都市ガスの合成メタンへの切り換え（Ⅴ）

　サバティエ反応メタネーション装置は、サバティエ反応（CO₂＋４H₂→ CH₄＋２H₂O）に基づくもので、INPEX/大阪ガス、カナデビア（旧日立造船）、IHI、デンソー、アイシン、日本特殊陶業、豊田自動織機などが、メタネーション装置を商品化・開発している。

サバティエ反応メタネーション装置の開発動向

　2019年10月、INPEX（旧国際石油開発帝石）とカナデビアは、メタネーション試験設備を長岡鉱場の越路原こしじはらプラント敷地内に完成させた。プラントで天然ガス生産時に付随するCO₂と、固体高分子型水電解装置（PEM、32Nm³/h）により製造された水素から合成メタンを製造する。
　カナデビア製のプレート型メタネーション反応器は、熱回収効率が87％と高く、運転温度：200℃、運転圧力：0.7MPaであり、生成ガス（メタン濃度：91.2％）をガス精製器を通して高濃度化（99.6％）が可能である。合成メタン製造能力：8Nm³/hで、4500h以上の安定製造を確認している。

　2021年10月、INPEXと大阪ガスは、大規模メタネーション装置（製造能力：約400Nm³/h）導入のNEDOプロジェクト（～2025年度末）を開始した。INPEX長岡鉱場の越路原プラントからCO₂を回収貯留し、メタネーション設備を接続し、製造した合成メタンはINPEXの都市ガスパイプラインへの注入をめざす。
　並行して、実証機（製造能力：1万Nm³/h)と、商用機（6万Nm³/h）の検討を進める。

　2022年3月、東京ガスは横浜テクノステーションで、メタネーション実証試験を開始した。主に太陽光発電の電力で英国ITM Power製の固体高分子型水電解装置（30.9kg/h、圧力：1MPa未満）により水素を製造し、横浜市清掃工場の排ガスから三菱重工業製のCO₂分離回収装置で得られたCO₂をトレーラーで受け入れる。
　カナデビア製の多管シェル&チューブ型メタネーション装置（製造能力：12.5Nm³/h）でメタン合成を行う。2020年代中頃に数百Nm³/hに拡大し、2030年にガス販売量の1％に合成メタンの導入をめざす。　

　2022年6月、カナデビアが、小田原市環境事業センターのごみ焼却施設から排出されるCO₂を回収貯留し、LPガスの改質水素と反応させるメタネーション実証装置の運転を開始した。排ガスからのCO₂分離にはエア・ウォーターの技術を活用し、合成メタンの製造能力：125Nm³/ｈである。

　2022年8月、日本特殊陶業はメタネーション装置を開発し、2023年4月から小牧工場で実証実験を行う。自社のゼオライト膜でガスエンジン排ガスからCO₂を回収貯留し、水電解で得られた水素と反応させて1Nm³/h（0℃、1気圧）の合成メタンを製造し、自社のガスエンジン燃料として再利用する。
　将来的に、製造能力：4Nm³/hのメタネーション装置を開発し、2030年に中小規模工場へ販売する。製造コストは100円台/Nm³と、現状の1/3程度に引き下げる。　　

　2022年9月、豊田自動織機は高浜工場でメタネーション実証実験を始めた。ボイラから排出されるCO₂を回収貯留し、化石燃料由来のグレー水素と混ぜて合成メタンを製造し、別ボイラの燃料として循環利用する。将来は太陽光発電によるグリーン水素へ切り替え、全工場にメタネーション設備を導入する。

　2022年10月、IHIは、合成メタンを製造できる「小型メタネーション装置」の販売を開始。2019年5月からシンガポール科学技術庁化学工学研究所と共同で開発した触媒技術をベースとしたシェル＆チューブ型反応器で、製造能力：12.5Nm³/h、外形寸法は幅2250×長さ6100×高さ2850mmである。

　2023年3月、デンソーが街や工場から排出されるCO₂を回収し、メタン合成して再利用する「CO₂循環システム」を公表した。CO₂回収率：99％、CO₂からメタンへのSOEC変換効率：99％以上とし、メタン合成時の排熱を水素製造に利用して効率アップをはかる。

　2023年5月、アイシンは、西尾ダイカスト工場南棟でCO₂を分離・回収して利用する「資源循環システム」の評価を開始した。アルミ溶解炉の排ガスからCO₂を化学吸収法で分離回収（0.024トンCO₂/日）し、回収したCO₂からメタンガスを合成（12Nm³/日)する。生成したメタンは溶解炉の燃料の一部として循環利用する。　

　2023年8月、大阪ガス・ENEOSは、大阪港湾部で合成燃料の量産を計画。2030年までに6000万m³/年の製造をめざし、大阪ガスが近隣工場から11万トン超/年のCO₂を回収、ENEOSがオーストラリアなどで製造した安価なグリーン水素をトルエンと結合させて2万トン/年のH₂を輸入する。　
　しかし、グリーン水素の調達は輸入頼みで、合成メタンの生産コストは240〜250円/Nm³（0℃、1気圧）と試算され、現在のLNG価格の5倍と高価で商用化には低コスト化が必須である。

　2024年5月、IHIは、東邦ガス知多ｅ-メタン製造実証施設向けに「メタネーション標準機」を納入。東邦ガスでは製造能力：5Nm³/hで運転する。2030年には大型装置（数千～数万Nm³/h）の商用化も予定している。
　また、2022年、JFEスチールから実証機（500Nm³/h）を受注しており、高炉排ガスからのCO₂回収（20トン/日）も含めて2025年の稼働を予定する。吸熱反応のCO₂回収と発熱反応のメタネーションを組み合わせ、エネルギー効率を高める。