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革新的環境技術シンポジウム◆

革新的CO2削減技術の動向と課題(公財)地球環境産業技術研究機構（RITE）
東京分室・研究企画グループ
高木 正人

1

目

次

1. はじめに
2. CO2削減を取り巻く状況
3. CCSの進展と課題
4. バイオマス利用の動向
5. まとめ2１．はじめに• ここでいう、「革新的CO2削減技術」とは、排出されたCO2の固定化・有効利用による削減技術を指す。
• IEAの「エネルギー技術展望2010」によると、2050年に世界のCO2排出量を2005年比で50%とするた
めには、自然体ケースに対して43 Gt/年のCO2を削減が必要。CO2の回収・貯留（CCS）やバイオマス利用などの革新的なCO2削減技術が注目。

• 本講演では本技術の動向について解説するとともに、東日本大震災や福島原発事故さらにユーロ圏の経済危機など、様々な不安定要素を抱える2011年秋の時点での課題について考える。
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CO2排出削減技術の俯瞰図
CCS: CO2 Capture and Storage

大規模集中型・省エネルギー
・原子力発電・化石燃料転換・新エネルギー

ｴﾈﾙｷﾞ関連（発電所など）３３．１％

CO2分離・回収産業（工場など）

化石燃料資源
93.9％

地中貯留
海洋隔離
CO2変換
有効利用

２８．１％

小規模分散型

運 輸（自動車など）
１９．５％

業務その他
（事務所など）
８．２％

家庭
５．０％

大気拡散

植物吸収

ﾊﾞｲｵﾏｽ固定
ﾊﾞｲｵﾏｽ利用・ﾊﾞｲｵ燃料・ﾊﾞｲｵ化学品

数字は日本の2009年度CO2排出量確定値：11億4500万ｔに対する割合

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世界全体のCO2排出半減のための必要技術
IEA の分析例（ 2010 ）「2050年のCO2排出を現在レベル半減」のためのコスト効率
43Gt
的な技術を求める削減（出典） IEA Energy Technology Perspective 20105

CO2の削減コストの比較
CCS・バイオマスは太陽光等に比べ比較的コストが安い削減技術

陸上
風力

原子
力バイオ
マス

石炭洋
上風力

天然ガスCCS

水力CCS

地熱

太陽熱

太陽
電池

GCCSI, The Global Status of CCS: 20116

エネルギーコストの比較（発電コスト）米セント2005/kWh
バイオマス発電
太陽光発電
地熱発電

下限

中央値

水力発電
海洋発電

上限

風力発電
再生可能エネルギー以外の発電コストレンジ
火力発電＋CCS

図． 発電コストの比較
出典：再生可能エネルギーはIPCC再生可能エネルギーに関する特別報告書（SRREN）, Figure
10.28, 2011、CCSはIPCC二酸化炭素回収貯留に関する特別報告書（SRCCS）, Table 8.3a,2005）の値を用いた。後者ではCCSコストが4.3-9.9 UScent/kWh、通常化石燃料発電比で+1.2～+4.7 UScent/kWh とされているので、前者の化石燃料発電のレンジ＋CCS増分を矢印で示した。

7

エネルギーコストの比較（熱利用・燃料）
バイオマス熱利用
太陽光熱利用
地熱熱利用
石油・天然ガス
ベースの熱コスト

バイオ燃料
ガソリン・ディーゼル油コスト

化石燃料ケース

IPCC, SRREN(2011)8

２．2011年秋でのCO2削減を取り巻く状況 炭素政策が不透明
COP１７ダーバン：
第二約束期間維持ｖｓ新たなる枠組みの対立→ポスト京都の姿は未だ不透明
 経済の不振
EUの債権危機 炭素価格の低迷
欧州市場：１０ユーロを割る エネルギー構成の変化：World Energy Outlook 2011
• 原子力の低迷• 安価なシェールガスの掘削技術→天然ガスの躍進• 再生可能エネルギーの今後は？
9

排出権取引価格
EUA

2009 年第１四半期、EUA 価格は最安値を記録。
EUA の余剰を抱える企業が、資金獲得のため主にスポット市場で EUA を大量に売却。2009 年２月には、EUA 価格は８ユーロにまで急落した

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天然ガスの躍進シナリオ
安価なシェールガス掘削技術の確立に伴い、天然ガスの躍進が期待。IEA
では次の様な躍進シナリオを検討
・ 天然ガスが 2030年前に石炭を抜き、 2035 までには世界のエネルギー需要の1/4となる。
・ 需要は全エネルギーの伸び1.2%に対し、年2%で成長
世界の一次エネルギー需要（GASシナリオ）

IEA, World Energy Outlook 2011 11

国別の天然ガス生産予測

シェールガス

天然ガスの勢力図が変わる
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３．CCSの進展と課題
GCCSI The Global Status of CCS: 201113

