ISSN 0917-9917
CODEN ADNWEM

Adsorption News
Vol．
34，
No．
2（July 2020）目

通巻 No.

次○巻頭言……………………………………………………………
「CO 特集に寄せて」
余語 克則○奨励賞受賞記念寄稿……………………………………………
「火力発電所排ガス、および大気中からの二酸化炭素吸着分離：プロセスモデリングと最適化」
川尻 喜章○特集「CCUS（Carbon dioxide Capture,
Utilization and Storage）の最前線」「二酸化炭素分離回収・有効利用・貯留技術開発（CCUS）の最新動向………………………………………………………
清水 淳一、山田 秀尚「CO 貯留技術と苫小牧 CCS 実証試験」 ……………………
萩原 利幸「メタネーション大規模実証に向けた基盤研究および
CO 分離回収と利用の統合プロセスに関する研究開発」…
則永 行庸、張 煒、チェ チョルヨン
柳瀬 慶一、チャン クウィン、町田 洋「有人宇宙ミッションに向けた閉鎖空間における環境制御・生命維持システム技術開発」……………………
坂井 洋子、中野屋 壮吾「Flexible MOF を活用した CO 吸着分離プロセスの可能性」……………………………………………………………………
平出 翔太郎、田中 秀樹○会告………………………………………………………………
【開催中止】第回日本吸着学会研究発表会【開催中止】第回吸着シンポジウム（吸着夏の学校）○関連学会のお知らせ……………………………………………
○維持会員一覧……………………………………………………

日本吸着学会
The Japan Society on Adsorption

巻

頭 言

CO 特集に寄せて
公益財団法人地球環境産業技術研究機構

年に大気中の CO 平均濃度はppm にまで達した。最近ではppm を超える観測値も報告されている。私が所属する公益財団法人地球環境産業技術研究機構（RITE）では近隣の奈良先端科学技術大学院大学で連携研究室を担当しており、大学で講義を担当し始めたころは〜
ppm 程度と教えていたが、毎年数字を更新しており、ついにここまで来たかという感がある。
CO の累積排出量と世界平均地上気温の応答はほぼ比例関係にあり、IPCC（Intergovernmental Panel on
Climate Change）のいわゆる ℃ シナリオ（
年〜
ppm に安定化するシナリオ）に CO 濃度をでは、電力部門において年に年間排出量をほぼゼロにする必要があるとされている。また、国際エネ
ル ギ ー 機 関 に よ る 世 界 の CO 削 減 量 見 通 し（IEA,
Energy Technology Perspectives）では、パリ協定の長期目標を実現するために年に必要とされる削減量は約億トンとされている。
CO の排出削減は急務であり、我が国においては、
昨年 月に経済産業省によりカーボンリサイクル技術
ロードマップが策定されている。また今年 月に策定された「革新的環境イノベーション戦略」においては、
過去に排出されて大気中に蓄積している CO の削減、
すなわち「ビヨンド・ゼロ」を可能とする革新的技術を年までに確立することを目指している。本戦
略における「イノベーション・アクションプラン」では つの重点領域が設置されており、その一つとして「カ ー ボ ン リ サ イ ク ル、CCUS（Carbon Capture,
Utilization & Storage）」が位置づけられている。大規模発生源から回収した CO の地中貯留に加えて、燃料や原料としての利用、さらには大気中から直接 COを回収する「DAC（Direct Air Capture）」の検討も始まっている。DAC については海外で検討が進んでいるが、今後の普及のためには回収エネルギー・コス
トともに大幅に低減する必要がある。海外で検討されている DAC 技術のほとんどが化学吸着を利用した方式であり、吸着技術への期待が高い。
RITE では、これまでに化学吸収法で製鉄所の排ガスを対象にして、回収エネルギーの小さい新規なアミン（水溶液）の開発・実用化に成功し、最近は DAC

―

余語

克則

も視野に入れて、さらに高効率回収・低エネルギー消費を可能とする吸着技術の開発を行っている。
一方、回収した CO の貯留や有効利用に関しては、
世界的に大規模な CO 貯留事業が 件近く稼働中であり、国内でも実証試験が進められている。
年
末から日本 CCS 調査㈱が苫小牧において CO 圧入を開始し、これまでに 万トンを圧入した。現状、地中貯留と EOR（Enhanced Oil Recovery：石油増進回
収）以外に大規模に CO を使用する用途がなく、産業利用としては使用量が限られている。温暖化対策として寄与するためには数億トンレベルの CO 利用技術が必要である。メタネーションをはじめとする水素キャリアとしての燃料利用が検討されている。また、
有人宇宙活動においては、宇宙ステーションなどの閉鎖空間において CO を回収しメタネーションによる資源循環が検討されており、ここでも吸着技術が使用されている。
今回 CO 特集を組むにあたり、編集委員会での相談の結果、本特集では回収から貯留・利用までの CO削減技術を俯瞰するという意味で、CO 分離回収技術開発の動向、回収した CO の貯留技術、有効利用技
術としてのメタネーション、閉鎖（宇宙）空間における資源循環を指向した CO 回収、最新の CO 吸着分離技術まで、本分野をリードする方々に執筆いただいた。広く CCUS について知っていただくとともに、吸着学会の皆様の今後の研究会開発の参考としていた
だければありがたい。
氏名 余語 克則
所属 公益財団法人地球環境産業技術研究機構 化学
研究グループ 副主席研究員
略歴年 月 早稲田大学大学院 理工学研究
科 応用化学専攻博士後期課程修了 博士（工学）早稲田大学理工部助手、客員講師、株式会社三菱総合研究所先端科学研究所主任研究員を経て
年 月 公益財団法人地球環境産業技術研究機
構入所
現在、同副主席研究員、奈良先端科学技術大学院大学
先端科学技術研究科 客員教授（環境適応物質学研究室）―

奨励賞受賞記念寄稿
火力発電所排ガス、および大気中からの二酸化炭素吸着分離：
プロセスモデリングと最適化
Adsorptive separation of CO from coal-fired
power plant and air: process modeling andoptimization

図名古屋大学大学院工学研究科
Graduate School of Engineering, Nagoya University

川尻

中空糸型吸着剤（ACS Publications の許可を得て文献より転載 ）収を行うには大幅な技術的進歩が求められている。

喜章

二酸化炭素回収の方法は、排出源からの回収と大気

Yoshiaki Kawajiri

中からの直接回収のれの特徴を表種類が提案されている。それぞにまとめた。どちらの回収方法におい．緒言ても吸着は有望な分離技術と認識されており、世界中

大気中の二酸化炭素濃度上昇による地球温暖化が脅の研究者が二酸化炭素吸着回収プロセスの開発に取り威となっている。大気中の二酸化炭素濃度は観測史上組んでいる。本稿では、それぞれの技術について著者初となる自身が取り組んだ事例を紹介する。

ppm を超えた。この問題に対処すべく、様々な二酸化炭素回収技術が開発、検討されている。
二酸化炭素を回収し貯留する Carbon

Captureand．火力発電所排ガスからの回収

Sequestration（CCS）に加え、回収した二酸化炭素

米国エネルギー情報局による年の調査 では、を再利用する Carbon Capture and Utilization（CCU）

米国における二酸化炭素排出量の％ が発電所からの概念も注目を浴びている。国内では、政府の主導にのものと推算されており、この排出源からの効率的なより回収技術の開発が急務となっている。火力発電所から年までの技術ロードマップが示された 。

二酸化炭素回収のための有力な技術として、吸収、の二酸化炭素回収には燃焼前回収（pre-combustion）、

膜と並んで吸着分離が挙げられる。液相吸収による回燃焼後回収（post-combustion）、及び酸素濃度を高め

収に比べ、固体吸着剤による回収は、再生に必要なエて燃焼させる酸素燃焼（oxy-fuel）があり、本研究でネルギーが低く抑えられる可能性が指摘されている。

は燃焼後回収について取り組んだ。
機械的（電気）エネルギーが必要な圧力スイング吸

しかし、大規模かつ低コスト、低エネルギー消費で回表

二酸化炭素回収方法

利点

欠点
設置場所は排出源付近に限られる排出源（燃焼排ガス等）からの回収運輸からの排出ガスや、過去に排出されて既に二酸化炭素濃度が高いため効率的に分離可能

大気中に蓄積されている二酸化炭素には対応できない
SOX、NOX による吸着剤劣化

設置場所を自由に選べる（エネルギー源や再大気中からの回収

利用場所の近く）

Direct Air Capture

運輸からの排ガスや、過去に排出され大気中（DAC）に蓄積された二酸化炭素の回収が可能
回収を行う大気中は、SOX、NOX 濃度が低い

―

―

低濃度（約

ppm）からの二酸化炭素回収が必要
大量の空気を循環させ吸着剤に接触させることが必要である。また、図に示すようにモジュールに充填してスケールアップが可能である。この研究の詳細はAdsorption News でも過去に報告している。
この中空糸型吸着剤を使った吸着モジュール、およびそれを使った温度スイング操作を図に示す。この吸着モジュールは多管円筒式熱交換器、あるいは中空
糸膜モジュールと似た構造になっている。高速温度ス
イング操作のサイクルは、吸着、加熱、脱着（スイー
図RTSA プロセスのサイクル（John Wiley and Sons の許可を得て文献より転載 ）プ）、冷却（それぞれ図⒜、⒝、⒞、⒟）の工程から成る。これらの工程のうち、吸着および冷却の工程においては、内部の空洞内に冷水を通すことによ

着に対し、温度スイング吸着プロセスはより安価な熱り冷却と吸着熱の除去を行う。そして脱着および加熱

エネルギーを利用できる。しかし、従来型の充填層はの工程では、内部の空洞内に温水を通すことにより加伝熱が遅いため、昇温と降温にかかる時間が長く、単熱と脱着熱の供給を行う。
吸着等温線取得、および破過応答試験を行うことで位時間あたりの処理量が小さい。これを解決するため、Lively および William

数式モデルを構築し ，、このモデルを使って RTSA

Koros 教授のグループによって開発された中空糸型吸プロセスの設計を行った。この設計では、以下の最適ジョージア工科大学の Ryan
着剤を図，化問題を数値計算手法により解くことで、最適設計及Ⓡ

び操作パラメータを決定した 。

に示す 。これはポリマー（セルロースア

セテート、Torlon 等）製の中空糸型支持層（porous
polymer matrix）の中に固体粒子の吸着剤（sorbent

Maximize throughput⑴

particles）が埋め込まれている。内部の空洞に冷水をsubject to: PurityCO ! Puritymin⑵

RecoveryCO ! Recoverymin

通すことにより吸着操作時には吸着熱を除去し、脱着⑶

操作時には温水を通すことにより脱着熱を供給するこ

ここで、throughput は二酸化炭素の単位時間当たりとができる。この中空糸型の形状により伝熱の効率が処理量、PurityCO 及び RecoveryCO は製品の二酸化炭

上がり、高速温度スイング（Rapid Temperature Swing

素純度及び回収率、Purirymin 及び Recoverymin は要求

Adsorption,

RTSA）を可能にしている。この空洞とされる二酸化炭素純度及び回収率である。上記⑴−⑶ポリマー層はネオプレン製の非浸透内腔層で表される最適化問題を解くことにより、最適な操作（impermeable lumen layer）で分離されており、気変数（吸着時間、加熱時間、脱着時間、冷却時間、二相から温水や冷却水への浸透は遮断され、伝熱のみが酸化炭素製品と放出ガス切り替え時間、冷却水及び温起こる。

水流速）が求められる。吸着は

℃、脱着は

℃

で行われると仮定した。
上記の手法により最適化された RTSA プロセスについて経済性評価も行ったところ、二酸化炭素回収コ
ストは＄ ．／t-CO と計算された。この評価は米国
エネルギー省の国立エネルギー技術研究所（National
Energy Technology Laboratory）が発行したガイドラ
インに準拠している − 。このガイドラインでは、電気エネルギー正味出力が図

MW-electricity の火力発

中空糸型吸着剤を使った RTSA プロセス
（Elsevier の許可を得て文献より転載 ）電所を基準とし、排ガスの組成及び処理量が与えられ、更には、中空糸型吸着剤はモノリス型吸着剤と同じの二酸化炭素回収プロセスに必要なユーティリティ

く規則的構造を持っていることから、充填層に比べて（冷却水、スチーム、電気）の規格及びコストも同ガ

圧力損失が低いことも利点である。この中空糸型吸着イドラインで定められている。経済性評価手法の更な剤は、中空糸膜と同じように紡糸法による製造が可能

る詳細は文献 を参照されたい。

製品二酸化炭素の純度と回収率も指定されている。こ――このプロセスの経済性評価を行った。考慮した．空気中からの直接回収、Direct Air Capture（DAC）
排出源からの回収に加え、大気中の二酸化炭素を回類の MOF のうち、MIL‐ （Cr）
‐PEI‐

種

の回収コ

収する技術である Direct Air Capture（DAC）も世界

ストは＄ ‐

中で技術開発が行われている。この空気中の低濃度二‐酸化炭素回収は、古くから潜水艦 や宇宙船の乗組員

おいては、吸着剤のコストや寿命などが大きな不確定室 のために利用されてきた技術であるが、これを大要因であり、計算の仮定を変動させると上記の指標が気に適用し、大規模で低コスト・低エネルギーで二酸大きく変わることも後に指摘されている 。

／t-CO 、mmen-Mg （dobpdc）は＄／t-CO であった。これらのコスト指標の計算に化炭素回収を行う技術が求められている。この DAC
は、米国、カナダ、スイスなどで民間企業による実証装置が稼働している。この DAC においても吸着は有望 な 技 術 と 認 識 さ れ て お り、米 国 の Global
Thermostat 社やスイスの Climeworks 社はいずれも固定化アミンを使った温度スイング吸着プロセスの実証プラントを稼働させている。
大気中に含まれる二酸化炭素濃度は約ppm と極めて低いため、この低濃度において吸着量が大きい
吸着剤を選択する必要がある。本研究では、モノリスにコーティングされた MIL‐ （Cr）
‐PEI‐
mmen-Mg （dobpdc）を考慮した（図

および

）
。これらの

MOF をコーティングしたモノリスの作成は既に報告

図モ ノ リ ス に コ ー テ ィ ン グ さ れ た MOF、mmen-Mg（dobpdc）（ACS Publications の許可を得て文献より転載 ）されており 、本研究ではモデリングと最適化を行い、プロセス性能と経済性の評価を行った 。
想定した DAC プロセスでは、図．最後にに示される工程地球温暖化という切迫した問題に対処するため、多から成るサイクルを考案した。このプロセスの運転に分野における研究成果を結集させることが求められておいて、吸着剤が空気中の酸素により酸化されないよいる。吸着分離が温暖化対策に貢献するためには、吸う注意を払う必要がある。ここでは、以下の着剤開発と分離プロセス開発のらなるサイクルを考案した。第工程か）は協力しあって、この問題解決に取り組むことが必要でppm の二酸化炭素を含む空気からの吸着工程であある。後者の分野を専門とする著者も、前者の分野のる。これに続き、第工程（Stepで減圧し内部の酸素濃度を工程（Step

つの分野の研究者が）では真空ポンプ％ 以下まで低下させる。

研究者たちと共同研究することで新たな視点が生まれた。また新規の材料についての情報を得た著者らが、これにより、後の工程で吸着剤が加熱された際に残存それを使った分離プロセスを設計して経済性を評価し、酸素で吸着剤が酸化されることを防ぐ。第それを吸着剤開発へフィードバックすることで研究の第工程（Step、、および）では蒸気を通すことでモノリ指針にしてもらうという生産的なサイクルが生まれた。

スを加熱して昇温し、水蒸気と共に二酸化炭素を出口

本稿では排出源からの回収、および DAC のつのから回収する。こうして得られた水蒸気と二酸化炭素技術を紹介した。著者の知る限りでは、二酸化炭素分の混合ガスを後段で冷却し、水蒸気だけを凝縮するこ離の研究は排出源からの回収についてのものが先行しとで純度の高い二酸化炭素を得る。また、第工程にていたが、近年になり DAC に関する研究が増えてき

おいてモノリスの加熱に使われた水蒸気の一部は凝縮ている。この技術は米国や欧州において民間企業によされてモノリスの空洞内に残る。この残った水は、第り開発が進められているのは述べたとおりであるが、工程（Step）においてモノリス空洞内を減圧する

日本国内においても急激に関心が高まっている。将来ことで蒸発し、この蒸発潜熱によりモノリスが冷却さは、排出源からの回収と DAC どちらか一方だけでなれる。この冷却を十分行うことで温度を十分低くし、く、両方の技術が相互補完しながら温暖化ガス回収を

続く吸着工程（Step

行うべきであると著者は考える。

）に戻った時に空気中の酸素により吸着剤が酸化されるのを防ぐ。

日本国内でも二酸化炭素回収プロセス開発の報告が――

スドクとして研究を行った Dr. Fateme Rezaei（現ミズーリ工科大学准教授）と Dr. Subramanian Swernath（現インド SABIC 社）、及び Trimeric Corporation のKatherine Searcy、そして元大学院生 Dr. AnshumanSinha（現米国 Intel 社）、Dr. Jayashree Kalyanaraman（現米国 ExxonMobil 社）などである。関係者全員に改めて深く謝意を申し上げる。
［参考文献］）経済産業省．カーボンリサイクル技術ロードマッ
プ．閲覧日

年 月

日，

https://www.meti.go.jp/press/2019/06/20190607
図

DAC プロセスサイクル（ACSて文献より転載 ）002/20190607002-1.pdf.

