石炭火力発電所におけるCCUS：CO2回収と接触メタノール合成のプロセス革新と実践

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Provides detailed process data and catalyst performance for CO2-to-methanol, useful for CCUS and e-fuel research.

🏢実務担当者:Offers engineering solutions for integrating CO2 capture and methanol synthesis in coal-fired plants, applicable to retrofit projects.

🏛政策担当者:Highlights technical readiness of CCUS for coal power decarbonization, supporting policy design for carbon utilization incentives.

世界的な気候ガバナンスの加速に伴い、現在世界最大の二酸化炭素排出国である中国は、前例のない脱炭素圧力に直面している(Zhenyu Zhao, 2013)。2022年には、エネルギー関連の炭素排出量は110億トンに急増し、全国総量の80%以上を占めた。石炭火力発電所からの排出量だけでも45億トンを超え、エネルギー部門の排出量の43%を占めている(Annual-Report-Working-Group-on-China's-Synergistic-Pathways-for-Carbon-Neutrality-and-Clean-Air, 2022)。この構造的不均衡は、中国の「双炭」戦略の実施下でますます顕著になっている。中国の「現代エネルギーシステムに関する第14次5カ年計画」は、2025年までに非化石燃料消費の割合を20%にすることを明示的に義務付けている(National Development and Reform Commission (NDRC), 2022)。並行して、石炭火力発電所向けの「三改連動」イニシアチブが実施されており、電力部門に国家排出削減量の40%の責任を割り当て、カーボンニュートラル移行の最前線に位置付けている。石炭火力の低炭素転換行動計画(2024-2027年)は、バイオマス混焼、グリーンアンモニア混焼、および末端の炭素回収・利用・貯留(CCUS)を石炭火力脱炭素化の3つの主要経路として特定し、CO2水素化によるメタノール合成を石炭火力改修の公認技術ルートとして明示的に含めている。同時に、欧州連合の再生可能エネルギー指令II(RED II)の改正は、産業部門および発電部門で回収された非再生可能なCO2由来のメタノールを、EU排出量取引制度の下で算定されることを条件に「グリーンメタノール」として認めている(EU, 2018)。この規制の拡大は、グリーンメタノールの潜在市場を大幅に拡大し、高排出産業全体でのCO2水素化技術の採用を促進する。 この政策・技術的文脈の中で、CO2水素化によるメタノール合成は、炭素資源利用のための革新的なプロセス経路として浮上し、大きな注目を集めている。三井の日本における100トン/年のパイロットプラント、アイスランドのCarbon Recycling Internationalによる複数の10万トンスケールのプラント(H. Wang et al., 2020)、およびClariant触媒を使用する吉利グループの3万トン/年のプラント(NenPower, 2025)を含むいくつかのパイロットプロジェクトの成功裏の展開にもかかわらず、主要な技術的・経済的障壁は残っている。これらには、CO2回収効率の限界、メタノール選択性と転化率の最適以下の状態、およびシステムのエネルギー利用効率の不十分さが含まれる(Roy et al., 2025)。水素化プロセスによるグリーン水素とCO2の結合は、持続可能なメタノール生産への重要な経路として認識されている一方で、技術経済的な未熟さのために大規模展開は依然として制約されている(Zhang et al., 2025)。 本研究は、恵生エンジニアリングによる上海外高橋第三発電所における、煙道ガスからのCO2回収とその後のメタノール合成(10,000 t/年)のための15,000トンスケールの実証プラントの、エンジニアリング設計、調達、建設、試験・試運転(EPC+TO)の成功について報告する。本プラントは、低濃度CO2回収用のAEEAベースのアミン吸収剤と、メタノール合成用の高性能な改良銅系触媒を統合している。本プロジェクトは、CO2回収・精製によるメタノールの工業規模生産において遭遇する複数の課題に対処し、その革新的な設計を通じて工学的解決策を提供する。AEEAベースの複合吸収剤を採用してCO2回収効率を高め、回収消費量を低減するとともに、高活性の改良銅系触媒を統合して効率的なメタノール合成を実現する。この産業実装から得られた実践的知見に基づき、本論文はさらに、グリーン水素と組み合わせた場合の潜在的な適用シナリオを探求し、伝統的なエネルギー部門の低炭素転換に貴重な実際の参考資料を提供する。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

