■ポイント■
・私たちの想定を上回る速度で進む地球温暖化の原因となっている
二酸化炭素（CO2）削減のカギを握る「触媒」！
・本質的なCO2削減には、バイオマス起源のCO2または大気中で
増加したCO2を高付加価値利用するCCUが重要！
・工業用触媒の開発に長年従事、触媒関連の技術コンサルタントおよび
NEDOイノベーション戦略センター客員フェローを務める著者による
CO2を原料とする触媒反応についての最新調査レポート！
■概要■
地球温暖化は、私たちの想定を上回る速度で進行している。自然は
正直であり、「数十年に一度」のはずの異常気象が数年おき、
あるいは毎年のように発生し、世界各地で甚大な被害をもたらしている。
さらに、私たち人類よりも脆弱な生態系である野生動物や植物は、
その変化をより敏感に受け止めているように思える。
温暖化の主因が、人間活動により増加したCO2であることはもはや
疑いない。私たちが引き起こした温暖化は、何としても私たちが
抑制しなければならない。その方策として提案されるCCS
（Carbon Capture and Storage）は、地下や海底へCO2を圧入して一時的に
貯留する方法であって、本質的なCO削減技術ではない。地殻変動等に伴う
漏えいリスクや、将来世代または新興国への負担転嫁という課題を抱える。
さらに、化石資源由来の排出ガスを回収して燃料・化学品に再投入しても、
最終的に燃焼されれば化石由来CO2が再び大気に戻るだけで、削減には
つながらない。
CO2削減には、原料のCO2はバイオマス起源、あるいは大気中の増加した
CO2由来のものでなければならない。燃料の大部分は再生可能エネルギーを
直接、例えば電力として活用する方向や化学品は非化石由来CO2と
再エネ水素から合成する方向へと転換しなければならない。最終的には
Scope3まで見据えた排出削減が不可欠であり、そのためには再生可能炭素の
確保、なかでもCO2の高付加価値利用（CCU）の拡大が鍵となる。
その鍵を握るのが「触媒」である。本稿では、CO2を原料とする
触媒反応について、できる限り最新の情報を調査した。
地球温暖化対策に取り組む研究者や実務家の皆様の少しでも
お役に立つことができれば幸いである。
■著者■
室井 髙城
[略 歴]
1968年 福島高専工業化学科卒業後、住友金属鉱山（株） 入社
1969年 日本エンゲルハルド（株）（旧エヌ・イーケムキャット（株））出向
1970年 化学触媒、自動車触媒の開発に従事
1982年 Engelhardプロセスのライセンシング、
カスタム触媒グループリーダー
1998年 化学触媒事業部長（貴金属触媒、ガス精製触媒、石油精製触媒、
ファインケミカル触媒、貴金属の回収精製）
2002年 事業開発部長（燃料電池・ポリオレフィン触媒）
2003年 執行役員
2006年 触媒学会 副会長 早稲田大学 招聘研究員
2007年 エヌ・イーケムキャット常勤顧問、神奈川大学 非常勤講師
2008年 アイシーラボ設立、BASFジャパン 主席顧問
2009年 日本ガス合成 執行役員
2012年 フロンティア・ラボ 顧問
2014年 新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）
イノベーション戦略センター 客員フェロー
[表 彰]
2005年 触媒学会 功績賞
はじめに
【第1編 合成ガス製造触媒】
第1章 ドライリフォーミング触媒
1．ドライリフォーミング反応（DRM）
2．DRM触媒
2.1 Ru/MgO
2.2 Ni/MgO
2.3 LaAlO3-CoAl2O3
2.4 CoMgNi/Al2O3
2.5 NiO/BaCO3-TiO2
2.6 Mg-Al-Mn複合酸化物
2.7 Ni/Al2O3/SiC（モノリス）
2.8 Ni微粒子内包ゼオライト
2.9 Ni@Y2O3
2.10 ゼオライトで包摂Ni触媒
3．オートサーマルドライリフォーミング
