成果報告書詳細
管理番号20100000000765
タイトル平成21年度成果報告書 化学産業における二酸化炭素有効利用調査
公開日2010/6/25
報告書年度2009 - 2009
委託先名株式会社三菱化学テクノリサーチ
プロジェクト番号P09018
部署名環境技術開発部 環境化学グループ
和文要約調査の目的及び背景:我が国においては、「国連気候変動サミットにおける鳩山総理演説」で掲げられた「温室効果ガスを2020 年までに1990 年比で25%削減」という目標の達成を目指すために、総合科学技術会議にて地球温暖化防止に向けた緩和策と適応策の両面からの研究開発の加速化・新技術創出のために資源を重点配分し、経済と環境が両立した低炭素社会の構築に努めることが謳われている。化学産業では、製造業全体の二酸化炭素排出量3.6 億トンの内、約2 割となる0.7 億トン(2006 年度実績)を排出しており、この対策が急務である。二酸化炭素削減の方法としては、省エネルギーによる排出量削減やCCS(二酸化炭素貯留・固定)も検討が進められているが、排出された二酸化炭素を化学原料として利用を図ることも有力な手段と考えられる。近年、二酸化炭素を化学原料として利用した例として、芳香族ポリカーボネート、脂肪族ポリカーボネート、ヒドロキシ芳香族カルボン酸やメタノール等が上げられ、企業、大学、公的研究機関等においても様々な検討が行なわれているが、実用化に至った案件は極めて僅かであり、経済性にも課題が残っている。このような背景から、本調査では、二酸化炭素の有効利用に関して、特に化学産業を中心として、二酸化炭素を原料とした反応プロセス及びプロセスに供するための二酸化炭素の回収・精製方法の調査と整理を実施する。さらに有望な技術の抽出においてはブレークスルー事項の整理並びにLCA手法などに基づく二酸化炭素排出量削減効果及び経済性の評価を行うことを目的として実施した。調査項目:当該目的を実施するために、主として、国内、海外の文献・特許等による調査を行い、有望な事案を抽出し整理した。また、二酸化炭素有効利用の際に他の原材料(例えばメタノール合成時の水素等)が必要な場合は、その原材料についても確保の方法を調査した。有望な目的生成物に関しては、さらに原料ソース、触媒、反応装置、生成物の利用法等を出来る限り詳細に調査し、二酸化炭素の化学原料への利用の可能性をコスト面の解析を含めて実施した。なお、コスト的に現状では事業化が困難な場合、例えばブレークスルーポイントの明確化又は排出権取引の単価レベルについても考察した。調査の分野としては、無機系基礎原料分野、有機系基礎原料分野、燃料分野、有機合成の反応剤としての利用分野、高分子合成分野、発泡剤としての利用、超臨界流体としての利用、バイオ技術の利用などを中心に調査を実施した。
英文要約Study Objectives and Background: In Japan, the Council for Science and Technology Policy is prioritizing allocation of resources for R&D acceleration and new technology creation from the perspectives of both alleviation policies and adaption policies directed at global warming prevention in order to aim for achievement of the target of a 25% reduction in greenhouse gases by 2020 compared with 1990 levels as stated in the speech of President Hatoyama at the UN Climate Change Summit, and efforts directed at establishing a low carbon society that is compatible with both the economy and the environment are being expressed. Of the 360 million tons of carbon dioxide emissions from overall industry, the chemical industry emits 70 million tons or approximately 20%, and countermeasures for this are urgently required.Consideration of emission cuts through energy conservation and CCS (carbon dioxide capture and sequestration) has been advanced as methods to reduce carbon dioxide, but endeavoring to utilize emitted carbon dioxide as a chemical raw material is also considered a promising method.In recent years, aromatic polycarbonates, aliphatic polycarbonates, hydroxy aromatic carboxylic acids and methanol can be cited as examples of the utilization of carbon dioxide as a chemical raw material, and various studies are being conducted at companies, universities, and public research institutions. However, the number of cases that have led to practical application is extremely rare and issues of economic viability remain.From such a background, in this study, regarding effective utilization of carbon dioxide, study and compilation of carbon dioxide recovery and purification methods in order to supply carbon dioxide as a raw material for reaction processes and processes primarily to the chemical industry in particular are carried out. Furthermore, identification of promising technologies was carried out with the objectives of compiling breakthrough items and assessing the carbon dioxide emission reduction effect and economic viability based on the LCA method. Study topics: In order to carry out the stated objectives, a study primarily based on the literature and patents in Japan and overseas was carried out, and promising cases were identified and compiled. In addition, when other raw materials (hydrogen, for example, for methanol synthesis, etc.) were required in order for effective utilization of carbon dioxide, methods to secure those raw materials were investigated. In terms of promising target products, raw material sources, catalysts, reactors, and utilization of products, etc., were further investigated to as great a degree as possible, including analyses from the cost perspective of the potential for utilization of carbon dioxide as a chemical raw material. Further, when commercialization was viewed as difficult at present due to costs, it was assumed that clarification of the breakthrough point or the unit price level of emission permit trading was compiled.Sectors investigated were centered on the inorganic basic raw material sector, the organic basic raw material sector, the fuel sector, and the organic synthesis reactants as utilization sectors, as well as utilization in the polymer synthesis sector and as a foaming agent, utilization as a supercritical fluid, and utilization in biotechnology.
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