Publications の許可を得）R. P. Lively, R. R. Chance, B. T. Kelley, H. W.
Deckman, J. H. Drese, C. W. Jones, and W. J. Koros,

近年で多くなっており、吸着分離プロセスも他の技術

48, 7314-7324, (2009).

（膜、吸収など）と比較されることが多い。この際に、）U.S. Energy Information Administration. How

二酸化炭素単位重量当たりの回収コスト（¥/t-CO ）Much of U.S. Carbon Dioxide Emissions Areや回収エネルギー（GJ/t-CO ）などの指標が使われてAssociated with Electricity Generation? 閲覧日

おり、本稿で紹介した研究もこれらの指標を用いた。

年 月

日，

しかしこれらの指標は、処理するガスの状態（温度、https://www.eia.gov/tools/faqs/faq.php?id=77&t

圧力、二酸化炭素濃度）、材料や装置の寿命、ユーティ=11.

リティーのコスト、回収する二酸化炭素の回収率や純）R. P. Lively, R. R. Chance, and W. J. Koros,

度など、数々の仮定のもとで計算を行って得られる数

49, 7550-7562, (2010).

値である。これらの仮定を確認することなく上記の指）F. Rezaei, S. Subramanian, J. Kalyanaraman, R. P.

標だけを比べて、異なる技術やプロセスの経済性を議

Lively, Y. Kawajiri, and M. J. Realff,

論することには危険が伴うことを指摘しておきたい

113, 62-76, (2014).

（米国と比べ、日本においてこのような議論が多い、）川尻喜章，と著者は感じている）。

）Y. Fan, Y. Labreche, R. P. Lively, C. W. Jones, andW. J. Koros,

謝辞

30, 5-9, (2017).
60, 3878-3887, (2014).

）J. Kalyanaraman, Y. Fan, R. P. Lively, W. J. Koros,

本稿で述べた内容は、主に著者が米国ジョージア工

C. W. Jones, M. J. Realff, and Y. Kawajiri,科大学に勤務していた時の研究成果である。これらは259, 737-751, (2015).

米国エネルギー省（US Department of Energy）国立）J. Kalyanaraman, Y. Fan, R. P. Lively, Y. Labreche,

エネルギー技術研究所（National Energy Technology

Y. Kawajiri, and M. J. Realff,

Laboratory、DE-FE

81 , 376-388, (2015).

）、および全米科学財団（National Science Foundation）の研究助成により実）S. Swernath, K. Searcy, F. Rezaei, Y. Labreche, R.

施したものである。本稿の意見、結果、結論などは著

P. Lively, M. J. Realff, and Y. Kawajiri, in

者個人によるものであり、上記の機関を代表するもの, F. You, Editor, Elsevier:ではない。

Waltham, MA. vol. 36, p.253-278. (2015).

また、本稿で紹介した研究は多くの研究者たちと共）National Energy Technology Laboratory: US

同で行われた。ジョージア工科大学で以前の同僚でDepartment of Energy, Updated Costs (June 2011

あった Christopher Jones 教授、William Koros 教授、Basis) for Selected Bituminous Baseline Cases,

Ryan Lively 准教授、Matthew Realff 教授、同校でポ(2012).

――）National Energy Technology Laboratory: US
Department of Energy, Quality Guideline for

川尻

Energy名古屋大学

SystemStudies(QGESS):

Process

Modeling Design Parameters, (2012).

喜章

大学院工学研究科物質プロセス工）National Energy Technology Laboratory: US

学専攻

Department of Energy, Quality Guideline for

未来社会創造機構マテリアルイノ

Energy System Studies (QGESS): Capital Cost

ベーション研究所

Scaling Methodology, (2013).

教授、Ph.D.

）National Energy Technology Laboratory: US
DepartmentofEnergy,Bench-Scale

年

月

and

関西大学大学院工学研究科修士課程修了

Slipstream Development and Testing of Post-

年月

オルガノ株式会社（−

Combustion

Carbon年

月

米国カーネギーメロン大学化学工学科

Separation

Technology

年

月

独国マクデブルク市マックスプランク

Dioxidefor

CaptureandApplication

toPh.D. 課程（−

Existing Coal-Fired Power Plants, (2011).
）National Energy Technology Laboratory: US

研

究

年

年

月）

月）

所（Max-Planck-Institut

fürDepartment of Energy, Quality Guideline forDynamik

Energy System Studies (QGESS): Cost Estimation

Systeme）ポストドクトラルフェロー、Methodology for Netl Assessments of Power

Alexander von Humboldt Fellow

Plant Performance, (2010).

（−
年）R. Carey, A. Gomezplata, and A. Sarich,

月

年）S. Satyapal, T. Filburn, J. Trela, and J. Strange,
閲覧日

年 月

閲覧日

年

年 月

日，

https://www.climeworks.com/.
）L. A. Darunte, Y. Terada, C. R. Murdock, K. S.
Walton, D. S. Sholl, and C. W. Jones,
9, 17042-17050, (2017).
）A. Sinha, L. A. Darunte, C. W. Jones, M. J. Realff,
and Y. Kawajiri,

56, 750-764,(2016).
）A. Sinha and M. J. Realff,

同校

Assistant Professor
Associate Professor、終身在職

Faculty Fellow

日，

https://globalthermostat.com/.
）Climeworks.

月）

権（テニュア）取得、Thomas Malone

15, 250-255, (2001).
）Global Thermostat.

月

年

technischer

米国ジョージア工科大学化学生体分子工学科

10, 227-233, (1983).

komplexer

65, (2019).

―

―

月より現職

を分離回収し、地中へ貯留する技術で、大規模に CO

特 集を削減することができる。一方、CCU は、分離回収した CO を利用する技術であり、外部不経済な CCSに対し、有価物を生み出すことができる。ただし、COの排出量に比べて、利用規模が小さいことや CO の

二酸化炭素分離回収・有効利用・貯留技術開発（CCUS）の最新動向

利用形態によっては、CO を固定化する期間が変わる
こと等から、現時点では CO の削減量は限定的と考Current status of CCUS (Carbon dioxide
Capture, Utilization and Storage)
公益財団法人地球環境産業技術研究機構
Research Institute of Innovative Technology for the Earth

清水

淳一、山田

秀尚

Junichi Shimizu, Hidetaka Yamada

えられる。なお、CO の利用状況について、国際エネ
ルギー機関（IEA）のレポート ）では、世界中で有効利用されている CO は、毎年約億千万トンである。このうち、最も多いのは肥料製造（尿素）で全体の％ を占める。次いで石油増進回収（EOR）への利用が全体の％ を占める。これらを合わせると％ となり、直接利用がほとんどである。
．はじめに஗ਓ੟‫ق‬೘੟‫ك‬ੜਓ• ആ஼• ႌಞ‫ط‬ෝમ஘‫ر‬峔&2
ൾল౺

二 酸 化 炭 素（CO ）を 始 め と す る 温 室 効 果 ガ ス&&6ฅ೏
VWRUDJH（GHG）の排出削減は、人類共通の喫緊の課題であ&2ী௞嵣৚ઽFDSWXUHる。気候変動に関する政府間パネル（IPCC）の第次報告書（AR

ઉமਹ৷
1RQ
FRQYHUVLRQ೤મ• 嵉崧嵛岝嵉崧崶嵤嵓• 崔崥嵒嵛‫ط‬崯崋嵤崤嵓‫ط‬ఫ૬೤મ&&6嵣&&8峕ુৢ峘ૼ୒

界の平均気温の変化は、概ね比例関係にあると報告さ

૗ఌਹ৷
FRQYHUVLRQ

れている。つまり、世界の平均気温を何度であれ安定化させるためには、CO の累積排出量を一定に保つこ

図
CO 利用経路（CCS・CCU）
出典：IEA レポート ）を元に作成にする必要がある。
月に発効したパリ協定 ）は、

৲৾ଲષ• র৑ષ‫ق‬嵉崧嵛岝嵉崧崶嵤嵓‫ك‬• 嵅嵒嵆嵤‫ق‬崿嵑崡崩崫崗‫ك‬૦ണৱ౫• ෗౫岝崣嵉嵛崰岝崛嵛崗嵒嵤崰と、すなわち、大気中への人為的な CO 排出をゼロ
年೸ᄘ৬• ഐే嵣ഐ୉৷‫ق‬崱嵑崌崊崌崡ಉ‫ك‬• தಏੀ৅ਗ਼崟崡崮嵈‫ق‬৉೸ಉ‫ك‬峇峘౎• ୫ષ‫ط‬ධમ岝ྃம岝ୢ௜৷&&8
ਹ৷
XWLOL]DWLRQ） ）によれば、CO の累積排出量と世

ྃᄘ
• (25
• 崱嵑崌崗嵒嵤崳嵛崘

年以降の GHG 排出削減に取組むための国際枠組みである。

．世界の大規模 CCS プロジェクトの動向

パリ協定には世界共通の長期目標として、世界の平均

世界の大規模 CCS プロジェクトは、Global）

CCS

Institute（GCCSI） の整理によると、

年の米国保つとともに、 ．℃ に抑える努力を追求する。また、の CO -EOR プロジェクトから始まり、

年のノル

できるかぎり早く世界の GHG 排出量をピークアウト

ウ ェ ー の Sleipner（帯 水 層）、

し、今世紀後半には、GHG 排出量と森林等による吸Boundary Dam（CO -EOR)を経て、収量のバランスをとること等が明記されている。

た豪州の Gorgon（帯水層）まで、気温上昇を産業革命以前に比べて℃ より十分低く

日本においても、パリ協定の枠組みを受けて、さま
ざまな政策が進められている。

年

トが稼働中である（
これら

月に閣議決

定された「パリ協定に基づく成長戦略としての長期戦

年

年のカナダの年に稼働し件のプロジェク

月時点）。

件のプロジェクトを貯留タイプ別及びCO 排出源（分離回収コスト）毎に整理する（図）。

）略」 では、最終到達点として「脱炭素社会」を掲げ、それを野心的に今世紀後半のできるだけ早期に実現するとともに、

年までに&2ী௞৚ઽ崛崡崰‫ৼق‬ৌ৓峕ৈ岮‫ك‬％ の GHG 削減に向け、

੯

大胆に施策に取組むことが示されている。この中で、二酸化炭素分離回収・貯留（CCS）
・有効利用（CCU）

ఝ਷ಽฅ೏は、水素、再生可能エネルギー、蓄電池、原子力等と&2ী௞৚ઽ崛崡崰‫ق‬ৈ‫&ٔك‬2(25• લຍౌৡ‫ق‬%RXQGDU\'DP岝3HWUD1RYD‫ك‬• ଲள‫ق‬$EX'KDEL‫ك‬• ਷ಞଲୗ‫ق‬$LU3URGXFWV‫ك‬&2(25੯੯&2ী௞৚ઽ崛崡崰‫ق‬଩‫ٔك‬ఝ਷ಽฅ೏
• ଠே崔崡‫ق‬6OHLSQHU岝6QKYLW岝*RUJRQ‫ك‬• 崸崌崒崐崧崶嵤嵓‫ق‬,OOLQRLV‫ك‬

共に脱炭素化のカギとなる技術として取上げられている。

&2ী௞৚ઽ崛崡崰‫ق‬଩‫&ٔك‬2(25• ়ਛ崔崡ଲୗ ੯• ෝમଲୗ ੯• ଠே崔崡 ੯&2ী௞৚ઽ崛崡崰‫ৼق‬ৌ৓峕଩岮‫ك‬

CCS 及び CCU には、それぞれ次のような特徴があ図
大規模 CCS プロジェクトの整理
出典：GCCSI データベース ）を元に作成

る。CCS は、様々な産業から発生する排ガス中の CO―੯&2ী௞৚ઽ崛崡崰‫ق‬ৈ‫ٔك‬ఝ਷ಽฅ೏
• ਷ಞଲୗ‫ق‬4XHVW‫ك‬―貯留タイプ別の整理では、EOR がは件、帯水層貯留

Laboratory（NETL）が試算した新設石炭火力発電に件である。CO 排出源毎の整理では、天然ガス処

おける CCS の導入の有無による発電コストの比較 ）で理・肥料製造等のように相対的に分離回収コストが低ある。主な条件は、出力

いものが

界）
、回収率

件、石炭火力発電や製鉄所のように相対的に分離回収コストが高いものが

件である。

送距離

このように、現在稼働中の大規模 CCS プロジェク

万 kW 級（亜臨界・超臨％（化学吸収法：Shell

マイル（約Cansolv）、輸km）、米国中西部の陸域（帯水層）への貯留である。

トは、EOR 目的のものが主流である。また、分離回

超臨界石炭火力の発電コストの試算では、通常の発収コストが低いものと EOR を組合せたケースは、

電コスト＄ ．／MWh から、CCS を導入することで件である。世界で導入されている CCS は、分離回収＄コストが相対的に低く、かつ EOR のような収益が得る。このうち、輸送及び貯留による発電コストの上昇．／MWh へ、＄ ．／MWh（約％）上昇す

られる、着手しやすいケースから導入が進んでいると分は、＄ ．／MWh であるから、分離回収による発言える。

電コストの上昇分は、＄ ．／MWh となる。分離回収のための追加コスト（設備費、燃料費（回収のため．CCS・CCU の役割と課題の熱エネルギー増分）、吸収液、ポンプ動力等）が、．

発電コストの上昇に大きく影響している。

CCS の役割と課題

160
140

143.5
10

142.8
9.6

120

32.2

30.9

）

では、ベースラインとなる参照シナリオ

ETP（RTS）から年に℃ 以内に抑える℃ シナリ

オ（ DS）の CO 排出量にするためには、
点に全体で

年時

億トンの CO 削減が必要とされている。このうち、CCS による削減量は約価され、全体削減量の億トンと評৅ਗ਼崛崡崰‫ق‬86'0:K‫ك‬

温暖化対策における CCS の役割は、各機関等のモデル分析等によって評価されている。例えば、IEA％ を担うとしている。これは、エネルギー効率改善による約再生可能エネルギーによる約

100

15.1

82.1

80

15.4
24.6

25.7
60
40

9.2
9.3

20

37.8

億トン（ ％）
、

14.7

82.3

15.1

9.1
9.6
72.2

71.1
39

0

億トン（ ％）に次ぐ寄与率である。

຋ಏੀ຋ಏੀ&&6

ਝ૟ા

ಕ৒ા

図

தಏੀ
૗৿ા

೤મ

தಏੀٔ&&6
ୟଛฅ೏

米国における石炭火力発電コストの比較
出典：NETL 試算結果 ）を元に作成

このように CCS は、温暖化対策として期待されているが、現時点の導入量は必ずしも十分とは言えない。
前述の世界で稼働中の件の大規模 CCS プロジェク

トの CO 回収量は、約 ， 〜 ，万トン／年である。こ の CO 回 収 量 か ら ETPのされたDS で 評 価

年時点の CCS による CO 削減量のトンまで拡大するには、現在の．

CCU の役割と課題

CCS が普及するためには、CCS が事業として成立することが必要で、そのためには経済性を高めること億が重要となる。そこで注目されているのが CO を利倍以上の導入が必用する CCU である。CCS と CCU を組合わせ CCUS要である。

とすることで、プロジェクト全体の経済性の向上を図CCS が広範に普及しない原因の一つは経済性である。EOR は CO の直接利用の一例である。
CCUS の取組みは各国で進められている。英国政府

