微粉炭火力の排ガスから“ギ酸塩”をつくる新技術
火力発電の排ガスに含まれる CO₂ を分離・回収することなく「そのまま」原料として使い、ギ酸塩へ転換する——そんな大胆な発想から生まれた新しいカーボンリサイクル技術を論文としてまとめました。
東京都立大学（天野教授ら）の基本発明をベースに実機プラントへの実装を想定した東京都立大学と電源開発の共同研究の成果です。
“CO₂吸収 → 電解 → 晶析” を一体化した直列プロセスで、既存の火力発電所や産業プラントに後付けできる柔軟性を持つのが特長です。
図 プロセスの模式図
なぜ今、このカーボンリサイクル技術が必要なのか？
日本の電源構成の中心を担う火力発電。脱炭素社会に向けてCO₂の削減や再利用（カーボンリサイクル）が叫ばれていますが、そもそも火力発電の排ガスに含まれる CO₂ 濃度は決して高くありません。そのため、これまでは ①排ガスから CO₂だけをわざわざ分離・濃縮（分離・回収）し、②その高濃度CO₂を原料にして別の物質に変換する というステップを踏むのが一般的でした。
しかし、ここには社会実装を阻む 2つの大きな課題 が横たわっています。
課題①：分離・回収と変換でエネルギーを二重消費
CO₂は極めて安定した分子であるため、有用な物質に変換するには大量のエネルギーが必要です。さらに、前処理として「CO₂分離回収装置」を動かすためだけに膨大なエネルギーを消費してしまい、その電力が化石燃料由来であれば、かえってCO₂排出量が増えてしまうという事態に陥ります。これでは「CO₂排出を抑制する」というカーボンリサイクルの定義に反し、本末転倒です。
課題②：高い設備コストによる経済性の不成立
高濃度のCO₂を得るための分離・回収設備は非常に高額です。前処理の段階で莫大なコストがかかるため、最終的に出来上がった製品（生成物）の価格が高騰し、市場での価格競争力を失ってしまいます。
「分離・回収」を省略して、「高エネルギー消費」と「低経済性」という二つの課題を同時に打破するために開発されたのが、今回のプロセスです。最大のポイントは、排ガスをそのまま（直接）反応させて有用なギ酸塩へと変換する点にあります。
分離・回収装置という最大のボトルネックをスキップすることで、無駄なエネルギー消費を劇的に抑え、設備コストも削減する――。まさに、カーボンリサイクルを「絵に描いた餅」で終わらせず、現実的なビジネス・社会インフラとして成立させるための決定的な技術なのです。
プロセスの仕組み：排ガスを“直接”ギ酸塩へ
① アルカリ水溶液で CO₂ を直接吸収
排ガスをそのまま KOH 水溶液に通すとCO₂ が選択的に瞬時に中和され 炭酸水素塩（KHCO₃） になります。
ポイントは CO₂分離・回収設備が不要なこと。 排ガス中の低濃度 CO₂でも十分吸収できるため、既存設備への追設が容易です。
② 電解でギ酸塩へ変換
天野先生らが開発した高効率電解プロセスを採用。火力発電所の実排ガスからCO2を選択的にKOH水溶液に溶解して生成したKHCO₃水溶液を電解すると、カソードで ギ酸イオン（HCOO⁻） が生成します。
特長は以下の通り：
親水性多孔質膜で微細 CO₂ を in-situ 生成
図 電解の模式図
水素発生反応（HER）を抑制
85〜91% の高ファラデー効率
図 電解触媒特性の比較
CO₂利用効率 89%（論文の実測値）
この電解液を晶析すると、高純度のギ酸カリウム結晶が得られます。
図 得られた結晶の外観とＸ線回折測定結果
③ ギ酸塩は「固体水素キャリア」として有望
ギ酸塩（HCOOK）は常温・常圧で安定して保存でき、160〜180℃で分解して水素を生成できます。
水素のように高圧タンクやマイナス253℃の極低温貯蔵設備が不要で、扱いやすい次世代エネルギーキャリアとして期待されます。
実証試験の結果：実ガスでも高効率
磯子火力発電所の実排ガスを使った試験により、吸収・電解性能を確認し、実用性が高いことを確認しました。
● CO₂吸収
KOH水溶液はN2、O2、NOx・SOx の影響なく、CO2を選択的に吸収します。石炭火力だけでなくLNG火力などの排ガスにも適用できます。
● 電解
ギ酸イオンのファラデー効率は81.4%で、副生成物の CO は 1.5% と極めて低い。
CO₂固定量とカーボンネガティブの達成
電源の排出係数が 0.223 kg-CO₂/kWh 以下なら、プロセス全体でカーボンネガティブを達成可能
図 カーボンバランスの評価
つまり、低炭素電源（水力、地熱、原子力、陸上・洋上風力、太陽光）と組み合わせれば、火力発電所の排ガスを使いながら CO₂を固定しても、消費する電力量が少ないから“マイナス（ネガティブ）”にできる という非常に強いポテンシャルを持っています。
この技術は採算が合うのか？
カーボンリサイクル技術は「環境に良い」だけでは普及しません。 経済的に成立するかどうかが最大のポイントです。
ギ酸塩の市場価格は
- 工業用：200〜400円/kg
- 高純度品：500円/kg以上
すなわち、再結晶等にによりギ酸塩の純度を高めることで 生成物価値が製造原価を上回る可能性があることがわかりました。
図 経済性の試算結果
まとめ：火力発電所の排ガスをカーボンネガティブにCO2固定する技術
この技術は、「排ガスを資源化し、CO₂を減らしながらエネルギーキャリアを生み出す」という、次世代型の カーボンネガティブ Power-to-X（P2X）プロセスとして大きな可能性を持っています。
大規模化すればCCSを代替する可能性もありうる。
今後も電解セルのスケールアップや長時間特性の把握に取り組むとともに、CR生成物の生産から利用に至る『つくる』『はこぶ』『つかう』のバリューチェーンを包括するトータルシステムとして社会実装を目指します。
