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摘要：日本大阪大学、北海道兴部町等四家公司和机构展开合作，共同建设了一个使用畜牧业由来原料的甲烷光化学中试工厂，将在该工厂内将沼气转化为甲醇和甲酸。通过有效利用畜禽粪便中的甲烷，有望开创“利用畜禽粪便生产生物甲醇和生物甲酸”的新产业。

关键字：沼气、甲酸、甲醇、光化学设备、碳中和循环型畜牧业系统、氢能载体

为推进利用沼气中的甲烷制造甲醇和甲酸的光化学设备的实用化，大阪大学、北海道兴部町、Air Water Hokkaido（北海道札幌市）和岩田地崎建设（北海道札幌市）在兴部町管理的兴部北兴沼气工厂内建设了中试工厂，并于5月26日举行了竣工仪式。

此次建设的中试工厂主体以内部容量约为1m³(1000L)的“反应槽”为中心，用以实施将现有兴部北兴沼气厂产生的沼气转化为生物甲醇和生物甲酸的工艺流程。由此建成世界上第一个使用畜牧业由来原料的甲烷光化学中试工厂。

将沼气中的甲烷转化为甲醇和甲酸

（来源：Air Water）

2021年2月，四家公司和机构共同签署了“利用沼气生产甲醇和甲酸的光化学设备的实用化开发”合作协议，并推进实施。此外，2021年4月该项目得到NEDO采纳之后，开始实施更具体的研发，并且为扩大实验室研究的规模，设计和建设中试工厂——“甲烷氧化技术研发大楼”。

兴部北兴沼气设备除了处理牲畜粪便外，还接收城镇产生的污水污泥、食物垃圾和食品加工残渣，并对生物质资源的有效利用进行实证。此外，利用甲烷发酵产生的沼气进行沼气发电，并使用固定价格收购制度（FIT）进行销售。

本次技术中使用的甲烷来自北海道畜牧业区引进的沼气设备。沼气设备以牲畜粪便为主要原料生产消化液（可用于饲料生产的有机肥料），同时也生产作为碳中性能源的沼气（甲烷：60%、CO₂：40%）。

通过将该沼气转化为甲醇和甲酸，从而建立以FIT售电为主要商业模式的新型沼气设备。此外，通过有效利用畜禽粪便中的甲烷，有望创造出世界上第一个“利用畜禽粪便生产生物甲醇和生物甲酸”的新产业，并为减少温室气体排放作出巨大贡献。

甲醇和甲酸的用途

大阪大学的研究小组于2018年发现了通过将二氧化氯（消毒除臭剂的有效成分）和甲烷气体溶解在特殊的溶剂中并使其暴露在光线下，可以在常温和常压下将甲烷转换为甲醇和甲酸的技术。过去，通常以天然气为原料，利用一氧化碳与氢气的合成反应得到甲醇，但由于需要高腐蚀性金属催化剂和高温高压条件，因而无法在日本国内建立生产体制。

通过使用该技术，为目前需要通过进口满足日本国内需求的甲醇，以及广泛用作畜牧业区青贮饲料添加剂的甲酸开辟了日本国内的生产途径。

甲醇被广泛用作燃料和溶剂，是酚醛树脂、粘合剂和醋酸等基础化学品的原料。另外，近年来甲酸常被用作氢能载体。

考虑将甲烷光氧化技术引入城镇并在日本推广

碳中和循环型畜牧业系统概要

（来源：Air Water）

计划根据在兴部町的开展情况，为实验过程中产生的各种生成物构建商业模型。

由于生产的甲醇在常温常压下为液体，适合运输，因此除了作为沼气设备自身热源（电力、热水）外，还将供应给城镇的EV充电站和公共设施的燃料电池，并将生成的电力用作公共汽车和设施运行的电源。此外，由于使用甲醇作为重油的替代燃料可以为减少温室气体排放作出很大贡献，因此将考虑将其用于工厂等地。

预计该技术开发完成后，将成立一个国家项目，建立以能源地产地销为基础的碳中和循环型畜牧业系统，目标2030年后实现该系统的实用化，在实际畜牧业区引入该系统，以及实现对生成物的有效利用等。

考虑在最初的研究领域——兴部町引入甲烷光氧化技术，以期在发生灾害时使用生物甲醇并在畜牧业中使用生物甲酸，此外，还将致力于把该系统推广至全国。

大阪大学等：利用沼气制造甲醇和甲酸并已完成实证设备