る。石油増産による収益が見込まれる EOR であれば、は、効であるというわけではない。また、温暖化対策としを公表した。

て大規模に普及するためには、より貯留ポテンシャル

施設を立ち上げることやビジネス環境の整備、CCUSの多い帯水層への貯留が必要となる。さらに、CO の

インフラの導入、コスト削減のための技術革新等を明

排出量が多い発電部門及び産業部門等への展開が必要記している。

になる。つまり、温暖化対策のためには、発電部門や産業部門等から CO を分離回収し、帯水層へ貯留す

年月、CCUS に関するアクションプラン ）市場原理で導入が進む場合もあるが、全ての油田に有

年代半ばに英国で最初となる CCUS

ま た、欧 州 で 進 め ら れ て い る ALIGN-CCUS プ ロ
ジェクト ）は、の研究機関と企業とのパートナー

るケースが増える必要がある。ただし、このような組シップからなる CCUS プロジェクトである。

合せは、相対的に CCS のコストが高くなる。

までに欧州

図

は、米 国 の National

EnergyTechnology―

か国の低炭素センターにすることを目指しており、―年

つの工業地帯を経済的に強固なつのワーキングパッケージに分かれ、CO 分離回収、大規収あるいは化学吸着）とそうでない場合（物理吸収あ模 CO 輸送、安全な CO 貯留、大規模エネルギー貯

るいは物理吸着）がある。最も頻繁に利用される CO

蔵・転換における CO 利用、CCUS の社会受容を検の化学反応は、アミン（討している。

合によるカルバメート化⑵やアミン等のブレンステッ

日本では、

年

月にカーボンリサイクル技術

ド塩基NH）の窒素原子との結存在下での重炭酸イオン化⑶である ）。

）ロードマップ が策定される等、CCUS の取組みが加NCOO− + BH＋

NH + B + CO⑵

速している。この技術ロードマップでは、化学品合成、
H O + B + CO

燃料合成、鉱物への CO 固定化、人工光合成等を対象としている。まずは、年に水素が不要なもの

や高付加価値なものから導入を始め、年以降に需要が多い汎用品に拡大することを目指している。な

HCO− + BH＋⑶

このような可逆反応を温度あるいは圧力のスイングで繰り返すことによって、混合ガスから CO を回収することが可能である。

お、共通技術である CO 分離回収技術のコスト目標

膜分離法では、分子種によって異なる膜透過速度のについて、現行、火力発電所等の燃焼排ガスからの CO

違いを利用して分離を行う。分子が膜を透過する速度

分離回収コストは、 ，円／t-CO 程度であるが、は、分子のサイズや膜材料との相互作用に依存する。

円／t-CO 、

年 に は

クヌーセン拡散、吸着拡散、分子篩、溶解拡散、促進

年 に は ， 〜 ，円以下／t-CO まで低減することを目指してい輸送など様々な透過機構があるが、一般に、透過速度る。また、多くの技術開発においては、安価な COとガス選択性にはトレードオフがある。したがって、

フリー水素が重要である。

処理速度を大きくすると、回収純度は低下する傾向が，CCUS は、CO 削減のために重要な技術である。

ある。吸収法や吸着法との大きな違いは、膜分離法はCCUS の導入を推進させるためには、CCS・CCU の再生工程を必要としないということである。ただし、共通技術である、CO 分離回収技術が鍵を握っている。

先に述べたトレードオフによって、現実的な処理速度で高純度の CO を回収することは難しいとされてお．CO 分離回収技術の概要．

り、多段膜分離プロセスや他法とのハイブリッドプロ

CO 分離回収法

セスが採用されることも多い。

、膜
CO 分離回収法は収着法（吸収法及び吸着法））

深冷分離では、対象の混合ガスを圧縮・冷却して液分離法、深冷分離法に大別される 。各分離法による化した後、蒸留分離を行うため、原理的に、高純度のCO 分離回収スキームを図

CO を得ることができる。ただし、混合対象ガス全体に示す。

を液化する必要があることから、CO 濃度の高いガスに用いるのが一般的である。
．

CO 分離回収エネルギー

CO 分離回収コスト削減において重要な役割を果た
すのが、所要エネルギーの低減である。カーボンリサ
イクル技術ロードマップ ）は、所要エネルギーの現状を ． GJ/t-CO とし、年のターゲットとして、． GJ/t-CO （低圧ガス）及び ． GJ/t-CO （高圧ガス）を掲げている。
CO 分離回収エネルギーの下限値を理論的に与えるために、次式を用いることがある。

図CO 分離回収スキーム：⒜吸収法及び吸着法；⒝膜分離法；⒞深冷分離法
IPCC 特別レポート ）を元に作成

min

A + COA·COln（ f/ i）

は気体定数である。本式の吸収法及び吸着法では、吸収液あるいは吸着剤（収着剤Ａ）と CO との選択的相互作用を利用する。

=

⑷
min

は、絶対温度

準静等温過程で、理想気体の分圧
⑴

が

f

まで増大す

る際に伴う仕事量にほかならない。
こ こ で、常 温 常 圧（ ℃，

収着現象は、CO の化学反応変化を伴う場合（化学吸

―

i

の

kPa）で、CO 濃 度％（石炭燃焼排後ガス中の CO 濃度に相当）の混―合ガスを理想気体として取り扱い、CO 分圧に濃縮（回収純度kPa％）する準静等温過程を考え、．

大規模 CCS プロジェクトにおける CO 分離

回収技術

式⑷からエネルギー下限値を算出すると、 ． GJ/t-

先に世界の大規模 CCS プロジェクトについて述べ

CO が得られる。この値は、上述の所要エネルギーにた。そのデータベースを作成した GCCSI は、年間回比べかなり小さい。常温常圧で CO 濃度 ． ％（空収量

気中の CO 濃度に相当）をkPa に濃縮する場合でいる（ただし、石炭火力発電所では＞，も、エネルギー下限値は ． GJ/t-CO にしかならな／y）。その内、世界最大の回収規模（〜，い。これは、エネルギー下限値が、化学反応や分子間t-CO を超えるものを大規模と定義して

，

t-CO
t-CO
）

／y）を誇る Petra Nova CCUS プロジェクト では、相互作用、さらには分離離操作に伴うエネルギー損失

CO 回収に KS‐ （関西電力㈱と三菱重工業㈱の共同を無視し、分離前後の状態間での CO の熱力学的エ開発）と呼ばれるアミン液を用いる化学吸収法が採用

ネルギー差のみによって決められているからである。

されている。石炭火力発電の燃焼排ガスを対象とした吸収液あるいは吸着剤による反応⑴はほとんどの場

本プロジェクトは、図で示した通り、相対的に分離合、発熱的である。発熱量が大きければ、逆反応はそ回収コストが高いものに分類される。先に述べたようの分だけ吸熱的であり、収着剤を再生するための所要に、低 CO 分圧のために分離回収エネルギーが大きエネルギーが増大する。最も代表的な吸収液である

くなることのほか、低圧のため大型の処理設備が必要−アミノエタノール水溶液（wt%）の場合、化学なこと、石炭火力発電の燃焼後排ガスが多くの不純物

反応⑵に伴う発熱量だけで約GJ/t-CO に相当する ）。

を含むために事前処理工程が必要なことなどもコスト

これに、加熱再生のための昇温（〜℃）に必要な

増大の要因である。

顕熱と再生時の溶液の気化で消費される潜熱を合わせると、所要エネルギーは約GJ/t-CO にも達する。

図に世界で稼働中の大規模 CCS プロジェクトの回収技術内訳を示す。アミン液を用いた吸収法が低圧

これらの値は、常圧の燃焼後排ガスを対象として報告と高圧ガスを対象に計されることが多いが、CO 分圧が高いほど所要エネルている CCS は、分離回収コストが相対的に低く、着ギーは小さくなり、また、回収率（供給 CO 量に対手しやすいケースということを述べたが、アミン（高する回収 CO 量の割合）にも依存するため注意が必圧）と物理吸収の計要である。特に、天然ガスや合成ガスなどで、CO 分件を占める。先に、導入され件はこれに相当する。

吸収法以外の吸着法および膜分離法の導入例はそれ圧が高いガス（〜数 MPa）を対象とする場合、物理

ぞれ

吸収や物理吸着、あるいは比較的反応性の低い化学吸吸収法が早期にスケールアップを実現できたからであ

収や化学吸着による分離を行うことでも分離回収エネると言える。しかし、今後、小中規模の CCUS を含

ルギーは小さくなる。

め、より難易度の高い対象に回収技術を実装していく

膜分離法は、再生工程を必要せず、供給側と透過側の分圧差をドライビングフォースとして、CO を分離

件のみである。その理由は、技術成熟度の高いためには、吸収法以外の回収技術の革新と成熟が益々重要である。

するため、所要エネルギーの低減が期待できる。CO
を透過させる膜の場合、CO 分圧が高いほどアドバン
テージが大きくなる。CO 非透過膜で CO を供給側で回収する場合は、高圧 CO を得ることできるというメリットがある。
深冷分離法は、空気を分離して、高純度ガスを製造する実用技術として確立された手法である。しかし、液化及び蒸留を伴うため、特に、対象ガスが低濃度の場合は多大なエネルギーを消費する。化石燃料発電所
での CO 回収に適用した場合、〜

kWh/t-CO図の電力を要するとの試算があり ）、CCS には不向きと稼働中の大規模 CCS 設備の回収技術内訳
GCCSI データベース ）を元に作成考えられる。
．RITE の CO 分離回収技術開発
RITE は CO 分離回収を地球温暖化対策のキーテクノロジーとして位置づけ、いち早くその研究開発を実――施してきた。各種排出源の規模、ガス組成、CO 分圧）ALIGN-CCUS プロジェクトホームページ，などによって適した分離回収法を提示すべく、複数のhttps://alignccus.eu/about-project （技術の開発を進めている。その中で、製鉄所の高炉ガスを対象に開発した省エネルギー型化学吸収液は既に
＞

／

／

）
）経済産業省，カーボンリサイクル技術ロードマッ

t-CO ／d 規模の CCU で商用化されている。さらプ（に、RITE が開発した革新的な材料（固体吸収材や分），（協力府省内閣府文部科学省環境省））IPCC, Special Report on Carbon Dioxide Capture

子ゲート膜）を用いて、石炭火力発電所の燃焼後排ガ

and Storage (2005)

ス（低圧）やシフト反応後の石炭ガス化ガス（高圧））S.-I. Nakao et al., Advanced CO

Captureを対象とした CO 分離回収技術の開発を推進し、本Technologies, SpringerBriefs in Energy, Springer

稿で述べた我が国のロードマップにある目標の達成を(2019)

目指している（新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）委託事業）。詳細は文献）G. Gottlicher, R. Pruschek, Energy Convers.

， ）を参照していたManag. 38, S173 (1997)

だきたい。

）藤原勝憲，石油技術協会誌， ，（））S.-I. Nakao et al., RITE Today, 15, 4 (2020)．おわりに）首相官邸ホームページ，

本稿で述べたように、地球温暖化対策として、CCUS、

https : / / www. kantei. go. jp / jp / singi / tougou-

特に大規模 CCS の早期社会実装が不可欠である。そinnovation（／ ／ ）のためには、基盤技術である CO 分離回収技術の低コスト化と成熟が重要である。

年

月、政府の

清水

淳一

統合イノベーション戦略推進会議はパリ協定の長期戦

公益財団法人地球環境産業技術研

略等に基づく「革新的環境イノベーション戦略」 ）を究機構（RITE）企画調査グルー

決定し、

プ

年までの確立を目指す革新的技術テー

マの一つに「CCUS／カーボンリサイクルの基盤となを挙げた。COる低コストな CO 分離回収技術の確立」
分離回収技術は日本が優れた技術を誇る分野である。

年月

世界の温暖化防止に貢献できるよう、引き続き、産官

中国電力株式会社（火力発電、環境管理に関わる業務に従事）学が一体となって着実な技術開発と実用化展開が進む

年月

ことが望まれる。

RITE（CCS の経済性、制度の枠組み
等の調査に従事）
現在に至る。

［参考文献］）IPCC,Climate

Change 2014 Synthesis

Report山田

Summary for Policymakers

秀尚

公益財団法人地球環境産業技術研）UNFCCC 事務局（UN Climate Change）ホーム

究機構（RITE）化学研究グルーページ，（https://unfccc.int/process-and-meetingsプ/ther-paris-agreement/the-paris-agreement（／ ／ ）））経済産業省，パリ協定に基づく成長戦略としての
長期戦略（

）

年

月

京都大学大学院博士課程修了

年

月

RITE（CO 分離回収技術の研究開発）IEA, Putting CO to Use (2019)に従事））GCCSI ホームページ，Facilities Database

現在に至る。

https://co2re.co/FacilityData（／ ／ ））IEA, Energy Technology Perspective 2017
）NETL, Cost and Performance Baseline for Fossil
Energy Plants Volume 1a (2015)）UK, Clean Growth The UK Carbon Capture Usageand Storage deployment pathway (2018)――

を実施している。本事業の全体フロー図を図

CO 貯留技術と苫小牧 CCS 実証試験
Storage Technology of CO andTomakomai CCS Demonstration Project

示す。
年度から
年
始し、

萩原

圧入量

Toshiyuki Hagiwara

年度にかけて設備の設計・建設・坑井掘削等の CCS 実証試験の準備を行った後、日本 CCS 調査株式会社
Japan CCS Co., Ltd.

利幸

． に

万 t 規模の CO の圧入を開

月からは年間年

月日に目標としていた累計 CO

万 t を達成した。

本事業はロンドン条約

年議定書を反映した国

内法（海洋汚染防止法）に基づく海底下 CO 貯留で．はじめにあり、世界的にも以下の点で高い評価を得ている。

地球温暖化について、CO の累積総排出量と世界平・世界で実施されている事業の大半は原油回収のため

均地上気温の応答はほぼ比例関係にあり、温暖化抑制の CO 圧入（CO -EOR）であるが、本事業では実のためには、人為的な CO 排出量を制限する必要が際の工場排出ガスから分離回収した CO の深部塩あると指摘されている ）。

水層への圧入であること。

年の COPのパリ協定では、世界の平均気温上昇を産業革命以前に比べて・アミン液を使用した化学吸収法において、CO の吸℃ より十分低く保ち、 ．℃ に抑える努力をするこ収をと、そのため、できるかぎり早く世界の温室効果ガス
排出量をピークアウトし、段階で行う「段吸収法」を取り入れること

で、高い省エネルギーを実現したこと。

世紀後半には、温室効・陸上から海底下の地層へと高傾斜井を掘削して CO

果ガス排出量と（森林などによる）吸収量のバランスを圧入することで、洋上設備を用いる場合に比べて）をとることなどが目標として掲げられた 。

コストの低減を図ったこと。

CCS（Carbon dioxide Capture and Storage）とは、・地震国である日本での実証であることから、地層の火力発電所や工場等で発生する CO を大気中に排出

圧力・温度や海洋環境に加えて、微小振動や自然地

せずに回収して地中へ貯留する技術である。CO を利震も対象としたモニタリングシステムを適用したこ用する技術と合わせて CCUS（Carbon dioxide Capture,と。

Utilization and Storage）と呼ばれており、再生可能

・市長や漁業協同組合などの関係者の好意や地域住民

エネルギーの利用拡大やエネルギー利用の効率化等との理解を得て、市街地に近い場所で行った世界初のともに地球温暖化対策の一つとして世界的に期待されCCS であること。

ている。IEA（国際エネルギー機関）の見通しでは、苫小牧の CCS 実証試験センターには、これまでに年までの累積 CO 削減量の％ を担うことが期）待されている 。

世界カ国から約 ，に訪れている。（

年

名以上の方々が視察や取材
月現在）

当社は、経済産業省、国立研究開発法人新エネル

本稿は、これまでに弊社が経済産業省および NEDO

ギー・産業技術総合開発機構（以下、「NEDO」と称より受託した委託事業での成果の一部をまとめたものする。
）の事業を受託して、であり、これまでの成果、実証および本事業を通じて

の

年度から

年度

年度に渡って、苫小牧における CCS 大規模実証

得られた課題や今後の取組への示唆等を報告する。

試験に係る下記の事業（以下、「本事業」）と称する。
）．苫小牧における実証試験
苫小牧における実証事業の関連設備配置図を図．

に示す。
CCS 実証プロジェクトの実施個所としては、実地調査と国の検討会などを通じて、全国地点から絞り込まれた結果、

年

ヶ所の候補
月に苫小牧が選定され、日本初の本格的な CCS 実証プロジェクトが開始された。苫小牧が選定された理由としては、CCS
図．

実証試験を行うのに必要な環境として、CO を貯留す事業全体フロー図――

．地上設備CO 供給源である製油所の水素製造設備では、PSA
方式により高純度の水素が石油精製のために製造されている。水素を回収した後の PSA オフガスには約％ の CO が含まれており、分離・回収設備では、
このオフガスから活性アミン系化学吸収プロセスにより濃度
図％ 以上の高純度 CO を回収する。
． に CO 分離・回収フローを示す。PSA オフ

