戸田工業とエア・ウォーター メタンから水素とCNT

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2021年7月20日

 戸田工業とエア・ウォーターはこのほど、「メタン直接改質法による鉄系触媒を用いた高効率水素製造システムの研究開発」が新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の「水素利用等先導研究開発事業/炭化水素等を活用した二酸化炭素を排出しない水素製造技術開発」公募の委託事業に採択されたと発表した。天然ガスやバイオガスなどの主成分であるメタンから、高活性鉄系触媒を用いたメタン直接改質法(DMR法)で、CO2フリー水素を高効率に製造するプロセスとシステムを開発する。

 DMR法は、現在工業的に広く用いられている天然ガスの水蒸気改質法と比べて、メタン1分子当たりの水素生成量は半分だが、製造時にメタン由来のCO2を発生しないCO2フリー反応。戸田工業のDMR触媒調製技術・DMR反応技術で純度70%の水素と高導電性の多層カーボンナノチューブ(CNT)を生成し、エア・ウォーターのガス精製技術で、工業用として一般的に利用される純度99.99%以上の水素を得るシステムで、2022年度中の完成を目指す。

 水素製造コストは、副生CNTの販売を組み合わせることで、日本政府の「水素基本戦略」の2030年目標の「30円/N㎥以下」を目指す。将来的には、DMR反応炉の加熱に再生可能エネルギーまたはカーボン・ニュートラルエネルギーを用いることで、「ターコイズ水素」の提供を目指す。

 同システムは、既存の産業水素サプライチェーンの早期クリーン化を目標とし、現存の都市ガスインフラを最大限に活用した安価なCO2フリー水素の提供を実現するもの。2050年脱炭素社会の実現に向けた取り組みを加速し、水素を利用する企業の価値向上と国内産業の発展に向けて推進していく。

製造システムの概略図
製造システムの概略図

 

NEDO 産業用物質のバイオ生産システム、実証に着手

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2021年7月15日

 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)はこのほど、産業・社会に有用な物質のバイオ生産システム(産業用物質生産システム)の有効性を実証する14件の研究開発を採択した。

 植物や微生物などの生物を用いて物質を生産する技術(バイオものづくり)は、従来の化学プロセスに比べ、省エネルギーであるとともに、バイオマスからの物質生産も可能であるため、炭素循環型社会実現・持続的経済成長に導くものづくりへの変革が期待できる。しかし、現状の技術ではコストに見合わないため、民間企業での研究開発や投資が促進されにくい状況にある。

 こうした中、NEDOは、バイオ資源の活用を促進する各種技術や従来法にとらわれない次世代生産プロセスの開発に取り組み、バイオものづくり産業の基盤を創出するとともに、産業用物質生産システムの実証を通じてバイオ由来製品の創出を加速させることを目的に「カーボンリサイクル実現を加速するバイオ由来製品生産技術の開発」を昨年度から推進。

 今年度は「産業用物質生産システムを実証」の研究開発を支援するための公募を行い、今回14件のテーマを採択・着手した。例えば、植物由来微量成分を発酵生産に転換する技術として、野生植物カンゾウ由来の微量成分グリチルレチン酸を微生物発酵によって生産する技術を開発し、安価な新規生産方法開発を実施するテーマ(住友化学、大阪大学)に取り組む。

 また、化石資源由来製品をバイオ由来に転換する技術開発として、ポリアミドを100%植物原料に置き換えることを目指し、ポリアミドの原料となる化合物の獲得を微生物発酵による生産に転換し、工業化に向けて単離精製技術やスケールアップ検討などを実施するテーマ(東レ)、ポリプロピレン原料のバイオ化を目指し、バイオイソプロパノールを高効率に生産する微生物の取得と発酵生産プロセスのスケールアップ検討などによりCO2削減を実現するプロセス開発を実施するテーマ(グリーン・アース・インスティテュート)などに取り組む。

