什么是C1化学？解读推动CO2资源化、支撑下一代化学产业的新技术及SEG®项目

什么是C1化学？

C1化学是指以仅含一个碳原子（C1）的化合物为原料，合成各种化学产品的一系列技术。具体而言，一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、甲烷（CH₄）、甲醇（CH₃OH）和甲酸（HCOOH）等均属于具有代表性的C1原料。

图1：主要C1化合物的分子结构

我们日常使用的石油来源石脑油等原料，是由含有多个碳原子的碳氢化合物混合而成的。在以石脑油等为原料的传统化学产业体系中，可生产各种塑料和化学品。

而C1化学则以CO、CO2、甲烷和甲醇等仅含一个碳原子的化合物为起点，根据不同用途合成相应的化学产品。
也就是说，C1化学是以单碳分子为基本单元，将其转化为所需化学品的技术。其能够拓宽原料选择范围所依据的理念与传统石油化学有所不同。

表1：传统化学产业与C1化学的比较

受到关注的背景

C1化学受到全球关注的原因之一，是其能够利用包括CO2在内的多种C1原料制造化学产品。由于CO2本身也是C1原料之一，这项技术为有效利用过去仅被视为排放和减排对象的CO2，将其转变为一种“资源”开辟了新的路径。

在实现脱碳社会成为国际性课题的背景下，不仅需要减少CO2排放量，还需要推动“碳循环利用”，即回收已排放的CO2，并将其作为化学产品的原料进行再利用。C1化学正被视为从技术层面支撑碳循环利用的重要基础。

图2：利用C1化学实现碳循环利用的概念

此外，摆脱对化石资源的依赖，构建能够利用多种原料制造化学产品的产业体系，从资源稳定供应和能源安全的角度来看也十分重要。C1化学技术可以利用煤炭、天然气、生物质，乃至工业废气和CO2等广泛的原料。作为推动化学产业向可持续发展模式转型的重要技术之一，C1化学正在全球范围内加快研发和产业化应用。

可制造的主要产品

利用C1化学技术，可以制造种类广泛的化学产品。

图3：由C1化合物制造的主要化学品

乙二醇（EG）
乙二醇是广泛用于生产聚酯纤维和PET瓶的基础化学品。通常，乙二醇由石油来源的乙烯制造，但利用C1化学技术，可以合成气或CO2为原料制造非石油来源的乙二醇。目前，中国已有一定规模的乙二醇采用非石油来源的原料生产。

甲醇
甲醇是一种用途广泛的化合物，可用作燃料及化学产品的中间原料。甲醇可以利用合成气或CO2制造，并能以甲醇为起点，进一步生产烯烃、芳香族化合物等多种化学产品。

合成燃料（e-fuel）
合成燃料是以CO2和氢气为原料制造的液体燃料，目前正在研究其在航空燃料和汽车燃料领域的应用。由于其有望继续利用现有的燃料供应基础设施和内燃机，因此作为向脱碳社会转型过程中的重要选择之一而受到关注。

烯烃及芳香族化合物
以甲醇为中间原料，合成乙烯、丙烯等烯烃以及对二甲苯等芳香族化合物的技术也正在不断发展。

甲酸、乙酸等有机酸
能够以CO2或CO为碳源制造的有机酸，也是C1化学产品的重要组成部分。这类有机酸被广泛应用于食品添加剂、防腐剂及工业用途等领域。

高化学在C1化学领域的业务布局

高化学株式会社正在开展以C1化学技术为基础的多项业务。
下面将介绍其中具有代表性的项目。

SEG®技术许可业务

图4：高化学的SEG®技术及其应用领域

图5：高化学“COre核心技术”关联图

高化学C1化学业务的核心，是SEG®（Syngas to Ethylene Glycol，合成气制乙二醇）技术许可业务。SEG®技术是一种非石油路线生产工艺，以合成气（一氧化碳和氢气）为原料，制造用于生产聚酯和PET瓶的乙二醇。该技术可使用煤炭、天然气、工业废气和生物质等多种资源作为原料，能够实现原料来源的多元化，因此作为非石油路线制造技术而受到关注。

该技术以UBE株式会社的技术为基础，由高化学建立规模化生产体系，并以技术许可业务的形式进行推广。截至目前，高化学已签订23项技术许可协议，相关项目年产能合计约为1,000万吨。采用SEG®工艺制造的乙二醇在中国市场的占有率已超过30%。

目前，高化学正在融合中日两国的技术优势，积极推动业务向东南亚和中东等地区拓展。在马来西亚砂拉越州，高化学已就采用SEG®技术开发生产装置签署谅解备忘录（MOU），推动该技术在全球范围内实现产业化应用。

CO2来源绿色单乙二醇（green MEG）的开发

高化学还以SEG®技术为基础，致力于开发以CO2为原料制造乙二醇的技术。目前，公司正在加快推进该技术的商业化，未来将力争以能够与市售乙二醇竞争的成本实现生产。如果该技术得以实现，聚酯纤维和PET瓶等日常产品所使用的原料将可以由CO2制造，有望为整个化学产业的脱碳作出贡献。

NEDO项目

高化学还参与了利用CO2制造对二甲苯的技术开发。对二甲苯是生产高纯度对苯二甲酸（PTA）的原料，而PTA是PET树脂的主要原料。如果该技术得以实用化，除乙二醇外，作为PTA原料的对二甲苯也有望利用CO2制造，从而进一步降低PET产品的碳排放。

该项目由企业和高校联合开发，并入选NEDO，即日本国立研究开发法人新能源产业技术综合开发机构的国家级项目。高化学负责催化剂开发及催化剂规模化开发。

2023年，该项目的中试装置在全球范围内首次成功分离出CO2来源的对二甲苯。2024年，部分采用该材料制作的竞技攀岩国家队队服正式完成。目前，相关开发工作正在推进，目标是在2030年前后实现商业化。

致关注C1化学的人士

本文介绍了C1化学的基本概念、受到关注的背景、与石油化学的区别以及高化学的相关业务。相较于传统的石油和石脑油型化学产业，能够将CO2作为资源加以利用的C1化学作为助力实现碳中和的下一代技术，正在全球范围内受到关注。同时，将废弃物转化为资源的循环型社会，即循环经济理念，也有可能从根本上改变化学产业的结构。

图 6：高化学碳设计业务整体框架
以脱碳和资源循环为前提，对产品、生产流程、供应链及回收再利用机制进行整体设计并推动商业化的举措

高化学正在积极推进SEG®技术许可业务，以及CO2来源乙二醇和对二甲苯制造技术的开发与产业化应用。如果您对C1化学感兴趣，欢迎随时联系高化学。