二酸化炭素回収技術：実現された夢か、まだ遠い現実か？

目次

1. はじめに
2. 本論
3. 結論
4. 意見
5. 参考文献

1. はじめに

二酸化炭素回収・貯蔵（CCS）は、気候変動との闘いにおいて最も有望な技術の一つとして注目されています。大気中に放出される前の工業プロセスや発電所からのCO2排出を捕獲することで、温室効果ガス濃度の削減が可能となります。しかし、その約束にもかかわらず、この技術が大規模導入に備えているのか、そして地球温暖化に本当に大きな影響を与えることができるのかという疑問が残っています。

このブログ記事では、CCSの背後にある原理を検討し、現在の開発状況を評価し、気候変動を緩和するためのポテンシャルを分析するとともに、広範な採用を妨げる技術的制限やコスト障壁についても議論します。

2. 本論

2.1 二酸化炭素回収・貯蔵（CCS）の原則

CCSには主に3つのステップがあります：回収、輸送、貯蔵。

• 回収: このステップでは、セメント生産、鉄鋼製造、または化石燃料による電力発電などの工業活動で生成される他のガスからCO2を分離します。主要な方法には以下のものがあります。

  • 燃焼後回収: アミンなどの溶剤を使用して燃料燃焼後にCO2を取り除く。
  • 燃焼前回収: 化石燃料を水素とCO2の混合物である合成ガスに変換し、その後CO2を分離する。
  • 酸素燃料燃焼: 空気ではなく純粋な酸素で燃料を燃焼させ、蒸気とCO2からなる排気ガスを得て容易に分離する。

• 輸送: 回収されたCO2は適切な貯蔵サイトに輸送されなければなりません。これは通常パイプラインを通じて行われますが、場所や規模によっては船やトラックでも可能です。

• 貯蔵: 最終段階として、枯渇した油田、塩水層、または採掘不可能な石炭層などの地質構造にCO2を地下深くに注入し、何千年もの間閉じ込めます。

2.2 CCSの現状

最初の商業規模のCCS施設は、2000年にノルウェー沖のSleipnerプロジェクトで開始されました。それ以来、世界中で数十のプロジェクトが始動しましたが、多くのプロジェクトが高コストや規制上の障害により遅れや中止に直面しています。注目に値する例としては以下があります。

• Boundary Dam発電所（カナダ）: 石炭火力発電所に接続された初期の運営中のCCSプラントの一つ。
• Petra Novaプロジェクト（米国）: テキサスの発電所からCO2を回収する大規模な取り組みでしたが、経済的理由により2020年に操業が停止されました。
• Northern Lightsプロジェクト（ノルウェー）: ヨーロッパ初の国境を越えたCO2輸送・貯蔵インフラを構築する野心的な試み。

これらの進展にもかかわらず、CCSは全世界の年間CO2排出削減量の0.1％未満に過ぎず、専門家が国際的な気候目標達成のために必要だと考える水準とは大きく対照的です。

2.3 CCSは気候変動を緩和できるか？

理論的には、CCSには大きな可能性があります。排出量が多いセクター、例えばセメント、鉄鋼、化学などに広く導入すれば、毎年数十億トンのCO2を大気中に放出しないようにすることができます。いくつかの研究によれば、中期的にCCSはグローバルな気温上昇を産業革命前より1.5℃以内に抑えるシナリオにおいて、必要な排出削減の最大15％を占めるとされています。

ただし、このポテンシャルを実現するには大きな障壁を克服する必要があります。

技術的制約

• エネルギーペナルティ: CO2を捕獲するには大量のエネルギーが必要であり、全体的な発電所の効率を約20〜30％低下させます。この「エネルギーペナルティ」は運用コストを増加させ、補助電源が再生可能エネルギーで提供されない限り、環境的利益を一部相殺する可能性があります。
• インフラニーズ: 広範なパイプラインネットワークや貯蔵施設を建設することは、特に既存のインフラがない地域では物流上の挑戦となります。
• 長期的な安全性の懸念: 数百年間にわたって貯蔵されたCO2が大気中に漏れないことを確保するには、厳格な監視システムと堅牢な封じ込め戦略が必要です。

コスト障壁

CCSは従来の汚染抑制手段に比べて非常に高額です。推定値は Variousですが、一般的な数字は捕獲された1トンあたり50〜100ドルです。比較のために言えば、世界的なカーボンニュートラル達成には毎年数ギガトン単位のCO2を捕獲する必要があり、投資額は兆ドルに達します。

政府の補助金や炭素価格メカニズムは採用を促進することを目指していますが、政策支援なしでの長期的な財務的持続可能性に関する不確実性が依然として存在します。

2.4 広範な影響

CCSは直接的な排出を対処しますが、批判者はそれが風力、太陽光、原子力などのクリーンな代替案への移行を遅らせるリスクがあると主張しています。さらに、資源をCCSに集中させることは、エネルギー効率の改善や再生可能エネルギーの拡大といったより即効性のある解決策への注目と資金を奪うことになります。

一方で、支持者たちは、電化が難しい硬い排出部門におけるCCSの独自の役割を強調しています。また、バイオエネルギーとCCS（BECCS）を組み合わせることで、経済全体での残存排出をバランス取るための負の排出経路を提供できます。

3. 結論

結論として、CCSは科学的に健全な気候変動緩和アプローチを示していますが、実際の実装は理論的な期待に大きく及ばないのが現状です。高いコスト、技術の未成熟さ、限られたスケーラビリティが現在の効果を制約しています。しかし、継続的な研究とパイロットプロジェクトは技術を改良し、費用を削減するために努力を続けています。

CCSが脱炭素化努力の柱となるかどうかは、将来の科学と経済におけるブレークスルーに大きく依存します。政策立案者は、イノベーションを支援しつつ、持続可能なシステムへの移行を同時に進める必要があります。

4. 意見

個人的には、複雑なエネルギー構造の中での特定のニッチに対処するためのポテンシャルを考えると、CCSのさらなる探索は価値があると考えています。しかし、気候危機を解決するためにCCSに完全に依存することはできません。代わりに、再生可能エネルギーの拡大や効率基準の向上を優先する他の緩和戦略を補完する形で活用すべきです。政府は賢明に投資し、技術革新を促進する環境を育む一方で、古い枠組みへの長期間の依存に関連する落とし穴を避ける必要があります。

5. 参考文献 & ソース

• Global CCS Institute Annual Report 2022
• International Energy Agency (IEA) Special Report on CCUS
• Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) Assessment Reports
• Nature Climate ChangeやEnvironmental Science & Technologyなどのジャーナルに掲載された学術論文