 目的物質の生産性向上を狙うとともに量産化を見据えた生産プロセスの最適化などの研究開発を行い、バイオで実現できる高付加価値機能の創出や、化石資源を含む天然資源への依存低減などにつながるバイオ由来製品の実用化を加速させる。これらの取り組みにより、バイオ由来製品の社会実装加速や新たな製品・サービスの創出を後押しすることでバイオ産業の裾野拡大や炭素循環型社会の実現を目指す。

 

NEDO 高効率帯水層蓄熱システム、ZEB適応性検証

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2021年7月14日

 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)はこのほど、再生可能エネルギー熱利用にかかるコスト低減技術開発事業において、日本地下水開発が、日本で初めて高効率帯水層蓄熱によるトータル熱供給システムを、ネット・ゼロ・エネルギー・ビル(ZEB)に適応させる実証施設を山形県山形市に整備したと発表した。

 実証試験とモニタリングによりデータを収集し、システムの最適化設定によってさらなるコストダウンに取り組む。これにより同システムのZEBへの適応性を向上させ、地下水熱エネルギーの有効活用による建物のエネルギー収支ゼロを目指す。

 再生可能エネの利用拡大には電力に加え、地中熱や太陽熱、雪氷熱などの熱利用も重要とされる。しかし再生可能エネルギー熱利用においては、依然として導入にかかる高いコストが課題となっている。

 こうした中、NEDOは、再生可能エネルギー熱利用システムの普及促進・市場拡大を図るため、導入や運用システムのコストダウンに関する研究開発を実施。同事業でNEDOと日本地下水開発は、秋田大学、産業技術総合研究所と共に、地下帯水層に冷熱・温熱を蓄え有効利用する国内初の高効率帯水層蓄熱システムを開発した。

 日本地下水開発の事務所で空調に導入した結果、従来のオープンループシステムと比較して初期導入コストの21%削減と年間運用コストの31%削減を達成した。その後、2019年にスタートしたNEDOの助成事業「再生可能エネルギー熱利用にかかるコスト低減技術開発」において、日本地下水開発はゼネラルヒートポンプ工業と共同で、事業の成果を発展させ開発した高効率帯水層蓄熱によるトータル熱供給システムを、ZEBに適応させる検証に着手。今年7月、国内では初となる、

 同システムのZEB適応性を検証するための実証施設を山形県山形市に新築し、検証に向けた各種データのモニタリングとデータ収集を開始した。

 

NEDOなど 世界最高出力のパルスレーザー装置を開発

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2021年7月13日

 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)と浜松ホトニクスはこのほど、NEDOの「高輝度・高効率次世代レーザー技術開発」プロジェクトで半導体レーザー(LD)励起では世界最高のパルスエネルギー出力250J(ジュール)の産業用パルスレーザー装置を開発した。エネルギー増幅能力は、従来の同程度サイズの産業用パルスレーザー装置の2倍以上だ。

 レーザーは加工条件などのデジタル制御が容易で、IoTやAI(人工知能)によるクラウドを通じた生産設備の連携と自動化・無人化における最重要ツールの1つ。加工用レーザーには一定強度のレーザー光を連続出力するCW(連続波)レーザーと、短い時間間隔で繰り返し出力するパルスレーザーがあるが、CWレーザーは溶接や切断などレーザー加工の主流である。パルスレーザーは高強度のLDや大型のレーザー媒質がなく高出力装置がないため、レーザーピーニング(衝撃波による金属の硬化加工)などの利用以外に、応用開拓が進んでいない。

 今回、レーザー媒質として最適化した世界最大面積のセラミックス10枚を搭載し、光エネルギーの蓄積能力を約2倍に向上。また、増幅器の設計を見直し、新開発の小型LDモジュール8台を照射角度や位置などを工夫して搭載し、レーザー媒質の励起効率を約2倍に向上させた。さらに同社独自の高出力レーザー技術で装置全体の光学設計を最適化し、集光性や照射面に対する出力分布の均一性などビームの品質を上げた。これらにより、パルスエネルギー出力250Jの産業用パルスレーザー装置を実現した。

