株式会社大阪ケミカル・マーケティング・センターはマーケットリサーチを専門とする1962年設立の実績ある会社です。
TEL. 06-4305-6570
〒543-0001 大阪市天王寺区上本町6-7-21-502
Vol.3 No.333 環境配慮型の分離膜−開発と新用途−
2024年5月刊行 定価：79,200円(税込み72,000円) B5判 140ページ
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１. 膜分離技術とカーボンニュートラル
１−１ 脱炭素に向けた膜分離技術
①蒸留法の課題 ②膜分離法の利点
１−２ 脱炭素の市場と分離膜の応用開発
１−２−１ 活性化する膜分離技術の開発
①日本 ②米国 ③欧州 ④中国 ⑤韓国
１−２−２ 分離膜の新市場と開発・実用化状況
(1) 地球温暖化とCO2の分離・回収
(2) 化石燃料から脱炭素燃料への移行
①水素 ②アンモニア ③バイオメタン
④バイオエタノール ⑤バイオディーゼル
(3) 化学品の精製と回収・再利用
①メタノール ②リチウム ③有機溶剤
④セルロース糖 ⑤ヘリウムガス
１−３ 新規膜分離法の開発プロジェクト(NEDO)
１−４ 分離膜の種類と製品
１−４−１ 膜分離法と分離膜の種類
(1) 膜分離法の種類
①気体分離 ②気液分離 ③液体分離
(2) 分離膜の種類と機能
①精密濾過膜 ②限外濾過膜
③ナノ濾過膜 ④逆浸透膜
(3) 分離対象物による分類と膜の素材
(4) 高分子膜の膜構造
①対称膜 ②非対称膜 ③複合膜
(5) 膜モジュールの形態
①平膜(スパイラル) ②中空糸膜
③管状膜(チューブラー、モノリス)、他
１−４−２ 分離膜の素材(高分子膜、無機膜)
１−５ 分離膜メーカーの製品開発と事業戦略
①東レ ②UBE ③ポリプラ・エボニック
④日本ガイシ ⑤三菱ケミカル ⑥日東電工
⑦東ソー ⑧ダイセル ⑨DIC ⑩ユニチカ
⑪住友電工ファインポリマー ⑫OOYOO
⑬イーセップ ⑭JFEスチール ⑮その他
２. CO2の分離・回収と膜分離技術
２−１ 世界のCO2排出状況
２−１−１ 地球温暖化と温室効果ガス
(1) 世界のCO2排出量推移と予測
①温室効果ガス(GHG)の種類
②GHG・CO2の排出量
(2) 各国のCO2排出量と傾向
①中国 ②米国 ③インド ④ロシア、他
２−１−２ CO2の回収とカーボンニュートラル
(1) IEAの排出ゼロシナリオ(NZE)
(2) 各国のカーボンニュートラル政策とCO2回収
２−１−３ CO2回収・貯留(CCS)の技術と普及促進
(1) 世界のCCSプロジェクト
①国 ②CO2排出源 ③操業開始 ④用途
⑤CO2回収能力 ⑥分離技術 ⑦開発企業
(2) CCSの技術導入とCO2回収コスト
２−２ CO2の分離・回収技術
２−２−１ CO2の発生源と回収コスト
①高炉 ②セメント工場 ③発電所
④大気 ⑤膜分離法 ⑥化学吸収法
⑦物理吸収法 ⑧その他
２−２−２ CO2分離・回収技術の種類と特徴
①化学(アミン)吸収法 ②物理吸収法
③膜分離法 ④物理吸着法(PSA、TSA)
⑤深冷分離法 ⑥その他
２−２−３ 大気からの低濃度CO2分離・回収(DAC)
①ClimbWorks社 ②Carbon Engineering社
③1PointFive社 ④Global Thermostat社
