賞金1億ドルのCO2回収コンテスト(問題は一酸化炭素の利用)


賞金1億ドルのCO2回収コンテスト、マスク氏が詳細
https://jp.reuters.com/article/climate-change-musk-prize-idJPKBN2C932O


[22日 ロイター] - 米電気自動車(EV)メーカー、テスラのイーロン・マスク最高経営責任者(CEO)は22日、地球環境を考える「アースデー(地球の日)」に合わせて、1億ドルの賞金を拠出して大気や海水中から二酸化炭素(CO2)を回収する技術開発を競うコンテストのルールなどを明らかにした。
このコンテストは、米国の非営利団体「Xプライズ財団」が2月に発表した。マスク氏と、同氏が設立したマスク財団が資金を拠出し、4年間かけて参加団体がCO2回収の技術を競う。
マスク氏はこの日、動画ビデオで「今後賞金を引き上げることもある」と述べ、「現在、わたしたちは絶望的な状況にあるとは思っていない。ただ、このまま無関心でい続ければ、予測不能な気候変動を引き起こすリスクがある」と強調した。
地球温暖化対策としてCO2回収・貯蔵技術への関心が高まっている。各国は、CO2排出量削減に取り組んでいるが、科学者からは、2050年までに温暖化ガス排出量の実質ゼロにするという目標を達成するには、CO2の回収技術が重要になるとの指摘がある。
ただ、この技術はまだ実用化されていない。世界では毎年、推計500億トンのCO2が排出されており、CO2回収には1トン当たり300ドル以上のコストがかかる。2050年には約100億トンのCO2の回収が必要になるとの推計もある。
コンテストでは、年間1000トンのCO2を大気中から回収する技術を競う。
マスク氏は「これは、何が正しい解決策かを見極めるのに時間がかかる問題の1つだと思う」と述べ、「CO2除去のために最善の経済を見極めるのには特に時間がかかる」と説明した。
米石油大手エクソンモービルも19日、国内の石油化学工場から排出されるCO2を回収し、メキシコ湾近くの地下に貯蔵する官民共同事業を提案している。




火星の大気から酸素の人工生成に成功と発表 NASA

https://www3.nhk.or.jp/news/html/20210422/k10012990091000.html
NASA=アメリカ航空宇宙局は21日、火星探査車「パーシビアランス」に搭載した実験機器を使い、火星の大気から酸素を作り出すことに初めて成功したと発表しました。宇宙飛行士が10分間呼吸できる量だということで、将来の有人での火星探査に必要な酸素を作り出す技術に応用できると期待されています
火星の大気から酸素の人工生成に成功と発表 NASA
NASA=アメリカ航空宇宙局は21日、火星探査車「パーシビアランス」に搭載した実験機器を使い、火星の大気から酸素を作り出すことに初めて成功したと発表しました。宇宙飛行士が10分間呼吸できる量だということで、将来の有人での火星探査に必要な酸素を作り出す技術に応用できると期待されています。
NASAは21日、ことし2月に火星に着陸した探査車「パーシビアランス」に搭載した、実験機器を使って、火星の大気に含まれる二酸化炭素から酸素を作り出すことに成功したと発表しました。

3時間余りの実験で、作り出した酸素の量はおよそ5.4グラムで、これは宇宙飛行士1人が10分間、呼吸する量にあたるということです。
火星の大気は96%が二酸化炭素ですが、今回実験に使われた機器は、二酸化炭素に800度の高熱を加えて一酸化炭素と酸素に分解します。

NASAは将来、有人の火星探査で、地球に帰還するための宇宙船にはおよそ7トンの燃料と、25トンの酸素が必要だと試算していますが、地球からそれだけの量を運ぶことは困難で、火星で作り出すほうが「経済的で実用的だ」としています。

