新規事業を振り返る（３）

自分が経験した新規事業について書いています。

前回は国プロについてでした。今回もそのつづきです。

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国プロに関わるということで、研究開発日程がFIXされ、予算も確保されます。しかし、あたりまえのことですが目標も明確化し、その達成を要求されるようになります。社内だけでなく、社外の学官の機関からも達成が要求され、チェックが入ります。〇〇年には新商品を上市します、ということですね。

自分で自分の首を絞めているような、そんな状態に追い込まれてゆきます。研究の状況が芳しくなくても、時間はどんどん過ぎてゆきます。さあ、どうなってしまうのか、不安でいっぱいです。最初に描いたバラ色の研究企画書、それから実態はずれてゆきます。やってみたらそうではなかった、ということです。そのずれをどう解釈して、どう落としてゆくのか、決着させるのか。また、産学官の3者が納得できる落としどころをいかに見つけるのか。国プロでは、そこが大事でした。

落としどころは結局、責任者である自分が決めました。

それが正解だったかどうか、

どの立場に立つのかでその正解は変わります。
なので今でも当時の判断が正しかったかはわかりません。

そんなことも思い出しました。苦い記憶です。

新規事業を振り返る（３）（終わり）

触媒（３）

触媒という材料の将来に向けた可能性について前回書きました。

触媒と環境は切っても切れない関係。
触媒がなくては環境は維持できない。

その触媒に期待されるのは、やっぱり再生可能エネルギーの領域。

ずばり、CO2と水を原料にして、太陽エネルギーを活用する形で化学品を合成する技術、ですね。

触媒は魔法の粉、これを振りかけるだけで今までできなかったものができるようになる、だから期待される。

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 「e-fuel（イーフューエル）」、クルマ向けの燃料（人工ガソリン）についてその必要性を書きました。

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しかし現状では、e-fuelの製造コストは高く、1リットルあたり500円。
コスト削減には、炭化水素鎖を合成する製造法であるフィッシャー・トロプシュ（FT）反応を改良する必要があり、そのために新しい触媒が必要とされているとのこと。

その触媒の現状について調べてみました。

フィッシャー・トロプシュ反応は、触媒（鉄やコバルト等）を用いる化学反応で、1920年代にドイツのフランツ・フィッシャーとハンス・トロプシュによって発明された。石油資源を持たないドイツで石炭ガスから液体炭化水素を合成するため開発されたもので、第二次世界大戦中にはドイツや日本で合成燃料の生産に応用された。本来は以下の化学反応式であるが、現在では、多数の類似の化学反応が開発され、フィッシャー・トロプシュ合成あるいはフィッシャー・トロプシュ化学といわれる分野となっている。石炭や炭素を含む廃棄物等の様々な固体を原料とした液体炭化水素の生成に応用されている。
　　　　CH4 ＋　（1/2）O2　→　2H2　＋　CO
　　　  （2n＋1）H2 ＋ nCO　→　Cn H2n＋2 ＋　nH2O

 

まず、これがフィッシャー・トロプシュ反応で、触媒には鉄やコバルトが使われています。もともと石炭を液体燃料に変換できるという反応なので、理論的には、石炭よりも環境に優しい代替物質（例えばバイオマス）も液体燃料に変換できる可能性があるのですが、その実現に向けた研究の成果はこれまでのところ、効率が悪く、そもそも石油と競争できるほどの低価格が実現できていないのが実情だそうです。

FT法は、ガスをそのまま変換する、あるいは固体（石炭やピーナッツの殻をすりつぶしたものでもよい）から生成したガスを変換する点では優れているのだが、生成物に幅があり、ほとんどの場合、メタンなどの軽油から重質のワックスまでのさまざまな合成石油生成物のブレンドとなる。最も有用なガソリン、ディーゼル燃料、航空燃料（灯油）は、その中間に位置するため、分離、精製する必要がある。そのため、これらの燃料の大規模なFT合成は通常2段階プロセスで、それによりコストと複雑度が増し、環境汚染が深刻化している。

それ故、FT法を使った合成液体燃料の商業生産は、原料価格が極めて低い場合（中国には石炭を処理する生産施設がある）、または手段が他にない場合（南アフリカではアパルトヘイト政策の時代、経済制裁を受けて石油を輸入できず、同国のサソール社はFT法を用いた石炭液化技術を開発）に限られる。

