• 会員限定
  • 2022/07/04 掲載

CCSとは何か? 5分でわかる二酸化炭素の回収・貯留技術のキホン

記事をお気に入りリストに登録することができます。
カーボンニュートラルの切り札として「CCS」に注目が集まっている。CCSとは、「Carbon dioxide Capture and Storage」の略で、日本語では「二酸化炭素回収・貯留」技術、すなわち、二酸化炭素(CO2)を回収して地中に貯留するための一連の技術を指す。これに加えて、燃料や化学原料として有効利用する「CCUS」や貯留せずに有効利用する「CCU」も期待を集めており、これらによって国内でCO2を貯留できる最大量は現在の年間排出量の200年分に相当すると言われる。ここでは「CCS」とこれら周辺技術についてわかりやすく解説する。

執筆:元技術系公務員ライター 和地 慎太郎(わち・しんたろう)

執筆:元技術系公務員ライター 和地 慎太郎(わち・しんたろう)

東北大学大学院応用化学修了後、大手製造業で電子材料などの製造開発に従事。その後、地方公務員の化学技術職として採用され、製造業者などさまざまな企業に対し、工場排水や廃棄物処理などの環境法令に関する実務を主に担当。公害防止管理者や廃棄物処理施設技術管理者などの国家資格を保有。2022年からフリーライターに転身し、環境ジャンルの専門性や、製造業と公務員のバックグラウンドを生かし、webメディアや企業サイトの記事などの執筆を行う。

画像
図1:CCSとは、どうしても排出が避けられないCO2を地中に閉じ込めて削減する技術

CCSとは何か

 CCSとは、CO2(Carbon dioxide)を回収(Capture)し、貯留(Storage)する技術のこと(図1)。どうしても排出が避けられないCO2を地中に閉じ込めることで、CO2を削減しようとすることやそのための一連の技術のことである。

 排出源として代表的なのは製油所や発電所、化学プラントなど、大量のCO2を排出するような場合である。では、CO2はどのように貯留されるのか。

 CO2を回収するために、まず排ガスからCO2だけを分離・回収する。分離・回収するには、アミン水溶液と呼ばれるアルカリ性の薬剤が使用される。このアミン水溶液は温度によって、CO2を吸収したり、放出したりする特性があり、効率よくCO2を分離回収できる(図2)。

画像
図2:CO2を分離・回収する仕組み
(出典:日本CCS調査「CCSのしくみ」)

 回収したCO2は、パイプラインや船舶などにより、地中まで輸送され、地下800メートルより深くにある「貯留層」とよばれる地層の中に閉じ込められる。貯留層は、隙間の多い砂岩でできており、かつ上部が遮へい層で覆われている層であり、CO2が漏れずに閉じ込めることができる。

 IPCC(国連気候変動に関する政府間パネル)の調査では、地層を適切に選定し、適正な管理を行うことで、貯留したCO2を1000年にわたって閉じ込めることができると、報告されている。なお、長い年月を経過したCO2は、岩石の隙間で鉱物になるなど、安定的に貯留されるものと考えられている。

CCUS/CCUとは何か

 CCUSとは、CCSと同様にCO2(Carbon dioxide)を回収(Capture)し、貯留(Storage)することに加え、さらに有効利用(Utilization) する技術のことである(図3)。また、貯留せずに有効利用する場合を、CCUという。

画像
図3:CCUSとはCCSと同様の技術に加えて有効利用する技術を指す

 CO2の利用方法としては、「直接利用する方法」と「資源として利用する方法」がある。

 直接利用する方法としては、油田で原油を回収するのに使用する「石油増進回収(EOR)」への利用がある。油田にある油層にCO2を圧入すると、原油を回収しやすくできる。ほかにも、ドライアイスや溶接などに利用する方法もある。

 しかし、これらの方法だけでは、利用されるCO2の量は限られてしまう。そこで、CO2を資源として有効利用する方法が必要となる。

 資源としての利用方法としてたとえば、CO2を化学製品や燃料に変換して利用する方法がある。回収したCO2を、触媒や人工光合成などの技術を活用して「シンガス」(一酸化炭素と水素が混ざったもの)と呼ばれる物質に変換し、衣類などの化学製品や、燃料の原料として使用する。

 もちろん、変換に必要となるエネルギーには再生エネルギーなどを使用し、CO2を排出させないようにする必要がある。

 資源として利用する取り組みはほかにもさまざまあるが、経済産業省では「カーボンリサイクル」として世界の産学官連携の下でイノベーションを推進しているところである。

注目を集める背景

 こうした技術が注目を集める背景には、世界的な脱炭素の潮流がある。

 2015年12月には、第21回国連気候変動枠組み条約締約国会議(COP21)がフランスのパリで開催され、2020年以降の温室効果ガスの排出削減などに向けた新しい国際的な枠組みとしてパリ協定が採択された。世界共通の長期目標として、主に以下2点が掲げられている。

  • 世界的な平均気温上昇を産業革命以前に比べて2度より十分低く保つとともに、1.5度に抑える努力を追求すること(2度目標)