 この性能を維持したままビームサイズを4倍に拡大することで、1kJ級レーザーを実現できる可能性を確認した。これにより、レーザー加工技術の発展に加え、医療やエネルギー、新材料、基礎科学といった新分野でのレーザーの応用開拓も期待される。

 両者は今後、高効率レーザープロセッシング推進(TACMI)コンソーシアムと連携し、同装置を用いたレーザー加工実験と加工データを集約したデータベースの構築を進め、浜松ホトニクスは1kJの産業用パルスレーザー装置の実現に向けた研究に取り組んでいく。

 

NEDOと日本政策投資銀行(DBJ) CN実現に向け相互協力協定を締結

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2021年7月12日

 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)と日本政策投資銀行(DBJ)はこのほど、「2050年カーボンニュートラル」実現を目指し相互協力協定を締結した。

 持続可能な社会の構築に貢献するイノベーションを加速させる目的で、NEDOの多様な技術分野に関する技術戦略やマネジメントの知見・ノウハウと、DBJの幅広い産業ネットワークやファイナンスの知見を有機的に連携させ、革新的な技術開発成果の社会実装を促すとともに、イノベーションの創出を目指す。

 同協定を通じて、NEDOは技術戦略やプロジェクトに対する投資家目線の強化や高い事業性が期待できる革新的な技術シーズの発掘など、社会課題の解決に向けた「イノベーション・アクセラレーター」としての役割を強化。DBJは経営基盤の整備や研究開発の促進、民間企業との協業機会の模索などを通じてNEDOプロジェクトの事業化を支援し、持続可能な社会の実現に貢献していく。

 なおDBJは、第5次中期経営計画(2021~2025年度)で「GRIT戦略」を掲げ、グリーン社会(G)、しなやかで強い安心安全な地域・社会や産業基盤(R)、事業化可能と評価できるイノベーション(I)、現在の事業基盤を前提とした移行(T)の四分野に、5年間で5.5兆円を投入する計画だ。

NEDO CNTをほぐす技術、車載用スピーカーに採用

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2021年7月8日

 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)はこのほど、GSIクレオスが開発したカーボンナノチューブ(CNT)の性能を最大限に発現させる技術が、三菱電機の振動板に採用され、新製品として車載用スピーカーに搭載されたと発表した。

 CNTに代表されるナノ炭素材料は、「軽量」「高強度」「高電導度」「高熱伝導度」という特長をもつ日本が世界をリードする材料。一般的にCNTはそのナノサイズのため凝集塊の状態で存在するが、CNTが本来もつ性能を発現させるためには、この強く固まった塊を解砕(ほぐす)して、CNTを母材内に高分散させる必要がある。そのためには高いエネルギーを塊に加え、文字通り粉砕しながらほぐしていく方法が一般的だが、CNTの破壊や短化現象が生じ、CNT自体に欠陥が生じてしまうなど、CNTを良好な状態で高分散させることは技術的に極めて困難で、CNT機能発現の大きな妨げになっていた。

 こうした中、NEDOが取り組む「低炭素社会を実現するナノ炭素材料実用化プロジェクト」の技術開発テーマの1つとして、GSIクレオスはCNTの構造を壊さずに凝集塊を良好に「ほぐす」ことにより、次工程でCNTを分散しやすくし、複合材料など工業製品への応用の可能性を大きく広げる技術を開発した。

 GSIクレオスはプロジェクト終了後も、自社独自開発品であるカップ積層型カーボンナノチューブ(CSCNT)によりCNTをほぐす技術の改良を続け、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂、塗液への分散、さらにほぐしたCSCNTが分散した複合材料の設計・最適化を進め、様々な工業製品への適用を試みてきた。この結果、三菱電機が同技術を活用したCSCNTを使った振動板を新製品の車載用スピーカーに採用したことから、NEDOプロジェクトの成果として製品の実用化と市場展開につながった。このスピーカーは従来製品と比べ高音がクリアで、低音の分解能、ゆがみ感、臨場感などの面でも大きく進歩している。

 