そんな状況を踏まえ、富山大学の研究チーム（椿範立（つばき・のりたつ））は、使用する触媒（多孔質材料のゼオライトに、コバルトナノ粒子と希土類助触媒を担持させたもの）の組成を微調整することで化学反応を制御し、目的の液体燃料を選択的に合成で切ることに成功した。例えば、選択率74％のガソリンまたは選択率72％のジェット燃料を生成。鉄やコバルトを二酸化ケイ素や酸化アルミニウムに担持させた触媒を用いる従来のプロセスではこれまで、FT合成で選択率50％超の生成物を得ることは無理だった。しかし、障壁の打破は、もう少し先の話だ。ゼオライト系触媒は失活しやすく、上記論文によれば燃料の合成は、指ぬきサイズの反応器の中でわずか1gの触媒を使って行われた。このプロセスの経済性向上には、このプロセスをもっと長い間安定的に実施し、100t以上の触媒を使える反応器にスケールアップする必要がある。この研究を率いた富山大学大学院の化学者、椿範立（つばき・のりたつ）は、このプロセスを用いるとFT反応から灯油やガソリンを初めて「ワンステップ」で直接合成できる可能性が生まれる、つまり、高収率なので分離段階が不要になることがこのプロセスの大きな利点だという。

また、担持型ＦＴ商業触媒ではコバルト含有量が重量比で３０～４０％ですが、今回の発見により５～１０％以下まで削減することが可能だそうです。

www.jst.go.jp

従来、問題とされてきたフィッシャー・トロプシュ反応の課題（コスト）が新しい触媒によって解決されるかもしれません。

カーボンニュートラルな人工ガソリンができるかもしれません。
そして、それができればクルマは内燃機関／エンジンのまま使うことができます。

新しい触媒の出現が、地球の将来まで左右しそうです。

触媒（３）（終わり）

カーボンリサイクル（９）

 カーボンリサイクルについて、その動きを書いてきました。

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その全体像は以下です。

簡単に言ってしまうと、大気に排出される二酸化炭素（CO2）をすべて回収し、再生可能エネルギー（太陽光発電）で作られた水素と反応させて、私たちが日常使う燃料やプラスチック製品などを製造しよう、というものです。

要するに、炭素が、プラスチックになったり、二酸化炭素になったりして、地球上をぐるぐる回るということです、これだと、石油を掘り出して、二酸化炭素を排出しつづけてきた従来とは異なって、地球上に存在するトータル炭素量が変わりません。むしろ、二酸化炭素を固定化することで大気中の二酸化炭素を減らすことができるわけです。

したがって、地球温暖化を抑制できる、という話につながります。

話としては納得です。

しかし、このサイクルには前提があります。

それは、

クリーンな水素（CO2を排出させることなく作られた水素）を安く作ることができること。また、純度の高いCO2を効率よく取り出せること、さらにこの水素とCO2を反応させて、現在使用されている莫大な量の化学品や燃料を適正な価格で供給できること、です。

これは、再生可能エネルギーの行方にも関わるし、クルマの燃料にも関係してきます。今、地球上で行われているほとんどの経済活動に大きな影響を与えるものです。

政府のロードマップでは、２０５０年には、これらが普及し始めるとしています。
あと、３０年です。

もう、脱炭素は地球温暖化抑制のためには、やらなければならないこと、というコンセンサスができてしまっています。

だから、カーボンリサイクルはやらなければならないし、やってゆくでしょうけど、あと30年でできるかどうか。

PLA樹脂（ポリ乳酸）というプラスチック材料があります。これは約20年前に開発された植物由来のプラスチック素材です。石油由来に変わる素材として作られたのがPLA樹脂です。でも、現在その生産量は世界中で15万トン／年程度。プラスチックすべての生産量が３億８千万トン／年（２０１５年）ということですから、全体のうち、わずか０．０４％。二酸化炭素削減の効果はほとんどなし、だと思います。

政府が掲げるロードマップにもコストのことが書かれていますが、それがすべてかと思います。二酸化炭素と水素から、どれだけ安く石油化学製品を作れるのか、それでカーボンリサイクルができるかどうかは決まる。

そう思います。

カーボンリサイクル（９）（終わり）

閑話休題（６）

少し前にGo To Travelに行ってきました。

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宿泊費がかなり安くなるので、これはいい。

また、行こうと思っていたのですが、コロナ禍がなかなか収まらず、ちょっと様子見の状態です。

さて、前に旅行したのは『出雲』。

山陰地方、島根県、です。

山陰地方、地図で言えば、日本海側で右から鳥取、島根、山口と並んでいるところ。
そのほぼ真ん中が出雲市。

言うまでもなく、出雲大社がある町。

ここは神の世界ですね。
たくさんのお社があって、たくさんの神様がいる。

日本人として、日本がここから始まったのだ、と思うと、背筋が伸びて、厳粛な気持ちになります。

出雲大社の祭神は大国主命。葦原中国（あしはらのなかつくに）の国作りを完成させたものの、高天原（たかあまのはら）からきた天照大御神（あまてらすおおみかみ）に国譲りをしました。

