バイオナフサ　脱炭素社会への鍵を握る持続可能なエネルギー源

バイオナフサは、植物由来のバイオマスを原料とした炭化水素混合物で、化石燃料である石油ナフサの代替品として注目されています。近年、脱炭素社会の実現に向け、バイオナフサは持続可能な資源としてその可能性が大いに期待されています。この記事では、バイオナフサの基本知識、国内外の取り組み、課題、そして将来の展望について解説します。

バイオナフサの基礎知識

バイオナフサは、バイオマス資源（植物や有機廃棄物など）から生成される炭化水素を主成分とする燃料です。一般的なナフサと同様、化学製品やプラスチック製造の原料として広く利用されており、化石由来のナフサと異なり、再生可能な資源から作られていることが特徴です。バイオナフサの利点には以下のようなものが挙げられます。

• カーボンニュートラル

バイオマス由来のため、理論上は成長過程で吸収したCO2が燃焼時に排出されるCO2と相殺されるため、カーボンニュートラルなエネルギー源とされています。

• 既存のインフラとの互換性

既存のナフサ設備や化学製品の製造ラインでも活用できるため、脱炭素化を進めるための投資コストを抑えることが可能です。

• 廃棄物利用

使用済み食用油や農業残渣などを原料とするため、廃棄物の再利用に貢献し、循環型社会の実現を促進します。

バイオナフサにおける技術的ブレイクスルー

これらの技術革新による具体的な効果は以下の通りです。

• 製造効率が従来比40%向上
• 製品純度99.9%以上の安定的な達成
• 触媒寿命の2倍以上の延長
• 廃棄物発生量の60%削減

研究開発の最前線では、さらなる技術革新の可能性が見えてきています。特に、新規触媒材料の開発や、AIを活用したプロセス制御の高度化が注目されており、今後の展開が期待されています。

コスト競争力と事業化における課題

バイオナフサの実用化において、最も大きな課題は製造コストの高さです。現状では、従来型ナフサと比較して1.5倍から2倍のコスト水準にあり、この差が市場普及の大きな障壁となっています。

製造コストの内訳を詳細に見ると、以下のような構造となっています

※すべて最小値での円グラフ

特に原料調達コストの高さが、全体のコスト構造に大きな影響を与えています。現在、主に使用されている植物油や廃食用油は、需要の増加や価格変動の影響を受けやすく、安定的な調達が困難な状況です。

製造プロセスにおいても、複数の課題が存在します

1. スケールアップに関する課題

• 大規模生産における品質の均一性維持
• 初期設備投資の最適化
• 設備稼働率の向上

2. 運用コストに関する課題

• エネルギー消費の効率化
• メンテナンスコストの削減
  
• 触媒交換頻度の低減

これらの課題に対する取り組みも進められています。特に注目されているのが、スケールメリットを活かした大規模生産設備の建設です。年間生産能力10万トン以上の大型プラントでは、単位当たりの製造コストを20～25%程度低減できることが実証されています。

また、バイオリファイナリー技術の活用により、副産物の高付加価値化も進んでいます。製造工程で発生する副産物を化学品原料として活用することで、総合的な収益性の向上が図られています。

このように、技術革新の成果を活かしながら、いかにコスト競争力を高めていくかが、バイオナフサ事業の成功に向けた重要な課題となっています。

日本と世界におけるバイオナフサの取り組み状況

日本での取り組み

日本では、政府と企業が協力してバイオナフサの導入に取り組んでいます。2020年に策定された「2050年カーボンニュートラル目標」に基づき、バイオナフサを含む再生可能エネルギーの導入が政策的に支援されています。

• 補助金や政策支援
  日本政府は、バイオナフサの研究開発や実証実験を支援し、導入を促進しています。補助金制度も整備されており、技術革新や事業化に向けた支援体制が構築されています。
• 企業の実証実験
  日本国内の石油会社や化学メーカーがバイオナフサの製造技術を開発し、低コストで高品質のバイオナフサを安定的に供給できる体制の確立を目指しています。
• 導入例
  「三井化学株式会社がフィンランド・NESTE社・豊田通商とバイオマスナフサ調達に関する売買契約を締結」

三井化学は、2050年のカーボンニュートラル実現に向けた取り組みの一環として、フィンランドのバイオマス燃料大手Neste社および豊田通商と2021年5月にバイオマスナフサの売買契約を締結しました。この契約に基づき、三井化学は大阪工場のエチレンプラントで日本初となるバイオマスナフサの投入を開始することとなりました。

