RWGS（Reverse Water Gas Shift、逆水性ガスシフト反応）は、二酸化炭素（CO2）と水素（H2）が反応して、一酸化炭素（CO）と水（H2O）を生成する吸熱反応です。e-fuelやe-メタノール製造の前段工程として注目されます。
この反応は、通常、水蒸気改質（steam reforming）やメタン改質（methane reforming）の際に副反応として発生します。これらの反応は、燃料電池やアンモニア合成などの産業プロセスで重要な水素ガスを生産する際に一般的に使用されます。
化学反応
通常、水素と二酸化炭素の混合物を反応器に通し、高温で反応させることでRWGSが起こります。RWGSの化学式は以下の通りです。
CO2 + H2 ⇌ CO + H2O
クライメートテックとして注目される理由
RWGSの逆反応は水蒸気改質やメタン改質の副反応として生じるが、水素の生成量を減少させるだけでなく、二酸化炭素の副生成物も問題となることがあります。しかし、RWGSはCO2の再利用やCO2から水素を生成する手法としても注目されています。このようなアプリケーションでは、再生可能エネルギー源から得られる水素と組み合わせて、化石燃料からの二酸化炭素の排出を削減することができます。
研究や技術の進歩により、RWGSはCO2の利用や水素の生産において重要な役割を果たすことが期待されています。
RWGS反応の化学・熱力学
| 項目 | RWGS反応 | WGS（順反応） |
|---|---|---|
| 反応式 | CO₂ + H₂ → CO + H₂O（吸熱） | CO + H₂O → CO₂ + H₂（発熱） |
| ΔH°（298K） | +41.2 kJ/mol（吸熱 — 高温で有利） | −41.2 kJ/mol（発熱） |
| 触媒 | Fe系・Cu/ZnO/Al₂O₃・Ni系・Pt/CeO₂ | Cu-Zn（低温）、Fe-Cr（高温） |
| 最適温度 | 500〜900℃（高温ほどCO選択性UP） | 200〜350℃（低温）または350〜500℃（高温） |
| 副反応 | Boudouard反応（2CO→C+CO₂）でカーボン析出リスク | — |
e-fuel・e-メタノール製造でのRWGSの位置づけ
RWGSはCO₂と水素からCO（合成ガス）を生成する前段工程として、フィッシャー・トロプシュ（FT）合成やメタノール合成の前に使われる。
| 製造フロー | RWGSの役割 | 最終製品 |
|---|---|---|
| CO₂ + H₂ → RWGS → CO/H₂混合（合成ガス） → FT合成 | CO₂をCOに変換しFTシンガスを生成 | e-燃料（SAF・軽油・ナフサ） |
| CO₂ + H₂ → RWGS → CO → メタノール合成 | CO₂直接メタノール合成とRWGS経由の競合 | e-メタノール（船舶燃料・化学品） |
| SOEC（固体酸化物電解）一体型 | CO₂→CO の電気化学的還元（RWGSを触媒なしで実現） | 直接COまたはシンガス |
商業プロジェクト・実証事例
| プロジェクト | 場所 | 技術 | 状況（2024） |
|---|---|---|---|
| HIF Global（ハル・ルカ） | チリ | RWGS→FT→e-ガソリン | パイロット稼働中。Porsche向けeFuels供給 |
| Sunfire GmbH | ドイツ | SOEC一体型RWGS（Co-電解） | MW級プラント展開中。Norsk e-FuelとのSAFプロジェクト参加 |
| Topsoe eSMR | デンマーク | 電気加熱式RWGS＋メタノール合成 | e-Methanol商業ライセンス販売中 |
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