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水素化処理エステル・脂肪酸 (Hydroprocessed Esters and Fatty Acids, HEFA) について解説します。
概要
HEFAとは、植物油や動物脂肪など生物由来の脂肪酸エステルを水素処理し、飽和結合に変換することで不純物を取り除くことで、SAFを製造する製造法のことです。
原料:
- HEFAの主要な原料は、天然由来の油脂や動植物油です。これには、大豆油、パーム油、ココナッツ油、ラップ種子油、動物性脂肪などが含まれます。これらの原料はバイオマス由来で、再生可能な資源となっています。
製造プロセス:
- HEFAは、水素化処理を経て製造されます。具体的な製造プロセスは以下の通りです。
- トリグリセリド（脂肪の主成分）を油から抽出するか、バイオマス由来の原料から得る。
- 水素化処理ユニットにおいて、脂肪酸エステルや脂肪酸を水素と反応させ、水素化処理を行う。
- 水素化された生成物は、水素化処理エステル・脂肪酸（HEFA）と呼ばれ、SAFとして使用される。
他の製造法に対する優位性:
- HEFAの製造法は比較的成熟しており、既存の燃料生産設備を改修することで比較的容易に導入できるため、実用化が進んでいます。また、化学的に安定しているため、航空機エンジンなどでの使用に適しています。
課題:
原料の仕入れに課題を抱えています。
- 使用済食用油は商業規模の回収が困難。
- 植物油はCO2排出量が懸念。
- 藻類由来はコストが高い。
商業化の進捗:
- HEFAは商業化が進んでおり、既存の製油工場を改修してHEFAを生産する施設が稼働しています。多くの航空会社がHEFAを採用し、SAFとして使用しています。しかし、コスト削減や他のSAF製造法との競争が進む中、技術の改善や原料の多様化が今後の発展の鍵となります。
HEFAは、持続可能な航空燃料の一つとして広く受け入れられており、その利用は今後も拡大が期待されています。
HEFAの製造工程 — 「水素処理」の中身を分解する
HEFAはひとことで「水素処理」と説明されることが多いが、実際には性質の異なる4工程からなる。品質と歩留まりを決めるのは、酸素を除く工程よりもむしろその後段にある。
| 工程 | 主な反応・処理 | 目的 | この工程が効くところ |
|---|---|---|---|
| ① 前処理（Pretreatment） | 脱ガム・脱酸・脱金属、固形分除去 | 触媒毒となるリン・金属・遊離脂肪酸を除去 | 廃食油など不純物の多い原料ほど工程負荷が大きく、コスト差の源泉になる |
| ② 水素化脱酸素（HDO） | トリグリセリドの酸素を水素と反応させH₂Oとして除去 | 油脂を直鎖パラフィンへ転換 | 水素消費量が最も大きい工程。水素の調達価格と製造由来がCI値を左右する |
| ③ 異性化・水素化分解 | 直鎖パラフィンを分岐鎖化し、炭素鎖長を調整 | 低温流動性（凝固点）をジェット燃料規格に適合させる | この工程がないと直鎖パラフィンのままで凝固点が高く、航空燃料に使えない |
| ④ 分留（Fractionation） | 沸点による留分の切り分け | ジェット留分・ディーゼル留分・ナフサ・LPGへ分離 | ジェットとディーゼルの取り分をここで決める。収益設計の分岐点 |
③の異性化を経ない直鎖パラフィンは凝固点が高く、そのままでは航空燃料に使えない。「水素処理でSAFになる」という説明が省略しているのは、この低温特性を作り込む工程である。
HEFAの事業性を決めるのは技術ではなく原料である
HEFAは4大SAF経路のなかで最も商業的に成熟しており、製造技術そのものはボトルネックではない。事業性を決めているのは原料の調達可能量と価格だ。
| 原料 | CI値への影響 | 供給上の制約 | 制度上の扱い |
|---|---|---|---|
| 廃食用油（UCO） | 低い（廃棄物由来のため上流排出を負わない） | 回収量に物理的上限。外食・食品工場からの回収網の構築が前提 | 廃棄物・残渣系として優遇されやすく、最も選好される |
| 動物油脂（タロー等） | 低い | 食肉処理量に連動し増産できない。飼料・石鹸等との用途競合 | 廃棄物・残渣系に準じる扱いを受ける場合が多い |
| 植物油（大豆・パーム・菜種） | 高くなりやすい（栽培・土地利用変化の排出を負う） | 供給量は大きいが食料用途と直接競合 | 間接的土地利用変化（ILUC）の懸念から制度上の制約を受けやすい |
