合成燃料（シンフューエル）：製造方法、用途、歴史、環境上の課題

主な製造方法

合成燃料を得る工業的な経路はいくつかある。代表的なプロセスには、次のものがある。

• 石炭液化（CTL）：石炭をガス化して合成ガス（シンガス）とし、その後、フィッシャー・トロプシュ法などの合成プロセスによって液体炭化水素へ変換する。
• ガス液化（GTL）：天然ガスを改質して合成ガスにし、多くの場合フィッシャー・トロプシュ化学を用いて液体燃料へ転換する。
• バイオマス液化（BTL）およびバイオ合成燃料：有機物をガス化または発酵によって変換し、さらに燃料へアップグレードする。原料には、専用のエネルギー作物や残渣を使用できる。
• オイルシェールおよびタールサンドの処理：ケロジェンまたはビチューメンを加熱、抽出、改質して合成原油を生産する。使用前には精製が必要である。
• 電力液体燃料化（PtL）またはe燃料：再生可能電力により電気分解で水素を製造し、その水素を回収したCO2と反応させて炭化水素またはアルコールを作る。

歴史と発展

液体燃料の工業規模での合成は20世紀初頭に始まり、石油へのアクセスが制限された時期に拡大した。1920年代に発明されたフィッシャー・トロプシュ合成、および石炭・ガスの変換技術は、戦時および戦略的な供給を目的としてさらに開発された。20世紀後半から21世紀初頭にかけては、ガスまたは石炭が豊富な地域で、GTLおよびCTL経路を用いる商業プロジェクトが実施された。現在の研究は、PtLやバイオマス変換など、より低炭素な経路に焦点を当てている。

用途、利点と懸念

合成燃料は既存の燃料規格に適合するよう調製できるため、自動車、トラック、船舶、航空機で、エンジンや流通インフラを大きく変更することなく使用できる。原料を多様化し、国内資源を活用する手段となり得るため、エネルギー安全保障にも寄与する。しかし、多くの合成燃料プロセスはエネルギー集約的である。炭素管理を行わずに化石原料から生産した場合、従来の燃料より多くの温室効果ガスを排出する可能性がある。炭素回収を組み合わせ、再生可能エネルギーまたは持続可能なバイオマスを使用すれば、ライフサイクル排出量を削減できる。

区別と注目すべき点

非在来型の液体がすべて同じように分類されるわけではない。タールサンド由来のビチューメンやシェール由来の石油は、合成原油と呼ばれることがあるが、これらは地質中に閉じ込められた炭化水素であり、抽出と改質を要する。食用作物由来のバイオ燃料は、非食用バイオマスから作られる合成燃料とは区別される。一部の合成燃料プロジェクトでは、食料との競合を避けるため、意図的に残渣や非食用作物を利用する。どの経路が持続可能と見なされるかは、政策、燃料規格、炭素会計の影響を受ける。

合成燃料は、低炭素な製造方法と確実な排出管理が適用されることを前提に、電化が難しい部門の脱炭素化に役立つ可能性があるため、技術開発と政策論議が活発な分野であり続けている。