NEDO 光ICとLSIを一体集積、光配線技術を開発

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2021年7月7日

 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)はこのほど、技術研究組合光電子融合基盤技術研究所(PETRA)が、通信波長帯の光信号を低損失で伝送できる光IC・光ファイバー間の3次元光配線技術を世界で初めて開発したと発表した。

3次元光配線技術の概念図
3次元光配線技術の概念図

 AIやIoTなどの急速な普及によって、データセンターや高性能コンピューティングの消費電力が増大する中、省電力化などを可能にする光配線化に向けた開発が加速し、近年は光伝送の高速大容量化のニーズが高まっている。

 LSI(大規模集積回路)とシリコンフォトニクスによる光ICを統合したコパッケージが注目されているが、複数のモジュール型の光ICをLSIから離れた基板端面に電気配線で接続する方式では、LSIと光IC間の電気配線が長いことで消費電力が増大し発熱が増える。そのため、限界だといわれる毎秒51.2テラビット処理において低消費電力化とさらなる高速処理のための新技術が求められていた。

 こうした中、NEDOが進める「超低消費電力型光エレクトロニクス実装システム技術開発」において、PETRAは、光ICと光ファイバーを光接続する高精度光実装技術の開発に注力。今回、通信波長帯の光信号を低損失で伝送できる光IC・光ファイバー間の3次元光配線技術の開発に世界で初めて成功した。

 試作サンプルでは、次世代標準である毎秒112ギガビットの光信号を80℃超の高温環境下で伝送し、有用性を実証している。3次元光配線技術を活用することでLSIから光ICまでの電気配線の距離を極限まで縮めた一体集積ができるため、先行技術と比較して30~40%の大幅な電力量削減が期待される。

 

NEDO AI技術開発アクションプランで12のテーマを抽出

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2021年7月6日

 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)はこのほど、日本が人工知能(AI)分野で世界をリードしていくための技術戦略の策定とプロジェクトの早期開始に向けた「人工知能技術分野における大局的な研究開発のアクションプラン」(AIアクションプラン)を公表した。

 学術・産業界の有識者から成るAIアクションプラン策定委員会が、2016年公開の「次世代人工知能技術社会実装ビジョン」を参考にしたほか、「人工知能技術戦略」「科学技術・イノベーション基本計画」「国・機関が実施している科学技術による将来予測に関する調査」など各省庁の将来予測調査から20分野を選び、海外のAI開発動向、期待される社会像とそれに向けた取り組み、AI技術との関わりを整理。AIを積極的に活用すべき分野として第一次産業も含めた「ものづくり(生産)」「生活・都市」「モビリティ」「教育」「健康(ウェルビーイング)」を選定し、「期待される社会像」を描いた上で、「社会像に向けた取り組み」として12の「取り組むべきAI技術開発」を抽出した。

 ものづくり分野では材料探索から製品製造まで「製造プロセス全体を最適化するAI」、教育分野では学習過程をモデル化することで「人の学習工程の解明とAIによる学習支援」、生活・都市・モビリティ分野では多様なセンサー情報を統合する「無人搬送車(AGV)などのための環境認識技術の精度向上」、健康分野では脈拍や体温、血糖値などの各種センサー情報も含めた「多様な情報から医師に選択肢を提示できるAI」である。

 また、今後10年は「意味理解」や「部分最適化から全体最適化/人とAIの関係性の多様化」「画像・音声など、個別の認識精度の向上からモダリティを統合した環境認識」といった方向に進むとし、「記号推論と深層学習の結合による意味理解のためのAI」や「深層強化学習の新たなアーキテクチャの創出」を複数分野に共通する取り組むべきAI技術開発として抽出した。

 今後、これら12の「取り組むべきAI技術開発」から取り組む事業を選定し、事業化に向けた検討を進めていく。

 

NEDO 船舶によるCO2大量輸送技術の実証事業開始

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2021年7月5日

 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)はこのほど、工場や火力発電所から排出されたCO2を活用地・貯留地まで低コストで大量・安全に輸送するための研究開発と実証事業に着手すると発表した。2030年頃のCO2回収・有効利用・貯留(CCUS)技術の社会実装を視野に入れ、年間100万t規模のCO2排出地から貯留・活用地への長距離・大量輸送と低コスト化技術の確立を目指す。

