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人工光合成 住宅の電力作る挑戦

2017/7/13 6:30
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 戸建て住宅最大手の飯田グループホールディングスは大阪市立大学と共同で、植物の光合成をまねた「人工光合成」技術を使い、二酸化炭素(CO2)から電力を生みだす住宅を開発する。住宅メーカー最大の競争となっている省エネルギーで出遅れていた同社が、初めて独自技術の開発に挑む。舞台は沖縄県の宮古島だ。

 CO2と水に太陽光を浴びさせ、酸素と有機エネルギーを抽出できる人工光合成は、石油など資源を持たない日本で注目を浴びている。同社は戸建て住宅の電力をまかない、エネルギーを自給自足する住宅を目指す。

人工光合成を実験する宮古島の「IGパーフェクトエコハウス」(完成イメージ)
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人工光合成を実験する宮古島の「IGパーフェクトエコハウス」(完成イメージ)

 CO2を原料とする電力生産装置を搭載した研究施設「IGパーフェクトエコハウス」で実験を進める。施設は国内でも日射量が多い宮古島市の大規模リゾート開発地内に建設中だ。

 実験の場となる「来間島リゾート(仮称)」は、2015年末から同社の関連会社によって工事が進められている。部屋は1軒1室のコテージタイプで101軒建てる。東京ドーム2個分の敷地内に実験施設も建てる。

 施設は戸建ての形をしている。一般家庭が1日に使用する平均電力使用量10キロワットアワーを屋根上に設置された装置を通して生成することが目標だ。

 装置は酸化チタンの微粒子でできた極小の穴を、薄いガラス製の板で覆ったパネルの作り。穴にはビオロゲンなど化合物で構成された触媒が入っている。

 電力を作る2つの工程が必要になる。パネルに入れたCO2と水を太陽光にさらし、ギ酸をつくる。ギ酸は専用タンクにためる。放電してしまう電気エネルギーと違い、半永久的に保管できる。

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 電力が必要な時は、水素生成装置でギ酸を白金微粒子をもとにした別の触媒と掛け合わせ、水素を生みだす。水素発電装置に移された水素は酸素によって分解され、電気と熱が発生する。

 タンク内に残った水素を燃焼させることで装置内のタービンが回り、電力を作ったり、発生した熱で湯を沸かしたり。生活に必要なエネルギーを効率よくまかなえる。

 一般の太陽光パネルによる発電に比べ、ギ酸は保管に適しており長時間エネルギーをため込める。災害などで停電した場合や晴れた日が続かず、太陽光エネルギーが得られない時でも、電力を供給できる。

 同社は廃熱を再利用する給湯器を設置するなど、他社が開発した生活用品を導入した省エネ製品を発表してきた。人工光合成の技術を住宅に応用する研究は15年から始めており、理論上は可能という成果が出た。実寸台の大きさの住宅で活用できるかが課題となる。

 政府は20年までに販売する新築住宅の半数以上について、エネルギー消費を実質ゼロにする目標を掲げており、省エネ分野の競争が激しい。同社は16年度の戸建て住宅の販売で首位だが、省エネ技術では後れを取っていた。

 人工光合成の技術は様々な業界で研究されている。

 昭和シェル石油は石油に代わるエネルギーとしてメタンに着目して昨年、人工光合成でCO2からメタンなどを直接作る技術を開発した。

 太陽光を電気に変換し、複数の金属触媒を使った電極に電気を流す方法で、水とCO2からメタンとエチレンを合成する。30年までの実用化を目指している。

 パナソニックは20年までに、低コストで人工光合成が可能なシステムの実証実験を進める。

 これまで触媒として、中国から輸入するレアメタル(希少金属)のインジウムを使っていたが、新たに酸化ガリウムを使う方法を確立。生成されるギ酸は水素エネルギーのほか、染料や農薬の原料になる。

 16年末に発効したパリ協定でもCO2を有効活用する方法として注目された人工光合成技術。日本がこれまで世界をリードしてきた研究分野の一つで、温暖化やエネルギー問題の解決に向けた有望策として今後も研究が進む。

(企業報道部 高木雄一郎)

[日経産業新聞7月13日付]

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