環境・エネルギー

【環境】『バイオマスナフサ』とは?脱石油のバイオマス資源について詳しく解説

バイオマス資源の一つに、バイオマスナフサというものがあります。
この記事では、今後「脱石油」として期待される重要なバイオマス資源である”バイオマスナフサ”について詳しく解説します。

バイオマスナフサに取り組む背景

世界的な平均気温上昇やそれに起因するとされる異常気象の増加により、温室効果ガスを大量に放出する化石資源の使用量削減が求められています。

日本も2050年のカーボンニュートラル達成等目標を掲げており、二酸化炭素排出量の削減は急務です。

プラスチック等の原料として石油が大量に使用されている現在、植物ベースのバイオマス資源である”バイオマスナフサ”による脱炭素が注目されています。

バイオマス由来ナフサとは

バイオマスナフサとは文字通り、バイオマスからできたナフサです。
本来石油由来の成分であるナフサを、植物由来原料に置き換えたものをバイオマスナフサと言います。

バイオマスとは,植物木材廃植物油などの植物由来資源のことです。
ナフサとは石油からとれるC5~C10ぐらいの炭化水素群のことです。
通常、ナフサクラッカーと言う高温の分解装置にて、ナフサの熱分解を行うことでプラスチックや樹脂などの原料(エチレンなど)を製造します。

このナフサを木材や製紙工程の廃液などから作り出したものが、バイオマスナフサです。

ただしバイオマスナフサの成分は、石油由来ナフサと完全に同一ではありません
例えば、UPM社が販売しているバイオマスナフサの炭素数はおよそC6-C10の炭化水素群となっています。(SDSより)

バイオマスナフサの詳細情報
原料 パルプ化工程で副生する”トール油”を原料として製造。
構成成分 炭素数C6-C10の炭化水素。
化学的性質 沸点はMAXで210℃, 密度は775kg/m3(15℃), 硫黄分10ppm以下

(UPM社HPより抜粋)

そもそもナフサの正確な定義を説明しておくと、もともとは石油の構成成分群のことで,石油のなかにふくまれる沸点30-180℃の範囲の炭化水素(C5~C10ぐらい)のことを指します。原油によってもとれる成分の割合等は異なります。

石油でいうナフサも単一原料ではなく混合物で、なおかつ原油によって変わるので、バイオマス由来ナフサと一口に言っても、その構成成分はモノによってかなり変わると思われます。結局、ナフサクラッカーに放り込んで、エチレンなどの化学基礎原料が出来さえすればいいわけです。

またこのようにバイオマスナフサというバイオマス素材を原料にして作られたプラスチックは、バイオマスプラスチックに分類されます。

バイオマスナフサの使用方法

ナフサはもともと、石油会社または総合化学メーカーがもつナフサクラッカーと言われる高温分解装置にかけられることで、エチレンやプロピレンなどに分解されます。

C5~C10だったものが、エチレンやプロピレン、ベンゼンなどC2~C7ぐらいの化学物質になります。

ナフサクラッカーに投入して、エチレンやプロピレン、ブタジエン、ベンゼンなどのプラスチックや樹脂、医薬品などの原料となる化学物質がつくられるわけですが、バイオナフサも同様にナフサクラッカーに投入されます

ただし、100%投入するのではなく、石油由来ナフサにバイオマスナフサを混ぜて使用されるようです。

バイオマスナフサとナフサクラッカー1

バイオマス由来ナフサのメリットは

(メリット①)石油使用量の削減

バイオマス由来ナフサのメリットは、石油使用量を削減することができる点です。
これまで石油から作っていたプラスチックなどの原料を植物由来にすることができます。
それにより、石油が枯渇しても安定的に現在の社会レベルを維持することができる可能性があります。

(メリット②)温室効果ガス(GHG)の大幅な削減

他のバイオマス資源と同様に、バイオマスナフサの重要なメリットが、温室効果ガス(GHG)の1種である二酸化炭素の排出量の大幅な削減です。

植物は空気中の二酸化炭素を体内に取り込むので、その植物をバイオマス原料として使用する場合、基本的にプラスマイナス0の「カーボンニュートラル」です。

2050年までにカーボンニュートラルの実現を目指している日本にとって、バイオマスナフサは、その達成に向けた重要な戦略の1つになる可能性があります。

植物由来の燃料や原料は、”光合成”で取り入れた空気中の二酸化炭素が元となっているので、大気中に排出しても過去と比較してプラスマイナス0です。一方、石油は大気中に出た分がそのままプラスされるのでてしまい、二酸化炭素濃度が増加してしまいます。

バイオマス由来ナフサの欠点は?

バイオマス由来ナフサには他のバイオマスエネルギーと同様にいくつか大きな欠点があります。これらは今のところ解決不能な本質的な課題ですので、ここをどうするかで将来性が変わります。

①絶対量が足りない

ナフサというのは世界中で、ありとあらゆる用途として使われています。
プラスチックの原料だったり、樹脂、衣類、医薬品など、世の中の大半の製品はナフサからできていますので、その量は膨大です。

一方、バイオマスというのは基本的に植物ですから、その量は有限です。
トウモロコシやサトウキビなど、バイオマス資源では食料需要とバッティングするケースもありますし、また食用でない植物を使用した場合でも森林伐採により二酸化炭素吸収量が減って、逆に温暖化を促進する結果にもつながります。

基本的には製紙工場のパルプ化工程における副生成物であるトール油や、廃棄植物油を使用することになりますが、あくまで副生成物などであるため量が限られます。

これまで大量の石油で作っていたものを、全てバイオマスでまかなうことは、現状では難しいと考えられます。

②価格が高い

これは再エネ関連ではもっとも本質的な課題です。

現状、石油由来ナフサよりも2~3倍程度高いそうです。

基本的に水素やアンモニアなどもそうですが、再エネというのはコストがどうしてもかかります。価格だけ考えると、普通に石油や石炭を燃やしてエネルギーにしたり、化学原料として活用した方が、経済的にはお得なところが普及をはばむ壁です。

再エネやバイオマス普及のために価格をどう抑えるか、あるいは政府からどう補助してもらうかは、というところが最も重要な課題です。

取り組んでいる企業は?

国内

基本的に石油化学メーカー、あるいは総合化学メーカーの守備範囲になります。
国内で先駆的に取り組んでいるのは、「三井化学」です。2021年10月までに、日本で初めて既存のナフサクラッカーにバイオマス原料を投入するとのことです。

三井化学は「エチレンプラント」を持っているので、そこにある自前のナフサクラッカーを使用して実証実験ができます。

参考:三井化学 バイオナフサでCNとバイオプラ加速、日本初

総合商社の豊田通商も三井化学と連携して取り組んでいます。

海外

Neste社は、今回の三井化学がバイオマスナフサを仕入れる仕入れ先です。

先ほど紹介したUPM社もバイオマスナフサを製造しています。

まとめ

脱炭素関連で注目のバイオマス由来ナフサについて解説しました。

2050年のカーボンニュートラルを目指す日本にとって、二酸化炭素排出量を大幅に削減できる可能性のあるバイオマスナフサは、これからも利用が進んでいく可能性があります。

エチレンプラント保有する他の国内製造会社、例えば三菱ケミカル東ソー丸善石油化学昭和電工ENEOSなども、今後バイオ原料を取り入れるかどうかは興味深いところです。

今後の動向を注視したいと思います。

COMMENT

メールアドレスが公開されることはありません。 * が付いている欄は必須項目です