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フィッシャー・トロプシュ法の驚くべき化学：ガスはどうやってガソリンになるのか？
世界的なエネルギー変革の文脈において、ガス・トゥ・リキッド (GTL) 技術は、天然ガスを液体燃料に変換する革新的なプロセスとして急速に台頭しています。このプロセスの中核は、一連の化学反応を通じて一酸化炭素（CO）と水素（H2）をガソリンやディーゼルなどの燃料を含む長鎖炭化水素に変換するフィッシャー・トロプシュプロセスです。
したがって、フィッシャー トロプシュ プロセスは、合成ガスを効率的に生成するだけでなく、それを私たちが毎日使用する液体燃料に変換します。これは、従来の石油への依存を減らすために重要です。
この化学プロセスの最初のステップには、天然ガスの主成分であるメタンの部分酸化が含まれ、主に一酸化炭素と水素を含む粗合成ガス混合物が生成されます。この混合物は、水性ガスシフト反応を通じてさらに最適化され、適切な CO/H2 比が得られ、不純物が除去されて純粋な合成ガスに変わります。次に、純粋な合成ガスはフィッシャー・トロプシュプロセスに供給され、そこで鉄またはコバルト触媒の作用によりさまざまな合成炭化水素が生成されます。
メタンをメタノールに変換するプロセス
もう 1 つのルートは、メタンをメタノールに変換することであり、このプロセスには 3 つの主要な反応が含まれます。まず、メタンと水の水蒸気改質反応により二酸化炭素と水素が生成され、次に水置換反応が行われて水素の生成量が増加し、最後に生成された水素と一酸化炭素が結合してメタノールが合成されます。
メタノールのエネルギー密度はガソリンの半分しかありませんが、その流動性と取り扱いやすさが優れた燃料成分であることは言及する価値があります。
メタノールをガソリンに変換する技術
1970 年代に、モービルはメタノールをガソリンに変換する技術を開発しました。このプロセスでは、モレキュラーシーブ触媒を使用してメタノールを部分的に脱水してジメチルエーテルを生成し、その後さらにさまざまな長鎖炭化水素に変換して、最終的にガソリンが形成されます。ガソリンの80％は5個以上の炭素原子で構成されています。
その他の GTL テクノロジーの開発
GTL では、メタノール変換プロセスに加えて、微生物と酵素を使用してメタンを液体燃料に変換するバイオガス液体化 (Bio-GTL) の概念も導入しています。このアプローチは、GTL 技術の新たな開発トレンドを示し、エネルギー変換における微生物触媒の可能性を示しています。
世界銀行は、毎年約 1,500 億立方メートルの天然ガスが燃焼または放出されており、これらの資源が GTL を通じて変換できれば、これは米国の天然ガス消費量の 25% に相当すると指摘しました。私たちに多大な経済的利益をもたらすでしょう。
商用アプリケーションと将来の展望
現在、ロイヤル ダッチ シェルやサソルなどの大手多国籍企業数社が GTL プラントの建設に投資しており、これらのプラントは天然ガスの効率的な変換を実現するだけでなく、世界の燃料サプライ チェーンを改善するための革新的なソリューションも提供しています。従来の石油資源の枯渇に伴い、GTL 技術の人気はますます高まると考えられています。
しかし、世界の天然ガスと原油の価格が変化するにつれて、GTL テクノロジーの経済性はその市場への適用性にどのような影響を与えるのでしょうか? これは検討する価値のある問題です。
