温室効果ガスの排出ゼロを目標とする「2050年カーボンニュートラル宣言」が日本政府から発表されるなど、社会全体で脱炭素へのさらなる取り組みが求められています。これに伴いますます活発化しているのが、発電などにおけるCO₂排出量が少ない燃料の開発・導入に関する研究です。

なかでも燃焼によるCO₂発生が“ゼロ”となる水素燃料、アンモニア燃料などは、次世代の燃料候補として注目を集めています。経済産業省が2021年に発表した第6次「エネルギー基本計画」では2050年に電力ソースの大半を「脱炭素電源」とする予定としており、そのなかでも水素、アンモニアが有望な燃料として挙げられています。

「エネルギー基本計画」における想定

参考（外部ページにリンクします）

• 資源エネルギー庁「水素・アンモニアを取り巻く現状と今後の検討の方向性」

日工では2022年7月に、東京ガスと共同で水素バーナー（水素専焼バーナー）の開発を開始しました。以前から、石炭・石油と比べCO₂排出量が少ない天然ガス（LNG・LPG）を用いたバーナーなどを提供する一方、培ってきたガス燃焼技術を活かしてアンモニアをはじめとする次世代燃料の研究を進めてきましたが、今回のプロジェクトにおいてはこれらのノウハウを活かし、水素燃料の知見を有する東京ガスと協力して開発を進めていきます。

最終的には、アスファルトプラントの乾燥・加熱工程で用いる大型バーナーに対応することを目標とします。これは世界初の試みで、試算では国内の全アスファルトプラントを水素バーナーに置き換えることで年間約97.5万トンのCO₂削減に繋がる見込みです。国内全てのアスファルト合材工場における年間CO₂排出量は平均して130万トンと試算されており^※、実に75％ほどの排出削減が実現する計算です。

※出典：（一社）アスファルト合材協会「アスファルト合材No.140（2021年10月号）」

1.　水素専焼により燃焼時のCO₂排出量ゼロ

燃焼時にCO₂が発生しない水素を燃料とすることで、CO2排出量ゼロを実現します。

2.　低NO_Xと安定燃焼の両立

従来の天然ガスバーナーと同等のNO_X値を実現しました。東京ガスが天然ガスバーナーの低NO_X化で培った燃焼技術を応用し、バーナー内部のノズル最適化に取り組み、低NO_Xと安定燃焼を両立しています。

3.　水素・天然ガス混燃も可能

本バーナーは0～100％の混合比率で水素・天然ガスの混燃が可能です。現在は高価な水素を天然ガスと混燃させることで、エネルギーコストを低減しながら、天然ガス専焼と比べてCO₂排出量を削減します。また、再生可能エネルギー由来の水素は天候の影響で供給量が変動する可能性がある等、供給面での課題もある中、混燃を可能とすることで、安定操業にも貢献します。

4.　既設バーナーを部品交換するだけで水素燃料への対応が可能

日工が培ったバーナー設計技術により、既設バーナー本体を活かしながら、バーナー部品を交換するだけで水素燃焼が可能であるため、最小限の設備改造で導入可能です。

並行して、アンモニア燃料を用いるアンモニアバーナーの開発も進めています。開発ではまず、小型のアンモニアバーナーでの燃焼実験をし、燃焼データを検証。次のステップとして500kW（重油50リットル/h相当）クラスの燃焼試験を行い、アンモニアバーナーの製品化を目指します。国内のアンモニア供給体制はまだ整備途中のところもありますが、これと歩調を合わせ、さらなる大型バーナーの開発を進めていく予定です。また500kWクラスのアンモニアバーナーは、小型アスファルトプラント、窯業・鉱業ほか、幅広い業界で納入実績のあるマルチドライヤへの搭載が可能となり、アンモニア燃料を用いた加熱乾燥装置として実機導入が見込めます。

日工はアスファルトプラントの業界シェアの約7割を有していることから、かねてよりアスファルトプラントの製造工程における脱炭素化に取り組んできました。今後も引き続き、販売先のカーボンニュートラル実現に貢献する開発を進めていきます。