ブルー水素製造

ブルー水素とは、水蒸気メタン改質法（SMR）または他の方法を使用して天然ガスまたは石炭から製造され、CO2 から分離された水素を指します。CO2 の分離回収、利用および貯留（CCUS）により隔離され、環境に放出される温室効果ガスのレベルを低減します。 ブルーという色は、結果的に極めてクリーンなエネルギーストリームを示し、完全に再生可能なグリーン水素と比較して、現在のところ大部分がより低コストで商業的に実現可能です。

ブルー水素は、CCUS を使用せずに化石燃料から製造されるグレー水素よりも炭素集約度が数桁低いだけでなく、使用されるプロセスは、電気分解による再生可能水素の製造に利用できるプロセスよりも容易に拡張でき、十分にテストされています。 企業と消費者は、特に運輸産業および重工業において、長期的な持続可能性目標に対する短期エネルギー価格の不確実性を重視するため、前述の要因と、生の炭化水素フィードストックの豊富さは、ブルー水素に市場におけるコスト上の利点となる可能性があります。

既存の化石燃料ベースの水素製造方法と CCUS はすべて、エネルギー、資本資源、オペレーションを担当する労働力を必要とし、明確なネットレベルの炭素を放出する工業プロセスが常に存在する可能性が高いです。 現在、ブルー水素製造元と使用者にとっての主な懸念材料は、安全性、効率性、信頼性です。 急激な需要の増加に対応するために水素の安定供給を実現するには、純度の確保、プロセスユニットの正確な制御、可能な限り最高の CO2 回収率の達成、貯蔵容量の最適化、エネルギーとメンテナンスコストの管理が不可欠です。

天然ガスから水素を製造する最も一般的な方法である水蒸気メタン改質法は、工業規模のブルー水素の商業製造に不可欠です。 SMR は、極めて高い温度と圧力条件下で水蒸気を化学触媒に適用し、フィードストックから水素を分離して、水から炭素を酸素原子に結合します。その副生物として CO2 が形成されます。 プロセスの処理能力と効率性は、改質装置に入る炭素に対する水蒸気の最適な比率の維持と、触媒をコークス化およびエネルギー使用管理から保護することに依存します。

CCUS は、エネルギーバリューチェーンに応用されるさまざまな温室効果ガス排出量削減技術を指します。 ブルー水素の場合、CO2の分離回収の最も使用されよく理解されているﾒｿｯﾄﾞの3つは、真空スイング吸着(VSA)、圧力スイング吸着(PSA)、およびアミン系吸着です。 VSAとPSAは90%を超えるキャプチャ率が可能ですが、両方のﾒｿｯﾄﾞとも非常に高いサイクルレートにもかかわらず安全性、純度、信頼性の確保、およびリークが防止してキャプチャ効率が低下するという同様の課題に直面しています。 アミン吸着法には、CO2 の分離回収プロセスで使用される化学溶媒を再生するために必要なエネルギーと、プロセス自体の効率性とのトレードオフが伴います。

脱炭素（ブルー）水素の主なセールスポイントは、費用削減の促進と効率性の向上維持に必要な様々な自動化技術がすでに存在し、比較的低コストであるという点です。 オートメーションは、高度なプロセス制御システム、オンライン設備モニタリング、質量流量計を使用して蒸気と炭素の比率をより正確に制御することで、SMR ユニットの効率性と収益性を高めることができます。 上記の CCUS 法の性能向上にも欠かせない連続化学組成分析により、触媒の寿命を延ばすことができます。 エネルギー関連 KPI を評価するために応用すると、エネルギー管理情報システム（EMIS）は、水素プラントがオペレーション中の最適な蒸気および電気使用量の目標達成を容易にします。