作为城市燃气的原料，由氢和二氧化碳（CO2）合成甲烷的新一代 “甲烷化”技术竞赛已经开始。与传统方法相比，新技术通过提高能源转换效率来降低甲烷的制造成本。为达成日本政府提出的2050年实现温室气体净零排放的目标，燃气公司正尽快开发技术。
甲烷化是利用从工厂等回收的CO2与通过可再生能源电力生成的氢来制造城市燃气的主要成分甲烷的技术。由于是以排放的CO2为原料，因此通过甲烷化技术制造的城市燃气被认为实现了不排放CO2的“无碳化（Carbon Free）”。
日本燃气协会提出了2030年之前使甲烷化投入实际应用的目标。首先打算开发的是采用“萨巴捷反应”的常规方法。即利用可再生能源电力制氢，然后利用专用装置使氢与CO2发生反应，合成甲烷。
然而，由于在反应过程中会产生大量热损失，因此能源转换效率一般只有55～60％左右。这使得难以实现大型化及提高效率。
目前甲烷的价格约为1标准立方米（标准状态下的气体体积）40～50日元。利用甲烷化技术制造的成本约为350日元。因此，为降低成本，各大城市燃气公司开始开发新一代技术。
大阪燃气公司开发的是“SOEC甲烷化技术”，利用固体氧化物电解池（SOEC）将水与CO2一起电解，然后利用生成的氢和一氧化碳（CO）制造甲烷。
大阪燃气开发的新型SOEC单体电池（图片由该公司提供）
甲烷在合成反应中产生的废热被有效用于电解水和CO2时的吸热反应。与传统方法相比，具有降低热损失的优势，并且能将转换效率提高到85～90％。
大阪燃气在2021年1月宣布试制了适合大规模化的SOEC。此前一直使用陶瓷，但此次通过以金属为基板，然后用一层薄薄的陶瓷层覆盖表面等，增强了抗冲击能力。计划2030年前后确立该技术，2040年代开始全面导入。
东京燃气也开始开发多种新一代技术。其中之一是名为“混合萨巴捷”的方式。从电解水到合成甲烷将实现一体化。此外，包括利用微生物的方式等在内，还计划推进其他方式的技术验证和开发。
虽然采用传统方法的甲烷化也尚未实现商业化，但其作为脱碳技术备受期待。如果未来能够普及，在脱碳社会也可以直接利用现有的供气网，还能减少设备的投资等。通过技术开发能多大程度降低成本是实现商业化的关键。
日文：落合修平、《日经产业新闻》，2021/09/22
中文：JST客观日本编辑部
