アンモニア産業の炭素削減には戦略的な排出制限が経済的に重要と新研究が示唆

Tokyo香港科技大学の研究によると、適切な排出制限を設定することがアンモニア産業における二酸化炭素排出量の削減に重要であることが示されています。研究者たちは、適切な排出基準を設けることで、土地利用問題や送電網の混雑といった問題を避けつつ、コストを抑えながらほぼ完全な二酸化炭素排出削減を達成できると指摘しています。

ヨーロッパでのアンモニア生産は毎年3,600万トンの二酸化炭素を排出しています。その理由は、化石燃料からの水素を使用しているためです。再生可能エネルギーを用いた水の電気分解による水素に切り替えることで、これらの排出を大幅に削減することが可能です。しかし、この切り替えはコストや物流の面で困難です。再生可能エネルギーの供給状況や、電力の地域ごとの炭素集約度が重要な要素となるでしょう。

ル・ジョンミン教授、マグダレーナ・クレムン教授、ステファノ・ミンゴラ博士が主導した研究では、異なる排出制限がコストに与える影響と、ヨーロッパにおける水素製造のための再生可能エネルギーへの転換について調査しました。彼らは2024年から2050年にわたるヨーロッパの38地点の詳細な再生可能エネルギーデータを使用しました。研究者たちは、アンモニア製造施設のための最適なコスト特性を見つけました。

主な発見として、以下の点が挙げられます。現在のレベルと比較して95%の排出削減が、ほとんどコストを増加させずに実現可能です。排出を完全にゼロにする（再生可能エネルギーによる完全なオフグリッド生産）ことは、特に資源が限られた地域で、コストや土地利用の問題を引き起こします。排出上限を戦略的に設定することで、環境目標、コスト、資源の利用可能性のバランスを取ることが可能になります。

この方法は、排出量の削減が難しい業界や低炭素燃料への移行を図っている業界にとって有効です。ルー教授は、アンモニア産業において低炭素技術を成功裏に採用するためには、適切な排出限界を設定することが重要であると述べました。

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クレムン教授は、この研究は環境目標を予算や資源の制約と調和させたい政策立案者にとって重要な情報を提供すると述べています。新しい技術に投資し、柔軟なプラント設計を利用することで、アンモニア生産プラントは再生可能エネルギーの供給の変動に対応でき、結果としてコストや土地利用を削減するのに役立ちます。

電解式水素の生産が比較的容易な地域では、政策立案者は厳格な脱炭素化目標を設定することが可能です。これらの地域では、化石燃料から水素を生成する場合に比べて、ほとんど余分なコストをかけずにほぼゼロ排出を達成できます。逆に、電解式水素の生産が困難な地域では、目標を緩和したり、期限を延長したりする必要があるかもしれません。

ミンゴラ博士は、異なる地域に適した計画を用い段階的に変化を実施することと、柔軟なプラント設計を組み合わせることが、アンモニア産業がその競争力を失わずに低炭素技術に移行する助けになると説明しました。

この研究は、Nature Communications誌に掲載され、ステファノ・ミンゴーラ博士が執筆し、ル・ジョンミン教授とマグダレナ・クレムン教授が主導しました。彼らは香港科技大学とETHチューリッヒの他の研究者と協力しました。参加者には、フランチェスコ・チュッチ教授、ジョヴァンニ・サンサヴィーニ教授、パオロ・ガブリエッリ博士、アレッサンドロ・マンゾッティ、マシュー・ロブソン、アンモニアエネルギー協会のケビン・ローワンホースト博士が含まれています。

排出量に厳しい制限を設けることで、経済の安定を維持しながら環境の改善を図ることができます。この研究は、政策立案者や業界のリーダーに対して、低炭素アンモニアの生産への移行を管理するための明確な指針を提供します。