ガスは圧縮機で ． MPaG まで昇圧された後、吸収図．

塔下部充填槽で中濃度アミン液により CO 供給量の事業関連設備配置図（苫小牧西港）〜 ％ が粗く吸収され、次に吸収塔上部充填槽にるのに適した地層やその地層に関するデータが存在す

上昇し、 〜 ％ の残存 CO が低濃度アミン液によっること、近隣に CO の大規模な排出源（工場・発電て濃度 ．％ 以下まで吸収される。吸収塔底部から排所など）が存在すること等があげられる。

出される高濃度アミン液は低圧フラッシュ塔に送られ、出光興産㈱北海道製油所（以下、「製油所」と称する。
）の水素製造設備から発生する、約減圧効果（ ． MPaG）と放散塔頂部から低圧フラッ
シュ塔に供給される CO に同伴される余剰熱（水蒸％ 濃度の COを含む PSA（Pressure Swing Adsorption）オフガス気）による加熱効果により、吸収した CO のの一部を ． km の長さのパイプラインにより分離回程度を放散し、中濃度アミン液となり、その大部分は収設備まで輸送して CO を回収し、陸上の外部から加熱することなしに吸収塔下部に循環される。

入井により、海岸から
る深度の

〜

坑の圧

〜 ％

km 離れた海底下の異な層の貯留層である萌別層および滝ノ上層へ圧入・貯留するものである。
本事業の全体スケジュールを図
年度から

年度までの

． に示すように年間にわたっている。

図
図

．

年度から

全体スケジュール

年度までの．

CO 分離回収フロー

本事業では、二段吸収法（吸収塔の上段に低濃度ア

年間で、本事業に

ミン液、吸収塔下段に中濃度アミン液をそれぞれ供給

必要な諸設備の設計・建設・試運転、坑井の設計・掘する）を採用し、さらに低圧フラッシュ塔を設置して削およびモニタリング設備の設計・設置を完了した。

分離・回収のためのエネルギー消費量の大幅低減を可

この期間には、ベースラインデータとなる CO 圧入能にした。

前の各種データ取得のため、
波探査を、

年度から

年度に二次元弾性回収 CO の純度は海洋汚染防止法で定める分析方

年度には「海洋汚染等法（ガスクロマトグラフ法および化学吸収法）に基づ

および海上災害の防止に関する法律」（以下、「海洋汚いて定期的に分析した結果、平均染防止法」と称する。
）に対応した海洋環境調査（四で同法の定める基準（海洋汚染防止法で定める特定

季調査）を実施し、CO ガス）である

年度末からは、完成したモ

ニタリング設備により圧入開始前の連続観測を開始し．％（乾式基準）％ 以上を満たすものであることを確認しつつ圧入・貯留された。
なお吸収塔の塔頂から排出される CO 分離・回収た。

後のオフガスは約％ の水素と約％ のメタンを主成分とする燃料ガスであり、CO 放散塔においてアミ――ン溶液から CO を分離させるための熱源および、分．モニタリングと海洋環境調査

離・回収／圧入設備全体のための自家発電の燃料とし本事業では、貯留層地点周辺における微小振動観測や海洋環境調査、圧入した CO の挙動（移動、広がて利用した。

り）等のモニタリングを実施して CO が貯留層内に．圧入設備

安全に貯留されていることを確認している。表回収した CO は、隣接する圧入設備で圧入に必要にモニタリング項目を示す。

な圧力まで遠心式圧縮機で超臨界状態（ ． MPa、．℃ 以上）まで圧縮され、表坑の圧入井を通してモニタリング項目

観測設備／作業

モニタリング項目

圧入井・プラント設
備

坑内：温度・圧力
坑口：圧入温度・圧力・CO 圧入
量

観測井

坑内：温度・圧力
微小振動、自然地震

m の大偏距井（水平偏距と垂直深常設型海底受振ケー
ブル（OBC）

微小振動、自然地震
二次元弾性波探査の受振

以上の傾斜井）であり、わが国の坑井で最海底地震計（OBS）

微小振動、自然地震

陸上設置地震計

微小振動、自然地震

二次元弾性波探査

貯留層中の CO 分布範囲

三次元弾性波探査

貯留層中の CO 分布範囲

海洋環境調査海洋データ（物理・化学的特性、生物生息状況等）海底下の貯留層に圧入・貯留される。圧入井は陸上沿岸部の坑口地点から高傾斜にて沖合の海底下へ向けて掘削された大偏距井であり、図入井では、掘削長 ，
傾斜角約． に示す萌別層圧m、鉛直深度 ，m、最大°で、坑口位置から坑底までの水平距離（水平偏距）が ，
度の比が．

．

大のものである。

貯留地点近傍において圧入との関連を疑うべき微小振動および自然地震を検知するため、坑の観測井に設置された地震計と温度圧力計、常設型海底受信ケー
ブル（OBC：Ocean Bottom Cable）、
図．

ケ所の海底地震計（OBS：Ocean Bottom Satellite）および萌別層圧入井 IW‐ の形状（模式図）

ケ所の陸上地震計により連続観測を実施中であり、これま

大偏距井の掘削は、高傾斜の非常に長い沿角区間を掘削しなければならないため、高トルク・高ドラグ、で CO の圧入に起因する微小振動は認められていない。図． にモニタリングシステムの概要を示す。

不十分なホールクリーニング、坑壁の不安定、ケーシ
ングの降下・設置の困難等を克服する高い技術力が要求される。圧入井を陸域から海底下に向けた傾斜井として掘削したことで、港湾の運行と漁業に対する影響を低減するとともに、リグレートが高い移動式リグや開発に要するプラットフォーム等の設備を必要とする洋上掘削に比べて掘削コストの大幅な削減を実現した。
CO の圧入は、

年月に開始された。圧入に際しては、予め貯留層上部を破壊することの無いように設定された上限圧力を上回らないように、圧入圧力を制御した。
目標である

年

月

日には

，

t となり

図

万 t を達成し、圧入を停止した。今後は全体スケジュールに則り、．

なお圧入中の年度末までモニタ

モニタリングシステムの概要

年月日に北海道胆振東部地震が発生した。地震の規模は M ．、震源は胆振地方

リングを継続実施する予定である。

中東部の深さkm を震源と気象庁は発表し、分離回収設備においても震度――弱相当の揺れを観測したが、当該地震による被害や異常は認められなかった。地層

では、貯留前のベースラインの結果と大きな相違は見の圧力と温度の値の連続観測では、CO の漏洩を示唆られていない。

するデータは確認されず、地震発生後に開催した第者を含む検討会においても CO 圧入と当該地震の因果関係があるとは考えられないとの共通認識が得られた ）。
圧入した CO の挙動把握には石油探査で一般的な弾性波による反射法地震探査（以下「弾性波探査」）が応用されている。海上にてエアガン人工震源により弾性波を発生させて地下から反射してきた信号を水中の受振器で観測し、この観測記録からデータ処理により反射記録断面を作成して、地層の構造変化や地層の性質を連続的に把握する技術である。本事業では、圧図．

調査海域と測点位置（苫小牧西港）

入前のベースラインデータと圧入中および圧入後の観測データとを比較してその差分を得ることにより、圧．実用化にあたっての課題

入した CO に起因すると推定される反射波の振幅か

国内で早期に CCS を実用化する際の大きな課題をら地下での貯留状態を把握している。図． に反射

以下に列挙する。
・CO を地中に安定して大量貯留できる適地の特定

記録断面と地下での貯留状態解析図の例を示す。

・分離回収法におけるアミン吸収液、固体吸収材、分離膜などの実証および低コスト化の検証
・安全性確保のための最適なモニタリング手法や貯留技術の適用に向けた検証・排出源と貯留適地が離れている場合における船舶、パイプラインによる長距離輸送の検討及び実証・CCS の実施に際する事業法となる関係法令の整備と適切な保安管理体制構築
・インセンティブを含む導入促進施策の整備
・ステイクホルダーとの社会的合意に基づく事業実施
体制構築と責任主体の明確化
図．

・地域社会の理解と協力を得た良好な関係のもとでの反射地震探査法を用いた CO 貯留状態評価
（左が
年度、右が
年度）

事業実施体制構築

我が国における CO の海底下の地中貯留は、海洋汚染防止法に則り、環境大臣の許可を得て実施するも．CO の有効利用のである。許可を得た CCS 事業者（本事業では経済

CCUS で こ れ ま で 一 般 的 だ っ た の は、CO‐EOR

産業省）は、申請時に提出する「監視計画」に基づい（Enhanced Oil Recovery、原油増進回収技術）と呼て監視を実施し、CCS が計画に従い安全に行われてばれる手法である。EOR では通常、油田に天然ガスいることを確認しなければならない。本事業の「監視や水などを圧入して原油の回収率を高めるが、圧入流計画」では、貯留層の温度・圧力の観測や弾性波探査体として CO を用いるのが CO -EOR である。また、による CO の分布範囲の把握に加えて、海洋環境調

一般的な CO の利用先としては、ドライアイスや溶査として、海域の流況観測、
採水・採泥等による水質・接などに直接利用する方法があるが、こうした方法だ

底質・プランクトン・底生生物の調査、海底面のビデ

けでは、利用される CO の量は限られている。
そこで、CO を「資源」ととらえ、素材や燃料に再オカメラ撮影による底生生物の観察・気泡の発生の有無の観察等を年回（四季調査）実施している。圧入

井と観測点の位置を図． に示す。これまでの調査―

利用することで大気中への CO 排出を抑制するための研究開発を進めていこうとする取り組みが、経済産―

業省が提唱する「カーボンリサイクル」である。CO
の利用先としては、①化学品、②燃料、③鉱物、④その他が想定されている。分類の概要を図． に示す。

出典：経済産業省資源エネルギー庁長官官房カーボンリサイクル室

図．

CCU 分類図

当社は、三菱日立パワーシステムズ、三菱重工エン
ジニアリングおよび三菱ガス化学の社が NEDO より受託した「苫小牧の CO 貯留地点におけるメタノー
ル等の基幹物質の合成による CO 有効利用に関する調査事業」における調査の一部として、苫小牧 CCS
実証試験センターでのメタノール等の基幹物質の合成に必要な原料ガス、ユーティリティ等の供給、協調運
転に関する調査を実施する予定であり、CCUS 技術の調査事業に貢献していく所存である。
［参考文献］）IPCC Fifth Assessment Report (AR 5)）21st Conference of the Parties to the United
Nations Convention on Climate Change (COP 21)）IEA Energy Technology Perspective）北海道胆振東部地震の CO 貯留層への影響等に関する検討報告書（

年月日本 CCS 調査

株式会社）
https://www.japanccs.com/news/190913/
萩原利幸

日本 CCS 調査株式会社
貯留技術部長年月

東京大学工学部資源開発工学科卒

同年月

石油資源開発株式会社入社

年

月

相馬プロジェクト本部事業計画部長

年月

広域ガス供給本部事業計画部長

年

月

出向、現職

―

―

トによる連続試験とエネルギー評価を含む、実用化にメタネーション大規模実証に向けた基盤研究および CO 分離回収と利用の統合プロセスに関する研究開発

向けた諸技術の開発を進めている。
以下では、我々が取り組んでいる、メタネーション
プロセススケールアップに向けた反応工学的研究とMethanation and Energy Saving CO Capture by
H Gas Stripping for Integration of CO
Separation and Utilization Processes

CO 分離回収と利用のプロセス統合による所要エネル
ギーの大幅削減に関する研究について紹介する。
．メタネーション

名古屋大学大学院工学研究科
Graduate School of Engineering, Nagoya University

則永
柳瀬

行庸、張 煒、チェ チョルヨン
慶一、チャン クウィン、町田 洋

Koyo Norinaga, Wei Zhang, Cheolyong Choi,
Keiichi Yanase, Khuyen VB Tran, Hiroshi Machida．

反応速度モデルの構築

Sabatier 反応として知られているメタネーションは、工業的に広く使われているニッケル（Ni）系触媒上で％ 以上の転換率と、ほぼ選択的にメタンを合成できることが報告されており − ）、再生可能エネルギーを用いた水の電気分解による水素を原料にするとカー

．緒言

ボンニュートラルなメタン製造が可能である。Power

CO 回収貯留（CCS）の課題として、CO 分離回収

-to-gas（PtG）と呼ばれるこの技術から合成されるメに大きなエネルギーを必要とすること、CO 漏洩リス

タンは、既存の天然ガスインフラを変更せずに利用でクに伴う超長期監視の必要性を挙げることが出来る。

きる利点があり、再生可能エネルギーが主要電源にな

CO 分離回収の省エネルギー化と、回収 CO を貯留る状況 ，）において、安定的なエネルギー供給および貯するばかりでなく、CO を有効利用（CCU）する技蔵に寄与すると期待されている。

術の進展が求められる。

高活性・高耐熱性のメタネーション触媒は既に開発

CCU の一つとしてメタネーションがある。
CO ＋ H ＝CH ＋ H O，!Hr K＝−されているが、比較的簡単である総括反応にもかかわ−kJ molらず触媒種類によって異なる触媒表面上詳細反応メカ

年以上が経過した古い反応であるが、ニズムが提案されており ， ）、このことは、反応器ス

CO 削減に実効性のある規模での実証例はない。IEA

ケールアップに必須となる反応速度モデルの構築を困

発見から

）

の持続可能な開発シナリオ に基づけば、

年には、再エネの全電源に占めるシェアが OECD 諸国で難なものとする。加えて、原料ガスが完全に転換する％までに想定されるガス組成範囲で、モデルの適用性を％）となることが示される。太陽検証した研究例はない。そこで、メタネーション反応

光や風力のような出力不安定電源が大量に導入された器を設計する上で、実用的な反応速度モデルの構築と場合、想定される余剰電力の大規模かつ長時間の蓄エ

パラメーター決定を目的とし、高圧ガス流通系触媒固ネルギー技術の一つとしてもメタネーションが注目さ

定床反応器を用いた反応速度測定および解析を実施し

れる。

た。

（我が国の場合

著者の一人である町田らは、化学吸収法における吸イットリア安定化ジルコニアを担体とするニッケル

収液開発の見地から、CO 分離回収の省エネルギー化

触媒を対象に実機で想定される条件、すなわち、温度に取り組んできた ，）。その中で、CO 吸収時に CO〜℃、圧 力 ． MPa、原 料 ガ ス 組 成 CO ：H：（モル比）で、原料ガスが、完全にメタンと濃厚相と希薄相に液液相分離するアミン・エーテル混＝合水溶液が、CO 吸収および再生の双方を促進し、分水に転換していく過程で想定されるガス組成を供給ガ

離回収に必要なエネルギーを大幅に削減できることをスとして、見出した。加えて、プロセス開発の見地からも省エネた。

近くの条件で反応速度の測定を実施しルギー化の更なる可能性を追求し、水素をストリッピ!"!）を基に、以下に示測定したメタン生成速度（#

ングガスとして CO 再生を促進、得られた CO と水

すように物質 の分圧（ ）で表現されるラングミュ

素の混合ガスをメタネーションやメタノール合成等のア‐ヒンシェルウッド型の反応速度式 ）の速度パラ

CO 利用プロセスの直接原料とする「CO 分離回収利メーターを決定するためのフィッティングを行った。

用の統合プロセス」を提案した ）。現在、ラボプラン

―

―

%
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バーは、ガス→反応器管、反応器管→冷却媒体、またここで、 は反応 （ ：正反応、 ：逆反応）の速度

はガス→触媒の多相伝熱、かつメタネーション反応をが可能である独自のソルバーを開発した ）。このソルは物質 の吸着平衡定数である。これらの定数、考慮することが可能である。

パラメーターは温度の関数であるが、等温で得られた

単管シェルアンドチューブ型反応器で実施されたメ

反応速度に対して定数として考慮できる。回帰分析法

タネーション試験を解析対象とし、三次元熱流体シの一つである非線形最小二乗法を用いてミュレーションを行った。図つの速度パラメーターを決定した。温度ごとに導出した定数のアに計算対象の模式図を示す。この反応器は反応管内径

