石炭液化（せきたんえきか、英語：coal liquefaction または coal to liquids、略称：CTL）とは、石炭を原料に石油代替エネルギーを生産することをいい、狭義では「化学的」に石炭を分解して石油類似の炭化水素油を製造することをさす。いっぽう広義では「物理的」に石炭を微粉化して水や石油と混ぜて流体化する事も液化に含める場合もある。2006年以降の原油値上がり局面の中で、経済的競争力のある石油代替燃料のひとつとされた。カーボンニュートラルではないという欠点はあるが、価格と大量供給においてバイオ油より優位である。主に技術面よりコスト面が問題とされ、「石油が不足・高騰したときだけ一時的に注目されて研究・開発されるが、不足・高騰が解消すると忘れ去られて研究・開発は停滞する」傾向があったが、石油ピークを過ぎて石油が本格的枯渇・高騰期に入った反面、中国・インドの石油需要の増大を受けて実用化期にはいりつつある。液化法は石炭を粉砕し，溶剤と混合して高温・高圧下で水素と直接反応させる直接液化法と，石炭を一度ガス化（石炭ガス化）し，生成ガスを分離・精製した原料を合成反応させ液化する間接液化法に大別される。第二次世界大戦期、ドイツ・日本とも石炭は自給できたが石油は自給できなかった。ドイツはベルギウス法やフィッシャー・トロプシュ法によってガソリンや軽油類似の燃料を合成し、かなりの量の軍用燃料エアザッツを自給することができた（エアザッツとはドイツ語で「代用」という意味）。しかし、日本はドイツから技術は導入したものの良質のクロム鋼が手に入らなかった事や、工作機械寸法加工精度がドイツより悪かった事などが原因で事故が相次ぎ、北海道人造石油、南満州鉄道や朝鮮半島で一部プラントが動いたものの計画の1/10しか合成石油を生産できなかった。なお、日独双方とも戦時下の軍事必需品としての生産であり、コストは完全に度外視されていた。戦後は1960年代に中東で大油田が開発され原油価格は1バーレル2ドルに低下したため、石炭液化は急速に忘れ去られていった。しかし、南アフリカはアパルトヘイトによる経済制裁のために石油輸入が途絶した一方、アフリカ最大の産炭国だったのでSASOL社がフィッシャー・トロプシュ法のプラントを建設して人造石油で同国の自動車等の燃料を賄った。1970年代二度のオイルショックがあり1979年には原油価格は1バーレル50ドルまで跳ね上がったために、火力発電や産業燃料は石炭に回帰していった。一方で石油価格の値上がりによってエネルギー安全保障の観点もあって石油危機以降米国，西独を中心に技術開発が再開され，米国のEDS法，SRC II法，H－Coal法や西独のポット・ブロッヘ法などで数百トン／日規模のパイロット運転研究が実施された。日本ではサンシャイン計画の一環としてNEDO（新エネルギー・産業技術総合開発機構）－NBCL（日本褐炭液化（株))が，ビクトリア褐炭の最適液化プロセスを確立することを目的に，1981年から1990年にかけてラトローブバレーにモーウェル地区に石炭処理量50トン／日（乾炭ベース）の褐炭液化パイロットプラントを設置し，ビクトリア褐炭液化技術の開発を行なった。延べ10,500時間の運転試験を行なったものの、商業化には至らなかった。また国内にれき（瀝）青炭を対象に250トン／日パイロット・プラントを建設運転する計画も進められている。1996年から原油価格が上昇し2007年に150ドルに達し、米国や中国やインドネシアの山元で石炭を液化する事業は見込みが立ち、世界各地で商業プラント建設計画が進んでいる。2008年8月19日、中海油（中国海洋石油総会社）傘下の「海油（北京）能源投資有限会社」は、オーストラリアのアルトナ社（Altona　Resources　Plc）と、石炭液化・発電連合プロジェクトの合資建設において合意した。2008年10月14日ブリスベーンを拠点とする石炭開発リンク・エナジーはクイーンズランド（QLD）州南部チンチラで石炭からディーゼル燃料を生産する液体燃料GTL（gas-to-liquids）試験プラントを稼働させた。2008年後半に原油価格が40ドルに暴落し、石炭液化の事業化を見直す動きが一時期出たが、2009年に再び原油価格が1バーレル80ドルに上昇し、2012年までは80-100ドルになったために、石油ピークを越えて石油生産は枯渇衰退期に入り、今後は1バーレル50ドル前後が底値とみて、再び石炭液化の投資は拡大している。石炭液化は、液化用の石炭のほか、プラント加熱用の石炭、水蒸気の還元により水素を製造するための石炭を必要とし、石炭を大量に消費する割りに人造石油がそれほど採れず、CO2が大量に発生するのが難点であった。しかし超高温原子炉が実証炉段階に達したことにより、核熱により石炭液化プラントを加熱したり、水素を発生させる事が可能になりつつあり、CO2削減、少ない石炭投入で多くの人造石油の生産が可能になりつつある。

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