酸素を作り出す実験は今回の探査期間に繰り返し行われる予定で、技術が実証されれば、将来の有人探査への応用が期待されています。





一酸化炭素を高効率に分離・回収する新材料を開発
~排ガスを有効利用する新材料~


https://www.jst.go.jp/pr/announce/20131213-2/index.html

京都大学(総長:松本 紘)の北川 進 物質-細胞統合システム拠点(iCeMS=アイセムス)拠点長・教授、松田 亮太郎 特定准教授、佐藤 弘志 助教らの研究グループは、混合ガスの中から一酸化炭素(CO)注1)を高選択的に分離・回収できる多孔性材料注2)の開発に成功しました。
COは一般的には毒性のガスとして知られており、炭素を含む物質が不完全燃焼する際やメタンから水素を取り出すプロセスの際に発生します。一方、産業界においては樹脂など、有用な化成品を得るために必要な非常に重要な原料です。COを含む混合ガスから効率よくCOを分離・回収できれば、これまで利用できなかった排ガスを新たな資源として利用できるだけでなく、二酸化炭素排出量削減につながる可能性があります。
今回の研究では、COを捕捉可能なナノ細孔物質注3)を開発し、混合ガスからCOを効率よく分離し、簡単に回収することに成功しました。またその仕組みを大型放射光施設SPring-8注4)の高輝度放射光を用いて、詳細に検討しました。その結果、今回開発した物質がナノメートルサイズの孔の形・大きさを変えながら、COを効率的に取り込んでいる様子を直接観測することに成功しました。
本成果により、これまで不可能であった工業生産ラインや自動車からの排ガスに含まれるCOの効率的分離による資源化や、シェールガス注5)などから発生したCOガスの精製などを通じて社会に大きなインパクトを与えることが期待されます。
本研究は科学技術振興機構(JST) 戦略的創造研究推進事業(ERATO)および日本学術振興会(JSPS) 科学研究費助成事業(特別推進研究)によって推進され、京都大学、高輝度光科学研究センター、理化学研究所、東北大学と共同で行われたものです。
本成果はアメリカ東部時間2013年12月12日(木)14時(日本時間:13日(金)午前4時)に米国科学誌「Science」のオンライン速報版(Science Express)にて公開される予定です。

常温環境下において世界最高スピードでCO2を価値ある資源に変換可能なCO2資源化技術を開発
https://monoist.atmarkit.co.jp/mn/articles/2103/22/news051_2.html

概要
当社は、二酸化炭素(CO2)を燃料や化学品の原料となる一酸化炭素に電気化学変換するCO2資源化技術「Power to Chemicals」において、変換する電解セルを当社独自の技術で積積層(スタック化)することで単位設置面積あたりの処理量を高め、郵便封筒(長3)サイズの設置面積で、年間最大1.0t-CO2の処理量を達成しました。これは、常温環境下で稼働するCO2電解スタックにおいて世界最高の処理速度(*1)となります。
電解セルをスタック化することにより処理速度が低下するという課題がありましたが、今回、当社は、独自技術によって、スタック化により生じる速度低下を防ぐことに成功しました。スタック化により単位設置面積当たりの処理量も増加するため、実用レベルの省スペースでCO2を有価物に変換することが可能となります。例えば、1日のCO2排出量200tとなる清掃工場(*2)であれば、2000m2(バスケットコート5つ分)程度の設置面積で処理ができると試算できます。セルをさらに積層することでスケールアップが可能であり、早期実用化に向けて大きく前進しました



生成した一酸化炭素は化学品や燃料の原料に
 東芝が開発を進めているP2C電解セルによってCO2から生成されるCOは、水素を混合した「合成ガス(シンガス)」とすることで、さまざまな化学品や燃料を製造できることが知られている。例えば、触媒反応であるフィッシャートロプシュ法を適用すれば、ガソリンや軽油、ジェット燃料を製造できる。この他にも合成ガスからは、酢酸やジメチルエーテルの原料となるメタノール、ブタン、アルデヒド、エタノールなどが製造できる。


微生物による発酵で排気ガスからエタノールを生成するLanzaTech
https://techblitz.com/lanzatech/

―どのように排気ガスからエタノールや他の化学品に転換するのですか。
 一酸化炭素、二酸化炭素、水素を含むガスを微生物により発酵させることでエタノールや他の化学品を作り出します。具体例としては、製鉄所の煙道ガスからガスを取り出し、取り出したガスをバイオリアクターの中に移し、圧縮します。そして、その圧縮されたガスを微生物が食べることで発酵し、エタノールが生成されます。

 しかし、自動車燃料としてエタノールを作るだけではなく、生成されたエタノールをジェット燃料などのクリーンエネルギーや他の化学品へ転換することにも挑戦しています。実際に全日本空輸(ANA)との協業では、私たちが生成するエタノールから転換したジェット燃料を用いて飛行機の運行を予定しています。



積水化学工業、産廃をエタノールに変える技術開発 (2/3ページ)


https://www.sankeibiz.jp/business/news/180402/bsc1804020500004-n2.htm


「その過程を経て、米バイオベンチャーのランザテックが提供する微生物を活用する。天然から抽出されたこの微生物はパン酵母と同様の安全性を備え、原生微生物の10倍以上もの反応速度で、一酸化炭素と水素をエタノールに変えていく。エタノールの生産量は寄居工場の全てのガスを活用した場合、数万キロリットル。工業プラントに資するレベルの量だ」







http://comtecquest.com/Ethanol/ethanol2.html
エタノール合成設備
プロセス設計に関する説明をより分かり易くするために、仮想的なプラントを設定しました。ここでは代替燃料として注目を浴びているエタノール合成設備のプロセス設計を通じて、プロセス設計の基本を学んでいきます。