レニウスプロット上線形関係により活性化エネルギーmm、全長およそmm、中心部に触媒が充填されており、触媒層長と吸着エンタルピーを求められる。測定したメタン生さはおよそ成速度と導出したパラメーターを用いて計算した値のを行うため、反応管内部に熱電対を挿入できる鞘管がパリティプロットを図近くの実測デー設置されている。反応による触媒層からの熱回収を目

タを精度よく再現でき、原料ガスがメタンと水に転換的として、反応管外周に熱媒体を循環させるためのする過程で想定されるガス組成の全範囲において適用

ジャケット管を設けている。反応熱を吸収した熱媒体

可能なモデルを構築できた。

は、循環ラインに設けた熱交換器により回収熱を除去に示す。

mm である。触媒層の温度分布計測する。ジャケット外周は断熱材で被覆する。これらの情報に基づき計算格子を作成した。気相領域だけではなく、反応管である固相と熱媒体が流通する液相も解像し格子を作成した。気相と反応管領域、反応管領域と熱媒体領域との間の境界面は温度をカップングしている。
計算において、気相に対し質量保存式、運動量保存
式、エネルギー保存式、化学種保存式の式、固相に対し温度伝導式、熱媒体相に対し質量保存式、運動量
保存式、エネルギー保存式の式を解く。更に、本ソルバーは触媒層温度分布を気相温度と分離して考慮す
る二温度モデル ）を用いるため、気相に触媒層温度方
図

メタン生成速度の実測値と計算値の比較

程式も追加して解く。触媒層の存在による気相圧力損
失は Darcy-Forchheimer 則により評価し、気相運動．

伝熱・流動・反応を考慮し た 熱 流 体 シ ミ ュ

レーション

量方程式にソース項として追加した。計算条件として
ガス入り口流量は

数値流体力学（Computational Fluid Dynamics、

Nm ／h であり、熱媒体流量は ．

Nm ／h である。ガス入口温度は実験中触媒層入り口

CFD）は、基礎研究分野だけではなく、産業界にもの計測値に合わせ、広く応用されている。CFD の最大の有用性は、実験

は、それぞれ、試験条件と同じで計測することがきわめて困難な三次元空間場におけある。ガスの物性値は混合物各成分の物性値から算出

る時系列データが得られる点や、境界条件や初期条件

され、熱媒体の物性は実際に用いた熱媒油の物性値をを自由に設定することができるため、流れ現象の理解、使用した。メタネーション反応速度は前節で開発した

予測、制御等につながる有用なデータが得られる点で速度モデルで評価する。

℃ とする。熱媒体温度と圧力℃ と ． MPa である。ここでは、前節で開発したメタネーション反応
速度モデルを利用し、メタネーション反応器を対象に、化学反応、流動、伝熱を考慮した数値シミュレーショ
ン手法の開発について述べる。
我 々 は、オ ー プ ン ソ ー ス の CFD ツ ー ル で あ る
OpenFOAM をベースに、気・固・液の伝熱連携解析

―

図

―

計算対象の模式図

に中心軸上における温度の計算値と実験値を示

燃焼排ガスより純 CO を回収するプロセスが検討さす。実線は気相温度、破線は触媒層温度である。図かれてきた。一方、CO を有効利用するケースにおいてら、シミュレーションで得られた温度プロファイルは

は必ずしも純 CO が最終的に必要ではないケースも実験結果と良い一致を示す。触媒層入口から下流にかある。今回はメタネーションなど CO を還元利用す

けて、メタネーション反応の進行に伴う発熱により、ることを想定した際のプロセス統合による省エネ化検触媒層及びガス温度双方の温度が上昇する。その後極討 ）に関して説明する。

図

CO 還元反応としてCO メタネーションを想定した大を経て、反応がほぼ完了し、クーラントによる熱除去速度が、反応による熱発生速度を上回るため、温度

場合、原料ガスは化学量論的には H ／CO 比が低下していく様子を再現できた。反応器出口におけしい。提案する概念は燃焼排ガスから純 CO 回収後

る CO 転化率も、実験結果にほぼ一致した。気相−

H を混合するのではなく、再生塔に供給することで触媒層が放出した熱と熱媒体が回収した熱の差の収支

CO 脱離を促進させ、省エネ化を図ることにある。図の誤差も ．％ 程度であった。したがって、本研究でに提案する H ストリッピングプロセスを示す。

開発したシミュレーション手法は、正しく反応器内部の現象を机上再現できることから、メタネーション反㻯㻻㻞㻔㻞㻜㼪㻞㻡㻑㻕㻴 㻞㻌㻌㻌㻌㻔㻣㻡㼪㻤㻜㻑㻕

㻺㻞

が望ま

㑏ඖ཯ᛂჾ

応器のスケールアップ、または実用化に向けて有力なツールになると期待できる。現在、NEDO CO 有効㻴 㻞 䠄ᚑ᮶䠅㻯㻴 㻠㻯㻴㻟 㻻㻴
㻻㼘㼑㼒㼕㼚

㻯㻻㻞㻗㻠㻴 㻞䊻㻯㻴㻠 㻗㻞 㻴 㻞㻻㻯㻻㻞㻗㻟㻴 㻞䊻㻯㻴㻟 㻻㻴 㻗 㻴 㻞㻻

利用技術開発で進められている、メタン製造規模
Nm ／h のパイロットプラントにおける反応器を解析対象とする大規模計算を実施している。
㻴 㻞 䝇䝖䝸䝑䝢䞁䜾㻯㻻㻞 㻔㻞㻜㻑㻕
㻺㻞

྾཰ሪ

図

．

෌⏕ሪ

提案する H ストリッピング技術

H ストリッピングによる再生塔温度低減効果

汎用的なアミンである MEA（モノエタノールアミン）をモデルとして H ガスストリッピングの効果を検証した。プロセスシミュレータ ASPEN

Plus を使用し、再生塔のモデルとしては平衡段モデルを採用した。ASPEN Plus には MEA への CO 吸収プロセス設
計に必要な物性推算モデルが備わっている。塔内圧力は常圧
図

atm とし、塔の圧力損失はとした。

に塔内における気相中の CO 分圧を示す。H

ストリッピングがなしのケースでの塔内組成は CO
以外ほぼ水蒸気により満たされており、塔頂では H O/CO が程度となっている。一方、H ストリッピン

グでは、H の存在により相対的に CO 分圧が下がっ
図

独自開発ソルバーを用いたメタネーション単管シェルア
ンドチューブ型反応器シミュレーション結果（上図）と触媒充填層中心軸上における温度分布（ ． MPa、CO ：、GHSV＝h− ）の実測値（プロッH ＝ ： （モル）ト）と計算値（実線と破線）の比較ていることが分かる。気相 CO 分圧の低下は液相 CO
濃度の低下につながり、再生促進、再生塔温度低減に貢献する。
図．CO 分離・回収・利用統合プロセス．

にストリッピングの有無による塔底温度の関係を示す。ストリッピング無しのケースでは塔底温度は概念℃ 程度を示す。これは溶液の沸点圧力と同程度でCO 分離回収のエネルギー削減は材料、プロセス両ある。一方、ストリッピングガスを供給すると再生塔面の改善が必要である。これまでは CCS を想定し、温度は減少する。H ／CO 比が増加すると再生塔温度――

は低下する傾向を示し、メタネーションで想定される能であることが分かったが、一方、主要な CO とア

H ／CO 比℃ となる。ストリッピング

ミンの解離エネルギーは等しくかかる。解離エネル

再生技術は、省エネルギー化が進む最新の吸収剤に対ギーの削減手段の一つとしてヒートポンプの利用が考してもさらに効果を発揮する。当研究室で開発を進めえられる。これは、吸収塔での反応熱をくみ上げ再生

程度では約

）

ている相分離型吸収剤 はもともと低温℃ での再生塔における解離熱に利用することを示す。H ストリッを特徴としていた。これはアミンの極性が CO と結ピング技術によって、吸収塔と再生塔の温度差を、従合前後で変化する現象を利用している。本相分離型吸来よりも小さくできるので、ヒートポンプによる反応

収剤に H ストリッピングを適用すると H ／CO 比

熱回収の効率が改善する。図程度では約

ストリッピング技術、ヒートポンプを組み合わせた際℃ となる（図）。現在、ラボスケールの吸収再生塔が研究室にあり、吸収塔℃、再生塔℃ で連続運転が可能であることが分かっている。

には基準の MEA と Hの CO 回収エネルギーを示す。相分離型吸収剤は吸収塔−再生塔温度差が℃ と小さく、GJ/ton-CO

以下での CO 分離が可能であることが示された。なお、本計算は常圧での操作が前提である。CO 還元反応の操作圧力次第では昇圧のエネルギーなどを追加しなければならず、条件に対応した最適化が必要である。

図

Required energy [GJ/ton-CO2]

4

H ストリッピングの有無による塔内 CO 分圧比較（MEA のケース）

3

2

1

0
MEA

MEA

Phase
Phase
separaon
separaon㸩heat pump 㸩heat pump 㸩heat pump㸩H2 stripping㸩H2 stripping
図CO 回収エネルギー比較．結言
メタネーションプロセスのスケールアップの加速を目的とした反応器流動・伝熱・反応数値シミュレー
ションと化学吸収法に基づく CO 分離回収プロセス
における再生塔に、水素をストリッピングガスとして図

回収 H ／CO 比と再生塔塔底温度の低減効果

供給して、CCU 原料を直接出力する新プロセスに関する取り組みについて紹介した。

．

CO 利用のための大量の水素をいかに確保するかが所要エネルギー

CO 分離回収に必要なエネルギーは主には再生塔の課題であると認識している。このときの水素は、欧州

リボイラー部に必要なエネルギーであり、CO とアミ

における CertifHy プロジェクト ）が認証する、いわンの解離エネルギー、液の昇温エネルギー、水の蒸発

ゆるプレミアム水素（天然ガス改質による水素製造時熱などで構成される。汎用的な MEA では ．〜の CO 排出量より

GJ/ton-CO と報告されている。

％ 以上低い水素）のようなものが想定される。余剰電力、プレミアム水素、CO の発

水素ストリッピング技術では再生塔温度の低減が可―

生箇所や規模の制約下、建設プラントの規模と立地の―

検討を含む総合的な設計が重要である。
なお、メタネーションに関する研究は、NEDO「次則永世代火力発電基盤技術開発／CO 有効利用技術開発」

行庸

名古屋大学大学院工学研究科（国際石油開発帝石株式会社、日立造船株式会社、産業技術総合研究所、名古屋大学）において実施した。
省エネルギー CO 分離回収は、JST 先端的低炭素化技術開発 ALCA（JPMJAL）の支援、株式会社

神戸製鋼所との共同研究のもと実施した。実験、解析、計算の大部分は研究室学生諸氏が実施した。

年月

博士（工学）北海道大学、その後、東北大学助手、カールスルーエ工科大学（KIT）研究員、
北海道大学准教授、九州大学准教授を経て、［参考文献］

より名古屋大学大学院工学研究科化学システム工学専）IEA, World Energy Outlook 2017.

攻教授。

）H. Machida, R. Ando, T. Esaki, T. Yamaguchi, H.

ルイノベーション研究所所長。

Horizoe, A. Kishimoto, K. Akiyama, M. Nishimura,
75, 1 (2018).
）K.V.B. Tran, R. Ando, T. Yamaguchi, H. Machida,
K. Norinaga,, 59, 3475-3484(2020).
）H. Machida, T. Esaki, T. Yamaguchi, K. Norinaga,
8, 8732-8740 (2020).
）S. Tada, T. Shimizu, H. Kameyama, T. Haneda, R.
Kikuchi.

37, 5527-5531(2012).
）M.A.A. Aziz, A.A. Jalil, S. Triwahyono, A. Ahmad.
17, 2647-2663 (2015).
）A. Jangam, S. Das, N. Dewangan, P. Hongmanorom,
W.M. Hui, S. Kawi.

, (2019). Accepted.

doi: 10.1016/j.cattod.2019.08.049）U.S. EIA, International Energy Outlook 2019.
Available at: https://www.eia.gov/outlooks/ieo/）B. Miao, S.S.K. Ma, X. Wang, H. Su, S.H. Chan.
6, 4048-4058 (2016).
）I. Sreedhar, Y. Varun, S.A. Singh, A. Venugopal, B.
M. Reddy.

9, 4478-4504 (2019).

）高野裕之、二酸化炭素のメタン転換用 Ni/ZrO
触媒の開発研究、博士学位論文、北海道大学、（）．doi： ．

／doctoral.k．

）W. Zhang, H. Machida, H. Takano, K. Izumiya, and
K. Norinaga,）C. Hsu,

年

211, 115276 (2020).
121, 733-739 (2003).

）CertifHy, (2019) Available at: www.certifhy.eu/――

年より同大未来社会創造機構マテリア

有人宇宙ミッションに向けた閉鎖空間における環境制御・生命維持システム技術開発
Development of Environment Control and Life
Support System for manned space mission
宇宙航空研究開発機構 有人宇宙技術センター
Japan Aerospace eXploration Agency
Human Spaceflight Technology Center

坂井

洋子、中野屋壮吾

Yoko Sakai, Sogo Nakanoya

加してしまう。汗や呼気に含まれる水分や、体から発する熱についても、放っておくと蓄積して、結露（電気機器をショートさせて火災の原因となる。酸素を奪われ、逃げ場もないので火災は宇宙では何としても避けなければならないイベントである）したり、人間や機械の耐熱温度を越えてしまったりするので、除去する必要がある。また、当然のことながら、水や酸素の供給や、酸素消費に伴うキャビンの全圧や酸素分圧の制御も生命維持に必須である。
こうした、人が宇宙で生活するために必要なシステ
ム を 総 合 し て、「環 境 制 御・生 命 維 持 シ ス テ ム．はじめに（ECLSS：Environment Control and Life Support

年のガガーリンによる有人宇宙飛行を皮切りとして有人宇宙活動は発展を続け、高度

System）」と呼んでいる。

年以降は、km の地球低軌道を周回する国際宇宙ステー

ECLSS は以下のようなサブシステムで構成されている。

ション（ISS）が建設され始め、人類が常に宇宙に滞・全圧・酸素分圧制御システム在してきた。近年では SpaceX のような民間宇宙企業

・温湿度制御システム

が手掛ける宇宙船も実用化されつつあり、地球低軌道

・CO 除去システム

プラットフォームは民間の時代へ、そして各国宇宙機

・微量有害ガス除去システム
人の宇宙での滞在が長くなると、地球からの水や酸関はさらに遠くの月や火星等の有人探査を見据えた研素を定期的に地球から補給する必要が出てくる。地球究開発を開始している。
有人宇宙船や宇宙ステーションは閉鎖空間であるたから ISS への輸送コストはおおよそ万円／kg と言め、宇宙飛行士が排出する CO や微量な有害ガスはわれており、月、火星や他の惑星等、より遠く、より除去しないと船内に蓄積され、人間が活動できなくな

長いミッションになると、莫大な輸送コストがかかるる。例えば、人は日に約kg の CO を排出するが、CO の除去装置がないと、ISS の居住空間（
クルー

人）では、

日で CO 濃度が

図m，ppm も増ことになる。そこで、除去した CO や水分、尿等から水や酸素をリサイクルするシステムが、各宇宙機関、
宇宙メーカーにより、研究・開発されており、以下の

JAXA の将来探査計画と ECLSS 技術開発ロードマップ――

システムがすでに ISS にて稼働している。

る ECLSS は温湿度制御器等の一部の機器に限られる。

・CO 還元システム

モジュール間はよく換気されているため、CO や微量・酸素製造システム

有害ガスの除去、酸素や水の生成は NASA やロシア

・水再生システムが開発したモジュールに搭載される装置だけで十分

現在 ISS で稼働している上記システムの仕組みは、だったという背景がある。

次のようなものである。宇宙飛行士の尿や、凝縮水（汗一方で、近年、月周回軌道に構築する新たな宇宙ス

や呼気に含まれる水分を凝縮して回収した水）から、テーション Gateway や、月面ローバー、ISS の運用

蒸留と触媒酸化により水を浄化し（水再生システム）、

延長等が国際的に議論されており、有人宇宙活動はま浄化された水の電気分解によって、酸素を発生させる

すます発展していこうとしている。そのような中で、（酸素製造システム：式⑴）。電気分解で得られた水JEM で培った日本のプレゼンスを維持し発展させる

素を用いて、CO 除去システムで除去した CO を還ためには、有人宇宙の基幹技術である ECLSS 技術の元し、また水を得る（CO 還元システム：式⑵）。ヒ

獲得が必須だと考えられる。そこで、JAXA では、トの呼吸商によれば、酸素より再生率の高く、小型・省電力なシステムの構築を

mol を消費する間に二酸
mol

目指して再生型 ECLSS 技術の研究開発に取り組んでを生成する際に得られる水素では、すべての CO をきた。Gateway においては国際居住モジュールに、還元することはできない。現状のシステムでは、必要

