利用沼气生产甲醇的光化学试验田——实现畜牧养殖行业的碳循环

【产学研新闻】大阪大学，北海道興部町，AIR water 公司，岩田地崎建設，四机构于2021年2月缔结了【利用沼气（甲烷和二氧化碳的混合气体）制取甲醇和甲酸的光化学试验田】项目。该项目于2022年5月完成了试点工厂建设，并且举行了竣工仪式，旨在利用甲烷的光氧化技术实现畜牧行业的碳循环。

甲烷光氧化的技术概述（下一期将会对该研究成果进行考古）

大阪大学的大久保教授的研究团队，于2017年左右发现了，利用杀菌消毒剂为主成分的二氧化氯，将其和甲烷气体溶解在Fluorous溶液中，进行光照时，能够在常温常压条件下把甲烷转换为甲醇和甲酸的技术。甲醇的工业制取方法是，利用天然气为原料，在CO和H2的反应下制得。但是该反应会利用腐蚀性较强的金属催化剂，以及在50-100个大气压，240-260℃左右的高温高压条件，所以日本不生产甲醇，基本依赖进口。如果能够利用甲烷的光氧化技术制取甲醇甲酸，那么能够在某种程度上缓解日本的甲醇进口依赖性，还能够为牧场草料的提供甲酸添加剂。

图1.利用甲烷在二氧化氯条件下的光氧化，生产甲酸和甲醇

将光学技术利用畜牧养殖行业
以上的光化学反应中的原料甲烷，是可以通过畜牧养殖行业中产生的沼气获得。另外，沼气工厂除了以牲畜的粪便为原料生产沼气外，还能得到有机肥，实现了碳的最大循环。通过该甲烷光氧化技术，可以创出世界上首次的【利用家畜粪便制取生物甲醇，生物甲酸】的新技术，并且在该技术的作用下可以大量减少温室气体的排放。

该项目在NEDO支持下进行研发

为了让该技术能够迅速商业化，在2021年2月，除了持有甲烷光氧化该技术的大阪大学之外，提供实验基地的北海道興部町，提供面向大规模技生产技术开发的Air water公司，以及岩田地崎建設株式会社，这四家机构签署协议，建立了密切的产学研联系。2021年4月，为了更具体地实施研究开发，把实验装置大规模化，该项目又得到了日本国立新能源产业技术综合研究机构（NEDO）的大力支持。

图2.各个机构的分工与担当

各个机构担当的项目如图2所示。在2021年，北海道興部町在北興地区建立了甲烷氧化技术研发开发栋（图3）。另外一方面，在实验工厂内部开发了一个大约1000L左右的反应槽，用来进行甲烷的氧化制取甲酸甲醇实验。基于此，建设世界上第一个使用畜牧原料的甲烷光化学试验工厂。

图3.建立的甲烷氧化技术研发开发栋

技术开发完成后，目标在2030年左右，计划将该系统实用化，导向更多的畜牧业基地，形成就地生产、就地消费为基础的碳循环体系（图4）。

图4.在畜牧业中形成，就地生产、就地消费为基础的碳循环体系构成图