3.1 Rh/La2O3/SiO2
3.2 Ni/Al2O3
4．トリリフォーミング（TriReforming）
4.1 Ru/MgO
4.2 NiO-Mg/Ce-ZrO2/Al2O3
第2章 逆シフト触媒
1．シフト反応
1.1 シフト反応条件
1.2 耐硫黄シフト触媒
2．逆シフト反応（Reverse Water Gas Shift Reaction）
2.1 逆シフト反応平衡反応
2.2 逆シフト反応触媒
第3章 水素製造触媒
1．水蒸気改質
1.1 工業化改質装置
1.2 コンパクトリフォーミングプロセス
2．オートサーマルリフォーミング
3．ターコイズ水素
3.1 メタンの熱分解
3.2 Hazer社
3.3 モノリスマテリアル
3.4 Hycamite TCD Technologies
3.5 BASFのメタン分解による水素製造
3.6 メタンの熱分解と逆シフト反応の組み合わせ
4．光触媒による水素製造
4.1 光触媒
4.2 ARPChem
4.3 一段型触媒
4.4 紫外光量子収率ほぼ100%触媒
4.5 タンデム型光触媒
4.6 半導体光触媒
4.7 太陽電池と電解による水素製造
4.8 集光型太陽電池
第4章 水素キャリア製造触媒
1．水素キャリア
2．メチルシクロヘキサン（MCH）
2.1 PtSx/Al2O3
2.2 DirectMCHTM
3．ジベンジルトルエン
4．アンモニア
4.1 アンモニア合成反応
4.2 アンモニア合成反応装置
4.3 アンモニア合成工業プロセス
4.4 Flexible NH3合成プロセス
4.5 アンモニア合成触媒
4.6 Topsoe SOC4NH3プロジェクト
4.7 アンモニアの電解合成
4.8 アンモニア分解触媒
5．ギ酸
5.1 ギ酸メチル経由
5.2 CO2と水素から直接製法
6．水素キャリアのエネルギー効率
【第2編 燃料の合成触媒】
第1章 メタン製造触媒
1．メタネーション
2．メタネーション平衡反応
3．メタネーション触媒
3.1 メタネーション工業触媒
3.2 Topsoe MCR触媒
3.3 クラリアント触媒
3.4 メタネーションプロセスと触媒
4．メタネーションプロセス
4.1 Topsoeのメタン化プロセス
4.2 開発されているメタネーションプロセスと触媒
4.3 Hy2gen Germanyプラント
5．メタネーション反応の特徴
5.1 メタネーション反応発熱曲線
5.2 Ru/Al2O3によるメタン化反応
6．グリーンメタン触媒の開発
6.1 カナデビア
6.2 IHI
6.3 大阪ガス
6.4 クラリアント
6.5 東芝
6.6 複合酸化物担体
7．二元機能材料（DMF）によるCO2の回収とメタン化
8．自燃着火プロセス
9．スパイラル型構造体触媒
10．バイオマスからメタン
11．発酵法によるメタンの合成
11.1 MicrobEnergy社
11.2 Electrochaea社
第2章 LPG合成触媒
1．CO2と水素からLPG合成
1.1 ハイブリッド触媒
1.2．グリーンLPG研究会
2．COとH2からLPG合成触媒
2.1 混合ハイブリッド触媒
2.2 コアシェル触媒
2.3 GTI Energy
第3章 ガソリンの製造触媒
1．CO2と水素からガソリンの製造
2．CO2と水素からFT合成中間体経由によるガソリンの製造
2.1 Fe3O4/HZSM-5
2.2 CO2からガソリン実証パイロットプラント
2.3 Fe2O3/MCM-22
3．CO2と水素からメタノール中間体経由によるガソリンの製造
3.1 In2O3/HZSM-52.3
4．COと水素からガソリン
5．メタノールからガソリン
5.1 MTG（Methanol to Gasoline）プロセス
5.2 流動床によるMTGプロセス
5.3 TIGASプロセス
5.4 Ru/TiO2
第4章 FT合成触媒
1．FT合成
1.1 FT合成反応
1.2 低温FT合成と高温FT合成
1.3 反応温度