ECLSS 技術を提供することにもなっており（図化炭素およそ ． mol が排出されるため、酸素な酸素の最大％ を CO からリサイクルできる（実際には各反応の反応効率により、これより低い効率と）、今回は、先述した ECLSS の各サブシステムについて、
JAXA の開発状況を述べる。

なる）。
HO → H ＋ O…⑴．空気再生システム

CO ＋ H → CH ＋ H O…⑵

水や酸素の補給量を低減するために JAXA が提案

日本の ECLSS 技術に目を向けてみると、宇宙航空している ECLSS のコンセプトを図示す ，。基本的

研究開発機構（JAXA）は、ISS では実験モジュールな思想は現行の ISS と同じだが、水や酸素の補給量を「きぼう（JEM：Japan Experiential Module）」を開より減らすために、CO 還元後に得られるメタンを分発し、現在も運用しているが、JEM に搭載されてい解してさらに水素を得ることで、CO の再生率を上げ

図

完全再生型 ECLSS コンセプト――

る。また、濡れたゴミ等からも水を回収し、水の再生術であることは加点要素となる。その観点から地上で率を上げる。本項では、図の実用実績もトレードオフ項目に含めている。これらに示すうち空気再生シス

テム（Air revitalization System）について述べる。

の要素を踏まえて、Gateway への搭載システムとしては、吸着剤を使った CO 除去システムを選定し、．

開発に注力している。

CO 除去システム

地上では、大気中の CO 濃度は一方で、より長い目で見れば、表ppm 程度、室に示す技術の中

ppm 程度である。一方、ISS でにも、吸着剤を用いたシステムよりも小型で省電力なは CO 除去システムにより室内 CO 濃度がおおよそシステムを仕上げられる可能性がある技術もある。そ， 〜 ，ppm に維持されている。宇宙飛行士ののため、JAXA では、生物の光合成を利用した CO

注意力低下等も報告されており、将来的にはより低い

処理兼酸素製造や、CO 分離膜による CO 濃縮、COCO 濃度を維持することが求められるが、そのために吸収イオン液体と中空糸膜を用いた CO 吸脱着などは低 CO 濃度下で十分 CO を吸着できる吸着剤が必の要素検討を行っている。

内でもせいぜい ，要となり、またキャビン CO 濃度が低くなるほど、システムに取り込まなければならない風量が増えてシ

表CO 回収装置の目標仕様

項目

ステムのサイズや重量、消費電力が増大してしまうた

目標仕様

制御目標 CO 分圧

め、宇宙船の限られたリソースの中でキャビンの CO
濃度を地上レベルに維持すことはかなり難しいものが

mmHg〜

mmHg

CO 除去量． kg/day

回収 CO 純度

％ 以上に示す濃度（分消費電力

kW圧）と CO 除去量を目標として、各国の技術開発が

サイズ

． m

ある。そこで、国際調整により、表進められている。

CO 吸着剤に関しては、最近こそ DAC が注目されCO 除去技術は、宇宙特有のものではなく、地上でも様々な手法が研究・実用化されている。それらに対るようになってきたものの、それまでは、， 〜 ，して行った、図に示す将来探査計画での実用化を目

ppm のような低濃度で吸着量の多い吸着剤は市場に指した宇宙船内での CO 除去技術としてのトレード

あまりなく、地球環境産業技術研究機構（RITE）とオフを表に示す。宇宙での実用化においてポイント

ともに低濃度対応の吸着剤の開発を行ってきた。一般

となる項目としては、重量や電力の他に、微小重力環

的には CO 吸着剤として、ゼオライトが用いられる

境で使用できるか、毒性がないか、などがあげられる。

ことが多く、実際 ISS にて稼働中の CO 除去システ

また、この ECLSS は宇宙飛行士の生命に関わるシス

ムもゼオライトテムであり、信頼度が重視されるため、「枯れた」技

し、ゼオライトは水蒸気の吸着が CO の吸着を阻害

表

A を使ったシステムである。しか方式トレードオフ

評価項目

吸着剤

膜

深冷

吸収液

人工光合成

電気分解

概要

吸着剤で COを吸脱着

分離膜で空気から CO を分離

液化点の差で、CO と空気を分離吸収液で COを吸脱着

触媒と電気等でCO と水をエチ
レン等に分解溶融塩中で CO
→C+O

地上での実用実績○豊富×ベンチテスト
レベル

○豊富

○豊富

×なし

×なし

システム電力

△中程度

△中程度

×大

△中程度

不明

×不明だが
℃ 等必要

システム重量

△中程度

△中程度

×大

△中

不明

不明

安全性（毒性）

○ほぼなし

◎なし

◎なし

△〜×

○ほぼなし

不明

微小重力影響

○ほぼなし

○ほぼなし

△気液分離が課
題△液体の保持やガスと液の接触方法等が課題△気液分離が課
題△液体の保持やガスと液の接触方法等が課題

副生成物発生、
まだ効率低い除湿必要
CO 発生
まだ効率低い

×将来的

×将来的

その他

総合評価

低濃度対応・真空スイープはま
だ TRL が低い
○

△将来的

×

△将来的

―

―

するため、湿気を含むキャビンエアから CO を除去るほど剤が動き摩耗していく。なるべく剤が動するためには、除湿が必要となる。除湿機能を追加すかないような工夫も必要だが、より硬く摩耗にることはサイズや重量、消費電力の増加につながり、強い剤を開発することも重要となる。

ゼオライト吸着剤を採用しても現行システムを凌駕することが難しい。そこで、図に示すような除湿筒を必 要 と し な い PTSA（Pressure

and

これらの要素を意識し開発した吸着剤を用いて、吸着剤約L スケールの試作機の製作を行い、システム

temperature

性能の検討を行った。アミンを担体に含浸させるタイ

swing adsorption）システムの構築を目指してアミンプの吸着剤を用いて試験を行ったところ、脱着用の真系の剤の開発に取り組んできた。CO 還元システムに

空ポンプにて凝縮した水に有機物が含まれていることて CO を利用するためには、表に示す通り脱着すが確認され、真空ポンプ内に、その有機物由来と思わる CO の純度を上げる必要がある。そこで、脱着時れる付着物が確認された。飽和水蒸気圧を考えると、に装置内に残っていた空気を真空ポンプによりkPa

吸着筒内でも一部凝縮が起こっていた可能性もあり、程度以下まで排気してキャビンに戻してから脱着したアミン由来の成分が脱離した水に溶けてしまったことCO を純度よく回収する。このため圧力スイングと温が考えられ、ポンプ（や吸着剤）の寿命に悪影響を与度スイングを組み合わせたシステムとなる。

える結果となった。
そこで、アミンを担体に化学結合させたグラフトタ
イプの吸着剤を開発して試験を行ったところサイクル
運転により人分弱の CO の除去が安定的に確認できた。微小重力環境では脱離して凝縮された水が下方にたまるということがないため、脱離した CO と水とを分離して水を回収するのに工夫が必要となる。そこで、すでに JEM にて稼働している回転式の水分離機と真空ポンプを組み合わせたポンプの開発も進めて図いる。

CO 除去システム概念図

また、吸着容量としては含侵タイプの吸着剤の方が宇宙用システムに搭載する CO 吸着剤に求められ優位であるため、含侵タイプの吸着剤については前段る要素には低 CO 濃度域での吸着量が大きく、再生に除湿筒を搭載するシステムも並行して開発中である。

温度が低い（すなわち小型で省電力）こと以外に次の宇宙化に向けては、小型・省電力を徹底的に追求すようなものがある。
⑴

る必要がある。そこで、試作機のデータをもとにプロ

オフガス／アウトガスを排出しないこと。宇宙セスダイナミクスのシミュレーションや CFD と吸着飛行士への健康被害を防ぐためにもシステムかモデルとを組み合わせたシミュレーションを開発し、らの発生ガス量は厳しく制限されており、有機解析と試験を併用しながら最適化を進めている。

物が発生すると後述する微量有害ガス除去シス⑵⑶

テムの負荷となる。

．

寿命が十分長いこと。先述の通り、地球からの酸素を製造する方法にもいくつかあるが、リソース輸送には莫大なコストがかかるため、部品の交制約と CO 還元による水生成のことを考えると水の換頻度は少なければ少ないほど良い。現在ター

電気分解が一番効率的である。水の電気分解方法には、ゲットとしている設計寿命は電解液式、固体電解膜式、水蒸気電解式とあるが、電年である。

酸素製造システム

なるべく粉化しないこと。ISS に搭載されてい解液式は電解液が強アルカリであり安全性に課題がある現行システムでは、粉化した吸着剤によるバること、水蒸気電解式はまだ基礎開発段階であること

ルブのスタックでシステムの不具合が多発してから、図いる。微小重力下では液体の保持も難しいが、を行っている。固体電解膜式の水分解は、すでに水素固体であっても吸着剤のような小さな粒子を動製造装置として地上技術としては確立されているが、かないように保持することは難しく（流動化速

無重力下での気液分離と、水素が閉鎖空間にリークし度がほとんどゼロと考えられる）、運用を続けないようにするための安全性の確保は、宇宙特有の難――に示すような固体電解膜式に注力し、開発

しさがある。現在は、これらの課題の解決に取り組ん

宇宙飛行士の代謝を考慮したマスバランスをシミュでいる。

レーションし、統合制御方法の検討を進めている。
．

メタン分解システム

先述した通り現行の ISS では、宇宙飛行士に必要な酸素

mol を生成する際に得られる水素では、すべての CO を還元することはできないため、再生率を上げるためには、二酸化炭素還元システムの生成物であるメタンからさらに水素を得る必要がある。メタンから水素を得るためには、メタンをアセチレン、エチレ
図

ン、炭素へと変換する選択肢がある。JAXA では、

酸素製造システム概念図

より再生率の上げるために、触媒下でマイクロ波を照．

射することにより式⑶に示す反応を行う技術 に着目

二酸化炭素還元システム

二酸化炭素還元システムでは、CO 除去システムでし、システム化するために、要素試験を進めている ，回収した CO と酸素製造で得られた水素を混合し、CH → C ＋ H

触媒下でサバチエ反応（式⑵）を行い、水を生成する（図）。JAXA では、低温で高効率に反応を行える…⑶

先述のヒトの呼吸商を考慮すると、宇宙飛行士が排出した CO から生命維持に必要な O の最大％を触媒を開発してきた 。近年では、カーボンニュート

リサイクルでき（実際には各反応の反応効率により、ラルな燃料として CO と水素からメタンを製造する

これより低い効率となる）ることになる。

メタネーション技術が CO 利用として有望視されており、地上技術としても実証が進んでおり、民生メー．

カーと協力してシステムの開発も進めている。

微量有害ガス除去システムは、空気のリサイクルに微量有害ガス除去システム

宇宙化に向けて現在課題としているものは、微小重は関与してこないが、人が排出するアンモニア等の微力下での気液分離機の他に、制御方法がある。この二量な有害ガスや船内装置からのオフガスを、活性炭な酸化炭素還元システムでは、CO 除去システムと酸素

どの吸着剤で吸着したり、触媒下で燃焼させて CO

製造システムとメタン分解システムから原料を得て反や水にしたりすることで除去する。ISS やそれ以前の応を行うため、これらのシステムの挙動、ひいては宇宇宙ステーションや宇宙船のキャビンエアを分析した

宙飛行士の代謝変動に影響され、単純に混合しただけ

データによれば、キャビンエアには、何百種類もの微では量論比の反応を行えない。量論比の反応を行うた

量な有機ガスが含まれている。人が暴露されてもよい

めには、CO や、場合によっては H や O のバッファ

微量有害ガスの濃度上限値が NASA により定められタンクを持ち流量制御を行う必要があるが、搭載容積ており、これらのガスをすべてある濃度以下になるま等の制約がある中で、バッファタンクはなるべく持たで除去する必要がある。すべての微量有害ガスを考慮ないことが望ましい。

して設計し、検証を行うことは途方もないが、NASA

そこで、空気再生の統合プロセスモデルを製作し、によるデータの蓄積と分析により現在では、代表して、エタノールやアンモニア、シロキサン等の種類のガスを目標濃度以下まで除去できれば、ほかの微量有
害ガスも除去できることが報告されており 、絞られたガスをターゲットに設計を進められている。それでも、ターゲットとなるガスは多く、複数ガスの共存による吸着の追い出し効果をどのように考慮するか、どのような吸着剤・触媒の組み合わせにするか等、検討はかなり複雑となっている。
多成分に対して吸着容量の大小を判断する
図

つの手法として、Polanyi Plots を作成する手法 が提案され

CO 還元システム概念図――ている。これは物理吸着されるガスに対してのみ有効に示す通り尿や凝縮水から、カルシウムイオンやとされる方法だが、閉鎖系で吸着剤にガスを通じた際

マグネシウムイオンなどのカチオンを除去し、有機物の 平 衡 吸 着 量 q を 計 測 す る。式⑷で 定 義 さ れ るを高温高圧化で電気分解し、残留した無機イオンを電Adsorption potential A は被吸着ガスの試験条件と物

気透析により除去することで浄化する技術を用いてシ性から算出され、q との間に式⑸に示す関係がある。

ステム開発を行っている 。

横軸 A，縦軸 logて小型で消耗品が必要ない点が有利なシステムであり、q としてプロットを行ったものをPolanyi Plots と呼び、ガス種によらず、プロットが上

現行システムと比較し現在 ISS にて実証試験を行っている。

にあるほど Adsorption potential A のガスに対して吸着 容 量 が 大 き い と い う 評 価 が 可 能 に な る。図

．廃棄物からの水回収システムに図

JAXA にて過去に開発した活性炭と市販の活性炭にに示す廃棄物マネジメントシステム(Waste

Plots を作成し た グ ラ フ を 示 す。

management system)の主要サブシステムである廃棄

Adsorption potential A が大きいガスについては吸着物からの水回収システムは、宇宙船内で発生する濡れ能力が高いことが推測される。

たゴミや便からも水を回収するシステムである。よりついて、Polanyi

A＝（T / Vm）log （Ps/P）…⑷

回収水分率を上げるために、地上技術として確立され（T：吸着剤温度、Vm：沸点におけるガスのモルている凍結乾燥（フリーズドライ）に着目し、民生メー

体積、Ps：温度 T における吸着ガスの蒸気圧、P：吸カーと開発を進めてきた 。宇宙化にあたっては、回着ガスの初期分圧、α，β：定数）

収した水の気液分離や、被乾燥物から発生する揮発物

q＝α eˆ（−βA）…⑸の処理が課題となり、引き続き広く技術を探索してい実際、微量有害ガス除去システムを設計する際には、きたいと考えている。

設計の律速となるガスについては特に破過曲線の取得が必要となるが、候補吸着剤のスクリーニングや、設．その他の ECLSS サブシステム

計に支配的でないガスの確認等には、こういった手法

本項では、これまでに触れていない全圧・分圧制御を用いることにより、試験を簡略化する工夫をしていシステムと温湿度制御システムについて触れる。

る。

宇宙飛行士の酸素消費や、宇宙船の構体からのリーク等、キャビンの圧力と酸素分圧は時間とともに低下する。そこで、全圧・分圧制御システムでは、定期的に酸素や窒素を供給することでキャビンの全圧や酸素分圧を維持している。
また、微小重力下では、気体の対流が起こらないた
め、宇宙飛行士が排出した CO が口の周りに滞留し、窒息を引き起こす。また、人や機器から排出される熱も留まってしまう。そのため、キャビン内の空気をよく循環させる必要がある。温湿度制御システムでは、
ファンにより、キャビン内の風速分布をある一定以上に維持している。同時に、ファンにより吸い込んだキャ
ビンエアを、熱交換器を介して冷却水で冷やし、含まれている湿分を凝縮させることで排熱と除湿を行っている。キャビン内の風速分布を一定以上に保つのに必要な風量や吹出口／吸入口の配置を設計するためには、
CFD 解 析 を 用 い て い る（図図JAXA 開発活性炭と市販活性炭の Polanyi Plots 近似曲線）
。ISS や Gateway のような、複数のモジュールから構成される宇宙ステーションでは、モジュール間を換気するための専用の．水再生システム

ファンもある。CO 除去システムのような空気再生シ

水再生システム(Water recovery system)では、図

ステムは全てのモジュールに搭載される必要はなく、――

このモジュール間換気とモジュール内換気によってス）.Shima, A., Sakurai, M., Yoshihara, S., Sone , Y .,テーション全体の空気成分が均一化されていれば、どこかOhnishi, M. and Abe , T.,

つのモジュールに搭載されていればよい。ただ

AIAA-

し、実際には宇宙飛行士の運動による急激な排出 CO

2012-3552 (2012)

量の変動等があった時の、システムの過渡的な応答も）宮越昭彦，ケミカルエンジニアリング．

評価する必要があり、これまで述べてきた各 ECLSS‐

サブシステムを連携して評価することが必要である。

）J. L. Perry,．

．

2009-01-2592 (2009)）
O. Monje, J. M. Surma, M. J. Kayatin, and J. L. Perry,
ICES-2016-321 (2016)）T. Nagase, M. Goto, Y. Sakai, S. Nakanoya, K.
Ishiwata,

Y.

