この「人工光合成プロジェクト」は２０２１年度までの１０年計画で進める研究開発で、事業規模は総額約１５０億円。

　推進役は人工光合成化学プロセス技術研究組合（東京都千代田区）で、国際石油開発帝石や住友化学、三井化学、三菱化学などが組合員として参加している。大学とも協力し、オールジャパンの研究開発態勢で未開拓分野に挑む。

　光触媒を板状に改良

　焦点を当てる技術は、太陽エネルギーを利用して化学反応を促進させる物質「光触媒」によって水を分解し、そこで発生した水素とＣＯ２からエチレンやプロピレンといった基礎化学品を製造するプロセスだ。

　その実用化に向けた課題の一つが、太陽光の大半を占める弱い光「可視光」に反応する光触媒の開発。従来の光触媒は、太陽光に数％しか含まれない紫外線に応答するタイプしかなかったため、「工業的な手段」としては限界があった。

　そこで、可視光領域で飛躍的に水素を作れる光触媒の探索と設計に挑み、板状の「光触媒モジュール」に仕上げる。

　水の分解後に水素を取り出す課題も追究する。分子レベルの微細な孔（あな）を持ったゼオライト膜やシリカ膜を改良し、水素を通過させるが酸素を通さない機能をもつ膜の開発をねらう。

　そこで分離した水素にＣＯ２を化学反応させて目的の「炭化水素」を得る触媒も鍵を握る技術だ。炭化水素の炭素数には幅があり、現状では「炭素数が２～４」と少ないエチレンやプロピレンなどを選択的に作り出す触媒が確立されていない。

　そうした低炭素数の物質を効率的に合成できる触媒の開発も重視し、１６年度に新技術を採用した小型試験施設を設置。最終年度の２１年度には、エネルギー変換効率「１０％」の光触媒を作り上げる。

　最終目標は、太陽光と水で基礎化学品を作るプラントの実用化に結びつく基盤技術の確立だ。経産省は「３０年の基礎化学品（オレフィン）製造量約１３００万トンの２割を新技術によるプラントに置き換える」（機能性化学品室）ことを視野に入れる。

　化学メーカーは、原油から精製される「ナフサ」を基礎化学品に分解し、それを原料に競争力の高い多様な製品を生み出してきた。しかし近年、新興国の経済発展などを背景とするナフサ価格の高騰が各社の経営を圧迫し、国際競争力の低下を招いている。それだけに、輸入する原油やナフサへの依存度を下げる革新技術が求められていた。

　「ＣＯ２　１６％削減」

　化石資源を大量消費しＣＯ２排出量も多い化学産業の環境負荷を下げる意味でも、新技術への期待は大きい。経産省の試算によると「化学産業の年間ＣＯ２排出量の１６％に相当する約８２０万トンを削減できる」（同）という。

　すでに発電所や工場からＣＯ２を回収し地中などに貯留する技術「ＣＣＳ」の開発が各国で進められ、日本も力を入れて取り組んでいる。

　ただ、世界の大規模ＣＯ２排出源対策で果たす環境技術先進国の役割は増す方向にあり、光触媒もその有力な選択肢に入る可能性が高まりつつある。

　同組合の佐藤裕之専務理事は「光触媒を化学品製造に生かす技術をいち早く確立し、世界のトップランナーとして資源問題と環境問題の解決に貢献していきたい」と強調する。欧米との競争に打ち勝つ化学技術の革新力が日本の産学官に試されそうだ。（臼井慎太郎）