μm

高温集塵
除害、製品回収

MF膜
0.1μm

セラレック

100nm

UF膜

ウィルス
コロイド

0.01μm

除菌

清澄化
濃縮
精製
洗浄

10nm

パイロ
ジェン

NF膜

染料

低分子分画

セフィルト

1nm

低分子イオン

サブナノ
セラミック膜0.1nm©2022 NGK INSULATORS, LTD.

ガスおよび液体分離精製

サブナノセラミック膜

2022年11月2日 未来を拓く無機膜 環境・エネルギー技術シンポジウム

サブナノセラミック膜の適⽤先
適⽤先の例

分離対象の例

CO2-EOR実施油田の随伴ガス中のCO2回収
天然ガス精製

CO2/CH4

バイオガス精製
天然ガスからのHe回収

He/CH4
CO2/H2

ガス分離

化学プロセス等での分離

H2/エタン

反応ガスからの水素回収

H2/CH4
H2/メチルシクロヘキサン

天然ガス精製LNGボイルオフガスからのCH4回収
産業排ガスからのCO2回収
各種有機溶媒からの脱水
脱水

エステル合成プロセスでの脱水
使⽤済み有機溶媒のリサイクル
膜反応器(メンブレンリアクター)での脱水©2022 NGK INSULATORS, LTD.

N2/CH4
CO2/N2
水/アルコール
水/ケトン
水/エーテル水/エステル水/芳香族

2022年11月2日 未来を拓く無機膜 環境・エネルギー技術シンポジウム

NGKサブナノセラミック膜の外観と構造
サブナノセラミック膜外観

サブナノセラミック膜断面構造

セル︓約2mm

非対称多層構造
膜面積︓≧10m2

支持層

細孔径︓大180mm

表面層

細孔径︓⼩1000mm©2022 NGK INSULATORS, LTD.

分離層

細孔径︓サブnm

2022年11月2日 未来を拓く無機膜 環境・エネルギー技術シンポジウム

NGKサブナノセラミック膜の内部構造

スリット基材の透過圧損を低減したスリット構造により、高透過量を実現©2022 NGK INSULATORS, LTD.

2022年11月2日 未来を拓く無機膜 環境・エネルギー技術シンポジウム

NGKサブナノセラミック膜の内部構造
スリットがない場合スリットがある場合

透過ガス

スリット
透過ガス分離層(ゼオライト等)

基材(多孔質)

基材の透過圧損を低減したスリット構造により、高透過量を実現©2022 NGK INSULATORS, LTD.

2022年11月2日 未来を拓く無機膜 環境・エネルギー技術シンポジウム

カーボンニュートラルへの取り組み
CCU/CCSにおける例
DAC : Direct Air Capture(大 気 CO2吸 着 )排ガス 向 け
CO2分 離 膜・吸 着 モ ジュール

大 気 CO2吸 着 モジュール

CO2分離・回収

森林 他

バイオマス固液分離膜

燃料・化成品

CO 2CO 2CO 2合成燃料向け
ハニカム構造
リアクター
脱水膜

大気CO
回収
大気CO22回収

CH 4
CO 2

メタノール

CO
地中貯留
CO22地中貯留
NAS電 池CO

H2天然ガス
バイオガス

水・CO2 電気分解
SOEC

CO2分離膜カーボンニュートラルに向けて、NGKでは様々な製品開発を実施中©2022 NGK INSULATORS, LTD.

メタネーション向け
モジュール

再エネ

H2
EOR(炭酸ガス圧入攻法)

バイオマス
CO2分 離 膜 ・ 脱 水 膜

耐水素脆性
ベリリウム 銅 部 材
水素分離膜
メタン分解向け
部材・モジュール

2022年11月2日 未来を拓く無機膜 環境・エネルギー技術シンポジウム

DDR型ゼオライト膜
DDR型ゼオライト

DDR型ゼオライトの細孔構造
SiO

CH4
http://www.iza-structure.org/databases/

CO2CO2CH4

基材
0.32

0.34

0.36

DDR型ゼオライトの細孔は、CO2とCH4の中間の大きさ©2022 NGK INSULATORS, LTD.

0.380.40 nm

2022年11月2日 未来を拓く無機膜 環境・エネルギー技術シンポジウム

DDR型ゼオライト膜の作製方法
種付け水熱合成

DDR粒子(種結晶)

脱鋳型

DDR膜

DDR膜

基材

種結晶を基材に塗布結晶成⻑させて膜化

鋳型を燃焼して除去《 DDR型ゼオライト膜作製のポイント 》
・ 基材表面の粗大欠陥の低減

︓ 基材粒径、積層方法

・ 基材表面への均一な種結晶の塗布 ︓ 種粒径、塗布密度
・ 水熱合成(膜化)条件の調整©2022 NGK INSULATORS, LTD.