Matsumoto,
ICES-2018-152 (2018)
坂井
図

洋子

宇宙航空研究開発機構（JAXA）

キャビン内風速分布の CFD 解析例

有人宇宙技術センター
．まとめ

研究開発員

JAXA は有人宇宙開発の基幹技術である ECLSS 技術を獲得し、将来有人宇宙探査にて実用化するために、要素技術やシステム開発を進めている。

年に運

年

月

用開始となる Gateway プログラムでは居住モジュー

東京大学工学系研究科化学生命工学専
攻修了

ルへの CO 除去システム、微量有害ガス除去システ

年 月

JAXA 入社

ム、全圧・分圧制御システム、温湿度制御システムといった非再生 ECLSS の提供が求められている。さら中野屋に将来的には水や酸素の補給量削減への貢献のために

宇宙航空研究開発機構（JAXA）

再生 ECLSS の搭載をねらっている。これらで獲得し有人宇宙技術センター

た技術をさらにその先の月面探査や火星探査等にて生技術領域主幹壮吾

かせるよう、今後も要素技術の研究とシステムの開発に取り組んでいく。
［参考文献］） NASA / TP 2015218570 / rev 1,

Life

京都大学経済学部卒業
京都大学大学院工学研究科環境工学専攻修Support了

Baseline Values and Assumptions Document

年(2018)

宇宙開発事業団（現 JAXA）入社

国際宇

宙ステーション「きぼう」開発担当（シス）坂井洋子，立原悟，岡利春，早稲田真平，桜井誠
人，島明日香，中野屋壮吾，第テムインテグレーション）

回宇宙科学技術連合講演 会 講 演 集、 H ，JSASS‐
（

年
年

‐

）

）Y. Sakai, T. Oka, S. Waseda, T. Arai, T. Suehiro 1
and T. Ito,
ICES-2018-146 (2018)――

性、高ワーキングキャパシティに次ぐ Flexible MOF

Flexible MOF を活用した CO
吸着分離プロセスの可能性の第三の利点と言えよう。

Possibility of CO separation and capture using
flexible metal-organic framework

本稿の目的は、これらの Flexible MOF の特性を吸着分離性能として数値化し、従来材料に対する優位性を明らかにすることである。さらに、それらの物性を京都大学大学院工学研究科化学工学専攻
Department of Chemical Engineering, Kyoto University

吸着分離プロセスの処理能力として落と し 込 み、

信州大学先鋭領域融合研究群先鋭材料研究所
Research Initiative for Supra-Materials, Shinshu Universityを模索する。対象系として、Flexible MOF の一種で

平出

翔太郎、田中秀樹

Shotaro Hiraide, Hideki Tanaka

Flexible MOF を活用した吸着分離プロセスの可能性）（BF ）］
あ る ELM‐ （［Cu（ ， ‐bipyridine）
n）を 使用した landfill ガス（CO ／CH ）分離を想定し、従来型（剛直性）吸着剤の中で landfill ガス分離に最も有望とされている ）HKUST‐ と比較した。

．はじめに．対象プロセス

昨今のエネルギー情勢に鑑みると、蒸留を始めとす

CO ／CH 分 離 に は、以 下 のる熱エネルギーに依存した分離方法からの脱却は急務
であり、多孔性材料を用いた吸着・膜分離による代替）

つの工程からなるVaccum pressure swing adsorption（VPSA）操作をが求められている 。この最重要課題を前に近年注目仮定した。①を集めているのが、多孔性配位錯体（Metal-organic＝ ： ）の供給・吸着工程、②framework：MOF）、とりわけ、その中でも骨格構造

圧および純 CO ガスによる洗浄工程、③に 柔 軟 性 を 有 す る Flexible MOF で あ る。Flexible

脱着工程、④

kPa の純 CH ガスによるパージ工程。

MOF は、ある閾値の圧力において骨格構造の変形をまた、以下のつの吸着性能について評価し、ELM‐

kPa における原料ガス（CO ：CH
kPa への塔内減kPa での伴うステップ状の吸着挙動を示す。従来材料には見らと HKUST‐ の比較を行った。

れないこの特異な現象は『ゲート吸着』や『ブリージ')）CO 吸着量：!#&%!

ング』などと呼ばれ、構造柔軟性に帰する高い分子認

')
')
')
#%!／ ##$"））CO 選択率："#&%＝（!#&%
／!#&$
）
（
／ #
!
!
"

識能や、僅かな圧力操作により容易に吸着成分の脱')−!#'%()）ワーキングキャパシティ：!!#%!＝!#&%!
!

着・回収が可能といった利点が見込まれている。しか')）Regenerability： =!!#%!／!#&%!

し、Flexible MOF の工業利用を見据えた検討は依然

ここで、は工程 における成分 の吸着量、 は気少なく、Pressure swing adsorption（PSA）に代表さ相における成分 のモル分率、添字 ads および des

れる吸着分離プロセスを想定した工学的な検討は筆者

はそれぞれ VPSA における吸着と脱着工程を表す。

らの知る限り存在しない。
．結果と考察筆者らの研究グループでは、ゲート吸着挙動の機構．

解明にいち早く取り組み、ゲート吸着挙動が『構造変等温過程における吸着性能評価
K における CO と CH の単成分吸着

Fig． に形の不安定化』と『ガス吸着による安定化』の熱力学的な均衡により説明できることを明らかにしてきた ，）。

等温線（a: HKUST‐ ，b: ELM‐ ）および混合吸着

その解析を通じて、ゲート吸着における骨格構造の変等温線（c: HKUST‐ ，d: ELM‐ ）を示す。ここで、形に更なる利点が隠されていることが最近分かってき

HKUST‐ については、Chowdury ら ）により報告さた。それは、構造変形が吸熱的であるために、ガス吸着による発熱の一部が相殺されることで、温度上昇にTable

起因した吸着性能低下を最小限に留められるというも

Indicatorsのである ）。すなわち、非温度制御下で実施される多!

くの吸着プロセスにおいて、Flexible MOF は吸着等!

とになる。この吸着熱の自己抑制能は、もちろん構造
変形を生じない従来材料にはない特性であり、高選択―

K）
HKUST‐ELM‐')
CO uptake, !#&%!

［mmol/cm ］．

．

CO selectivity, "

［−］

．

．

CO working capacity, !!#%!

［mmol/cm ］．

．

Regenerability,

［％］

．

&
')
#%!

温線からだけでは判断できない有用性を秘めているこ―

等温条件における吸着性能（

Fig． ⒜HKUST‐ および⒝ELM‐ における CO ・CH の単成分吸着等温線（
K）
、⒞HKUST‐ および⒟ELM‐
K）、混合吸着等温線の横軸は CO 分圧における CO ／CH 混合ガス吸着等温線（

れている Virial-Langmuir 式なら び に Ideal adsorbed

Table

断熱条件における吸着性能

solution theory を用いて評価を行い、ELM‐ についStarting fromた Grand canonical Monte Carlo シミュレーションに
よって評価した。まず、吸着工程（CO 分圧

Starting fromK

HKUST‐ELM‐

HKUST‐

ELM‐! ［mmol/cm ］

．

．

．

．

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""$#
［−］
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．

．

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．

!!"#［mmol/cm
］
!

．

．

．

．

［％］

．

$
%&
"#!

kPa）

%&
）について着目すると、における CO 吸着量（!"$#!
%&は、ELM‐ （ ． mmol/cm ）のHKUST‐ の !"$#!

． 倍にあたるK

Indicatorsては、実測および構造変形後の全原子モデル ）を用い

． mmol/cm であっ た。こ れ は、．

HKSUT‐ が ELM‐ に比して大きな細孔空間を有しているためと考えられる。一方で、ELM‐ はそのされない自己熱抑制能という利点を有する。例えば

構造柔軟性により、CO 分子を包み込むかのような細ELM‐ の CO ゲート吸着では、本来生じるべき吸孔場を有しており、HKUST‐ の ． 倍の CO 選択率

着熱の約

%&
）を発現することが分かった。さらに、ELM‐（""$#!

とが明らかとなっている ）。この特性を加味すべく、の Regenerability（ ）は、最大値である％ が構造変形の吸熱で相殺されているこ％と熱収支に基づく温度変化を組み込んだ吸着性能を評価

kPa）
において ELMし、等温過程との比較を行った。ここで、簡単のため‐ は無孔性の閉構造となり、吸着量がゼロとなるたに、吸脱着によって生じる熱量変化は全て吸着剤の温めである。以上をまとめると Table

度変化に費やされるものとし、吸着剤と気相および吸なった。これは、脱着工程（COELM‐ は " および
$
%&
"#!

細孔容量が重要な !

$
%&
"#!

のようになり、

で HKUST‐ に勝るものの、や !!"#! といった基準では劣着剤と塔壁面の熱伝導は無視できるものとした。まず、HKUST‐ について
混合ガス

ることが分かった。

CH．

断熱過程における吸着性能評価

工程の圧力に対応する CO ／CH

kPa、COkPa、COkPa、およびkPa に お け る 積 分 吸 着 熱 を 温 度 に 対 し て プ

ロットしたものを Fig． a に示す。なお、ここでい上述の通り、Flexible MOF は吸着等温線には反映―

う積分吸着熱とは、吸着分子―

モル当たりに除したもFig． ⒜HKUST‐ および⒝ELM‐ における 工程の操作圧
力条件での積分吸着熱と系のエンタルピー曲線

Fig． ELM‐ における⒜ 工程の操作圧力条件での積分吸
着熱と⒝吸着および脱着工程での吸着等圧線のではなく吸着に伴う全発熱量であり、大雑把に近似が完了する。すなわち、断熱過程の吸着性能は、状態

すれば、我々のよく知る等量吸着熱に吸着量を乗じたB（ものと考えて頂いて差し支えない。すなわち、これら（が単調減少している様子は、高温になるほど平衡吸着

れる。

K）より、

kPa

K）の差から求まる !!"#! とによって決定さ

ELM‐ についても同様に解析すると、Fig． b の量が少なくなっていると読み替えられる。さて、実線と二点鎖線の交点である点 A（%&%&と ""$#、および状態 B と DK）における !"$#!
!

ような結果が得られた。ここで、ELM‐ の比熱につの CO ／CH 混合ガスを吸着させる工程を考えてみる。

いては、量子化学計算に基づく Phonon 解析により求もし、等温過程であれば、めている。また、あるK における破線の値でJ/g の熱が吸着に伴い生じることがこのグラス

K 付近で破線（CO ／CH 混合ガkPa）と一 点 鎖 線（COkPa）に 見 ら れ る

フから読み取れる。この発生した吸着熱は、等温過程

ステップ状の変化は、ゲート吸着に起因するものであ

では系外（熱浴）へと排出されるが、断熱過程では系る。今、点 S（の温度上昇に充てられる。ここで、系の温度変化と熱と、系は実線と破線の交点 T（

量の関係は、HKUST‐ の比熱， ）を温度に対して積K）からの断熱吸着過程を考える
K）に至る。このとき、点 T はゲート吸着に起因する垂線部を内分し分したエンタルピー曲線（実線）で与えられることかているが、これは内分比に対応する

ら、結局、系の温度変化に必要な熱量（実線）と吸着のみがゲート吸着を生ずることで、系全体として熱収

熱（破線）が釣り合う点 B が断熱吸着工程において支を満たした状態にあると解釈できる。続いて断熱リ系が辿り着く状態である。同様に、点 B からの断熱ンス工程により系は点 U へと移動するが、この操作

リンス工程（COkPa）では、系は一点鎖線と実％ の ELM‐は系の温度に影響を及ぼさない。その後、

kPa へ線の交点である点 C に至るはずであり、断熱脱着工の断熱脱着により系は点 V へと達するが、このときkPa）では点 D に到達し、そして断熱パー

全ての吸着分子は脱着された状態にある。すなわち、

程（COジ工程を経て点 A の状態へと戻ることで

サイクル

―

ELM‐ において断熱リンス工程（点 V→S）は必要―

とされず、プロセスの簡略化が可能である。
以上の熱収支に基づき算出した、断熱過程における
HKUST‐ および ELM‐ のつの吸着性能を Table%&（．
に示す。等温過程とは異なり、ELM‐ の !"$#!

mmol/cm ）は HKUST‐ の 値（ ． mmol/cm ）に肉薄しており、!!"#! にいたっては HKUST‐ （ ．
mmol/cm ）を上回る値（ ． mmol/cm ）が得られ%&に つ い て は ELM‐ （ ．）お よ び
た。ま た、""$#!

HKUST‐ （ ． ）ともに等温過程よりも低下しているが、ELM‐ の値は依然として高水準である。さらに ELM‐ のに つ い て は、等 温 過 程 と 変 わ ら ず％ となることが分かった。
ここまでの検討では、断熱吸着工程の開始温度をK として考えてきた。しかし、熱収支を考えれば
VPSA のサイクル定常状態はスタートアップ条件次第
で如何様にも変更可能なはずである。そこで、断熱吸着工程がFig． 等温過程と断熱過程における吸着性能の比較

K から開始するサイクルを考えてみると、Fig． a に示すように、新たな VPSA サイクル Sʼ→Tʼ
→Uʼ→Vʼ→Sʼが得られた。このサイクルにおいて、断熱吸着工程を示す点 Tʼはゲート吸着に起因した垂線
上から脱しており、Fig． b のようにゲート吸着における吸着量のステップ増加を最大限活用できることが分かった。この場合の吸着性能をまとめると Table%&に関しても ELM‐ が HKUST‐のようになり、!"$#!

を上回る結果が得られた。
HKUST‐ と ELM‐ の等温過程と断 熱 過 程（開始温度K）での吸着性能を改めて Fig． にまとめる。断熱過程において、HKUST‐ は自身の吸着熱による温度上昇の結果、吸着等温線から期待されるほどの性能は発揮されないことが分かった。
一方で ELM‐ の場合、等温過程と断熱過程でその性能差はほとんどなく、吸着熱の自己抑制能の有用性を示す結果となった。
Fig． ⒜ELM‐ カラムおよび⒝ELM‐ ＋HKUST‐ 二段カ（
kPa、K、Ar パージ）
ラムにおける CO ／CH 破過曲線．

吸着分離プロセス評価
つの吸着性能をもとしている。すなわち landfill ガス分離の場合、製品でに、吸着分離プロセスの処理能力を評価する。しかしある CH ガスにゲート吸着圧に応じた濃度の CO がその前に、Flexible MOF が持つ致命的欠点について混入してしまう問題が生じる。実際に、ELM‐ につ言及しておく必要がある。上述の通り、Flexible MOF

いて CO ／CH 混合ガスの破過曲線を測定した結果がが示すゲート吸着は、閾値となる圧力（ゲート吸着圧）

Fig． a である。この測定は全圧になるまでは吸着が生じない、ステップ状の吸着挙動

K（等温条件）で行われたが、最後に、これまで求めてきたである。この事実は、完璧な Regenerability を実現する要因であると同時に、原料ガス中の吸着質分圧を
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!

!

!

!

ゲート吸着圧

gate

＝

kPa と

t

t

＝

kPa、温度K における COの比にあたる ．

のモル分率で CO がカラムから流出していることが!

