昭和シェル石油 食糧と競合しないバイオマスを原料とした液体燃料の独自製造技術を開発



食糧と競合しないバイオマスを原料とした液体燃料の独自製造技術を開発

―次世代バイオガソリン及びジェット燃料製造への展開を目指す―

2017/12/7

昭和シェル石油株式会社(本社:東京都港区台場2-3-2 代表取締役社長 グループCEO:亀岡剛)は、東北大学大学院工学研究科冨重圭一教授の研究グループとの共同研究により、食糧と競合しないバイオマス原料から、ガソリン基材として利用可能なヘキセンの生成に成功しました。この技術を2025年までに確立する事により、温暖化対策への貢献を目指します。
ヘキセンはジェット燃料相当の炭化水素に変換※1可能な事から、ジェット燃料基材の製造にも展開していく予定です。なお、1-ヘキセンをモデル化合物としたジェット燃料の生成については、本年11月16日に開催された第47回石油・石油化学討論会にて発表しました。

<本研究開発に取り組む背景>

世界では持続可能な社会の構築に向け、温暖化対策として二酸化炭素削減などの議論が進められています。バイオ燃料は、燃焼しても大気中の二酸化炭素の増減に影響を与えない(カーボンニュートラル)とされており、当社はエネルギー会社としての未来を見据え、食糧と競合しない草本系及び木質系バイオマスを原料とした次世代バイオ燃料を製造する触媒の開発を東北大学と共同で行ってきました。

<本研究開発の特徴>

当社は、食糧と競合しないバイオマス由来のセルロース、もしくはそれらを糖化/水素化処理して得られるソルビトールを原料として、東北大学が開発したIr-ReOx/SiO2触媒(以下:触媒①)、もしくは東北大学との共同研究により開発したPt-Ir-ReOx/SiO2触媒(以下:触媒②)を用いて、原料中のC-O結合を選択的に水素を用いて分解して、ヘキサノールを製造する技術開発を行っています。この生成したヘキサノールをH-ZSM-5触媒を用いて脱水反応させる事により、ガソリン基材として利用可能なヘキセンが得られます。

図1)本研究開発のイメージ

本技術と他の次世代バイオ燃料製造技術との比較は以下の通りです。

主な次世代バイオ燃料製造技術 本技術の特徴
1 バイオマスのガス化/FT合成 反応温度を抑え、エネルギー投入量を減らす事ができる可能性がある。
2 バイオマスの熱分解/水素化
3 バイオマス由来の糖の水相改質/縮合/水素化 反応工程が少ない為、反応に用いる水素量の低減が可能。
4 バイオマス由来の糖の酵母菌等の微生物による発酵 反応速度が大きい。

さらに、共同研究により開発した触媒②は、原料のソルビトールから直接水素を取り出しての利用が可能です。当社は、反応に用いる水素において、ソルビトール由来の水素を一部使用して、天然ガスなどの化石燃料から製造されるGHG排出量の多い水素の使用量を減らす事で、従来の石油由来のガソリンに対してGHG削減効果が50%以上のバイオ燃料の研究開発に取り組んでいます。

<本研究開発の成果>

ラボレベルでの実験により、セルロース(0.5g)を原料に、触媒①にてヘキサノールの生成(収率60%)※2に成功しました。また、H-ZSM-5触媒を用いてヘキサノール※3の脱水反応によるヘキセンの生成(収率79.8%)※4に成功しました。
ヘキセンは石油由来のガソリン中に存在する成分であり、今回生成したヘキセンに関して夏季及び冬季の代表的なガソリンへの混合可能量をJIS規格に照らして調査したところ、夏季及び冬季で、それぞれ、約22vol%及び約7vol%混合可能である事を確認しました。日本ではバイオエタノールのガソリンへの混合率は、JIS規格で3vol%が上限(E10対応ガソリン車は10vol%)となっているため、バイオエタノールに比べ、より多くガソリンに混合できるという利点があります。

写真1)Pt-Ir-ReOx/SiO2触媒(触媒②)

<今後の展開>

現在はラボレベルにて本触媒変換技術のプロセスを開発中です。今後は段階的なスケールアップを経て、2025年までに技術を確立する事により、持続可能な社会の実現を目指します。

以上

  • ※1 ヘキセンを酸触媒により二量化後、残された二重結合を水素化反応させる変換法
  • ※2 Liu, S.; Okuyama, Y.; Tamura, M.; Nakagawa, Y.; Imai, A.; Tomishige, K., Production of Renewable Hexanols from Mechanocatalytically Depolymerized Cellulose by using Ir-ReOx/SiO2 Catalyst, ChemSusChem, 2015, 8 (4), 628-635; DOI:10.1002/cssc.201403010.
  • ※3 セルロースから生成したヘキサノールの3つの異性体の存在比で調整したモデル化合物を使用。
  • ※4 Okuyama, Y.; Koike, M.; Sasaki, S.; Liu, S.; Tamura, M.; Nakagawa, Y.; Imai, A.; Tomishige, K., Production of Cellulose-derived Olefins and Applicability to Gasoline, J. Jpn. Petrol. Inst., 2016, 59 (5), 228-234, DOI: http://doi.org/10.1627/jpi.59.228.

本件に関するお問い合わせ先
昭和シェル石油株式会社 広報部 白川
TEL:03-5531-5793

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