２−２−４ CO2原油増進回収法とセラミック膜
２−３ 膜分離法によるCO2分離・回収技術
２−３−１ 有機膜の種類と特性
(1) 高分子膜
①セルロースアセテート膜(MTR社)
②ポリイミド膜(UBE)
(2) 促進輸送膜
①分子ゲート膜 ②アミン担持膜 ③その他
(3) イオン液体含有膜
２−３−２ 無機膜の種類と特性
(1) ゼオライト膜
(2) シリカ系アモルファス膜
(3) カーボン中空糸膜
２−３−３ CO2分離膜の実用化、実証フェーズ
①MRT社 ②Air Liquide社 ③EVONIC社
④Air Products社 ⑤ZEOMEN社 ⑥UBE
⑦日本ガイシ ⑧富士フイルム ⑨三菱ケミカル、他
２−４ CO2分離膜の製品開発と展開状況
２−４−１ DDR型ゼオライト膜(日本ガイシ)
２−４−２ 多孔質カーボン中空糸膜(東レ)
２−４−３ アミン担持高分子中空糸膜(東ソー)
２−４−４ DACナノ分離膜(ナノメンブレン、九州大学)
２−４−５ 混合イオン液体含浸膜(ダイセル／産総研)
２−４−６ ポリイミド中空糸膜(UBE)
２−４−７ CO2溶解拡散膜(OOYOO)
２−４−８ その他
２−５ CO2分離膜の市場展望
３. ガス分離・精製と分離膜
３−１ 水素の精製
３−１−１ 水素燃料の特性と製造法
(1) 脱炭素エネルギーとしての水素
①日本の水素基本戦略
②各国の水素関連政策
(2) 水素製造時のCO2排出による分類
①グレー水素 ②ブルー水素 ③グリーン水素、他
(3) 水素の製造法と膜分離精製
３−１−２ 高純度水素の分離膜開発動向
(1) パラジウム膜
(2) カーボン中空糸膜(産総研)
(3) 酸化グラフェン膜(京都大学アイセムス、他)
(4) バナジウム合金膜(山王・産総研、他)
(5) 水素親和性ポリアミド膜(東レ)
(6) メンブレンリアクターの無機膜(RITE)
(7) ポリイミド中空糸膜(UBE)
３−１−３ 燃料電池車の普及と高純度水素
(1) 燃料電池車の普及状況(各国の販売台数)
(2) 燃料電池車用の高純度水素(ISO規格)
(3) 有機ハイドライド輸送の水素分離
３−２ 窒素の分離・精製
３−２−１ 窒素の販売量と用途分野
３−２−２ 窒素の製造法と特徴
①PSA法 ②膜分離法 ③深冷法
３−２−３ 窒素富化膜の要求特性
３−２−４ 窒素富化膜の展開状況
(1) ポリイミド中空糸膜(エボニック社)
(2) ポリ−4メチルペンテン1中空糸膜(DIC)
３−３ バイオメタンの分離・濃縮
３−３−１ バイオメタンの需要拡大
３−３−２ バイオガスのメタン高濃度回収
３−３−３ 分離膜によるバイオメタンの濃縮
(1) ポリイミド中空糸膜(UBE、エボニック社)
(2) PTFEナノ中空糸膜(住友電工ファインポリマー)
(3) カーボン中空糸膜(東レ)
３−４ 揮発性有機化合物の回収
３−４−１ 揮発性有機化合物の処理技術
①燃焼法(直接燃焼、蓄熱燃焼、触媒燃焼)
②吸着法 ③光触媒分解法 ④放電プラズマ法
⑤生物処理法 ⑥オゾン酸化法 ⑦薬剤処理法
３−４−２ 分離膜によるVOC分離の優位性
３−４−３ VOCの選択透過と分離膜技術
①ユニチカ ②イーセップ ③神戸大学
４. 化学品の精製と分離膜の応用開発
４−１ 化学品の製造と膜分離技術
４−１−１ アンモニアの製造
(1) ゼロエミッション燃料としてのアンモニア
