特集

脱炭素化社会に向けた特許情報

九州大学における脱炭素技術の研究
Research of Decarbonization Technologies in Kyushu University

国立大学法人九州大学

平成 4 年 4 月 特許庁入庁、平成 8 年 4 月 審査官昇任、平成 28 年 7 月
30 年 4 月 審判長（審判第十部門）、令和 2 年 4 月 九州大学

1 はじめに学術研究・産学官連携本部教授

水野治彦

審査管理官（特許審査第二部）、平成携研究センターを中核とした研究拠点であり、燃料電池の研究開発をはじめとして水素エネルギーを安全に利用現在、地球温暖化の防止と持続可能な社会の構築に向するための技術の開発と普及を進めるための活動を推進

けた取り組みが地球規模で進められており、これを実現している。また、水素エネルギー研究教育拠点は、水素するために必要な技術である排出 CO2 ガスの削減、エエネルギー分野の人材育成の推進、及び基礎基盤研究かネルギー転換等の脱炭素技術のブレークスルーが求めらら産学連携並びに社会実装の実現に至る研究を一体的にれている。そして、これら脱炭素を実現する際の様々な行い得る施設及び体制を整え、他の研究機関及び地域と課題を解決するために、九州大学を含む世界中の研究機の連携により水素エネルギーを利用した脱炭素社会を実関、企業等で積極的な研究開発活動が行われている。本現するための包括的な取り組みを行っている。

稿では、九州大学で行っている脱炭素技術に関連する研I2CNER では、例えば工場及び火力発電所の排出ガス究開発活動の一端を紹介する。また、この中からネガティに含まれる CO2 ガスの効率的な回収、回収した CO2 ガ

ブエミッションテクノロジーに関する研究開発の概要及スの燃料等の付加価値を有する他の材料への効率的な変び知財管理の取り組みを説明する。

換、回収した CO2 ガスの効率的な貯留及び貯留中のCO2 の漏れを防止する方法の開発等の基礎研究で世界

2 九州大学における脱炭素技術の研究トップクラスの成果を生み出している。また、I2CNERは産業界とも積極的に連携しており、50 を超えるプロ

九州大学における脱炭素技術に関連する様々な研究活

ジェクトで技術移転を通じた製品化・事業化を行うなど、動の中では、水素エネルギー研究教育拠点における水素多くの研究成果を社会に還元している。次に紹介するネエネルギーに関する研究、及び環境に調和した持続可能ガティブエミッションテクノロジーの研究開発についてな社会の創生に貢献するためにカーボンニュートラル・も、I2CNER で行われた様々な基礎研究の成果をさらにエネルギー国際研究所（I2CNER）で行われている低炭発展させ、実現を目指すものである。

素排出、経済効果の高いエネルギーシステムの構築やエネルギー効率の向上等に関する基礎研究が知られている。

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ネガティブエミッションテクノロ

3 ジー（NETs）

脱炭素社会におけるキーテクノロジーの一つといわれ

植 林、BECCS（Biomass Energy with Carbon

る水素エネルギーに関する研究開発を行う水素エネル

Capture/Storage）のように、過去に排出され大気中ギー研究教育拠点は、水素エネルギー国際研究センター、に蓄積されている CO2 ガスを回収・除去する技術がネ

水素材料先端科学研究センター、次世代燃料電池産学連

ガティブエミッションテクノロジーである。パリ協定で用化が困難とされていた膜分離方式による DAC の開発

温の上昇を、セ氏 2 度を十分下回る水準に留める）をを目標とした研究を進めることが可能となった。大気中達成するためには、CO2 ガスの排出量を抑制することの CO2 ガスを直接分離する主な方式として、溶液を用に加え、既に大気中に蓄積された CO2 ガスを回収する

いて分離する溶液吸収法、ゼオライト等の吸着材によりことが必要不可欠であり、ネガティブエミッションテク分離する固体吸着法と選択透過膜を用いる膜分離方式がノロジーは地球温暖化を抑止するきわめて重要な技術とある。これらの方式の中で実用化が先行しているのは溶して、世界中で実用化及び普及をするための様々な研究液吸収法であり、海外で建設がされている DAC の施設開発が行われている。

は溶液吸収法が採用されている。一方、膜分離方式はネガティブエミッションテクノロジーには、植林、CO2 回収コストが他の方式の半分程度である等の優れBECCS の他に海藻吸収（Costal Blue Carbon）、岩た特徴を備え、開発が進むことによって普及が急速に進

