ナフサが得たいだけなら天然ガスからナフサは作れる
川崎重工、水素からナフサを生産する技術を提案 原油の代わりに - 日本経済新聞
［水素からナフサ〔ガソリン〕］という表現
［水素からナフサ〔ガソリン〕］という表現、確かに言葉のステップが飛びすぎていて［えっ、どうやって？］と違和感を覚えるのは当然です。 水素〔$\text{H}_2$〕だけでは、炭化水素の塊であるナフサやガソリン〔$\text{C}_n\text{H}_m$〕は作れません。 この記事の背景にあるのは、川崎重工がトルクメニスタンに建設した世界最大級の［GTG〔Gas-to-Gasoline：天然ガスからガソリンを製造する〕プラント］の技術です。 この技術の全貌と、必要な材料、生成物について分かりやすく解説します。
１. 結論：水素からナフサを作る［技術の正体］
川崎重工が提案しているのは、［天然ガス〔主成分：メタン$\text{CH}_4$〕］を出発点とし、途中で［水素］と［一酸化炭素］の混合ガス〔合成ガス〕を経由して、最終的にガソリンやナフサを合成する技術です。 記事で［水素から〜］と強調されているのは、川崎重工が［水素社会のリーディングカンパニー］としてのブランディングを狙っていること、またプロセスの中で大量の水素を取り扱うノウハウ〔独自技術〕が活きているためです。 実際には、［水素＋炭素〔COや$\text{CO}_2$〕］を組み合わせて人工的な原油〔合成粗油〕を作る技術〔MTG法やFT合成法など〕がベースにあります。
２. 必要な材料〔インプット〕
このプロセスを動かすために必要な材料は以下の通りです。
- 主原料：天然ガス〔メタン：$\text{CH}_4$〕
- 炭素〔$\text{C}$〕と水素〔$\text{H}$〕の供給源です。
- 副原料：水蒸気〔$\text{H}_2\text{O}$〕または酸素〔$\text{O}_2$〕
- 天然ガスを分解・改質して［合成ガス］にするために必要です。
- 触媒
- ガスを液体燃料〔メタノールや炭化水素〕に化学変化させるための特殊な金属触媒〔ゼオライト系触媒など〕が必要です。
３. 生成物〔アウトプット〕
最終的に得られるもの、およびプロセス途中で生まれるものです。
- 主生成物：ナフサ〔粗製ガソリン〕、ガソリン
- 原油から採れるものとほぼ同等の、炭素数が５〜11程度の液体炭化水素。
- 副生成物：LPG〔液化石油ガス〕、水〔$\text{H}_2\text{O}$〕
- 製造プロセスの過程で余剰となる軽質ガスや、化学反応によって水が発生します。
４. なぜ［飛躍］に感じるのか？製造プロセスの３ステップ
頭の中のモヤモヤを解消するために、具体的にどうやってガスが液体燃料〔ナフサ〕に変わるのか、３つのステップに分解してみます。
①改質〔ガス化〕ステップ
まず、天然ガス〔$\text{CH}_4$〕に水蒸気などを混ぜて高温で反応させ、一酸化炭素〔$\text{CO}$〕と水素〔$\text{H}_2$〕の混合ガス〔＝合成ガス〕を作ります。
化学式イメージ：$\text{CH}_4 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{CO} + 3\text{H}_2$ ※ここで大量の［水素］を制御・活用する技術が川崎重工の強みです。
②メタノール合成ステップ
この合成ガスを触媒の力で一度［メタノール〔$\text{CH}_3\text{OH}$〕］という液体の中間物質に変えます。
③ガソリン・ナフサ合成ステップ〔MTG法など〕
最後に、メタノールから水分〔$\text{H}_2\text{O}$〕を引っこ抜き、炭素と水素を結びつけて長い鎖に成長させることで、人工的なガソリンやナフサ〔$\text{C}_n\text{H}_m$〕を合成します。
まとめ：経済安全保障へのメリット
原油タンクからではなく、［天然ガス］のパイプラインや、将来的には［海外から運んできた水素＋回収した$\text{CO}_2$〔いわゆるe-fuel技術〕］からナフサを作れるようになれば、中東情勢〔ホルムズ海峡の封鎖など〕に日本の化学産業やプラスチック製造〔ポテトチップスの袋など〕が振り回されずに済むようになります。 新聞記事は文字数の制限やインパクト重視のため［水素からナフサ］と省略されがちですが、その裏には［天然ガスを化学変化させて、水素の力を借りながら人工原油を作る高度なプラント技術］が隠れています。