石炭をエネルギーに変えるためのステップとは？

米国は世界で最も多くの石炭埋蔵量を誇り、推定で約300億トン、現在の消費ペースで換算すれば約240年間の供給が可能です。クリーンエネルギーへの転換が叫ばれる中、石炭は環境負荷の高いエネルギー源として批判されてきましたが、近年の技術革新により、石炭をよりクリーンかつ効率的にエネルギーへ変換する方法が次々と登場しています。以下では、主な変換プロセスとその特徴を紹介します。

石炭から合成ガスへ

19世紀にボストンなどの近代都市が街灯や家庭用照明に石炭を燃やしてロマンチックなガスライトを提供した際、同時に大量の汚染が発生していました。現在では、触媒ガス化という高度な手法で石炭と固体触媒、蒸気を狭いシリンダー内で反応させ、圧力をかけて水素と一酸化炭素（合成ガス）を生成します。この過程で二酸化炭素も少量生成されますが、生成された二酸化炭素の分離・安全な処理が課題となっています。合成ガスはさらに液体燃料、すなわち合成石油へと変換することが可能です。

石炭から液体燃料へ

石炭から液体燃料への変換は「石炭液化（CTL）」と呼ばれ、合成ガスを生成した後、さらに液体燃料へと変換します。CTLは従来の化石燃料に比べて粒子状物質や炭化水素の排出が55～60％少なく、大気汚染やスモッグの削減に貢献します。2009年のCTL原油価格はバレルあたり約45ドルで、化石燃料市場の価格変動に左右されにくいとされています。現在のCTLディーゼルは税抜きでガロンあたり約1.24ドルです。製造プロセスは、まず石炭をガス化装置に入れ空気、酸素、または蒸気と反応させ合成ガス（シンガス）を生成し、次にコバルトや鉄などの固体触媒と反応させて炭化水素へ変換します。冷却することで液体燃料が得られます。

石炭から電力へ

最も一般的な利用法は発電です。固体の石炭を粉砕して熱風と混合し、炉で燃焼させて水を加熱し蒸気を発生させます。この蒸気がタービンのブレードを回転させ、発電機を駆動します。発電機内部の銅コイルと磁石が電力に変換されます。使用後の蒸気はコンデンサーで回収され、再び循環させて発電を続けます。米国エネルギー省は、石炭ガス化を利用した排出ゼロの発電プラントの開発にも取り組んでいます。

これらの技術は、石炭という豊富な資源をクリーンエネルギーへ転換し、エネルギー安全保障と環境負荷低減の両立を目指す重要なステップとなります。