韓国の研究チームが原油を高温で煮沸せず、常温でろ過する分離膜技術を開発した。100年以上にわたり製油産業の基本方式として使われてきた蒸留工程を補完、もしくは一部代替できる可能性を示した成果である。
科学技術情報通信部は、コ・ドンヨンKAIST生命化学工学科教授の研究チームが安価な高分子分離膜を用い、原油中の成分を常温で精密に分離することに成功したと25日明らかにした。今回の研究は国際学術誌「ネイチャー」にこの日掲載された。
現在の製油工程は原油を350度以上に加熱した後、沸点差を利用してガソリン・灯油・軽油などに分ける蒸留方式に大きく依存している。効果的だがエネルギー消費量が大きく、二酸化炭素排出も多いという限界がある。
研究チームは原油を煮る代わりに分離膜に通過させる方法を試みた。分離膜は極小の孔を持つフィルターである。これまで分子サイズの差を精密に見分けるには、分離膜表面に別途の薄い機能層を被覆する必要があるとの認識が強かった。しかし選択層を形成し均一にコーティングする工程は費用がかさみ、大面積生産になるほど欠陥が生じやすい。
今回の研究では別途コーティングのない多孔性高分子膜を使用した。研究チームはポリアクリロニトリル（PAN）素材の膜に原油をそのまま流した。すると原油中の重い成分が膜内部の微細孔に付着し、2㎚（ナノメートル・10億分の1m）以下のより小さい経路を自発的に形成した。
一般的に油成分が膜に付着する現象は性能を低下させる汚染と見なされるが、研究チームはこの現象を逆手に取って活用した。原油が膜を通過する過程で自らより精巧なふるいを形成し、その結果、軽いナフサ・ガソリン・灯油成分は速やかに通過した一方、重い成分は効果的にろ過された。
今回開発した方式は既報の原油分離膜より分離速度が23倍以上速く、28日間使用しても性能低下がほとんど見られなかった。既存の製油設備全体を交換せず、配管にフィルターモジュールを追加する方式で適用できた。
分析の結果、原油をまず分離膜に通過させた後に残った成分のみを既存の蒸留塔で処理すれば、エネルギー使用量を31.6%、二酸化炭素排出量を37.6%、運営費を36%削減できることが分かった。研究チームは、この技術が製油工程だけでなく、廃プラスチック熱分解油の精製、電池用溶媒の回収、医薬品の精製など多様な化学工程へ拡張できると見ている。
コ・ドンヨン教授は「実際の原油を供給してくれたHD現代オイルバンクと緊密に協力したおかげで、開発した技術を産業の現実に即した水準まで検証できた」と明らかにした。共同責任著者のイ・ジェウKAIST教授は「今後は大面積のモジュール化と長期運転技術を高度化し、実際の産業工程に適用できるよう研究を続ける」と明らかにした.
参考資料
Nature(2026), DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-026-10677-3