次は天照大御神を祭る伊勢神宮かな。

閑話休題（６）（終わり）

新規事業を振り返る（２）

 以前、立ち上げた新規事業のことを書いています。

 

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今回は、それに至る過程についてです。

自分は、研究者、技術者で、新商品を目指した研究を行ってきました。その研究のやり方なのですが、まず、大学などとの共同研究をスタートさせました。こんな研究がいいかな、と思い定めて、一緒にやれそうな大学をあたって、共同研究を打診してました。総じて大学の先生方は好意的で、よほどのことがない限り、受けていただけます。

外部の方と一緒に研究を進めることで、より客観的になれる、独りよがりでない研究を行える、など、いいことが多くあります。また、研究の成果がアカデミックの分野で評価されることもあります（学会発表や論文など）。その評価結果をもとにさらに展開を考えてゆくこともできます。なので、大学との共同研究は企業にとって、とても大事で有益だと思っています。

で、また、その研究内容（成果）によっては、また、そのタイミングによっては、国プロ（NEDOやJSTが主導するような）に参加することもあります。実際に、自分が携わった共同研究は、NEDOやJSTのプロジェクトになってゆきました。もし、企業単独で進めていたら、おそらくこのようなプロジェクトにはなっていなかったように思います。これも大学との共同研究のいいところかな、と思います。

しかし、企業側（経営側）からすると、NEDOやJSTのプロジェクトが、企業業績になんの関係があるのか、新商品開発の上で、やる意味があるのか、という疑念が出るかと思うのですが、自分の経験上、結果として商品化につながり、売り上げに貢献した、ということですから意味あり、という話になります。もっと、具体的に言えば、自分がいた企業は、NEDOやJSTという国家プロジェクトのブランドを使って、積極的に宣伝（プレスリリース）し、そこで新規顧客を掴んでいます。要するに、そのブランドイメージを利用して販売活動につなげたということです。

新規事業にはいくつかのターニングポイントがあると思います。
研究から事業立ち上げに向かう折り返し点。

その一つがこの国プロだったと思います。

新規事業を振り返る（２）（終わり）

触媒（２）

触媒のはなし、つづきです。

 触媒という材料、どこで使われていて、将来はどうなるのか、ということ。

触媒学会のホームページからの引用です。

大きく分けると、自動車向けの排ガス処理、それと石油化学製品の製造用の２つが、現在の触媒用途となります。

自動車向け排ガス処理；

自動車のエンジンでガソリンが燃えて出てくる排気ガスには、窒素酸化物(NOx)と呼ばれる窒素原子と酸素原子が結びついた気体や、ガソリンの燃え残りが含まれています。これらは大気汚染物質であり、光化学スモッグや酸性雨の原因となり、地球環境や私たちの健康に悪影響を与えます。従って、これらの有害物質を取り除くために、自動車のエンジンとマフラーの間に、有害なこれらの物質を無害な二酸化炭素・水・窒素にかえてしまうハニカム触媒が組み込まれています。この触媒には白金やパラジウム、ロジウムなどの貴金属が使われています。

エンジンから吐き出される排気ガスを効率よくきれいにするために、触媒はたくさんの細かい穴があいている、ハチの巣（＝ハニカム）のような形をした筒の壁に固定されています。細かい穴の中を排気ガスが通り抜けていくうちに、排気ガス中の有害な物質が壁に固定されている触媒（貴金属）とぶつかって、無害な窒素や二酸化炭素と水に分解されていくのです。自動車の中の狭いスペースにできるだけ多くの触媒を積み込むために、この穴は出来るだけ細くしてあります。

石油化学製品の製造用；

プラスチック製品や、服、スニーカー、洗剤、化粧品などの化学製品は全て石油からできています。これらの製品をつくり出すためには製品に合った原料が必要で、その原料は基礎化学品からつくり出され、その基礎化学品は原油を「蒸留」してつくりだされたナフサから作られます。このナフサから基礎化学品をつくり出す時と、基礎化学品から原料を作り出す時（化学反応させるとき）に触媒が使われます。