| 藻類油 | 理論上は低い | 商業規模の生産技術が未確立 | 将来的な選択肢にとどまる |
ここに構造的な問題がある。CI値が低く制度上も優遇される廃棄物・残渣系の原料ほど、供給量が物理的に頭打ちになる。廃食用油の回収量は外食産業の規模で決まり、動物油脂は食肉処理量に連動する。増産しようにも上流が伸びない。一方、供給量を確保できる植物油はCI値が高く食料競合も抱える。「安くて低CIで大量に調達できる原料」は原理的に存在しない——これがHEFAの拡大が原料制約に突き当たる理由である。
見落とされる論点 — 再生可能ディーゼルとの原料競合
HEFAの供給を論じるうえで最も見落とされやすいのが、同じ原料・同じ設備から再生可能ディーゼル（HVO）が作れるという事実だ。製造工程は①〜③まで共通で、分かれるのは④の分留における留分の切り分けだけである。
この構造は、SAFの供給量が技術ではなく採算で決まることを意味する。同じ設備でジェット留分を増やすかディーゼル留分を増やすかは、両者の価格差と、各国の政策支援がどちらに厚く付いているかで決まる。SAF側の支援が薄ければ、精製事業者は合理的にディーゼルを選ぶ。SAFの増産を促す政策とは、実質的にこの分留の配分を動かす政策であるという視点を持つと、各国のSAF義務化やクレジット制度の設計意図が読みやすくなる。
SAF製造法別の位置づけ — HEFAはどこに立つか
HEFAを他のSAF経路と並べると、その特徴は「CI値の低さ」ではなく「コストと成熟度」にあることが分かる。
| SAF製造法 | CI値（gCO₂e/MJ） | 製造コスト（参考） | ASTM認証 | 主な強み・弱み |
|---|---|---|---|---|
| HEFA-SPK（廃食油・動物油脂） | 15〜40 | $1.2〜2.5/L | D7566 Annex A2（2011年承認） | ◎最も商業成熟・最安、△原料の持続可能性制約 |
| ATJ-SPK（穀物エタノール原料） | 40〜60 | $1.8〜3.5/L | D7566 Annex A5（2016年承認） | ◎原料供給安定、△CI値は中程度 |
| ATJ-SPK（廃棄物・セルロース原料） | 5〜25 | $2.5〜5.0/L | D7566 Annex A5（原料拡張版） | ◎CI値が低くLCFS収益大、△製造規模が小 |
| FT合成（バイオマスガス化） | 5〜30 | $3.0〜6.0/L | D7566 Annex A1（2009年承認） | ◎原料多様性最大、△高設備投資 |
| Power-to-Liquid（PtL）e-SAF | −10〜30（再エネ電力依存） | $5.0〜12.0/L（現状） | D7566 Annex A7（2021年承認） | ◎将来的に最低CI、△コスト高・水素供給依存 |
出典：ICAO SAF経路レポート、CAAFI（Commercial Aviation Alternative Fuels Initiative）技術文書、ASTM D7566規格。コストは2024〜2026年の参考値であり、原料・地域・工場規模により変動する。
表から読み取れるのは、HEFAが4経路のなかで最もコストが低く、認証も最も早い2011年に取得している一方、CI値では廃棄物系ATJやFT合成に劣るという位置関係だ。規制クレジット市場ではCI値の低さが直接収益になるため、HEFAは「安く作れるがクレジット収入では不利」という構造を持つ。原料を廃食油・動物油脂に寄せられるかどうかが、この不利をどこまで埋められるかを決める。
ASTM D7566 Annex A2 — 認証上の位置づけ
- 承認年：2011年。5つの主要SAF経路のなかで最も早く、商業展開の先行を可能にした。
- 混合比率上限：従来型ジェット燃料に対して最大50%。100%（Neat）での使用は現行規格では認められていない。
- 規格適合：混合後の燃料はJet A / Jet A-1と同等の物性（凝固点・引火点・密度・芳香族含有量）を満たす必要がある。ドロップイン燃料として既存の給油インフラ・航空機をそのまま使える根拠がここにある。
- 意味合い：認証済みであることは技術リスクが低いことを意味するが、供給量の保証にはならない。制約は前述のとおり原料側にある。
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