专栏 2022年9月27日

什么是碳循环?

在《巴黎协定》中,我们旨在将全球平均气温上升控制在工业革命前水平的2摄氏度以下,并努力限制在1.5摄氏度。目前,全球正在呼吁实现“碳中和”。为了实现碳中和,人们讨论了诸多手段,包括重新审视能源结构和改革交通方式等。在今天的报告中,我们将探讨碳循环这一新技术创新,它可能成为强有力的增长和投资机会。

什么是碳循环?

碳循环是一种将二氧化碳作为化学品、燃料和矿物原料进行回收利用的行动。这一行动作为二氧化碳捕集和利用(CCU)的一部分备受关注,因为它可以生产多种物质,许多公司正在关注并推动研发。同时,高化学的业务也与碳循环的技术创新密切相关!


来源:资源能源庁“碳回收技术路线图(2021年7月修订版)”



什么是 CCUS?
CCUS是二氧化碳捕集、利用或贮存(Carbon dioxide Capture, Utilization or Storage)的缩写,它是一种从火力发电厂和工厂等排放的废气中分离和回收CO2,并将其用作资源用于作物生产或化学产品生产(CCU),或者将其储存在地下稳定地层(CCS)的技术。(环境省手册)

此外,CCU还包括直接利用二氧化碳的方法和原油增产回收(EOR)技术等已经实际应用的方法。

生协的干冰也是CCU!直接利用二氧化碳

在直接利用二氧化碳的类别中,日本市场上流通的主要是用于饮料、冷却和焊接等用途的二氧化碳,年使用量约为100万吨。其中,我们最熟悉的可能是用于生协等宅配服务的冷却用途的干冰。除了干冰和饮料之外,工业用途也很多,其中最主要的用途是汽车制造业、钢结构、桥梁和造船的焊接。此外,在植物工厂中,也用于增加二氧化碳浓度以促进番茄和生菜的生长等用途。

美国已经实现了!通过EOR技术有效利用二氧化碳

在美国,二氧化碳作为二氧化碳气体已经形成了大约9,000万吨/年的市场规模,其中约90%用于EOR(增产回收)用途。

CO2制成碳回收是什么?


出处:资源能源庁《碳循环技术路线图(2021年7月修订版)》

将CO2转化为燃料

观察世界能源的流动,石油、煤炭和天然气供应了87%的一次能源,其中97%被用于能源消耗。换句话说,为了实现碳中和社会,需要将能源来源的CO2重新利用。目前,一个备受关注的CO2转化为燃料的方法是合成甲烷。通过给排放的CO2或CO加氢,可以合成甲烷,这个反应也称为甲烷化反应。由于这种甲烷可以利用现有的基础设施,因此受到了天然气的替代品的关注。此外,在欧洲等地,人们还试图回收CO2并利用可再生能源合成甲醇,并将其用作替代石油燃料的混合汽油。

将CO2固化在混凝土中!?

通过将CO2与金属氧化物(如钙、镁和铁)化学反应,形成碳酸盐,然后将其固定为金属碳酸盐的方法。这种方法也称为矿化,是自然界中的一种现象。像珊瑚和贝类等生物主要利用碳酸钙吸收和固定CO2,同时生成各种矿物质。这一原理也被应用于人工混凝土等。鹿岛建设株式会社和电气化学株式会社等公司已经开发并实用化了一种能吸收超过生产混凝土排放CO2量的混凝土,同时使其硬化的混凝土。

CO2变成服装!?高化学参与的CO2制造对二甲苯的技术开发

 


自2020年以来,高化学一直与富山大学和新日铁等日本主要公司和大学合作,作为NEDO*项目,致力于以二氧化碳为原料生产对二甲苯的技术开发。对二甲苯是一种基本化学品,氧化后会变成高纯度对苯二甲酸 (PTA)。高化学还致力于基于其SEG®技术开发 CO2 衍生的乙二醇。通过这些源自CO2的对苯二甲酸与乙二醇的反应,可以获得PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯),其可用作聚酯纤维和PET瓶的原料。因此,高化学相信,通过致力于这些技术开发,我们将能够开发出以CO2为原料的聚酯纤维,从而带动利用CO2制造服装的技术的发展
(*) NEDO:日本国家研究开发机构新能源产业技术综合开发机构


参考文献
・资源能源庁“碳回收技术路线图(2021年7月修订版)”
・图解了解碳循环,作者:一般财团法人能源综合工程研究所
・最简单易懂的脱碳社会教科书,作者:藤本峰雄,松田有希,丸太明辉
・高化学新闻稿“启动以CO2为原料的对二甲苯生产开发项目

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