この記事では、クライメートテックの文脈で注目を集める持続可能な航空燃料SAF（Sustainable Aviation Fuel）の製造法の一つである直接変換 (Direct Conversion) について解説します。
概要
直接変換 (Direct Conversion) とは、合成ガスやエタノールなどの中間化学薬なしにCO2と水素を直接変換する製造法。合成ガスやエタノールなどの中間化学薬品が不要で、設備投資コストの削減が可能。
原料:
- 直接変換プロセスでは、通常は生物学的または化学的な手法を使用して、再生可能な原料から航空機燃料を直接生成します。原料としては、バイオマス、アルギン酸、シュウ酸、シュウ酸エステル、または他のバイオマス由来の有機物が利用されることがあります。
製造プロセス:
- 直接変換プロセスは、生物学的または化学的な手法を用いて、原料を直接合成燃料に変換する手法です。具体的なプロセスは、使用される原料や技術により異なりますが、通常以下のようなステップが含まれます。
- 原料の前処理: 原料がバイオマスである場合、前処理が行われて有効な原料に変換されます。
- 変換反応: 特定の触媒や生物学的なプロセスを用いて、原料から航空機燃料に変換される反応が行われます。
他の製造法に対する優位性:
- 効率の向上: 直接変換は、複数の工程を経ずに直接航空機燃料へ変換するため、効率が向上する可能性があります。
- 複雑な中間工程の回避: 他の一部のSAF製造法では複雑な中間工程が含まれることがあるが、直接変換はこれらの工程を回避することができます。
課題:
- 技術の成熟度: 直接変換技術はまだ新しい分野であり、商業的な展開にはさまざまな技術的な課題が存在します。
- 経済的な課題: 他のSAF製造法と比較して経済的に競争力を維持するためには、コスト削減が求められます。
商業化の進捗:
- 直接変換技術は研究段階から実証プロジェクトまで進展していますが、商業化の進捗はまだ初期段階です。一部の企業や研究機関がこの分野での研究と開発に取り組んでいますが、技術の成熟度や経済的な側面に対処する必要があります。将来的には、効率的かつ経済的な直接変換技術の発展が期待されています。
SAF主要製造ルートの比較（直接変換含む）
| 製造ルート | 原料 | プロセス概要 | CI（炭素強度、重油比） | ASTM認証 | 商業成熟度 |
|---|---|---|---|---|---|
| HEFA（水素化植物油） | 廃食油・動物油脂・植物油 | 水素化脱酸素（HDO）＋水素異性化 | −60〜−90%削減 | D7566 Annex A2（混合率最大50%） | TRL9（商業化済み。最も普及） |
| ATJ（アルコール・ツー・ジェット） | エタノール・イソブタノール（農業残渣・廃棄物由来） | 脱水→オリゴマー化→水素化 | −50〜−70%削減 | D7566 Annex A5（混合率最大50%） | TRL7〜8（実証〜初期商業化） |
| FT（フィッシャー・トロプシュ） | 廃棄物・バイオマス・CO₂+H₂（e-fuel） | ガス化→CO+H₂合成ガス→FT反応→水素処理 | −50〜−100%以上削減（原料依存） | D7566 Annex A1（混合率最大50%） | TRL8〜9（廃棄物原料は商業化。e-fuel FTは実証段階） |
| 直接変換（Direct Conversion） | セルロース系バイオマス・藻類・MSW（バイオ原料） | 熱化学変換（HTL/熱分解/溶媒液化）→精製→水素処理 | −60〜−90%削減（原料・プロセス依存） | D7566 Annex A7（DSHC）混合率最大10%。一部はHEFA経路と重複 | TRL5〜7（実証段階。商業化は2027〜2030年代見込み） |
| MTJ（メタノール・ツー・ジェット） | グリーンメタノール（CO₂+H₂合成）またはバイオメタノール | MTO（メタノール→オレフィン）→水素化 | −70〜−95%削減（e-methanol使用時） | D7566 Annex A7（DSHC）審査中（2024年時点） | TRL6〜7（パイロット〜実証。Enerkem・Carbon Recyclingが先行） |
| PTL（Power-to-Liquid / e-SAF） | CO₂（大気/排ガス）＋グリーンH₂ | DAC/COₓ捕集→e-fuel合成（FT/メタノール経路） | −80〜−95%以上削減（再エネ使用時） | 同上（FTまたはMTJ経路で認証） | TRL5〜7（HIF Global・Sunfire・Haldorが実証中） |
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