石炭は貴重な化石資源であり，燃料や原料としての高度利用は地球の環境保全や資源の有効利用の観点から極めて重要である。エネルギー分野では石炭ガス化複合発電技術の開発が，鉄鋼分野ではコークスの製造法の技術革新による省エネルギーや劣質な石炭種の使用拡大が進展している。これらの技術開発はわが国の産業におけるCO₂排出量の低減に多大な貢献を果たしてきた。一方で，CO₂排出量の低減が世界的な動きとなる中で，上記の産業においては脱石炭を推進することが喫緊の課題となっている。 石炭に代表される炭素資源は，炭素を循環する形で今後もエネルギー分野や鉄鋼分野をはじめとして，多様な産業で利用されると考えられるが，反応場が比較的高温であることや効率的なエネルギー変換を目指すほどに炭素資源の変換プロセスは複雑なものとなる。このような場の評価を行うためには，実験的な手法のみならず，数値解析的な手法を援用した現象の解明が必要とされる。熱流体解析をはじめとするシミュレーションの発展には，コンピューターの性能向上も相まって近年，めざましい発展を遂げている。しかしながら最先端のプロセスを予測するためには，新規なモデルの提案や精度の向上も必要となる。また，シミュレーションの展開においては，予測上必要となる物性値の測定も欠かすことはできない。これらの問題の解決を行いながら，従来のプロセスの高効率化により，CO₂の削減を図りながら，石炭や，人類の活動に用いられる炭素資源の循環利用を目指した研究を進めている。

バイオマスや褐炭の熱分解とこれに続く炭化物（チャー）のガス化，揮発成分改質におけるアルカリ・アルカリ土類金属種の挙動や触媒活性，揮発成分とチャーの転換に著しい影響を及ぼす両者の化学的相互作用等を明らかにした。これらの知見を踏まえ，新たな触媒ガス化法を提案し，700℃程度の低温におけるチャーおよび揮発成分の完全ガス化・改質の概念を提案し，これを実証した。 チャー，ガスおよび軽質油を併産する熱分解に関しては，原料の重質油分吸着・吸収能力，重質油と原料の共炭化性等を見出し，これらの物性と反応特性を利用した重質油分のリサイクルによる高温・触媒不要の重質油分フリー熱分解を概念実証した。 加熱時の軟化溶融性を持たない褐炭，バイオマスはコークス原料に不適とされてきたが，これらの資源が200℃以下の加熱と機械的加圧によって可塑化すること，さらに，この物性を利用して得た成型物中の粒子が炭化中に結合・合一する焼結的現象を見出し，高炉用コークスの数倍の強度を持つコークスを製造することに成功した。

内燃機関の高効率化・高出力密度化を実現するための基本となる研究として，火花点火（SI）機関の異常燃焼及び，予混合圧縮着火（HCCI）機関で発生する異常燃焼の発生を可視化し，そのメカニズムを明らかにした。特に，これまでメカニズムが不明であった，強いノッキングが発生する際の燃焼室内の自着火の発生とその成長速度を定量解析する手法を構築することで，強いノッキングは自着火が超音速で進行する形態に遷移しているために起こることを実測データから明確にした。

良好な環境の維持と持続的な経済成長の双方を満たすスマートな社会を実現するためには，資源消費型社会から循環型社会への転換が不可欠である。循環型社会への転換に向けて，既存の生産システムを根底から見直し，プロセス流体の持つ熱のエクセルギーを再生させ，循環利用する「自己熱再生」を提案した。また，この自己熱再生を用いることで，既存の産業プロセスの大幅な省エネルギー化が達成できることを明らかにするとともに，各プロセスの熱移動に伴うエクセルギー損失を最小化できることを理論的に証明した。このように，エクセルギーを考慮することで，新規の省エネルギーなプロセスの設計や，それら新規のプロセスを組み合わせたシステムの構築を行ってきた。さらには，それらのプロセス設計の要素技術となる物理化学現象を用いたエクセルギー再生装置の提案や常温付近の熱が有するエクセルギーを高効率に電気に変換するエネルギーハーベスティングシステム，また，そのエネルギーハーベスティングシステムを応用したワイヤレスセンサの開発を実施してきた。本項では，筆者が実施してきた検討内容を紹介し，これらの検討が低・脱炭素かつエネルギースマートな実現に資することを示す。