 CCUSやカーボンリサイクルは、脱炭素社会を実現する技術とし注目を集めているが、CO2排出地と貯留・活用地が離れていることが多く、CO2の安全で低コストの輸送技術の確立が普及に向けた課題となっている。

 今回、最適な温度・圧力条件で液化したCO2の出荷・輸送・受け入れまでの一貫輸送システムの確立に向けた研究開発と実証を行う。研究開発項目は「液化CO2の船舶輸送技術を確立するための研究開発」「年間1万t規模のCO2船舶輸送実証試験」「CCUSを目的とした船舶輸送の事業化調査」で、委託予定先は日本CCS調査、エンジニアリング協会、伊藤忠商事と日本製鉄。事業期間は今年度からの6年間、予算は160億円の予定だ。

 同事業では、まず長距離・大量輸送に適したCO2の液化・貯蔵システムと、輸送船舶の研究開発や設備機器の設計に必要な検討を行った上、2023年度末頃からは、京都府舞鶴市の石炭火力発電所で排出されたCO2を出荷基地で液化し、船舶での輸送を経て、北海道苫小牧市の基地で受け入れる一貫輸送システムの運用と操業に必要な技術を検証する。

 また、安全規格や設計基準の検討に必要な基礎要件を実証試験データから収集・分析し、液化CO2の長距離・大量輸送に求められる国際的なルール形成にも取り組む。さらに、CO2輸送に関する実効性あるビジネスモデルの検討も進める。

 NEDOは安全で低コストの船舶によるCO2大量輸送技術を確立し、CCUSの社会実装と2050年カーボンニュートラルの実現に貢献していく考えだ。

NEDOなど 持続可能な代替航空燃料を定期便に供給

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2021年7月1日

 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)などはこのほど、木くずや微細藻類から製造したバイオジェット燃料を、持続可能な代替航空燃料(SAF)として定期便に供給したと発表した。

SAF実証事業 バイオ燃料一貫製造プロセス
SAF実証事業 バイオ燃料一貫製造プロセス

 国際民間航空機関(ICAO)や国際航空運送協会(IATA)は、温室効果ガスの排出量削減による地球温暖化抑止対策を共通のテーマとして掲げており、持続可能なSAFの導入は有効な手段の1つとして位置づけられている。

 こうした中、NEDOはSAFの商用化を視野に、原料となる木くずの調達および微細藻類の培養から純バイオジェット燃料まで一貫製造する体制の実証と、航空機への給油までを含めたサプライチェーンを具体化させることを目指し、2017年度から「バイオジェット燃料生産技術開発事業」を推進。

 固体の木質セルロースをガス化した後に液体燃料を合成するガス化FT合成技術では、JERAの施設内に建設したパイロットプラントで原料に木くずを使用し、SAFを一貫製造する実証試験を実施。JERAが原料調達とオペレーション、三菱パワーが原料のガス化、東洋エンジニアリングが生成ガスの液体炭化水素燃料化(FT合成)・蒸留と混合以後のサプライチェーン構築を担当し、宇宙航空研究開発機構(JAXA)がSAFの性能特性試験を実施した。

 一方、微細藻類由来の油を精製する水素化精製技術では、IHIが鹿児島の既存施設とタイに新設したパイロット屋外培養施設を使い、大規模培養からSAF製造までの一貫製造技術の確立と以後のサプライチェーン構築に取り組んだ。いずれも、SAFの国際規格「ASTM D7566」への適合を確認している。これらの成果を踏まえ、両技術で完成したSAFを羽田空港出発の定期便に供給した。

 NEDOは引き続きSAFの大規模安定技術や製造コスト低減に向けた効率的な製造プロセスの確立を目指して、SAF生産研究開発事業を実施していく。これにより2050年カーボンニュートラルへの道筋を示し、航空分野の温室効果ガスの排出量削減に貢献する。