①アンモニアの生産・需要規模
②アンモニア混焼によるCO2排出削減
(2) アンモニア製造(HB法)の課題
(3) 新規のアンモニア製造法
(4) 分離膜によるアンモニア濃縮技術
①つばめBHB／三菱ケミカル(ゼオライト膜)
②神戸大学(正浸透膜) ③吸収型膜蒸留法
４−１−２ バイオエタノールの濃縮
(1) バイオエタノールの用途展開
①自動車用燃料 ②バイオプラスチック原料
(2) 低濃度発酵エタノールの濃縮・脱水技術
①蒸留法 ②パーベーパレーション法、他
(3) エタノール濃縮法と分離膜
①気化浸透(EV)法 ②温度差制御気化浸透(TDEV)法
③ポリジメチルシロキサン(PDMS)膜
④シリカライト−1／PDMS膜 ⑤ゼオライト膜
４−１−３ バイオディーゼル燃料の精製
(1) バイオディーゼル燃料の生産量
①日本の生産量 ②各国の生産量
(2) 分離膜による不純物除去と精製装置
①室町ケミカル ②ポリプラ・エボニック、他
４−１−４ メタノール合成の脱水
(1) 廃棄CO2と水素によるメタノール合成
①三菱ガス化学 ②三菱ケミカル ③住友化学
④東芝 ⑤JFEスチール ⑥CRI社 ⑦その他
(2) 水透過性ゼオライト膜によるメタノール精製
４−１−５ バイオマス原料の精製(東レ)
(1) 分離膜による非可食糖の精製
①セルロース糖 ②高純度グルコース液
(2) バイオアジピン酸の精製と逆浸透膜
４−２ 化学品のリサイクルと膜分離技術
４−２−１ 使用済み電池からのリチウム回収
(1) リチウムイオン二次電池の原料供給問題
(2) 分離膜によるリチウム回収
①量研のリチウムイオン選択透過膜
②東レの新規NF膜
４−２−２ ヘリウムガス回収と分離膜
(1) ヘリウムの市場動向
①国内販売量 ②用途別需要動向
(2) ヘリウムの液化と膜精製法
①ヘリウムのリサイクル(低温工学)
②膜分離法(ポリプラ・エボニック)
５. 有機溶剤の回収
５−１ 国内の有機溶剤流通状況
５−１−１使用済み溶剤の処理量とリサイクル
①供給量 ②製品内溶剤量 ③大気放散量
④焼却処理量(単純焼却、サーマル利用)
⑤リサイクル量(内製再生、外注再生)
５−１−２ 使用済み溶剤のリサイクル
(1) 溶剤の種類と使用分野
(2) リチウムイオン二次電池の溶剤とリサイクル
①電池製造用溶剤の種類と回収
②NMPの回収処理法
５−２ 有機溶剤の分離・回収技術
５−２−１ 分離プロセスの比較
①蒸留法 ②吸着法 ③膜分離法
５−２−２ 有機溶剤回収用分離膜の製品開発
①UBE(ポリイミド膜) ②旭化成(正浸透膜)
③ユニチカ(ポリアミド中空糸ナノ濾過膜)
④エボニック社(PuraMem VOC)
⑤永柳工業(シリコーン中空糸膜)
<刊行のねらい> 活発化する膜分離の成長分野
- いま、エネルギーや環境関連で分離膜が増加している。UBEは欧米を中心にバイオメタンの需要が急増していることから、2025年にポリイミド中空糸膜の生産能力を1.8倍に増強し、さらに次の増設を検討している。東レは多孔質カーボン中空糸膜や、水素親和性ポリアミド膜、新規NF膜など、新しい分離膜を相次いで開発している。また、日本ガイシのDDR型ゼオライト膜、三菱ケミカルのCHA型ゼオライト膜、東ソーのアミン担持中空糸膜、ダイセルのイオン液体含浸膜、OOYOOの溶解拡散膜、JFEスチールのLTA型ゼオライト膜、DICのPHP中空糸膜など、多様な分離膜が開発され、市場開拓が進められている。