石 風 化（Accelerated Chemical Weathering ofむポテンシャルがある。今般九州大学で開発された高性Rock）、 土 壌 炭 素（Soiled Carbon）、DAC（Direct

能選択透過膜は、膜分離方式による DAC の実現という、Air CO2 Capture）などの方式があり、この中で大気ネガティブエミッションテクノロジーの社会実装に向け中の CO2 ガスを直接分離して回収する DAC は CO2 ガた新たな可能性を示したものといえる。

特 集 脱炭素化社会に向けた特許情報合意された 2 度目標（工業化以降の世界全体の平均気スの回収ポテンシャルが高いことから、研究開発及び投資が増加している分野である。
九州大学では、排出ガスから選択透過膜を用いて4 DAC-U システムの開発

CO2 ガスを分離・回収をする際のコストを下げるため、高性能な選択透過膜を利用して新たに九州大学で開発

選択透過膜の CO2 透過性を改善する研究を行なってきを 行 な っ て い る シ ス テ ム が DAC-U（Direct Airた。 そ し て、 透 過 膜 の 膜 厚 を 薄 く す る こ と に よってCapture and Utilization）システムである。これは高CO2 透過性が改善できることを見出し、最もガス透過性能選択透過膜を有する膜分離ユニットで大気中から性の高い材料を用いて超薄膜を形成する取り組みを進めCO2 ガスを分離、回収し、CO2 変換触媒ナノ粒子を備た結果、高性能の選択透過膜を開発した。新たに開発さえた電気化学的／熱化学的 CO2 変換ユニットで回収しれた選択透過膜は、厚さ 34nm と非常に薄く CO2 透

た CO2 ガスを電気化学的に連続変換してメタン、アル過 量 が 40,000GPU 以 上（ 従 来 は 2,000 ～コールなどの有用な炭素物質を生成する、大気中の3,000GPU）のポリジメチルシロキサン（PDMS）ナ

CO2 ガスの回収からグリーン燃料などの有用な炭素材ノ膜で、この選択透過膜を利用することによって、大気料の製造を連続・一貫して行うシステムである。電気化のような CO2 濃度が極めて低いガスからも CO2 ガスが学的／熱化学的 CO2 変換ユニットで用いる CO2 変換触分離できることも確認された。

媒 ナ ノ 粒 子 も 九 州 大 学 で 開 発 さ れ た も の で あ り、
DAC-U システムの開発は、九州大学で開発されたデバイスを融合して進化させるものといえる。

図1

世界最高性能の CO2 透過性を持つ自立ナノ膜

この高性能の分離ナノ膜の開発によって、これまで実図2

DAC-U システムの概念図

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特集

脱炭素化社会に向けた特許情報

図3

地産地消型炭素資源循環社会イメージ図

膜分離ユニットと電気化学的／熱化学的 CO2 変換ユ炭素資源循環社会を実現することも可能である。

ニットとからなる DAC-U システムの基本ユニットは概DAC-U システムの実用化には、システム自体の完成

ねエアコンの室外機大の大きさであり、設置する場所のの他に、システムを社会実装する過程で社会的に生じる広さ或いは特徴に応じて必要な数の基本ユニットを配置課題も検討する必要がある。例えば、システムを稼働すすることができる。これによって、DAC-U システムは、るためのエネルギーを低コストで安定的に確保して供給基本ユニットの数を変更することでサイズの調整が可能すること、DAC-U システムを社会に定着させるためのというサイズ拡張性を備え、これを生かして複数の設置社会システム工学の観点からの検討である。こうした課場所のそれぞれの広さに応じてサイズの基本システムを題を解決するため、九州大学はネガティブエミッション分散配置し、必要な CO2 回収能力及び炭素材料の生産テクノロジー研究センター（センター長：藤川茂紀教授）能力を得ることも可能となる。このような特徴によって、を 2021 年 4 月に設置し、DAC-U システム等のネガDAC-U システムは地域等の持つ様々なニーズに柔軟にティブエミッションテクノロジーを実用化等、炭素資源対応した施設を構築することが可能となる。先行する溶循環社会、さらには大気の CO ₂濃度が恒久的に削減さ液吸収法の場合、採算性を高めるためには施設の大規模れた「ビヨンド・ゼロ社会」の実現に向けた研究活動を化が必要であり、また、溶液処理施設の設ける必要があ行っている。