  • 今世紀後半に温室効果ガスの人為的な発生源による排出量と吸収源による除去量との間の均衡を達成すること

 これらの目標を実現させるため、120以上の国と地域が「2050年カーボンニュートラル」という目標を掲げて取り組みを進めている。

 一方、日本についても世界的な脱炭素の流れに沿う形で、政府が2020年10月に「2050年までに温室効果ガスの排出を全体としてゼロにする(カーボンニュートラル)ことを目指す」と宣言した。

 「排出を全体としてゼロにする」とは、人の手によってつくられたCO2などの温室効果ガス「排出量」から、植林、森林管理など人為的な活動による温室効果ガス「吸収量」を差し引いて、合計を実質的にゼロにすることを意味する。

 こうした日本や世界が掲げる脱炭素の目標を達成するためには、温室効果ガスの排出量の削減や温室効果ガスを吸収する仕組みの保全・強化が必要となっている。

期待される3つのメリット

 CCSやCCUS、CCUがカーボンニュートラルの切り札として注目を集めているが、この技術を活用することで、どのようなメリットが期待できるのか。大きく3つの効果について解説する。

・CO2の大幅な削減
 CCSによって、どれくらいのCO2を削減できるのか。たとえば、約27万世帯分の電力を供給できる、出力80万キロワットの石炭火力発電所にCCSを導入すると、年間約340万トンのCO2の放出を防ぐことができる。

 では、国内全体においてCO2はどれくらい貯留できるのか。環境省による貯留適地調査では、国内の貯留ポテンシャルは、最大約2400億トンあることがわかっている。これは現在、日本が年間で排出するCO2の200年分に相当する量である。

 さらに、国内の火力発電所などの排出源の多くは沿岸部に多く存在するため、海底まで輸送するエネルギーが抑えられるメリットがある。CCSをうまく活用することで、大幅なCO2の削減が期待できる。

・再生エネルギーの普及に貢献
 CCUSは再生エネルギーの普及を加速する効果が期待できる。太陽光発電や風力発電は気象条件などに左右され出力が変動しやすいため、使い切れない電気を燃料に変換して貯蔵できる仕組みと一緒に検討されることが望まれる。

 たとえばその仕組みの1つとして、水素を燃料として貯蔵しておく考え方がある。しかし現状では、水素を貯蔵するインフラ整備が十分とは言えない。そこで、CCUSで回収したCO2からメタンを製造し、貯蔵する方法がある。メタンは既存の都市ガス用のインフラで利用可能であることが大きなメリットとなる。

 メタンを製造することで、水素用インフラの整備を待たずに余剰電力を貯蔵・有効利用できることから、再生可能エネルギーの普及につながる。

・炭素の循環利用の促進
 カーボンニュートラルの社会では、炭素を資源として循環利用する考えがますます重要となる。化石燃料を原料としたさまざまな化学製品は、できる限り化石燃料に頼らずに製造していかなければならない。

 CCUで回収したCO2からメタンなどの化学原料を生産し製品を製造するとともに、使用後に焼却処分する際は発生するCO2を再び回収することで、炭素の循環利用が可能となる。

【次ページ】苫小牧市・佐賀市での事例

関連タグ

あなたの投稿

関連コンテンツ

PR

処理に失敗しました

トレンドタグ

おすすめユーザー

会員登録で動画、資料に使えるホワイトペーパー、オンラインセミナー年間500本など、会員限定記事が​閲覧できる!​

投稿したコメントを
削除しますか?

あなたの投稿コメント編集

機能制限のお知らせ

現在、コメントの違反報告があったため一部機能が利用できなくなっています。

そのため、この機能はご利用いただけません。
詳しくはこちらにお問い合わせください。

通報

このコメントについて、
問題の詳細をお知らせください。

ビジネス+ITルール違反についてはこちらをご覧ください。

通報

報告が完了しました

コメントを投稿することにより自身の基本情報
本メディアサイトに公開されます

必要な会員情報が不足しています。

必要な会員情報をすべてご登録いただくまでは、以下のサービスがご利用いただけません。

  • 記事閲覧数の制限なし

  • [お気に入り]ボタンでの記事取り置き

  • タグフォロー

  • おすすめコンテンツの表示

詳細情報を入力して
会員限定機能を使いこなしましょう!

詳細はこちら 詳細情報の入力へ進む
報告が完了しました

」さんのブロックを解除しますか?

ブロックを解除するとお互いにフォローすることができるようになります。

ブロック

さんはあなたをフォローしたりあなたのコメントにいいねできなくなります。また、さんからの通知は表示されなくなります。

さんをブロックしますか?

ブロック

ブロックが完了しました

ブロック解除

ブロック解除が完了しました

機能制限のお知らせ

現在、コメントの違反報告があったため一部機能が利用できなくなっています。

そのため、この機能はご利用いただけません。
詳しくはこちらにお問い合わせください。

ユーザーをフォローすることにより自身の基本情報
お相手に公開されます