フィンランドの企業は産業炭素排出量を 3 分の 1 削減できると考えている

化学、鉄鋼、セメントの 3 つの産業だけで、人為的二酸化炭素排出量の約 5 分の 1 を占めています (グラフを参照)。 これらの業界は大きな汚染源であるだけでなく、浄化するのも困難です。 それは、これら 3 つすべてが非常に高い温度下でのみ発生する化学プロセスに依存しているためです。 標準的な電気加熱システムは、低炭素発電所から供給される場合、数百度の温度を提供できます。 これは多くの種類の製造にとって十分ですが、すべてではありません。

たとえば、鉱石から鉄を抽出することは製鉄の最初のステップです。 そのために使用される炉内の温度は 1,600°C を超える場合があります。 石灰石をセメントの原料の一つであるクリンカーに変えるセメント窯は、1,400℃に達することがあります。 電気のみを使用して一部の工業プロセスでそのような温度を作り出すのは困難または不可能であるため、企業は化石燃料に依存しています。

環境に配慮した企業は、代替案を模索してきました。 たとえば、水素は、水をその構成要素に分解することによって生成できます。 これをクリーン エネルギーで行えば、ガスをゼロカーボン燃料として燃焼させることができます。 別の選択肢は、化石燃料を使い続けるが、それが生成する二酸化炭素を回収して埋めることです。これは、炭素回収と貯蔵として知られるアイデアです。 しかし、どちらのテクノロジーも初期段階にあり、まだ存在していない大量の新しいインフラストラクチャの構築が必要になります。

オランダのマーストリヒト近郊にある国と産業界が支援するイノベーションセンターであるブライトランズ・キャンパスでは、クールブルックというフィンランドのエンジニアリング会社が状況を変えたいと考えている。 その「RotoDynamic」システムは、重工業で必要とされるまさにその種類の超高温を供給するように設計されており、電力のみを動力源としてそれを実現します。

スピンアップ

Coolbrook のシステムをガス タービンと逆に考えると最も簡単です。 発電所やジェット エンジンで使用される従来のガス タービンは、化石燃料を燃焼させて高温の高圧ガスを生成し、ローター ブレードを回転させます。 その回転エネルギーは、(ジェット機のように) 推力を生成するファンを動作させるために使用したり、(発電所のように) 発電機で電気に変換したりすることができます。

新しいシステムは、代わりに電気モーターから始まります。 モーターはタービンのローターを回転させます。 次に、ガスまたは液体がタービンに供給されます。 内部に入ると、ローターは物体を超音速まで加速し、その後再び急速に減速します。 急減速により、加速された気体または流体に含まれる運動エネルギーが熱に変換されます。 モーターがグリーン電力で駆動されれば、二酸化炭素は発生しません。

ブライトランズにおけるパイロットプラントの最初のテストには、石油化学プラントで最もエネルギーを消費するプロセスの 1 つである水蒸気分解が含まれます。 従来のクラッカーは、原油の成分の1つであるナフサをより小さな分子に分解します。 名前が示すように、これはナフサを蒸気で希釈し、酸素のない状態で炉内で爆破することによって行われます。

クールブルックのパイロットプラントでは、代わりにナフサと蒸気の混合物を回転タービンに注入し、タービンを約1,000℃まで加熱する。 これにより、ナフサがプロピレンやエチレンなどの物質に分解され、プラスチックの製造に使用されるはずです。 期待は、電気炉でナフサを分解することが可能であるだけでなく、それがより優れていることを証明することである。 実験室での試験では、電化プロセスからの収量が化石燃料で得られる収量よりも大幅に高くなる可能性があることが示されています。

すべてが計画通りに進むと仮定すると、システムは他の産業プロセス用の熱を生成するテストが行​​われます。 クールブルック社の上司であるヨーナス・ラウラモ氏は、ヒーターは最高 1,700 度の温度に達することができるはずだと考えています。 これにより、鉄鋼、セメント、ガラス、セラミックの製造など、エネルギーを大量に消費する多くの用途に適したものとなるでしょう。 いくつかの大企業がパイロットプロジェクトのパートナーとして契約を結んでいる。 それらには、英国とオランダの石油会社であるシェル、ブラジルに本拠を置く化学品メーカーのブラスケム、世界最大のセメントメーカーの一つであるセメックスが含まれます。

重工業からの炭素排出を完全になくすには、電気熱だけでは十分ではありません。 かなりの部分は、化石燃料の燃焼からではなく、プロセスの化学反応から得られます。 たとえば、セメント製造による二酸化炭素排出量の約半分は、石灰石を焼成してクリンカーにする際に発生します。

企業はこうしたプロセスをクリーンアップする方法にも取り組んでいる。 それまでの間、ラウラモ氏は、ローター技術によっておそらくこの部門の排出量の 30% 程度を削減できると考えている。 そして、根本的に新しいものを発明する必要がなくても、それが可能だと彼は言います。 「それは既知の科学です」とラウラモ氏は言う。 「私たちがやっているとおりにそれが適用されていないだけなのです。」

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エコノミストより、ライセンスに基づいて出版。 オリジナルのコンテンツは https://www.economist.com/science-and-technology/2023/06/07/a-finnish-firm-thinks-it-can-cut-industrial-carbon-emissions-by でご覧いただけます。 -3分の1