ゲート吸着圧以下に下げることができないことも意味―確認できる。『スリッピングオフ』と筆者らは称して―定し、カラム全体に対する巨視的な物質・熱収支式から概算を行った。まず、カラムサイズに着目すると、提案プロセスは二塔を接続したある種冗長なシステムであるにも関わらず、従来型プロセスより全体で％も小型化できることが分かった。また、ELM‐ の優
れた吸着特性は原料流量により如実に現れており、流量の純 CH ガスを得るのに必要な原料ガス（CO ：CH ＝ ： ）の量論的な最小流量がであることに留意すると、提案プロセスが要求する余剰原料は最小流量の％ 弱で済むことが分かった。これは従来プロセスが必要とする余剰原料のわずか以上のように％ である。

つの吸着性能を吸着分離プロセスの処理能力として統合することで、Flexible MOF の工学的優位性を顕在化することに成功した。
．おわりに
Flexible MOF を活用した吸着分離プロセスの可能性を見出すべく、Flexible MOF の一種である ELM‐について熱収支を考慮した CO ／CH 吸着分離性能の評価、ならびにそれに基づいたプロセス評価を実施した。Flexible MOF が有する吸着熱の自己抑制能は吸着プロセスにおいて極めて有効であり、ELM‐ は断熱過程においても等温環境と遜色ない性能を示すことが分かった。一方で、有望視されていた HKUST‐
Fig． 提案する二段カラムの⒜模式図と⒝従来プロセスとの性能比較

では吸着熱による性能低下が著しく、結果として断熱下においては ELM‐ の方が優れたパフォーマンス

いるこの現象は、）

年に堀毛ら が報告して以降、を示すことが分かった。また、Flexible MOF の欠点

有効な解決策が提示されることなく（ともすれば認知であるスリッピングオフを解決可能な二段式吸着カラされることなく）そのままになっている。

ムを提案し、従来プロセスをはるかに凌駕する処理能

筆者らはこのスリッピング オ フ を 解 決 す べ く、力が見込めることを示した。

Fig． a に示すような二段式の吸着カラムを考案した。

Flexible MOF の実用化への道のりは長く、金銭的発想としては非常に単純明快であり、少量の従来型吸コストの解決や耐水性の向上、ゲート吸着を阻害しな着剤を『フィルター』として、スリッピングオフで漏い充填方法の確立など、まだまだ検討が不足している

出する微量の吸着ガスを除去するというものである。

部分も多い。しかし、最も欠けていたものは、これら

実際に、先程と同条件において、ELM‐ の後方に少の懸案事項に本腰を入れるだけのモチベーション、す

量の HKUST‐ を充填した吸着カラムの破過曲線を

なわち、Flexible MOF の工業的利用価値が明確化さ測定すると、カラム出口から純 CH ガスが得られる

れ て い な か っ た こ と と 筆 者 ら は 考 え る。本 稿 がことが確認できた（Fig． b）。

Flexible MOF を活用した吸着分離プロセスの実用化

この ELM‐ と HKUST‐ からなる二段式カラムの一助となることを願うとともに、今後も、現在進行の CH 製品ガ中である非等温吸着カラムモデルを用いた詳細検討等スを得るために必要な吸着カラムサイズ（吸着剤量）

を通して Flexible MOF の優位性を訴求していく所存

および原料流量について評価し、HKUST‐ のみを充である。

の有用性を確かめるために、規定量填した従来型カラムとの比較を行った（Fig． b）。
その際、開始温度

K の断熱 VPSA プロセスを想―

なお、本内容の手法、結果についてより詳細に記した論文が近日中に公開される予定である ）。

―謝辞）S. Hiraide, Y. Sakanaka, H. Kajiro, S. Kawaguchi,

本稿の研究成果は、京都大学
勇太

宮原稔

同博士課程学生、日本製鉄㈱究員、JASRI

河口彰吾

教授、坂中

上代洋

M.T. Miyahara and H. Tanaka,

主幹研.

主幹研究員との共同研究に基づく結果であり、日本学術振興会特別研究員奨励費

平出

（ J

京都大学大学院工学研究科化学工）、研究活動スタート支援（ K

基 盤 研 究Ｂ（ H）、）、挑 戦 的 研 究（萌 芽）（ K翔太郎

学専攻 助教）、公益信託 ENEOS 水素基金、CREST（JPMJCR）、および「物質・デバイス領域共同研究拠点」
における「人・環境と物質をつなぐイノベーション創出ダイナミック・アライアンス」の共同研究プログラ年月

日本学術振興会特別研究員 DCムの支援のもと行われました。ここに感謝の意を表し

年月

京都大学大学院工学研究科化学工学専

年

月

国立研究開発法人産業技術総合研究所

ます。

攻博士後期課程修了、博士（工学）［参考文献］

産総研特別研究員）D. S. Sholl and R. P. Lively,

532, 435-437

年

月(2016).

京都大学大学院工学研究科 特定研究員

）S. Watanabe, H. Sugiyama, H. Adachi, H. Tanaka
and M. T. Miyahara,

年月. 130, 164707

同助教
現在に至る

(2009).
）H. Tanaka, S. Hiraide, A. Kondo and M. T.
Miyahara,田中

119, 11533-11543

秀樹

信州大学先鋭領域研究融合研究群(2015).

先鋭材料研究所 教授（特定雇用））S. Hiraide, H. Tanaka, N. Ishikawa and M. T.
Miyahara,

9, 41066-

41077 (2017).
）A. Kondo, H. Noguchi, S. Ohnishi, H. Kajiro, A.

年月

Tohdoh, Y. Hattori, W.-C. Xu, H. Tanaka, H.
Kanoh and K. Kaneko,

ター 講師（中核的研究機関研究員）

6, 2581-2584(2006).
）Y. S. Bae and R. Q. Snurr,

年

月

科学技術振興事業団

年月

千葉大学大学院自然科学研究科多様性.
年月

京都大学大学院工学研究科化学工学専

年月

京都大学大学院工学研究科化学工学専）P. Chowdhury, S. Mekala, F. Dreisbach and S.

攻 助手（. 152, 246-

252 (2012).

年

月 助教に職名変更）

攻 講師）S. Hiraide, H. Tanaka and M. T. Miyahara,

年月. 45, 4193-4202 (2016).
Chahine,京都大学大学院工学研究科化学工学専
攻 准教授）F. A. Kloutse, R. Zacharia, D. Cossement and R.

年. 217, 1-5

月

信州大学先鋭領域研究融合研究群先鋭
材料研究所 教授（特定雇用）(2015).

現在に至る）B. Mu and K. S. Walton,

115,

22748-22754 (2011).
）S. Horike, Y. Inubushi, T. Hori, T. Fukushima andS. Kitagawa,

博士研究員

科学専攻 助手

50, 11586-11596 (2011).
Gumma,

千葉大学電子光情報基盤技術研究セン. 3, 116-120 (2012).

―

―

会
【開催中止】第告回日本吸着学会研究発表会

主催：日本吸着学会
共催：金沢大学理工研究域
会期：

年

月

日㈭、

日㈮

会場：金沢商工会議所会館（石川県金沢市尾山町【開催中止】第番号）

回吸着シンポジウム（吸着夏の学校）

主催：日本吸着学会
日時：

年

月

日㈫〜

日㈬

場所：関西セミナーハウス・修学院きらら山荘（京都府京都市左京区一乗寺竹ノ内町
上記の通り準備を進めておりました第）回吸着シンポジウム（吸着夏の学校）および第回日本吸着学会研究発表会の開催について、新型コロナウィルス感染症の拡大を受け検討を重ねた結果、さらなる感染拡大の防止と参加者の健康を守り、安全安心を図るため、いずれも令和

年度中における開催を中止することにしました。何卒ご理解賜りますようお願い申し上げます。

――

関連学会のお知らせ
第回 炭素材料学会年会

主

催：炭素材料学会

共催：日本化学会、日本学術振興会炭素材料第協

賛：エネルギー・資源学会、応用物理学会、大阪科学技術センター、化学工学会、紙パルプ技術協会、環境委員会

資源工学会、光化学協会、高分子学会、資源・素材学会、情報処理学会、触媒学会、石油学会、繊維学
会、炭素繊維協会、電気化学会、電気学会、電子情報通信学会、ナノファイバー学会、日本エネルギー学会、日本化学繊維協会、日本吸着学会、日本金属学会、日本結晶学会、日本結晶成長学会、日本ゴム協会、日本材料科学会、日本材料学会、日本生物工学会、日本生物物理学会、日本セラミックス協会、
日本トライボロジー学会、日本熱測定学会、日本バイオインフォマティクス学会、日本バイオマテリア
ル学会、日本表面真空学会、日本ファインセラミックス協会、日本複合材料学会、日本分析化学会、日本水環境学会、日本薬学会、ニューダイヤモンドフォーラム、バイオメカニズム学会、フラーレン・ナ
ノチューブ・グラフェン学会、プラズマ・核融合学会、木質炭化学会、有機合成化学協会
後

援：炭素協会、日本農芸化学会

開催方法：第回年会はオンラインで実施します。会期期間中に WEB で発表を行う「ライブ発表」と会期前（

月日夜）から視聴できる発表動画による「オンデマンド発表」の本立てで実施します（両方とも口頭発表扱いとします）。「オンデマンド発表」の質疑は WEB 上の質疑応答システムで行うとともに、会期期間中の指定された時間内で複数の発表者と質問者が WEB ミーティング形式で実施します。また、
学生優秀発表賞を設けています。学生優秀発表賞の審査を希望する方は申し込み時に「学生オンデマン
ド発表」を選択ください。
オンデマンド発表動画配信：

年

月

月

日㈮

年

要旨集発行日：日㈮（WEB 要旨となります。印刷物は発行しません）

月

日㈬〜

月

ライブ発表および本会期：
年

月

日㈮ 夜〜

参加費（WEB 要旨集代込）：振り込みでの支払い期限は限は懇 親 会：

月日㈮
月日㈪までです。クレジットカードでの支払い期日㈮です。クレジットカードでの支払いの場合、即時に発表の視聴が可能となります。

炭素材料学会正会員・賛助会員・共催・協賛学協会会員，

円

炭素材料学会学生会員・協賛学協会学生会員

，

円

非会員

，

円

学生非会員

，

円

年

月

日㈮

： 〜（オンライン懇親会、参加費無料）

炭素材料学会年会サイト：http://www.tanso.org/contents/event/conf2020/index.html
問合せ先：．炭素材料学会事務局（※学会への入会、会員登録情報の更新に関するお問い合わせはこちら）
TEL： ‐‐

E-mail：tanso-post@bunken.co.jp．炭素材料学会ヘルプデスク（※年会参加・発表登録に関するお問い合わせはこちら）〒‐

FAX： ‐

東京都新宿区山吹町‐‐

アカデミーセンター

E-mail：tanso-desk@bunken.co.jp

特別セッション「サステナブル社会に貢献するサステナブルな炭素材料の開発」
持続可能な開発目標（SDGs）が国連サミットで採択されている中で、世の中に溢れる材料もサステナ
ビリティーを意識した開発が求められています。炭素材料自体のサステナビリティーとサステナビリ――

ティーに貢献する炭素材料開発の二つの観点から次世代に向けた炭素材料開発の方向性を探ります。このセッションは、共催、協賛学会会員であれば、炭素材料学会の会員以外でも講演することができます。
申込時に分野Ａを選択ください。多数のご参加をお願いいたします。
＜特別セッション招待講演者＞
佐野誠治（トヨタ自動車株式会社

トヨタ ZEV ファクトリー

和田

匡史（一般財団法人ファインセラミックスセンター

神谷

和秀（大阪大学

FC 基盤開発部）

材料技術研究所

環境材料グループ）

太陽エネルギー化学研究センター）

インターナショナルセッション
本年度はインターナショナルセッションは行いません。Keynote 講演は一般講演（ライブ発表）の中で行います。
＜Keynote 講演者＞
中林康治（九州大学）

畠山義清（群馬大学）

野々口斐之（奈良先端技術科学大学）
学生優秀発表賞
学生の優秀な発表に対して優秀発表賞の表彰を行います。優秀発表賞の審査を希望する方は発表申し込
みの際、発表種別で「学生オンデマンド発表」を選択してください。優秀発表賞の表彰は最終日の懇親会の際に行います。
★発表について★
・ライブ発表は、討論分を含め分です。招待講演、Keynote Lecture は討論を含め分です。

Zoom Webinar を利用します。詳細は HP をご参照ください。発表形態（ライブ発表・オンデマンド
発表の区別）は、プログラム編成に際して変更をお願いする場合があります。
・オンデマンド発表は、分間の発表動画を作成し、後日指定する期間内に申し込みシステムからアップロードしてください。発表動画は mp

形式のビデオファイルでご用意ください。パワーポイントのスライドショーの記録（ナレーション機能）を利用することで mp 形式のビデオファイルを簡単に作成できます。グラフィカルに発表内容を示した図（グラフィカルアブストラクト：画像

ページ）

もご用意ください。詳細は HP をご参照ください。
・動画の著作権は発表者に帰属します。サーバーからは年会終了後、すみやかに消去します。また、視聴者が発表を録画することは固く禁止いたします。
・★原稿投稿締切りは

月日㈫時です。以降の受け付けは一切行いませんので厳守願います。

年会事前登録について
年会 HP から、大会参加登録をウェブ受付で行った後、登録完了通知内記載の口座宛に、SA で始まる
受付番号と氏名をご入力いただき、郵便局備付の払込取扱票を利用し参加費をお支払ください。
（注意：年会参加の登録をウェブ上で行わず大会参加費のみを支払われた場合、入金確認がきちんと行
われない可能性があります。必ず年会参加登録をウェブ上で行った後に、参加費をお支払ください。
）
お

人様で

枚の払込取扱票をご利用ください。事前登録は入金確認の都合上、振込みとさせていただきます。

月

月日㈪までにお日㈪以降のお振込みは、受付いたしません。なお、クレジット

カードでの決済の場合は、年会ウェブ受付を行う際に、決済方法より「クレジットカード決済」を選択してください。登録完了後、登録完了通知が配信されると同時に決済が完了いたします。申込登録は月日㈮まで受付可能です。

――

維持会員一覧
維持会員として、以下の企業各社にご協力を頂いております。
（令和

年

月現在、

音順）

株式会社アドール

株式会社アントンパール・ジャパン

エア・ウォーター株式会社

MHI ソリューションテクノロジーズ株式会社

大阪ガス株式会社

大阪ガスケミカル株式会社

オルガノ株式会社

関西熱化学株式会社株式会社キャタラー

株式会社クラレ

栗田工業株式会社

興研株式会社

株式会社重松製作所

システムエンジサービス株式会社

株式会社島津製作所

水 ing 株式会社

株式会社西部技研

大陽日酸株式会社

株式会社タカギ

月島環境エンジニアリング株式会社

帝人ファーマ株式会社

東ソー株式会社

東洋紡株式会社

ニチアス株式会社

富士シリシア化学株式会社

フタムラ化学株式会社

マイクロトラック・ベル株式会社

ユニオン昭和株式会社

ローム・アンド・ハース・ジャパン株式会社

―

―

編

集

委

員

委員長

児玉

昭雄（金沢大学）

委

大坂

侑吾（金沢大学）

加藤雅裕（徳島大学）

上村

佳大（産業技術総合研究所）

近藤篤（大分大学）田中

俊輔（関西大学）

飛弾野龍也（大陽日酸株式会社）宮崎隆彦（九州大学）

山根

余語

克則（RITE）

員（五十音順）

Adsorption News Vol.34 No.2（2020）
事務局

〒

‐

Tel： ‐編集

大坂

康之（大阪ガスケミカル株式会社）

通巻 No.133

年 月

日発行

東京都新宿区山吹町−‐‐

E-mail：info@j-ad.org‐

E-mail：y-osaka@se.kanazawa-u.ac.jp

Fax： ‐

アカデミーセンター侑吾（金沢大学）

Tel：

‐ ‐

Fax：

‐

日本吸着学会ホームページ https://www.j-ad.org/
印 刷 〒

‐

Tel：

長崎県長崎市栄町
‐ ‐

Fax：

−

‐

株式会社昭和堂‐

General Secretary
THE JAPAN SOCIETY ON ADSORPTION (JSAD)
Academic Center, 358-5, Yamabuki, Shinjuku, Tokyo, 162-0801, JAPAN
Tel：03-6824-9370

Fax：03-5227-8631 E-mail：info@j-ad.org

Editorial Chairman
Professor Akio KODAMA
Institute of Science and Engineering, Kanazawa University
Kakuma, Kanazawa, Ishikawa 920-1192, JAPAN
Tel：+81-76-264-6472

E-mail：akodama@se.kanazawa-u.ac.jp

EditorYugo OSAKA, Kanazawa University
Tel：+81-76-264-6475

E-mail：y-osaka@se.kanazawa-u.ac.jp

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