富山大学大学院理工学研究部の椿範立教授と物質・材料研究機構、中国の厦門大学は共同で、Fischer-Tropsch(FT)合成を用いて、航空機ジェット燃料を直接合成することに成功した。

 FT合成は、合成ガス(一酸化炭素と水素の混合ガス)を用いて軽油あるいは軽質オレフィンを合成する触媒反応。合成ガスは、天然ガス、バイオマス、石炭、可燃性ゴミ、重質油等の広範な原料を熱分解して得られるため、工業的に極めて重要な製造法とされる。

 椿教授らは、新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の事業(バイオマスエネルギー技術研究開発、2012年-2016年)において、FT合成によるバイオマスからのバイオジェット燃料製造に取り組んだ。しかし、厳しいジェット燃料基準をクリアするためには多段階の製造プロセスを経なければならず、出口製品コストの高さが課題。合成ガスに代わって二酸化炭素と水素を原料とするジェット燃料製造もFT合成と同じ触媒反応ルートで行われるが、そのステップは複雑だ。

 そのため椿教授らは、FT合成によるジェット燃料の「直接合成」に取り組み、独自のカプセル型触媒によりガソリンを直接合成することに成功した。そこからさらに、触媒設計を見直し、酸点と細孔構造を精密制御したゼオライト上に、希土類元素ランタンと金属コバルトを担持した新たな触媒を開発した。これを用いてFT合成を行うと、ジェット燃料が72%という非常に高い選択率で得られる上、合成ガスのみならず、二酸化炭素と水素を用いても高い反応成績が得られたという。

 さらに、この触媒の担持金属をランタンからセリウムに変えるとガソリンが、カリウムに変えると軽油が合成できることも見出した。このことから、本触媒系は「オンデマンド触媒」として、各種燃料製造に極めて有用と言える。

論文情報:【Nature Catalysis】“Integrated tunable synthesis of liquid fuels via Fischer–Tropsch technology

富山大学

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大学ジャーナルオンライン編集部

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