︓ 合成ゾル組成、加熱条件

2022年11月2日 未来を拓く無機膜 環境・エネルギー技術シンポジウム

DDR型ゼオライト膜のガス透過性能
透過速度 [x10-9 mol/m2sPa]

DDR型ゼオライトの細孔径
1000

CO2H2He100

O2N2Ar
10CH4C3H8 CF4C2H610.1C2H4C3H60.2

0.30.4SF6(条件)
供給圧⼒︓ 0.1MPaG
温度︓25℃
膜形状︓ φ30-L160mm

iC4H100.50.6

分子径 [nm]
DDR型ゼオライト膜のCO2透過速度は、CH4透過速度の100倍以上©2022 NGK INSULATORS, LTD.

2022年11月2日 未来を拓く無機膜 環境・エネルギー技術シンポジウム

DDR型ゼオライト膜の適⽤先
CO2-EOR⽤途

天然ガス精製⽤途

CO2分離目的

石油随伴ガスに含まれるCO2の分離回収

天然ガスに含まれる不純物であるCO2の除去

原料ガスのCO2濃度

高濃度

低~高濃度

原料ガスの圧⼒

低圧~高圧

高圧

既存技術

有機膜

アミン吸収、有機膜

プラント規模

⼩~中規模

中~大規模

適⽤先として「CO2-EOR⽤途」と「天然ガス精製⽤途」に着目©2022 NGK INSULATORS, LTD.

2022年11月2日 未来を拓く無機膜 環境・エネルギー技術シンポジウム

CO 2 -EOR(石油増進回収法)への適⽤・DDR型ゼオライト膜

CO2大気放出抑制 原油増産 を両⽴する技術
CO2を油⽥に圧⼊すると、原油の粘性低下により原油回収量が増える

・

随伴ガス からCO2を分離･回収し、高純度CO2を再び地中に圧入するニーズ

・ 日揮グローバル(株)と米テキサス州で実証試験中

EOR⽤
CO 2

CO2
分離

随伴ガス

石油圧入
CO2貯留

©2022 NGK INSULATORS, LTD.

過酷な条件下(高圧・高CO2濃度)で大量の随伴ガスからCO2分離が可能

2022年11月2日 未来を拓く無機膜 環境・エネルギー技術シンポジウム

海外実証試験の概要
対象︓

CO2-EOR実施油田の石油随伴ガス

場所︓

アメリカ(テキサス州)

内容︓

DDR型ゼオライト膜を⽤いたCO2分離・回収設備の最適化検討と性能実証(設備能⼒︓300万 ⽴方フィート/日 ≒ 8.5万 Nm3/日)

実施者︓ (独)JOGMECと日揮グローバル(株)の共同事業※ NGKはDDR型ゼオライト膜を提供大型セラミック膜が本⽤途に適⽤されるのは世界初©2022 NGK INSULATORS, LTD.

2022年11月2日 未来を拓く無機膜 環境・エネルギー技術シンポジウム

カーボンニュートラルへの取り組み
CCU/CCSにおける例
DAC : Direct Air Capture(大 気 CO2吸 着 )サブナノセラミック膜
排ガス 向 け
CO2分 離 膜・吸 着 モ ジュール

森林 他

バイオマス固液分離膜

サブナノセラミック膜は、カーボンリサイクルにも応⽤できる

大 気 CO2吸 着 モジュール

CO2分離・回収CO 2

燃料・化成品

CO 2

CO 2

バイオマス
CO2分 離 膜 ・ 脱 水 膜

省エネ技術です

合成燃料向けハニカム構造
リアクター
脱水膜

大気CO
回収
大気CO22回収CH 4

サブナノセラミック膜でカーボンニュートラル社会に貢献します
CO 2

メタノール

CO
地中貯留
CO22地中貯留

NAS電 池再エネ

H2EOR(炭酸ガス圧入攻法)
CO2分離膜

メタネーション向け
モジュール

COH2天然ガス
バイオガス

耐水素脆性
ベリリウム 銅 部 材

水・CO2 電気分解
SOEC

サブナノセラミック膜は、CO2を回収する技術として活⽤できるだけではなく、省エネ化やe-fuel製造プロセスにも適⽤可能な分離技術©2022 NGK INSULATORS, LTD.

水素分離膜
メタン分解向け部材・モジュール

2022年11月2日 未来を拓く無機膜 環境・エネルギー技術シンポジウム

ご清聴ありがとうございました©2022 NGK INSULATORS, LTD.