また、未来を創る触媒として代表的なもの。ひとつは燃料電池、そしてもう１つは光触媒。燃料電池はスペースシャトルや、究極のエコカーである燃料電池自動車（FCV)に搭載されています。一方、光触媒はセルフクリーニング機能を利用し、建物の外壁材やトイレの便器、タイル、空気清浄機などに利用されています。最近では太陽エネルギーを化学エネルギーに変換できる触媒として注目され、世界中で研究が進められています。

・・・・だそうです。ここで引用終わり。

将来のはなしのつづき。

少し、古いのですが、平成21年度成果報告書 情報収集事業 「触媒アウトカムローリング先導調査」報告書を見てみます。（2011年2月公表）

もしろん、燃料電池や光触媒はありますが、そのほかに、依然として排ガス浄化やCO2固定化やクリーン燃料製造などが挙げられています。ほぼ10年前の調査なのですが、今でもその認識は大きくかわりませんね。

また、同じ資料の中に、触媒の将来貢献を系統的に記した図がありましたのであわせて転記します。

ここで、注目するのは、やはりエネルギー関係の領域です。触媒に対する期待度もこの領域で大きいようです。特に再生可能エネルギーのところ。

触媒への期待、まとめたのが以下です。

【想定される将来の社会ニーズに応えるために期待される触媒技術領域】
　●CO2削減技術
　●有害物質の大幅削減技術
　●石油に依存しない化学品製造技術
　●化学プロセスにおける省エネ技術
　●反応場のみを加熱するシステム
　●少量生産工程の効率化技術
　●省エネ、省資源型製造技術

また、今後の触媒に期待される機能には以下のような例がある。このうち特に、人工光
合成触媒は、“夢の触媒”とされている。
【今後の触媒に期待される機能】
　●リサイクルしやすい触媒
　●長寿命触媒
　●100%選択性をもつ触媒
　●高温耐性をもつ酵素触媒
　●分離工程不要な触媒
　●常温・常圧で反応する触媒
　●人工光合成用触媒

人工光合成は、CO2と水を原材料に、太陽エネルギーを活用する形で化学品を合成する技術。

触媒と地球温暖化、環境問題、脱炭素化。
とても密接な関係があって、新しい触媒の発見が、地球環境問題を一気に解決してしまう、そんな期待も感じます。

触媒（２）（終わり）

触媒（１）

このブログ。
主に『環境』について書いています。

その環境を維持したり、よくする大事な技術の一つに『触媒』があります。

これは自分が専門とする領域の一つでもあります。

ということで、

まず、その触媒とは？　ということについて、お話させてください。

「触媒は、化学反応においてそのもの自身は変化しないが、反応速度を変化させる物質」

自分はかわらないけど、その周りでおこる化学反応を促進するもの、ということです。
反応の鼻薬？　助っ人？　縁の下の力持ち？　そんな感じですね。

少し、難しく書けば、下の図のような役割を果たすということです。

 

反応が起こるとき、だいたい外からエネルギーを与えてやる必要があります。これをエネルギー状態で書いたのがこの図です。反応の進行とともに、エネルギーが与えられ、高いエネルギーレベルに物質が変化してゆきます。それで、その壁を乗り越えるとやっと反応の終結に向かうわけです。そこで、反応物質と生成物質のエネルギー差に応じて発熱であったり吸熱がおこることとなります。でも、まず必要なのは外部からのエネルギー供給であり（これが活性化エネルギーに相当）、それが低ければ低いほど、反応しやすいということになります。

この活性化エネルギーの壁をなくす、もしくは低くする役割を果たすのが触媒というわけです。

これが、環境となんの関係があるのか、ということですが、この活性化エネルギーの低減が、ずばり省エネであり、省電力ということになるので、これはそのまま二酸化炭素の削減、環境の維持につながってゆきます。

また、もっと根本的には、安定なものから、ちょっと不安定なんだけど存在しうるものへの転換、要するに図の逆方向ということですが。これも触媒が存在することで可能で、化学物質を転換させることでエネルギーを蓄えることができる、ということになります。

例えば、水。

これは非常に安定な物質ですが、触媒の存在下、電気的に分解し、酸素と水素にすることができます。ここで得られた酸素と水素は水よりも不安定（＝エネルギーを吸収した状態）で、電気分解時に与えた電気エネルギーを変換したことになります。水素や酸素がエネルギーキャリアになっているわけです。

そんなことを考えていると、この地味な触媒という材料、脱炭素時代、再生可能エネルギーの時代のとっても大事な技術のように思えてきます。

触媒（１）（終わり）