本文2523字，阅读约需6分钟
摘 要：2020年10月，日本政府提出“2050年碳中和”（脱碳）目标。为实现这一目标，新能源技术的研究开发备受关注，以天然气为原料的城市燃气领域也是其中之一。东京瓦斯和大阪瓦斯致力于“合成甲烷”的实用化，其成分与天然气基本相同，但由于能够以环境中的CO2作为原料，因此即使燃烧也不会增加CO2总排放。这一技术被成为“甲烷化”东京瓦斯的执行董事矢加部久孝（氢·碳管理技术战略部长）表示：“（如果甲烷化投入实际使用）将有望助力难以进行电气化改造且需要高温热量的领域实现脱碳化。”该技术的另一个优势是可以直接使用液化天然气（LNG）运输船和城市燃气管道等现有设备。本文对主导研发的东京瓦斯和大阪瓦斯进行了采访，探讨甲烷化实用化面临的课题。
关键字：甲烷化、合成甲烷、城市燃气脱碳、SOEC甲烷化、能源转换、新能源技术、碳中和
2022年3月，甲烷化实证设施在东京瓦斯横滨研究所的一角启动运行。以氢气和二氧化碳为原料，利用现有的“萨巴蒂尔反应”技术制造城市燃气的主要成分——甲烷。在高约9.2米的塔状建筑中，纵向排列着被称为反应器的筒状装置。使用催化剂的化学合成技术可以将98%的输入CO2转化为甲烷。该实证设备由日立造船制作。
东京瓦斯内新设的甲烷化实证设备
该设备甲烷生产能力为每小时12.5标准立方米，相当于一般家庭260户的使用量。虽然还只是小规模设备，但东京瓦斯已通过实证实验证实了该设备可以制得高纯度甲烷。
今后，计划在研究所内逐步运行太阳能发电设备和制氢用水电解设备，并于2023年1月启动从附近垃圾焚烧厂的废气中分离和回收二氧化碳从而进行甲烷化的实验。
2020年代中期，东京瓦斯将在日本的工业园区等进行每小时产量为数百标准立方米的中式实验，制成的合成甲烷将被注入管道并用作城市燃气。此外，将在海外设置量产设备，并进口制得的合成甲烷，计划到2030年将城市燃气中的1%置换为合成甲烷。
大阪瓦斯也在加速进行研发。该公司将与资源巨头INPEX合作，于2024～2025年实施利用从长冈矿场内回收的二氧化碳制造合成甲烷的实证实验。制造能力约为每小时400标准立方米，在日本处于领先水平。此外，还将在2025年举办的大阪·关西世博会上，实施将食物垃圾发酵生成的沼气中所含的二氧化碳与使用可再生能源电力制造的氢作为原料制造合成甲烷的实证实验。
但是，合成甲烷在实现和天然气一样使用之前，还有许多需要跨越的障碍。其中最大的课题便是降低成本。
SOEC甲烷化燃烧实验的火焰