る こ と か ら 設 置 場 所 が 制 約 さ れ る。 こ れ と 比 べ、
DAC-U システムの持つ柔軟性は、実用化の利点となり得る。そして、この機能と特徴を生かすことによって、地域でエネルギー、炭素資源を自給できる地産地消型の

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5 DAC-U システムと知財管理
DAC-U システムを実現するためには、様々な解決すことで新たな技術領域が創造されるという一面もある。

熱化学的 CO2 変換ユニットで炭素物質を生成するためさらに、燃料電池の開発によって次世代燃料電池自動車、には、膜分離ユニットで回収した CO2 ガスを濃縮して、電動航空機等の脱炭素技術を用いた輸送機器等の開発が変換を可能とする濃度の CO2 混合ガスを得る必要があ促進させるように、技術領域のすそ野も広がることも予る。また、大気中の O2 を含む濃縮した CO2 混合ガス想される。このような脱炭素技術の持つ多様性は、今後から炭素物質を得るためには酸素共存化で CO2 ガスをも様々な分野と技術と関連してより広がるものと考えら還元することも求められる。こうした技術的課題を克服れる。

するため、九州大学を代表機関とした 8 機関の連携に

また、脱炭素技術の研究開発はこれまでと異なるニー

よる CO2 の最先端ネガティブエミッションテクノロ

ズ、技術的課題を解決するために、これまでの技術常識ジーの確立と社会実装を目的とした共同プロジェクトを超えた新規技術を創出し、或いは技術の融合がなされ“Moonshot for beyond Zero Emission Societyることも特徴の一つである。この観点からは、脱炭素技（MOZES）” において DAC-U システムの研究開発が進術の開発は、新たな技術体系を構築するものといえる。

められている。DAC-U システムは九州大学におけるこ脱炭素技術の普及によって今後の産業構造及び経済活動れまでの研究成果を融合し、さらに他機関との連携で開が変容してゆくことを想起すると、新たな時代の技術標発が行われるものである。

準を示すものと考えるのが自然であるかもしれない。

こうしたプロジェクトの研究成果の社会実装を円滑にこうした脱炭素技術の動向は、特許情報を調査するこ進めるためには、成果の知的財産保護及び運用を適切にとで網羅的かつ効率的に知ることができると思われる。

行う必要がある。MOZES の場合、創出される知的財特許制度において保護が可能な技術の幅は広く、脱炭素産権は全て MOZES のポリシーに基づき九州大学に設技術の多くが権利保護のために特許出願を行うことが予置した知財運営委員会でマネージメントされている。そ想されることから、脱炭素技術の概要及び体系を把握すして、九州大学は、MOZES をプロジェクト独自の知るためには特許情報の分析が効率的である。

財戦略に基づく知的財産の管理と運用を一定の条件の下重複研究の排除、効率的な課題発見等によって研究開で認める知財特区として承認をすることで、独自の知財発を合理的、効果的に進め、発明を適切に保護するため管理活動を支援している。このような取り組みにより、に特許情報を調査することは、効率的な研究マネージメ

DAC-U システムの実用化が効果的に進むことが望まれントと研究成果の効果的な社会実装を実現するために有る。

用である。今後、出願の増加が予想される脱炭素技術は、特 集 脱炭素化社会に向けた特許情報べき技術的課題が残されている。例えば、電気化学的／特許情報を分析することで研究開発の方向性の特定、権6 脱炭素技術と特許情報
本稿では、九州大学が進めている脱炭素技術の研究開発を紹介したが、最後に、脱炭素技術の研究開発からみえる特許情報の価値について私見を述べる。
脱炭素技術については、次の特徴があると考えられる。

利化及び社会実装を効率的に行うことができると考えられる。さらに、特許情報に対するアクセスの向上及び活用手段が進化することで脱炭素技術の特許情報はより価値を高まるものことが予想される。
脱炭素技術の研究開発及び社会実装において、特許情報がより貢献できることを期待したい。

一つは、本稿における紹介からもわかるように、脱炭素技術はきわめて多様な技術を含む幅広い技術的概念といえることである。例えば、ネガティブエミッションテク
ノロジーは、脱炭素技術における一つの技術領域であるが、その中には多くの方式が含まれている。また、CO2
ガスを大気から回収する技術と回収した CO2 ガスを新たな炭素資源に変換する技術を融合させる DAC-U シス
テムの様に、幅広い分野で開発された技術を融合させる

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