断熱技術の進化が築く持続可能な未来

JStories ー 世界は密接に繋がっている。そして、その重要な一部であるエネルギーは、グローバル経済を動かす原動力だ。天然ガスや石炭、石油などの化石燃料の取引から、一般家庭への電力供給、さらに二酸化炭素を排出せずに製造されたグリーン水素や、植物などバイオマス由来の資源や廃棄物などを原料とする持続可能な航空燃料（Sustainable Aviation Fuel、SAF）、そして二酸化炭素を資源と捉え再利用するカーボンリサイクルに至るまで、エネルギーを効率よく輸送することが経済の発展に欠かせない基盤となっている。

実際、エネルギーがその生成や変換の過程で用途以外に漏れたり失われたりすることが、世界的な温室効果ガスの排出量に大きな影響を与えている。例えば、石炭やガスを使った火力発電所では、化石燃料を電力に変換する過程で56%から67%ものエネルギーが無駄になっている。また、ガソリン車の場合、エネルギーの80%が車輪に届く前に失われている。

エネルギーの生成や変換過程での無駄な損失にはさまざまな要因があるが、その中でも「断熱」がうまく機能していないことが大きな要因の一つである。断熱は、世界中の多くのシステムで重要な役割を果たしている。例えば、住宅を暖かく保ち、工場でのエネルギーを節約し、化石ガスやアンモニアなどの液体や気体を輸送する配管や船舶にも欠かせない。断熱が不十分であったり、欠陥があったりすると、エネルギーが失われたり漏れたりしてしまい、その結果、企業や消費者に経済的な損失をもたらすことになる。

断熱機能を改善し、エネルギーの無駄な損失を削減することは、持続可能な社会の実現に大きな利益をもたらす可能性がある。そして、その変革を目指す企業の一つが、2021年に小沼和夫さん、ラダー・ウー（Rudder Wu）さんら4人によって設立された日本のスタートアップ、Thermalytica（サーマリティカ）である。Thermalyticaの目標は、独自の技術「TIISA®」を使って、断熱技術を革新することだ。この最先端の技術は、エネルギー産業、航空業、製造業、宇宙開発の各分野での課題解決を目指して開発されている。

物質・材料研究機構（NIMS）で16年間研究員として活躍した後、現在はThermalyticaのCTO（最高技術責任者）を務めるラダー・ウーさんによると、同社の断熱素材は、顧客のニーズに応じて、粉末、塗料、シート状など、さまざまな形態で提供できるという。

従来、断熱にはエアロゲル（細かい穴が無数に開いた、非常に軽量の個体）が使用されており、その性能は過去数十年で大きく向上してきた。しかし、近年では状況が変わりつつある。

「エアロゲルの開発は技術的な限界に達しており、素材そのものの特性をこれ以上向上させるのは非常に難しくなっています」と、ウーさんは話す。

Thermalyticaは、革新的な設計方法を採用している。多孔質（細かい穴が無数に開いた）構造の素材にある細かい穴の一部を閉じることで、気体の流れによる熱の移動を大幅に抑えている。従来の断熱材では、穴から穴へと気体が移動し熱を伝えてしまうが、TIISA®は閉じた穴があることで、その動きを遮断するため、従来のエアロゲル断熱材よりも断熱効果が格段に向上し、エネルギー損失を最大で30%削減できる。

「このようなアプローチに取り組んでいる人があまりいないことがわかり、また、この技術によって断熱性能をかなり大きく改善できることにも気づきました」と、ウーさんは言う。

Thermalyticaは、ウーさんとその同僚が物質・材料研究機構で行った研究を基に生まれたスタートアップで、研究室の成果を実際の製品にしようとする一例である。同社は、新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）をはじめ、複数の日本の公的機関から支援を受けており、宇宙航空研究開発機構（JAXA）とも継続的に共同研究を行っている。また、設立からわずか4年で、実用化可能な製品の可能性を示す成果を上げている。

「初期の段階から、私たちの新素材には大きな可能性があることがわかっていました。テストに協力してくれた方々からは非常に多くの好意的な反応をいただいており、将来に対して強い自信を持っています」と、ウーさんは語る。

例えば、TIISA®は、水素の輸送に関する課題を解決できる可能性がある。グリーン水素は、工業や化学分野で天然ガスのような化石燃料を置き換える有望な選択肢として注目されているが、液体水素は非常に低温かつ高圧の状態で輸送しなければならず、コストが大きな課題となっている。そこで、配管や容器、タンクの熱伝導を減らすことのできるTIISA®が、鉄鋼やプラスチック製造など重工業でのグリーン水素の経済的な利用を可能にし、水素を動力源とする未来を実現できるのではないかと期待されているのだ。

同社の最大の課題は、試験段階で実証された製品を商業化し、規模を拡大する方法だ。そのためには、投資や人員の増強、施設の拡大が必要となる。

「現在、私たちが取り組んでいる最も重要な問題は、新素材の生産をどのように増やし、製品を大量に製造できるようにするかです」とウーさんは話す。

最初のステップは、昨年稼働を始めたパイロット施設（新しい技術や製品の実験的な生産を行う施設）で、TIISA®の粉末、シート、塗料を生産することだ。多くの実用例やメリットを示すことで投資を呼び込み、近い将来には本格的な商業生産へと拡大していくことを目指している。

「今は、現時点での需要に対応するため、このパイロット施設の拡張に力を入れています」とウーさんは話す。「私たちは、本格的な量産に向けた工場を持ちたいと考えていますが、しかし、それには十分な予算と、投資家からの資金調達が必要です」

Thermalyticaは、再生可能エネルギーを生み出したり、地球温暖化の影響に直接対処したりしているわけではないが、自社をクリーンテックのスタートアップだと位置づけている。これは、同社の製品が優れた断熱技術を通じて温室効果ガス（CO2など）の排出量や化石燃料の消費を削減したり、また、既存の技術や設備に追加して使用することによって、効率的にエネルギー消費を削減し環境負荷を減らすことができるためである。

「エネルギー効率を高めることも、温室効果ガスの排出を大幅に減らす方法の一つです」とウー氏は語る。

断熱によってエネルギー使用の効率を高めることは、エネルギー消費の削減やコストの節約に加え、気候変動対策にも大きく貢献する可能性がある。欧州や北米など主要市場で気候変動対策やESG（環境・社会・ガバナンスを考慮した投資活動や事業活動）の規制が強化される中、これらの課題に対する関心が高まっており、Thermalyticaにとっては有利な状況が整っている。また、世界中で工場の経営者たちが、事業のグリーン化に向けた革新的な選択肢を模索していることがわかっている。

「米国やフランス、東南アジア、英国のさまざまな顧客と面会し、実際に試作品のテストも行ってきました」とウーさんは話す。

今後、資金をさらに集めて、試験的な生産から本格的な量産に移行できれば、Thermalyticaは工場や発電所、送電管、住宅のエネルギー効率を高めることで、より広い範囲で省エネや環境負荷の軽減に貢献できると考えている。

翻訳：藤川華子| JStories

編集：北松克朗 | JStories

トップ写真：Envato 提供

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