石炭は米国の電力産業を支配しており、国内で消費される電力のほぼ半分を生産しています。現在、業界リーダーは他のエネルギー分野でも、主に輸送用の液体燃料源として石炭の使用を推進しています。支持者らは、これによりガソリン製造に使用される輸入石油の消費が減り、米国のエネルギー自給率が高まるだろうと主張している。環境保護活動家は、石炭を液体にすることを 気候変動災害と呼んでいます。
では、それは正確にどれくらい効率的なのでしょうか?
石炭液化技術の仕組み
石炭は、直接または間接液化を使用して液体燃料に変換できます。米国では直接液化は使用されていません。米国の基準に準拠するには、プロセス自体の価格が実用性を欠いているためです。
米国で使用されている技術である間接液化には 2 つのステップが含まれます。まず石炭をガス、つまり合成ガスと呼ばれる水素と一酸化炭素のバランスのとれた混合物に変換します。その後、気体は液体になり、燃料として使用されます。これは、合成ガスを化学的に精製して硫黄や窒素などの不純物を除去し、それをガソリンまたはディーゼルに変換するフィッシャー・トロプシュ プロセスを通じて最もよく行われます。この燃料は硫黄分を含まないため、ガソリンよりもクリーンであると言われています。
温室効果ガス排出量の観点から見ると、石炭液化技術は、特に石炭が唯一の原料であり、排出量が回収されない場合には非常に非効率的です。炭素回収技術がなければ、石炭から液体燃料への排出量は従来の原油からのガソリンの 2 倍になります。つまり、従来のガソリンの 27 ポンドと比較して、液体石炭では約 50 ポンドの CO2 が発生します。石炭を液体にするプロセスは水を多量に使用するプロセスでもあり、燃料が 1 ガロン生産されるごとに約 10 ガロンの水を使用します。アルゴンヌ国立研究所によると、原油からガソリンを製造するには、ガソリン 1 ガロンあたり 3 ～ 7 ガロンの水を使用します。
石炭自体には、単位エネルギー当たりの炭素量が天然ガスのほぼ 2 倍、石油よりも約 20% 多く含まれています。次に、石炭を液体燃料に変えると、工場でと燃料が車両で消費されるときに 2 回、二酸化炭素の流れが生成されます。
二酸化炭素回収と貯留が実装される場合の技術の効率については、いくつかの議論があります。 EPA の報告書を含むほとんどの報告では、たとえ排出量の 90% が捕捉されたとしても、Well-to-Wheel の総排出量 (抽出から消費まで) を考慮すると、液化石炭は依然としてガソリンよりも多くの排出量を生成していると述べています。
しかし、国立エネルギー技術研究所 (NETL) の研究では、石炭液化プラントで炭素回収を使用すると、ライフサイクル排出量が従来の石油より 5 ～ 10% 低くなることがわかりました。
問題をさらに複雑にしているのは、二酸化炭素回収が必要でない限り、あるいは二酸化炭素排出量が法的に制限されるまでは、プラントが実際に二酸化炭素排出量を回収するという保証はないということだ。この技術によってコストが 1 バレルあたり約 5 ドル増加する可能性がある。
しかし、バイオマスが原料に加えられると状況は変わります。同じ NETL の調査によると、「非食料源バイオマスを重量比 30% の石炭と共ガス化してディーゼル燃料を製造すると、ライフサイクルの GHG 排出量が 2005 年の石油ベースラインよりも 4230% までさらに低下します」と、実行された計算に言及しています。その年。
しかし、バイオマスの利用は安くありません。によると、石炭から液体への精製プロセスは、最終的には同量の石油を精製するよりも 3 ～ 4 倍高価であり、バイオマスが石炭と混合される場合、プロセスはさらに高価になります。
石炭ガス化
一方、別のプロセスにより、石炭からエネルギーを抽出する全体的な効率が向上する可能性があります。によると、石炭ガス化プラントは、石炭ガスを燃焼させて単一の電源を生成すると同時に、蒸気タービン発電機で使用する蒸気も生成する「複合サイクル」を使用するため、従来の石炭火力発電所よりもはるかに効率的です。
研究者らは石炭ガス化の潜在的な応用を検討している。現時点での可能性としては、石炭 1 ポンドごとにより多くの電力を取り出す、よりクリーンに燃焼する発電所が挙げられます。 燃料電池技術での使用が可能となる、クリーンに燃焼する水素の生産。特定の化学物質の生産。またはこれらの可能性の組み合わせ。
