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フラウンホーファーISEが水素に基づく気候に中立なメタノールの生産を研究 フラウンホーファー太陽エネルギーシステム研究所ISEは、メタノール合成のための研究施設を運営しています。新しい研究プロジェクトの焦点は、動的な原子炉操作と、電解水素とCO2含有ガスストリームのカップリングによる従来にないガス組成の取り扱いにあります。 プロジェクトの目的は、再生可能エネルギーと生物起源のCO2からのメタノール合成の実現可能性の科学的および経済的考察です 写真：フラウンホーファーイセ 年間生産量が1億トンを超えるメタノールは、世界で最も重要な基礎化学物質の1つです。従来の製造プロセスは、天然ガス、石炭、石油などの化石原料に基づいています。メタノールの合成、つまり水素とCO2からのメタノールの生成は、気候にやさしい代替手段になる可能性があります。たとえば、液体から液体への変換プロセスの一部として、バイオマスからCO2を結合する可能性があります。したがって、生成されるメタノールは気候に中立です。 2019年12月以降、フライブルクのフラウンホーファーISEの研究者は、時間的および空間的に高解像度の測定技術を特徴とする、メタノール合成用のミニプラントを稼働させています。これは、連邦経済省とDechema eから資金提供を受けている「Power-to-Methanol-グリーンメタノール」プロジェクトの一環として設置されました。V.が向かっています。「プロジェクトの目的は、再生可能エネルギーからのメタノール合成と、再生可能エタノールの生産のためのバイオリファイナリーからの生物起源CO2の実現可能性の科学的および経済的考察です」とフラウンホーファーISEのチームリーダーの液体から液体までのプロジェクトリーダーMax Hadrichは説明します。SüdzuckerGroupのメンバーとしてのCrop Energies AG、スペシャリティケミカルグループのClariantおよびThyssenkrupp Industrial Solutions AGは、産業パートナーとして参加しています。 ミニプラントでは、水素とCO2を連続プロセスでメタノールに変換します。これは熱を放出します。水は副産物です。しかし、このプロセスをバイオリファイナリーと組み合わせて産業規模で使用できるようにするためには、いくつかの課題を解決する必要があります。たとえば、合成ガスに高レベルのCO2が含まれていると、使用する触媒の劣化が加速し、化学変換が減少します。さらに、変動する再生可能エネルギーから生成される水素の生産の変動、およびCO2の供給のための結合プロセスの変動は、動的合成操作を必要とする場合があります。 「これにより、持続可能なメタノール合成を産業規模で実施する前に最初に検討する必要がある技術的な作業点のさまざまな組み合わせが生まれます。このようなダイナミクスは、今日のプロセスではまったく意図されていません。 フラウンホーファーISEでは、メタノール合成の新しい境界条件が、合成反応器の触媒プロセスに焦点を当てたシミュレーションを使用して実験的に調査されています。この目的のために、静的および動的熱伝達、反応挙動、時間的および空間的温度曲線を計算できる動的シミュレーションプラットフォームが開発されました。最小限の労力と短時間で産業プラントへの良好な移行性を達成するために、研究者たちは産業用合成反応器のいわゆるスケールダウンをスケールダウンしました。この原子炉は、フラウンホーファーISEのミニプラントの中心にあります。 文献からのモデリングとシミュレーションのアプローチは、このシステムを使用して検証および拡張されます。この目的のために、フライブルクの科学者がさらに説明するように、科学者は時間と空間の観点から高解像度の分析システムをシステムに統合しました。一方では、これにはフーリエ変換赤外分光法（FT-IR）を使用した生成物濃度の動的測定と、他方では、新しいタイプの光ファイバー測定法を使用したリアクター内の空間分解温度測定が含まれます。これらの測定データを組み合わせると、原子炉内のプロセスに関するリアルタイムのステートメントが数秒で得られ、定常および動的シミュレーションの両方にモデルパラメーターを適合させるために使用できます。将来的には、反応速度論に関する記述に加えて、長期測定での触媒の失活に関する洞察を得ることが可能になるでしょう。操作点は非常に迅速に特性評価できるため、大規模なパラメーター空間でも迅速に処理できます。 この方法で得られた知識は、フラウンホーファーISEの既存の動的シミュレーションプラットフォームにリンクされています。これにより、将来実際の産業プラントで発生する負荷の変化を調査できます。これにより、貴重な設計データが生成されます。これは、メタノールが持続可能な原材料と再生可能電力から得られるため、将来、エネルギー貯蔵、化学薬品、燃料（添加剤）としてさまざまなアプリケーションで使用できるという事実に貢献します。 #太陽光発電　#hikarakiyho

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