為推進(jìn)利用沼氣中的甲烷制造甲醇和甲酸的光化學(xué)設(shè)備的實(shí)用化，大阪大學(xué)、北海道興部町、Air Water Hokkaido（北海道札幌市）和巖田地崎建設(shè)（北海道札幌市）在興部町管理的興部北興沼氣工廠內(nèi)建設(shè)了中試工廠，并于5月26日舉行了竣工儀式。

此次建設(shè)的中試工廠主體以內(nèi)部容量約為1m³(1000L)的“反應(yīng)槽”為中心，用以實(shí)施將現(xiàn)有興部北興沼氣廠產(chǎn)生的沼氣轉(zhuǎn)化為生物甲醇和生物甲酸的工藝流程。由此建成世界上第一個使用畜牧業(yè)由來原料的甲烷光化學(xué)中試工廠。

將沼氣中的甲烷轉(zhuǎn)化為甲醇和甲酸

（來源：Air Water）

2021年2月，四家公司和機(jī)構(gòu)共同簽署了“利用沼氣生產(chǎn)甲醇和甲酸的光化學(xué)設(shè)備的實(shí)用化開發(fā)”合作協(xié)議，并推進(jìn)實(shí)施。此外，2021年4月該項(xiàng)目得到NEDO采納之后，開始實(shí)施更具體的研發(fā)，并且為擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)室研究的規(guī)模，設(shè)計(jì)和建設(shè)中試工廠——“甲烷氧化技術(shù)研發(fā)大樓”。

興部北興沼氣設(shè)備除了處理牲畜糞便外，還接收城鎮(zhèn)產(chǎn)生的污水污泥、食物垃圾和食品加工殘?jiān)?，并對生物質(zhì)資源的有效利用進(jìn)行實(shí)證。此外，利用甲烷發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣進(jìn)行沼氣發(fā)電，并使用固定價(jià)格收購制度（FIT）進(jìn)行銷售。

本次技術(shù)中使用的甲烷來自北海道畜牧業(yè)區(qū)引進(jìn)的沼氣設(shè)備。沼氣設(shè)備以牲畜糞便為主要原料生產(chǎn)消化液（可用于飼料生產(chǎn)的有機(jī)肥料），同時也生產(chǎn)作為碳中性能源的沼氣（甲烷：60%、CO₂：40%）。

通過將該沼氣轉(zhuǎn)化為甲醇和甲酸，從而建立以FIT售電為主要商業(yè)模式的新型沼氣設(shè)備。此外，通過有效利用畜禽糞便中的甲烷，有望創(chuàng)造出世界上第一個“利用畜禽糞便生產(chǎn)生物甲醇和生物甲酸”的新產(chǎn)業(yè)，并為減少溫室氣體排放作出巨大貢獻(xiàn)。

大阪大學(xué)的研究小組于2018年發(fā)現(xiàn)了通過將二氧化氯（消毒除臭劑的有效成分）和甲烷氣體溶解在特殊的溶劑中并使其暴露在光線下，可以在常溫和常壓下將甲烷轉(zhuǎn)換為甲醇和甲酸的技術(shù)。過去，通常以天然氣為原料，利用一氧化碳與氫氣的合成反應(yīng)得到甲醇，但由于需要高腐蝕性金屬催化劑和高溫高壓條件，因而無法在日本國內(nèi)建立生產(chǎn)體制。

通過使用該技術(shù)，為目前需要通過進(jìn)口滿足日本國內(nèi)需求的甲醇，以及廣泛用作畜牧業(yè)區(qū)青貯飼料添加劑的甲酸開辟了日本國內(nèi)的生產(chǎn)途徑。

甲醇被廣泛用作燃料和溶劑，是酚醛樹脂、粘合劑和醋酸等基礎(chǔ)化學(xué)品的原料。另外，近年來甲酸常被用作氫能載體。

碳中和循環(huán)型畜牧業(yè)系統(tǒng)概要

（來源：Air Water）

計(jì)劃根據(jù)在興部町的開展情況，為實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的各種生成物構(gòu)建商業(yè)模型。

由于生產(chǎn)的甲醇在常溫常壓下為液體，適合運(yùn)輸，因此除了作為沼氣設(shè)備自身熱源（電力、熱水）外，還將供應(yīng)給城鎮(zhèn)的EV充電站和公共設(shè)施的燃料電池，并將生成的電力用作公共汽車和設(shè)施運(yùn)行的電源。此外，由于使用甲醇作為重油的替代燃料可以為減少溫室氣體排放作出很大貢獻(xiàn)，因此將考慮將其用于工廠等地。

預(yù)計(jì)該技術(shù)開發(fā)完成后，將成立一個國家項(xiàng)目，建立以能源地產(chǎn)地銷為基礎(chǔ)的碳中和循環(huán)型畜牧業(yè)系統(tǒng)，目標(biāo)2030年后實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的實(shí)用化，在實(shí)際畜牧業(yè)區(qū)引入該系統(tǒng)，以及實(shí)現(xiàn)對生成物的有效利用等。

考慮在最初的研究領(lǐng)域——興部町引入甲烷光氧化技術(shù)，以期在發(fā)生災(zāi)害時使用生物甲醇并在畜牧業(yè)中使用生物甲酸，此外，還將致力于把該系統(tǒng)推廣至全國。

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翻譯：李釋云

審校：李   涵

統(tǒng)稿：李淑珊

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