A LCA on the H₂S and HCl Removal Procedures Using in HAS-Clays

抄録

本論文は，バイオマスからガス化プロセスを経て，燃料電池アプリケーション用のH₂燃料について，特に，燃料規格として重要となる不純物除去に関する影響をライフサイクルアセスメント（LCA）により評価を行った。不純物除去で使用される吸着剤や触媒に含まれる金属酸化物の使用は，LCA指標において大きな影響を及ぼすことが示唆されている。ここでは，ガス化合成ガスからの不純物の除去のため，HAS-Clay（非晶質含水アルミニウムケイ酸塩及び粘土からなる合成物質）を吸着剤として想定し，H₂S やHClの吸着試験ならびにプロセス設計により，1 Nm³のBio-H₂を機能単位として環境影響指標の評価を行った。なお，本研究で検討する環境影響指標は，地球温暖化（GWP）及び金属資源枯渇（ADP）指標とした。 まず，HAS-Clayによる吸着試験においては，H₂S及びHClは，分離除去できることが判明した。ただし，HClの場合には，CaCO₃と混合させた吸着剤の性能が高いことが分かった。また，HAS-Clayは圧力スウィング吸着方式による水素精製で用いられるため，水素精製操作と同時あるいは連続的に，不純物の完全除去を目指したプロセス評価を行った。 この結果，H₂Sについては，吸着剤としてHAS-Clay及びZnOあるいはFe₂O₃とした場合，GWPは，従来ケースの 19.4 g-CO₂/Nm³-Bio-H₂に対し，3.18あるいは1.43 g-CO₂/Nm³-Bio-H₂となった。また，ADPについては，従来ケースの2.75 × 10^-2 g-Sb eq./Nm³-Bio-H₂に対して，7.63 × 10^-6 あるいは3.42 × 10^-6 g-Sb eq./Nm³-Bio-H₂という結果が得られた。 一方，HClにおける環境影響指標については，HAS-Clayの再生利用，あるいは粘土（天然資源）による利用を想定しなければ，環境上の利益を得ることができない可能性あることが示され，同様な特性を持つ吸着剤の選択や運転条件の検討が必要であること示唆された。