- これらの分離膜の用途は、CO2の分離・回収、水素の分離・精製、バイオメタンの濃縮、アンモニアの分離、エタノールの濃縮・脱水、バイオディーゼルの精製、メタノールの脱水、リチウムやヘリウムの回収・再生、溶剤回収など、実に多彩である。従来から適用されている蒸留法やPSA法はエネルギー消費が多くて環境負荷が大きいため、よりクリーンな分離技術が求められている。装置がコンパクトでエネルギー消費の少ない膜分離はこのニーズに応えるもので、今後の成長が確実視されている。
- 分離膜の対象物は多種多様で、要求特性がそれぞれ異なり、製品化には高度な技術が要求される。本レポートは活発化する分離膜の開発や市場を精査し、その最新動向を整理、編纂したものである。
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１. 膜分離技術とカーボンニュートラル１−１ 脱炭素に向けた膜分離技術
①蒸留法の課題 ②膜分離法の利点
１−２ 脱炭素の市場と分離膜の応用開発
１−２−１ 活性化する膜分離技術の開発
①日本 ②米国 ③欧州 ④中国 ⑤韓国
１−２−２ 分離膜の新市場と開発・実用化状況
(1) 地球温暖化とCO2の分離・回収
(2) 化石燃料から脱炭素燃料への移行
①水素 ②アンモニア ③バイオメタン
④バイオエタノール ⑤バイオディーゼル
(3) 化学品の精製と回収・再利用
①メタノール ②リチウム ③有機溶剤
④セルロース糖 ⑤ヘリウムガス
１−３ 新規膜分離法の開発プロジェクト(NEDO)
１−４ 分離膜の種類と製品
１−４−１ 膜分離法と分離膜の種類
(1) 膜分離法の種類
①気体分離 ②気液分離 ③液体分離
(2) 分離膜の種類と機能
①精密濾過膜 ②限外濾過膜
③ナノ濾過膜 ④逆浸透膜
(3) 分離対象物による分類と膜の素材
(4) 高分子膜の膜構造
①対称膜 ②非対称膜 ③複合膜
(5) 膜モジュールの形態
①平膜(スパイラル) ②中空糸膜
③管状膜(チューブラー、モノリス)、他
１−４−２ 分離膜の素材(高分子膜、無機膜)
１−５ 分離膜メーカーの製品開発と事業戦略
①東レ ②UBE ③ポリプラ・エボニック
④日本ガイシ ⑤三菱ケミカル ⑥日東電工
⑦東ソー ⑧ダイセル ⑨DIC ⑩ユニチカ
⑪住友電工ファインポリマー ⑫OOYOO
⑬イーセップ ⑭JFEスチール ⑮その他
２. CO2の分離・回収と膜分離技術
２−１ 世界のCO2排出状況
２−１−１ 地球温暖化と温室効果ガス
(1) 世界のCO2排出量推移と予測
①温室効果ガス(GHG)の種類
②GHG・CO2の排出量
(2) 各国のCO2排出量と傾向
①中国 ②米国 ③インド ④ロシア、他
２−１−２ CO2の回収とカーボンニュートラル
(1) IEAの排出ゼロシナリオ(NZE)
(2) 各国のカーボンニュートラル政策とCO2回収
２−１−３ CO2回収・貯留(CCS)の技術と普及促進
(1) 世界のCCSプロジェクト
①国 ②CO2排出源 ③操業開始 ④用途
⑤CO2回収能力 ⑥分離技術 ⑦開発企業
(2) CCSの技術導入とCO2回収コスト
２−２ CO2の分離・回収技術
２−２−１ CO2の発生源と回収コスト
①高炉 ②セメント工場 ③発電所
④大気 ⑤膜分離法 ⑥化学吸収法
