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東芝エネルギーシステムズ株式会社

特集・トピックス:清掃工場バイオマスエネルギー利活用促進事業 
二酸化炭素分離回収活用システム

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佐賀市発で世界初 最先端のCO2分離回収プラント

地球温暖化対策の観点から、CO2の排出量削減はグローバルな課題となっている。そこで注目されているのが、火力発電プラントなどから排出されるCO2を分離回収する技術。東芝も手掛ける最先端の技術だ。

このほど、清掃工場の排ガスからCO2を回収し商用利用する、世界初の取り組みが佐賀市で始動した。CO2分離回収プラントが稼働するまで、どのような道のりがあったのか。佐賀市の担当者、プラントを納入した東芝の技術者が振り返る。

東芝 エネルギーシステムソリューション社 北村英夫氏(写真左)、佐賀市 環境部 前田修二氏(写真右)
東芝 エネルギーシステムソリューション社 北村英夫氏(写真左)、
佐賀市 環境部 前田修二氏(写真右)

まちぐるみでバイオマスを進める佐賀市がCCUに着目した理由

CO2を分離回収して活用するCCU(Carbon dioxide Capture and Utilization)。日本、そして世界的にも注目されるCCUプロジェクトが佐賀市で始動したのは必然的であった。佐賀市は「バイオマス産業都市構想」を掲げ、廃棄物であったものが資源として循環するまちづくりを推進してきたからだ。さまざまな事業化プロジェクトの筆頭に挙げられているのが、このCO2分離回収プロジェクトである。

佐賀市 環境部 バイオマス産業都市推進課 藻類産業推進室 工学博士・環境計量士(濃度)前田修二氏
佐賀市 環境部 バイオマス産業都市推進課 藻類産業推進室
工学博士・環境計量士(濃度)前田修二氏

「清掃工場や下水処理場など市全体を体系的に捉える中で、排ガスにも新たな価値を見出し、循環させていく。低炭素でサステイナブルなまちづくりの中で、このプロジェクトは重要な位置を占めていたのです。そこでさまざまな調査を重ねる中、東芝さんが進めていた三川CO2分離回収パイロットプラントの話を聞きつけ、さっそく視察に向かいました」(佐賀市環境部 前田修二氏)

三川 CO2分離回収パイロットプラント
三川 CO2分離回収パイロットプラント

「三川CO2分離回収パイロットプラント」とは、福岡県大牟田市の三川火力発電所内にあるCO2分離回収技術の開発・実証施設。1日10トンのペースでCO2を分離回収し、商用展開に向け、課題の抽出や解決を繰り返してきた。ここで採用されている化学吸収法による燃焼後回収技術こそ、清掃工場での活用に最適ではないのか――この佐賀市担当者のひらめきが佐賀市と東芝を引き合わせた。

「CO2を清掃工場から分離回収し、近隣の農業に提供していく流れを作りたい。そして何より、次の世代に青空を残したい――市長が先導する中、温暖化防止への熱い志も感じました。バイオマス産業都市構想という大きな循環にCCUを組み込む一助になればという思いから、プロジェクトに参画することになったのです。そこから佐賀市さんと二人三脚の実証実験が始まりました」(東芝 エネルギーシステムソリューション社 北村英夫氏)

東芝 エネルギーシステムソリューション社 火力・水力事業部 火力サービス技術部 CCU事業化・技術開発担当 グループ長 北村英夫氏
東芝 エネルギーシステムソリューション社 火力・水力事業部 火力サービス技術部
CCU事業化・技術開発担当 グループ長 北村英夫氏

開発陣が奮闘!火力発電の技術を清掃工場に転用するには?

こうして、2013-14年の2年にわたって佐賀市「清掃工場バイオマス利活用促進事業」が始まった。東芝が小型のCO2分離回収実験プラントを納入し、1日10~20kgのペースで焼却の際に発生するCO2を回収。累計8,000時間もの実証運転を通じてCO2の本格的な利活用方法を模索したのだ。

東芝が開発したCO2分離回収技術の中でも、三川パイロットプラントで実証を重ねてきた化学吸収法による燃焼後回収技術は純度の高いCO2を取り出せるのがポイントだ。

二酸化炭素分離回収の原理
二酸化炭素分離回収の原理

「アルカリ性のアミンという化学吸収液により、排ガスからCO2だけを取り出す仕組みです。アミンは低温の状態ではCO2を吸収し、高温になると排出するという特性を持っています。そこで、このプラントは吸収塔でアミンを排ガスに接触させ、その後、再生塔でアミンを加熱してCO2を分離回収するというプロセスを設けているのです。清掃工場の場合、CO2は排ガスの8~14%程度。低濃度の状態から高純度のCO2を取り出したいのなら、この方式が最適です」(東芝 北村氏)

回収されたCO2の可視化
回収されたCO2の可視化

しかし、この技術はそもそも火力発電所向けに開発されたもの。清掃工場にそのまま適用するわけにはいかない。実証によるトライアル・アンド・エラーを通し、農業に使用できるだけの純度の高さが求められるCO2分離回収プラントへの模索が続いた。

「火力発電所の排ガスと違い、清掃工場のガスには塩化水素が多く含まれています。これは金属に対して強い腐食性を持っており、プラントに使うためには、装置のさらなる工夫、設備の改良が必要でした。また、火力発電所とは異なり、排ガスはCO2濃度の変動が非常に大きいという特徴もあり、これへの対処も必要でした。三川パイロットプラントでの知見のフィードバックや実証実験での経験を通じ、その先にある商用プラントへと着実にステップアップしていったのです」(東芝 北村氏)

実験プラントがスムーズに稼働し、世界初となる商用利用への道筋も見えた。順調な稼働により、予想外の副次効果もあったという。

「いろいろなニュースで報道されることで、さまざまな企業が商用利用への参画を表明してくれました。実験プラントが事業者の『バイオマス産業都市構想』への賛同につながったのです。2年間の実証実験の結果、CO2を高純度で回収でき、さらにそれが農業に有益であり、人体には無害であることの確証も取れた。順調に進められたのは、市としての挑戦に全精力を傾けてくれた東芝の協力があってこそ。プロジェクトの研究部隊として、当事者として加わっていただけたからだと感謝しています」(佐賀市 前田氏)

二酸化炭素分離回収プラントの外観
二酸化炭素分離回収プラントの外観
藻類の培養プラント
藻類の培養プラント

このような実験プラントを経て、東芝が建設したCO2分離回収商用プラントは、2016年8月に運転をスタートさせており、日量10トンのCO2を回収。藻類の培養プラントに供給されている。排ガスのリサイクルを通し、自治体が一つの有機体として機能していく。佐賀市・東芝のコラボレーションにより、日本、そして世界が注目するエコシステムが動き始めた。

【出典】TOSHIBA CLIP (http://www.toshiba-clip.com/detail/3646

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