原料を二酸化炭素(炭酸ガス)と水とします。ただし、誤解が無いように言っておきますが、二酸化炭素(炭酸ガス)と水から直接エタノールを作るプロセストは実用化されていません。あくまでも仮想プラントとしてご理解下さい


2.1 プロセス名称の決定
まず、全体のプロセスの名前を決める必要があります。ここでは単に”エタノール合成プロセス”とします。ですから、このプロセスを元に建設されるプラントは”エタノール合成プラント”ということになります。
2.2 合成反応とプロセス(工程)の設定
次にプロセスの内容(工程)を決めなければなりません。つまり、原料から製品を製造する手順や手段を具体的に決める必要があります。
この工程とは化学工学の反応や蒸留などの単位操作の組み合わせであり、プラントにおいては設備や装置から構成されるまとまったユニットとして考えることが出来ます。
このエタノールプロセスでは水と二酸化炭素からエタノールを製造しますので、次の手順で工程内容を決めていきます。
1. 水と二酸化炭素からエタノールを作るための手順を考える。
2. 反応の温度圧力条件を設定する。
3. 製造したエタノールを製品仕様にするための処理方法を決める。










2. 一酸化炭素の反応の型

一酸化炭素はカルボニル化剤として働くほか,還元剤としても作用する。
i)カルボニル化剤としてのCO
ii)還元剤としてのCOカルボニル化剤として働くとき,一酸化炭素はその電子状態から推察されるように,求電子剤としても,また求核剤としても機能する。一酸化炭素を用いる種々の合成反応を反応形態で分類すると次のようになる。
a)アニォンに対する反応
b)ラジカルに対する反応
c)カチオンに対する反応
d)遷移金属触媒による反応
e)活性中間原料に変換し利用する反応(たとえばホスゲンCOC12,硫化カルボニルSCO)


























石炭を高温で蒸し焼きにする乾留工程により、硫黄、コールタール、ピッチ、硫酸、アンモニアなどの成分が抜ける[1]。この工程を経る事で燃焼時の発熱量が元の原料の石炭より高くなり、高温を得ることができることから、蒸気機関車や鉄鋼業などを中心に、近現代においても交通機関や重厚長大産業に重要な燃料となっている。外見は石炭に似るが、多孔質であるため金属光沢は石炭に比して弱い。多孔質は、乾留(1,300℃以上)の際に石炭中の揮発分が抜けてできるものであり、結果的に炭素の純度が高まり高温度の燃焼を可能とする。
一般的な収量は、瀝青炭程度の品位の石炭100に対し20程度(重量比)で、残部は副産物、灰(燃焼灰・灰分)となる。
乾留時にコークス炉ガス、軽油、タール(コールタール)が副産品として得られる。これらはそれぞれに燃料や化学合成用原料として用途があり、コークス炉は古くから石炭化学工業の原料転換工程としても重要である。有効成分を含んだガスいわゆるコークス炉ガス(COG: Cokes Oven Gas)はコークス焼成に再利用されるなどしている。



副産物
コークス炉ガスはCOGとも呼ばれる。原料炭100に対し、約40(重量比)が発生する[5]。主成分は一酸化炭素で、可燃性であるが有害である。
かつては都市ガスの成分となっていたが、その毒性から、2010年以降、日本国内の都市ガスとしては利用されていない。
代わって火力発電の燃料として利用され、製鉄所内の自家用発電用や、売電用として利用されている。なお、製鉄・製鋼所では高炉ガスも同様の用途に利用され、混合ガスとして利用される例もある[6]。
タール(コールタール)と軽油は、原料炭100に対し、約40(重量比)が発生する。
石油に比べると芳香族化合物(石炭酸に象徴される)を多く含むため、トルエン、ベンゼンなどの原料として使われてきた。製品呼称に「タール系」と付くものは、これらコールタールに由来する(した)ものである。タールを再度嫌気雰囲気で加熱して炭化したものをピッチコークスと呼ぶ。石炭コークスより炭素純度が高く結晶構造の制御が可能なことから、電炉の電極用炭素棒などに利用されている[7]。
その他、ガス精製時の副産物(硫化水素、硫酸アンモニウム)としての硫酸など、化学原料の供給源として重宝されている。

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