ケミカルルーピング
Chemical looping (CLC)
詳細
概要
ケミカルルーピング燃焼（CLC）は、石炭などの燃料を空気で直接燃やさず、金属酸化物の粒子（キャリア）が持つ酸素で燃料を酸化させる技術です。NEDOの事業資料は、還元された金属は空気で再酸化されて再利用され、反応生成物はCO2とH2Oになるため、冷却によって高純度のCO2を回収でき、分離のためのエネルギー損失を伴わないCO2回収型の燃焼技術と説明しています。
仕組み
NEDOの2025年の成果報告資料では、酸化鉄を含む粒子をキャリアとして、循環流動層の中で各塔を循環させる構成が示されています。
- 空気反応塔（AR）: 空気中の酸素でキャリア（FeO）を酸化する
- 燃料反応塔（FR）: バイオマスや有機廃液などの燃料をキャリアの酸素で酸化し、CO2と水蒸気を出す
- 水素生成塔（HR）: 水蒸気とキャリアを反応させて水素を作る
発熱は系外へ出して発電に使います。1つのプロセスから電力、水素、CO2など複数の製品を得ることを「ポリジェネレーション」と呼びます。
制度と開発の位置づけ
NEDOは2015年度から2017年度に「CO2分離型化学燃焼石炭利用技術開発」（通称ケミカルルーピング）を実施し、石炭利用のプロセス実現に技術的な目処をつけましたが、経済性や市場が不透明なため一時中断しました。その後、燃料の多様化と有価物の併産を加えた「CO2分離・回収型ポリジェネレーションシステム技術開発」を始めています。2020年度から2024年度のケミカルルーピング燃焼ポリジェネレーション技術開発では、CO2分離・回収コストを1,000円台/t-CO2と見通せる設備設計技術に目処をつけることが目標でした。参加機関は、カーボンフロンティア機構、大阪ガス、JFEエンジニアリングと、新潟大学、中央大学、東京科学大学、群馬大学です。
スタートアップの取り組み
ライノフラックスは、京都大学の研究成果をもとに2024年4月に設立された企業で、「湿式ケミカルルーピング技術」を開発しています。同社の発表によると、バイオマスを水溶液に溶かし、触媒でCO2に酸化して化学エネルギーを取り出し、それを電気に変える非燃焼・低温のプロセスです。1kWプロトタイプで累計240時間超の運転を達成し、副生するCO2の純度は99.9%以上としています（発表、2026年5月）。上で述べた金属酸化物を循環させる方式とは構成が異なります。
NEDOの2026年度の採択資料では、同社は2,400時間以上の連続運転と不純物課題の解決を目標に、パイロット機への拡張に取り組みます。事業化計画は、2029年度に100kW級の商用機を初号機として納入し、500〜2,000kW級へ広げるとしています。プレスリリースでは、商用初号機は2028年を目指すとされています。