With the accelerated advancement of global climate governance, China—currently the world's largest emitter of carbon dioxide—faces unprecedented decarbonization pressure(Zhenyu Zhao, 2013). In 2022, energy-related carbon emissions surged to 11 billion tonnes, constituting over 80% of the national total. Emissions from coal-fired power plants alone exceeded 4.5 billion tonnes, accounting for 43% of energy-sector emissions(Annual-Report-Working-Group-on-China's-Synergistic-Pathways-for-Carbon-Neutrality-and-Clean-Air, 2022). This structural disparity has grown increasingly prominent under the implementation of China’s "Dual Carbon" strategy. China’s 14th Five-Year Plan for the Modern Energy System explicitly mandates a 20% share of non-fossil fuel consumption by 2025(National Development and Reform Commission (NDRC), 2022). In parallel, a "Three-pronged Retrofitting" initiative for coal-fired power plants is being implemented, assigning the power sector responsibility for 40% of national emission reductions—placing it at the forefront of the carbon neutrality transition. The Action Plan for the Low-Carbon Transformation of Coal Power (2024–2027) identifies biomass co-firing, green ammonia blending, and end-of-pipe carbon capture, utilization, and storage (CCUS) as the three primary pathways for coal power decarbonization, and explicitly includes CO2 hydrogenation to methanol as a recognized technical route for coal-fired power retrofitting. Concurrently, the European Union’s amendment to the Renewable Energy Directive II (RED II) recognizes methanol derived from non-renewable CO2 captured in industrial and power generation sectors as "green methanol"—provided it is accounted for under the EU Emissions Trading System(EU, 2018). This regulatory expansion substantially enlarges the potential market for green methanol and stimulates adoption of CO2 hydrogenation technology across high-emission industries. Within the policy and technological context, CO2 hydrogenation to methanol has emerged as an innovative process pathway for carbon resource utilization, drawing considerable attention. Despite the successful deployment of several pilot projects—including Mitsui’s 100-ton/year pilot plant in Japan, multiple 100,000-metric-ton-scale plants by Iceland’s Carbon Recycling international(H. Wang et al., 2020), and Geely Group’s 30,000-tonne/year plant using Clariant catalysts(NenPower, 2025)—key technical and economic barriers persist. These include limited CO2 capture efficiency, suboptimal methanol selectivity and conversion, and inadequate system energy utilization efficiency(Roy et al., 2025). While the coupling of green hydrogen with CO2 by hydrogenation process is recognized as a critical pathway toward sustainable methanol production, large-scale deployment remains constrained due to techno-economic immaturity(Zhang et al., 2025). This study reports on the successful engineering design, procurement, construction and testing& pilot test operation (EPC+TO) of a 15,000-ton-scale demonstration plant for CO2 capture from flue gas and 10,000 t/a of subsequent methanol synthesis at Shanghai Waigaoqiao No.3 Power Plant by Wison Engineering. The plant integrates an AEEA-based amine absorbent for CO2 capture with low composition and a high-performance, modified copper-based catalyst for methanol synthesis. The project addresses multiple challenges encountered in industrial-scale production of methanol via CO2 capture & purification, offering engineered solutions through its innovative design. Employing an AEEA-based composite absorbent to enhance CO2 capture efficiency, as well as reducing the capture consumption, the system integrates a high-activity modified copper-based catalyst for efficient methanol synthesis. Building upon the practical insights gained from this industrial implementation, the paper further explores the potential application scenarios when coupled with green hydrogen, providing valuable real references for low-carbon transformation in traditional energy sectors.

• openaire https://doi.org/10.2118/229063-msfirst seen 2026-05-05 19:07:57 · last seen 2026-09-24 04:28:26