本プロジェクトでは、Neste社が持つ植物油廃棄物や残渣油を原料とする製造技術を活用しています。この技術により、従来の石油由来ナフサと比較して、原料から製品廃棄までのライフサイクルにおけるCO2排出量を大幅に削減することが可能となります。同時に、バイオマスナフサから生産されるエチレンやプロピレン、さらにはフェノールやポリオレフィン類などの誘導品について、既存品と同等の品質を維持することに成功しています。

生産・認証体制においては、欧州で広く採用されているISCC認証に基づくマスバランス方式を導入。この方式により、顧客は自身のニーズに応じて使用原料のバイオマス化を選択することが可能となり、複雑な生産工程を持つ化学産業において実践的なアプローチを提供できるようになりました。

その他カーボンニュートラルに向けた取り組みを行っている化学産業企業

引用　「化学産業のカーボンニュートラルに向けた 国内外の動向」
https//www.meti.go.jp/shingikai/sankoshin/green_innovation/energy_structure/pdf/013_04_00.pdf

• 地域産業との連携

農業残渣や林業廃棄物などを利用した地域産業との連携が進められており、地域経済の活性化にも貢献しています。

世界での取り組み

• 欧州連合（EU）

EUは2030年までにエネルギーの少なくとも32％を再生可能エネルギーから供給することを目標としており、バイオナフサもこの政策の一部として重視されています。化学産業ではバイオナフサを利用した製品が増え、特にバイオプラスチックなど環境配慮型製品が開発されています。

• アメリカ

バイオ燃料の導入を支援する政策が進んでおり、バイオナフサもその対象です。特に航空業界や海運業界での利用が進んでおり、脱炭素化のための燃料としての商業化が期待されています。

• 新興国（ブラジル・インドネシアなど）

バイオマス資源が豊富な国々では、バイオナフサの生産と輸出に向けたプロジェクトが進行しており、地域経済とエネルギー自給率向上の一石二鳥の効果が期待されています。

• バイオナフサの課題

バイオナフサが持つ大きな可能性に反して、商業化や普及にはさまざまな課題も存在します。

• コストの高さ化石燃料由来のナフサと比較して、バイオナフサの製造コストはまだ高い状況です。原料の確保、製造プロセス、物流などのコスト削減が今後の大きな課題です。
• 技術的な成熟度バイオナフサの製造技術はまだ発展途上であり、特に安定した品質で製造する技術の確立が必要です。現在は実証段階にあるため、大量生産を可能にする技術開発が必要です。
• バイオマス資源の安定確保バイオナフサの原料となるバイオマスの安定的な供給体制が整っていないことが課題です。特に廃棄物や残渣を活用する際には、収集・加工のインフラ整備が不可欠です。
• 食料供給とのバランスバイオマスの中には食料資源としての利用価値もあるため、食料供給との競合が発生する懸念もあります。持続可能な農業や林業とのバランスを保つことが重要です。

バイオナフサの未来展望と社会へのインパクト

バイオナフサが普及することで、産業と社会に多大なインパクトをもたらすことが期待されています。今後の発展予測には以下のような展望が考えられます。

• 技術革新によるコスト削減と商業化の加速製造技術の向上によりコストが下がれば、バイオナフサの商業化が一層加速するでしょう。日本国内では、地域ごとに異なるバイオマス資源を効率的に利用するシステムが開発され、エネルギー自給率の向上が期待されています。
• 国際的な連携による市場拡大国際的な協力により、技術開発が進み、バイオナフサ市場が世界的に拡大することが予想されます。特に新興国では、豊富なバイオマス資源を活用してバイオナフサの生産を強化し、輸出産業としての成長が期待されています。
• 脱炭素社会への貢献バイオナフサは、カーボンニュートラルなエネルギー源として、脱炭素社会の実現に向けた重要な役割を果たすでしょう。特に化学産業や輸送業界において、バイオナフサの利用が進むことで、化石燃料への依存が減少し、持続可能な社会の基盤が構築されます。

まとめ

バイオナフサは、持続可能な社会実現に向けた有望なエネルギー源として注目されており、カーボンニュートラル性、廃棄物の再利用、既存インフラの活用など多くの利点があります。一方で、コストや供給体制の確保、技術的な成熟度といった課題も多く、これらを克服するためには政策的な支援や技術革新、さらには国際的な協力が不可欠です。バイオナフサが商業化され普及することで、脱炭素社会の実現が一層加速することが期待されます。