本記事は、「航空分野における水素の課題」シリーズの第1回目です。第2部を読む

水素は、航空業界の脱炭素化を促進する有望な解決策として注目されています。 理想的なシナリオでは、航空機は現在使用されている従来のジェットA燃料の代わりに、単に水素を燃料として使用することになるでしょう。しかし残念なことに、この次世代の排出ゼロ燃料の生産、貯蔵、輸送には、それなりの課題が伴います。また、水素が環境に与える影響は、その生産方法に大きく左右されます。ブルー水素とグリーン水素、そしてグレー水素の違いを理解することは、代替航空燃料としての水素の可能性を評価する上で重要な要素となります。

水素製造の種類

「ブルー水素」と「グリーン水素」の違いは何でしょうか。どちらも低炭素エネルギーの解決策として検討されていますが、ブルー水素は二酸化炭素回収・貯留（CCS）技術を用いた天然ガスから生産されるのに対し、グリーン水素は再生可能エネルギーを動力源とする電解によって生産されます。

水素は宇宙で9番目に多く存在する化学元素ですが、純粋な状態で存在することはあまりありません。水素を燃料として利用するためには、水素を抄造する必要がある。最も一般的な水素の製造方法は、灰色水素（Gray Hydrogen）と呼ばれるものです。これは、天然ガスからメタンの水蒸気改質プロセスで作られます。この方法では、温室効果ガスが発生し、大気中に放出されてしまいます。このプロセスの二酸化炭素排出量を改善するために、二酸化炭素を回収し、地下に貯蔵するCCS（Carbon Capture and Storage）ユニットを追加することができます。このプロセスでは、「ブルー水素」と呼ばれる水素が製造されます。有害な排出物を伴わない究極の水素製造プロセスは、「グリーン水素」です。グリーン水素は、再生可能な電力（理想的には風力や太陽光発電による電力）を使って、水の電気分解を行います。

航空業界において、ブルー水素とグリーン水素のどちらを選択するかは、水素燃料の全体的なカーボンフットプリントや、長期的な排出削減目標の達成における水素燃料の潜在的な役割に影響を与える可能性がある。

なぜ水素燃料なのか？  

航空宇宙産業は、毎年9億トン以上の二酸化炭素（CO2）を大気中に放出していると言われています1。欧州連合（EU）のグリーン・ディールを含む30カ国以上、国際民間航空機関（ICAO）や航空輸送行動グループ（ATAG）などの様々な組織が公約しているように、航空分野には、2005年から2050年の間に50％のCO2削減、最終的には2050年までに炭素排出を純ゼロにするという強い圧力がかかっているのである。水素はガソリンの約3倍のエネルギー（比エネルギー）を持ち、天然に豊富に存在すること、カーボンフリーで製造すればCO2の排出がないことから、従来のジェット燃料に代わる燃料として検討されています。

業界の課題

航空宇宙における変化は、特に破壊的な新技術を導入する場合、安全対策や規制方針を確実に満たすために、何年もの研究開発と多額の資金投入を必要とします。水素燃料は、航空業界のインフラ全体に対して技術的な課題をもたらします。水素と、それが航空宇宙の厳しい環境でどのように振る舞うかについては、多くの未知数がある。イノベーション、先端技術、そして浸透性、低潤滑性、低分子量といった水素の複雑な特性の結果に耐えられる材料が重要になるであろう。

航空宇宙産業における二酸化炭素排出量削減への期待とスケジュールは厳しいと思われますが、決意と協力があれば、私たちはこれを成し遂げることができます。

 

^{1https://www.fch.europa.eu/}