世界各国でカーボンニュートラルを目指す動きが加速する中、欧州連合は2023年3月、エンジン車の新車販売を2035年から禁止するとしていた方針を転換し、「e-fuel」の使用を条件に販売継続を認めました。合成燃料とはどのようなものか、調べてみました。
合成燃料（e-fuel）とは？
合成燃料とは、二酸化炭素（CO₂）と水素（H₂）を原材料として製造する石油代替燃料のことです。石油と同じ炭化水素化合物の集合体で、ガソリンや灯油など、用途に合わせて自由に利用できます。そのなかでも、再生可能エネルギーにより生成された水素を材料とする合成燃料を「e-fuel」と呼びます。
「e-fuel」は、再生可能エネルギー由来の水素（このような水素を「グリーン水素」といいます）と、発電所や工場から排出される二酸化炭素や大気中の二酸化炭素を使って製造することから、従来の化石燃料と違い、ライフサイクル上で大気中の二酸化炭素を増やすことがない、カーボンニュートラルな燃料と言えます。
- 「原材料製造」
「e-fuel」の原材料は水素と二酸化炭素です。水素は太陽光や風力で発電した電力で、水を電気分解して製造します。二酸化炭素は産業用の排気ガスや大気などから回収します。 - 「合成ガス製造」
原材料製造で製造・回収した水素と二酸化炭素を反応させ、合成ガスを製造します。 - 「FT合成」
合成ガスからFT（フィッシャー・トロプシュ）合成で合成粗油を製造します。言葉は難しいですが、合成粗油とはこれを加工（アップグレーティング）することで、ガソリンや灯油などを自由に製造できる液体です。化石燃料でいう石油のようなイメージです。 - 「製品化」
化石燃料でいう「精製」の工程にあたる作業で、FT合成で製造した合成粗油からガソリンや灯油などを製造します。灯油やジェット燃料、軽油、重油など、石油製品を自由に製造できます。
合成燃料（e-fuel）のメリット
現在多くの国で電気自動車（EV）が推進され、日本も遅くとも2035年までの100％電動化とガソリン車販売終了を決めていますが、その実現には解決が容易ではない課題も山積みです。
- 航続距離や充電時間の問題
- 充電スタンドや水素ステーションなどインフラ整備の遅れ
- 従来のガソリン車と比較して高価
生成された合成燃料は、原油に極めて近い特徴があります。合成燃料は、硫黄や重金属の含有量が少ないため、より環境負荷を抑えることができます。そのため、原油やガソリンと同じような用途で利用されることが想定されています。合成燃料の活用が見込まれる分野を見ていきましょう。
自動車
最も多くの合成燃料の利用が見込まれるのが自動車です。気候変動の原因とされる排気ガスを規制すべく、早くから自動車は脱炭素化を求められてきました。
現在多くの国で電気自動車（EV）が推進され、日本も遅くとも2035年までの100％電動化とガソリン車販売終了を決めていますが、その実現には解決が容易ではない課題も山積みです。
電気自動車（EV）の課題
- 航続距離や充電時間の問題
- 充電スタンドや水素ステーションなどインフラ整備が不十分
- 従来のガソリン車と比較して高価
- トラックなど長距離の移動では、バッテリーの容量を増やすと車体の重量が増加し、荷物の積載量が減少する。
こうした問題に加え、今でも自動車の大多数はガソリン・ディーゼル車かハイブリッド車で、2035年までに全て電気自動車に乗り替えるのは、経済的に困難です。
脱炭素は急務ではあるもののガソリン車もすぐには無くせない。そこで、従来の化石燃料の代わりに「e-fuel」を使うことで、エンジンやインフラを従来のままでカーボンニュートラルが可能になります。
航空機・船舶
航空機や船舶は、大きな機体・船体を長距離で移動させるため、大きなエネルギーを使います。その分電池も大きなものが必要になるため、重量や大きさなどの問題で電動化は非常に困難です。「合成燃料」なら従来の構造のままでカーボンニュートラルが可能になります。
国内で燃料の原料を調達・大量生産できる
合成燃料の原料となるCO２とH２は常に大気中に存在しています。将来的に合成燃料が実用化され本格的に普及することで、国内での原料調達と大量生産が可能になります。
合成燃料が完全に国内で生産可能になれば、海外からの化石燃料の依存ももはや不要になります。
合成燃料（e-fuel）の課題
生産コスト
合成燃料の課題はコストです。現状では化石燃料よりも製造コストが高く、国内の水素製造コストや輸送コストを考えると、海外で製造するケースがもっともコストをおさえることができると見込まれています。しかし、合成燃料のコストは、「脱炭素燃料である」という環境価値をふまえて考えるべきものです。既存の燃料と単純な比較をおこなうことは適切ではなく、将来性のある代替燃料として研究開発を続ける必要があります。
製造技術の確立
コストと環境負荷の釣り合いが取れないのは、少ない量しか生成できない、製造効率の悪さも影響しています。特に空気中のCO２は400ppmと濃度が低いため、DAC法で直接回収するには大量のエネルギーが必要となります。今後は生成時のエネルギーやCO２を下げると共に、製造効率を上げるための新規技術の開発が実用化に不可欠です。
（2023年9月30日公開、作成：三浦敏和）
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