多様なバイオマス資源および前処理技術，エネルギー変換技術を対象としたバイオマスエネルギーシステムを設計および分析して，バイオマスのエネルギー利用に向けた課題およびその解決策を示した。木質バイオマスを対象としたサプライチェーン設計では，大規模かつ広範囲から資源を収集することで，石炭火力発電所での木質バイオマス混焼率を50％程度に高めることが可能であり，石炭を直接代替することでCO₂排出量を効果的に削減可能であることを示した。また，バイオマスエネルギーシステムの評価指標として従来用いられていたエネルギー収支比の問題点をあげて，新たな指標となる資源有効利用率と化石燃料代替率を提唱した。 さらに，木質バイオマスの利用可能量に推計に重要となる，素材生産から消費に至る木材のマテリアルフローを明らかにして，低品質材を供給する仕組みが重要であることを示した。

環境モデル都市である京都市では，新庁舎建物においても景観への配慮と徹底的な省エネ・低炭素が求められた。そこで，地産エネルギーを活用する環境配慮技術，景観と調和する環境配慮技術という２つの技術を融合させ，京都ならではのZEB（“KYOTO-STYLE ZEB”）庁舎の実現を目指した。

事務所用途に比べ，省エネが進展しない病院用途において，エネルギー消費量を構造的・抜本的に削減し，全国の病院に普及可能な革新的な省エネ技術の開発に挑戦した。大規模病院における「病院特有のエネルギー使用形態」を分析し，年間を通じて発生する冷房・暖房負荷や大気への放熱といった「熱の動き」に着眼し，「熱の動きをデザインする」技術を開発。

本取組は，小規模な既存建物の改修によって『ZEB』を達成したカネカソーラーテック株式会社事務所棟の事例である。一般的に小規模な既存建物は，改修費用に対して得られる省エネルギー削減量割合が少ないことや，建物強度等の制約より創エネ設備の設置が制限されることから，ZEB化改修は非常に困難なケースが多い。我々は安価な省エネ改修に加えて既存建物の制約を受けながら数種類の太陽電池を各々の特徴を活かすことで必要搭載量を確保し，「一次エネルギー削減率：65％・創エネを含む一次エネルギー削減率：104％」の『ZEB』を達成した。

本商品はこれまでの環境配慮の研究開発から市場への普及を目的とし，ZEH･LCCMを実現する高い環境性能と開放的で快適な居住環境を両立した住宅である。 敷地条件に対応しながら大容量のPVを搭載し，高い断熱性能，最適な気積設計による「スマートECOフォルム」の開発が，建物規模32坪のコンパクトなLCCM住宅を実現した。

家庭部門のCO₂排出削減には賃貸住宅のZEH化も必要です。賃貸住宅の長期安定経営と脱炭素社会の実現を両立させるために入居者メリットが大きい入居者売電方式でZEHを推進しています。

トップダウンによる省エネではなく，全社員が「“自分たちの職場・作業・設備”を省エネの目でロス・無駄がないかを探す」という，小さな「気づき」の積み重ねが大きな成果につながった報告である。 １年間で744件を実施（815件中），全部門で原単位の大幅改善を達成（対前年比87.1%）。

化粧品製造工場におけるカーボンニュートラルの実現に向けて，エネルギー監視システム （EMS）の導入とエネルギー使用量の最適化，生産計画と再エネの需給バランス予測システムの導入，生産プロセス別エネルギーの可視化などに取組み，同工場全体のエネルギー（原油換算）を2021年と2019年で比較して▲735 kL（▲9.5%）を達成した。

独自の省エネ理論「理論値エナジー」と「IoT 見える化システム」を融合し，加工ラインで秒単位の設備自動停止化等に取り組み，従来比▲32%の省エネを実現した。

熱源（冷温熱源・排熱回収・蓄熱），自然エネルギー利用，CGS，熱融通などシステム全体で最適制御を行う「E-SCATシリーズ」について紹介する。

換気機器と連動することで省エネ性と快適性を両立したビル用マルチエアコンについて紹介する。

長引くコロナ禍，在宅勤務によるエアコン使用時間の増加など，空気質へのこだわりと快適性要求が更に高まる中，快適性と省エネ性を高めるべく開発したルームエアコン23LXシリーズについて紹介する。

水素吸蔵合金は，低圧水素をコンパクトに貯蔵可能な媒体としてMHタンクに使用されている。本編は，この合金の熱力学的な評価方法や使われている合金の種類および特徴について紹介する。

クリーンコールテクノロジーとして石炭ガス化複合発電の開発が進められ，50万kW 級のプラントが2021年に営業運転を開始した。さらに，CO₂回収技術の適用や燃料電池複合発電の技術開発も進んでいる。本稿では，日本における石炭ガス化複合発電の開発の長い歴史と，カーボンニュートラルの実現に向けた取り組みを紹介する。