1.4 CO2の影響
2．FT合成触媒
2.1 Co粒子径
2.2 Co結晶構造
2.3 触媒粒子径
2.4 FT合成触媒調製法
3．Co触媒の劣化
3.1 劣化原因
3.2 CoFT触媒再生
4．FT合成工業化触媒
4.1 工業化触媒
4.2 Co触媒工業化触媒例
4.3 日本のFT触媒
5．FT合成生成物
6．工業化FT合成プロセスと触媒
7．小型FT合成装置
7.1 マイクロチャネル反応器
7.2 JohnsonMattheyCANS反応器
7.3 Velocys社のマイクロチャネル反応器
7.4 INERTECが開発したモジュール型反応器
8．アップグレーディング
第5章 SAF製造触媒
1．油脂、廃食油からのSAF
1.1 油脂からSAFの製造
1.2 水素化脱酸素（Hydrodeoxygenation/Decarboxylation/Decarbonylation）
1.3 水素化異性化（Hydroisomerization）
1.4 油脂からSAF製造プロセス
2．バイオアルコールからSAF
2.1 LanzaJetATJプロセス
2.2 JetanolTMプロセス
2.3 VERTIMASS
2.4 BYOGY
2.5 ATJSAFプロセスライセンサー
3．メタノールからSAF（MTJ）
3.1 MTJプロセス
3.2 TOPSOEMTJTMプロセス
3.3 UOPeFining
4．バイオガスのガス化合成ガス
5．CO2からSAF
6．FT合成によるSAF
【第3編 化学品製造触媒】
第1章 オレフィンの合成触媒
1．合成ガスからオレフィンの合成
2．CO2からオレフィンの合成
3．COからオレフィンの合成
4．メタノールから軽質オレフィンの合成
第2章 芳香族製造触媒
1．CO2から直接芳香族の製造
2．CO2からp-キシレン
3．COから芳香族の合成
4．メタノールから芳香族の合成
第3章 メタノール合成触媒
1．メタノール合成反応
2．メタノール合成触媒
3．各社開発触媒
4．メタノールプロセスライセンサーと触媒
5．CO2からメタノール合成工業化プラント
6．新規メタノール合成触媒
第4章 メタノール誘導体製造触媒
1．メタノールの重要性
2．メタノールから化学品の合成
第5章 DME合成触媒
1．DME（ジメチルエーテル）
2．DME製造技術
3．直接法によるDMEの製造
4．CO2からDMEの合成
5．内部凝縮型反応器によるDMEの合成
第6章 DMC合成触媒
1．DMC（炭酸ジメチル）
2．プロピレングリコール，ジメチルカーボネート併産法
3．COからDMC（ジメチルカーボネート）
第7章 エタノール合成触媒
1．CO2からエタノール合成平衡収率
2．CO2と水素からエタノールの合成
3．COと水素からエタノールの合成
4．酢酸の還元
5．酢酸メチルの水素化分解
第8章 エタノール誘導体製造触媒
1．エタノールからエチレン
2．エタノールからプロピレン
3．エタノールからエチレングリコール（MEG）
4．エタノールからブタジエン
5．エタノールから酢酸エチル
6．エタノールから芳香族の合成
7．バイオエタノールからp-キシレン
8．エチレンからプロピレン
9．バイオエチレンから芳香族
第9章 機能化学品合成触媒
1．CO2から誘導できる化学品
2．CO2からC3アルコール
3．尿素誘導体の合成
4．ジエチルカーボネート（DEC）
5．MEG（モノエチレングリコール）
6．アクリル酸
7．イソシアネート
【第4編 ポリマー合成触媒】
第1章 ポリアルキレンカーボネート合成触媒
1．ポリアルキレンカーボネート
2．ポリアルキレンカーボネートの工業化
第2章 ポリカーボネート合成触媒
1．ポリカーボネートポリオール
2．ジフェニルカーボネート
3．ヒドロキシポリウレタン
4．DURABIO(R)
5．糖からの環状カーボネート
第3章 PHA合成触媒
1．PHBH
2．AirCarbon
3．世界のPHAメーカーと原料
