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 東京工業大学 栄誉教授の細野秀雄氏が開発したHB法向け新触媒にも企業の投資が相次いだ(図13)。細野氏が開発した“金属性セメント”ともいえる材料「C12A7:e」は、Ruと組み合わせることでHB法の温度をこれまでより100℃低い300℃以下、圧力は30~50気圧と従来の1/5~1/3に低減するという。この触媒に注目した味の素は、東京工業大学と共同で2017年4月にベンチャー企業つばめBHBを設立。さらに2020年10月、三菱ケミカルなども出資した。

図13 2つの技術革新でアンモニア合成を刷新
図13 2つの技術革新でアンモニア合成を刷新
東京工業大学発のベンチャーであるつばめBHBが実用化を進めるアンモニアの低エネルギー合成における2つの技術革新を示した。1つは触媒で、同大学 栄誉教授の細野秀雄氏らが開発した金属性セメントといえるC12A7エレクトライドとRuを組み合わせることでHB法における温度と圧力を大幅に低減した(a)。2つめは三菱ケミカルのゼオライト膜を利用して、平衡状態にある反応をNH3の合成が進む方向に向ける技術(b)。(写真と図:細野氏は日経エレクトロニクス、触媒は東京工業大学、ゼオライト膜装置は三菱ケミカル)
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つばめBHB=つばめは東京工業大学の象徴。BHBの意味は公開していないが、「Beyond Haber–Bosch」(ある関係者)だという説がある。

 三菱ケミカルは同社の独自技術であるゼオライト膜をつばめBHBのHB法に組み合わせることで、これまで低かったHB法の生産効率を大きく高められるとする(図13(b))。三菱ケミカルはこの技術に基づくNH3の合成事業を2025年ごろに始める計画だ。「細野先生や東京工業大学はその後も高効率なNH3合成技術を相次いで開発している。そうした最新技術を順次取り入れていきたい」(同社)。

NH3合成の設備が大幅に簡素に

 つばめBHBの狙いの1つは、アンモニア合成の「オンサイト化」だ(図14)。HB法の温度や圧力が下がればより小型のプラントでもNH3を合成できるようになる。これにグリーン水素を生産する水電解装置を組み合わせれば、従来のような大掛かりな水素貯蔵施設が不要になる。もともとHB法は原料の1つの窒素を空気中から得る技術であるため、材料の外部からの調達が不要になる。

図14 オンサイトのグリーン水素製造とアンモニア合成で水素の運搬や貯蔵を不要に
図14 オンサイトのグリーン水素製造とアンモニア合成で水素の運搬や貯蔵を不要に
つばめBHBが想定するグリーンアンモニアのオンサイト合成システムのイメージ。高効率かつ小型のプラントで少量生産できる一方で、初期投資の生産能力に対する単価は既存の合成システムの約1/4~1/3である。(図:つばめBHB)
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 つばめBHBは、再エネの資源の豊富なところ、あるいはNH3の需要のあるところでNH3を合成することで、NH3合成設備の生産能力に対する単価を1/4~1/3に低減可能とみる。