⑦物理吸収法 ⑧その他
２−２−２ CO2分離・回収技術の種類と特徴
①化学(アミン)吸収法 ②物理吸収法
③膜分離法 ④物理吸着法(PSA、TSA)
⑤深冷分離法 ⑥その他
２−２−３ 大気からの低濃度CO2分離・回収(DAC)
①ClimbWorks社 ②Carbon Engineering社
③1PointFive社 ④Global Thermostat社
２−２−４ CO2原油増進回収法とセラミック膜
２−３ 膜分離法によるCO2分離・回収技術
２−３−１ 有機膜の種類と特性
(1) 高分子膜
①セルロースアセテート膜(MTR社)
②ポリイミド膜(UBE)
(2) 促進輸送膜
①分子ゲート膜 ②アミン担持膜 ③その他
(3) イオン液体含有膜
２−３−２ 無機膜の種類と特性
(1) ゼオライト膜
(2) シリカ系アモルファス膜
(3) カーボン中空糸膜
２−３−３ CO2分離膜の実用化、実証フェーズ
①MRT社 ②Air Liquide社 ③EVONIC社
④Air Products社 ⑤ZEOMEN社 ⑥UBE
⑦日本ガイシ ⑧富士フイルム ⑨三菱ケミカル、他
２−４ CO2分離膜の製品開発と展開状況
２−４−１ DDR型ゼオライト膜(日本ガイシ)
２−４−２ 多孔質カーボン中空糸膜(東レ)
２−４−３ アミン担持高分子中空糸膜(東ソー)
２−４−４ DACナノ分離膜(ナノメンブレン、九州大学)
２−４−５ 混合イオン液体含浸膜(ダイセル／産総研)
２−４−６ ポリイミド中空糸膜(UBE)
２−４−７ CO2溶解拡散膜(OOYOO)
２−４−８ その他
２−５ CO2分離膜の市場展望
３. ガス分離・精製と分離膜
３−１ 水素の精製
３−１−１ 水素燃料の特性と製造法
(1) 脱炭素エネルギーとしての水素
①日本の水素基本戦略
②各国の水素関連政策
(2) 水素製造時のCO2排出による分類
①グレー水素 ②ブルー水素 ③グリーン水素、他
(3) 水素の製造法と膜分離精製
３−１−２ 高純度水素の分離膜開発動向
(1) パラジウム膜
(2) カーボン中空糸膜(産総研)
(3) 酸化グラフェン膜(京都大学アイセムス、他)
(4) バナジウム合金膜(山王・産総研、他)
(5) 水素親和性ポリアミド膜(東レ)
(6) メンブレンリアクターの無機膜(RITE)
(7) ポリイミド中空糸膜(UBE)
３−１−３ 燃料電池車の普及と高純度水素
(1) 燃料電池車の普及状況(各国の販売台数)
(2) 燃料電池車用の高純度水素(ISO規格)
(3) 有機ハイドライド輸送の水素分離
３−２ 窒素の分離・精製
３−２−１ 窒素の販売量と用途分野
３−２−２ 窒素の製造法と特徴
①PSA法 ②膜分離法 ③深冷法
３−２−３ 窒素富化膜の要求特性
３−２−４ 窒素富化膜の展開状況
(1) ポリイミド中空糸膜(エボニック社)
(2) ポリ−4メチルペンテン1中空糸膜(DIC)
３−３ バイオメタンの分離・濃縮
３−３−１ バイオメタンの需要拡大
３−３−２ バイオガスのメタン高濃度回収
３−３−３ 分離膜によるバイオメタンの濃縮
(1) ポリイミド中空糸膜(UBE、エボニック社)
(2) PTFEナノ中空糸膜(住友電工ファインポリマー)
(3) カーボン中空糸膜(東レ)
３−４ 揮発性有機化合物の回収
３−４−１ 揮発性有機化合物の処理技術
①燃焼法(直接燃焼、蓄熱燃焼、触媒燃焼)
②吸着法 ③光触媒分解法 ④放電プラズマ法
⑤生物処理法 ⑥オゾン酸化法 ⑦薬剤処理法
３−４−２ 分離膜によるVOC分離の優位性
３−４−３ VOCの選択透過と分離膜技術
①ユニチカ ②イーセップ ③神戸大学
４. 化学品の精製と分離膜の応用開発
４−１ 化学品の製造と膜分離技術
４−１−１ アンモニアの製造
(1) ゼロエミッション燃料としてのアンモニア
①アンモニアの生産・需要規模
②アンモニア混焼によるCO2排出削減
(2) アンモニア製造(HB法)の課題
(3) 新規のアンモニア製造法
(4) 分離膜によるアンモニア濃縮技術
①つばめBHB／三菱ケミカル(ゼオライト膜)
②神戸大学(正浸透膜) ③吸収型膜蒸留法
４−１−２ バイオエタノールの濃縮
(1) バイオエタノールの用途展開
①自動車用燃料 ②バイオプラスチック原料
(2) 低濃度発酵エタノールの濃縮・脱水技術
①蒸留法 ②パーベーパレーション法、他
(3) エタノール濃縮法と分離膜
①気化浸透(EV)法 ②温度差制御気化浸透(TDEV)法
③ポリジメチルシロキサン(PDMS)膜
④シリカライト−1／PDMS膜 ⑤ゼオライト膜
４−１−３ バイオディーゼル燃料の精製
(1) バイオディーゼル燃料の生産量
①日本の生産量 ②各国の生産量
(2) 分離膜による不純物除去と精製装置
①室町ケミカル ②ポリプラ・エボニック、他
４−１−４ メタノール合成の脱水
(1) 廃棄CO2と水素によるメタノール合成
①三菱ガス化学 ②三菱ケミカル ③住友化学
④東芝 ⑤JFEスチール ⑥CRI社 ⑦その他
(2) 水透過性ゼオライト膜によるメタノール精製
４−１−５ バイオマス原料の精製(東レ)
(1) 分離膜による非可食糖の精製
①セルロース糖 ②高純度グルコース液
(2) バイオアジピン酸の精製と逆浸透膜
４−２ 化学品のリサイクルと膜分離技術
４−２−１ 使用済み電池からのリチウム回収
(1) リチウムイオン二次電池の原料供給問題
(2) 分離膜によるリチウム回収
①量研のリチウムイオン選択透過膜
②東レの新規NF膜
４−２−２ ヘリウムガス回収と分離膜
(1) ヘリウムの市場動向
①国内販売量 ②用途別需要動向
(2) ヘリウムの液化と膜精製法
①ヘリウムのリサイクル(低温工学)
②膜分離法(ポリプラ・エボニック)
５. 有機溶剤の回収
５−１ 国内の有機溶剤流通状況
５−１−１使用済み溶剤の処理量とリサイクル
①供給量 ②製品内溶剤量 ③大気放散量
④焼却処理量(単純焼却、サーマル利用)
⑤リサイクル量(内製再生、外注再生)
５−１−２ 使用済み溶剤のリサイクル
(1) 溶剤の種類と使用分野
(2) リチウムイオン二次電池の溶剤とリサイクル
①電池製造用溶剤の種類と回収
②NMPの回収処理法
５−２ 有機溶剤の分離・回収技術
５−２−１ 分離プロセスの比較
①蒸留法 ②吸着法 ③膜分離法
５−２−２ 有機溶剤回収用分離膜の製品開発
①UBE(ポリイミド膜) ②旭化成(正浸透膜)
③ユニチカ(ポリアミド中空糸ナノ濾過膜)
④エボニック社(PuraMem VOC)
⑤永柳工業(シリコーン中空糸膜)
バナースペース
株式会社大阪ケミカル・
マーケティング・センター
〒543-0001
大阪市天王寺区上本町6-7-21-502
TEL 06-4305-6570(代表)
FAX 06-6774-6828