CCS プロジェクト
14PJが稼働・建設中で、CO2貯留能力は33百万t/年
米国

欧州

中東

豪州
ﾆｭｰｼﾞｰﾗﾝﾄﾞ
中国

カナダ

アフリカ

他アジア

Identifyはサイトのスクリーニング段階、Evaluateはサイト評価とプレFS段階、
Defineは候補を絞り込み、詳細なサイト調査とFSの実施段階、Executeはプロジェクトの実施・圧入設備の建設段階、operateで運転開始。

14

CCSのプロジェクト動向（１）Capture初期は天然ガス生産が中心
2014年頃から発電所・合成ガスプラントからの回収が出現
酸素燃焼（Oxy）は少なく、最初は燃焼後回収（Post）と燃焼前回収（Pre）が均衡するが、次第にPreが多くなる。
合成ガス製造のプロジェクトも含めると、燃焼前回収の使用が多い
2520151052012

2013

Natural Gas Processing

2014
Synthetic Natural gas etc.

2015
Pre

2016
Post

Oxy

2017

Evaluate

Evaluate

DefineEvaluate

DefineEvaluate

DefineExecuteEvaluate

DefineExecuteEvaluate

DefineExecuteEvaluate

DefineExecute0Operate

回収量 MtCO2/年

302018Industries-Pre

GCCSI, The Global Status of CCS:201115

CCSのプロジェクト動向（２）Storage初期は一部の例外を除き貯留先はEORである。
枯渇ガス田や塩水層への貯留PJは2015年頃から出現し、以降割合が増える。
2520151052012

2013
EOR

2014

2015

Offshore depletedO&G

Onshore saline

2016

2017

Evaluate

Evaluate

DefineEvaluate

DefineEvaluate

DefineExecuteEvaluateDefine

ExecuteEvaluate

DefineExecuteEvaluate

DefineExecute0Operate

回収量 MtCO2/年302018

Offshore saline

GCCSI, The Global Status of CCS:201116

運転中のCCSプロジェクトの特徴
CO2利用収入

プロジェクト •Shute Creek Gas
Processing Facility
例•Enid Fertilizer•Greate Plains/
Weyburn-Midale

気候政策に対応

政府支援他収入•Sleipner CO2 Injection•Agrium with ACTL
•Gorgon CO2 Injection•In Saｌah•Kemper County•Boundary Dam•Illinois CCS

プロジェクト •CO2分離が実施工 •CO2分離が実施工業 •CO2分離を大スの特徴
業プロセスの一部
プロセスの一部
ケール産業に適用

ビジネス面の促進要
素•操業中の油田への •貯留サイトの情報が圧入
すでに豊富•操業中の油田への圧入・塩水層の開拓•EOR収入

•政府補助•炭素コスト負担の軽減•炭素オフセット市場からの収入の可能性•炭素コスト負担の軽減•EOR収入•リスク分散17

CCSプロジェクト 中止・延期
 補助金等資金の減少• Longannet （英）：補助金の減少 （2011）• Peterhead （英）：補助金がつかない（2007）

 当初見積もりからの費用の増大• Draugen Statoil （ノルウェー）：商業的に成立しない(2007）• FutureGen (米）：IGCC→CCS部分補助→酸素燃焼）（2008、2010）• ZeroGen (豪）：経済的に成立しないため (2010）

 住民の反対• Barendrecht Shell （オランダ）：貯留サイトが人口の多い陸域にあり、住民が反対（2009）18

CCSのコスト
（数年）

（数年）

（数十年）

事前調査

実証規模

商用規模

予想されるコスト

コスト削減に向けた継続的な努力
研究開発
法規制の整備技術の成熟
技術的な試行錯誤の繰り返し
想定外の事態への対応

ABC時間19

CCS展開のための今後の課題• 十分で、タイミングのよい、かつ安定した政策のサポート（インセンティブ、法規制体系など）• コスト、消費エネルギー、リスク低減のための技術開発• 早い段階からの、Community Engagement20

社会的合意の進展
事業

一方向者
ＰＵ
パ
ブリ
ッ
「ク市・民ア理ン
ダ解ー」ス
タン
ディン
グ

市（公共ＰＯパ「ブ市リ民ッへクの・広ア報ウ」トリーチ

民機・住関民・民・
大間衆企業）

双方向Ｎ
Ｉ
Ｍ
Ｂ
Ｙ
ニン
ビー
「自らの地
域には、施
設
不要とす
る態度」

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日本のCCS技術開発
CCS技術の現状
H12年度

H17年度

（2000）(2005)

吸収液

H22年度(2010) ▼H23

COCS新規吸収液開発
H16～H21

COURSE50（ｺｽﾄﾀﾞｳﾝ、分離ﾌﾟﾛｾｽの実現）H20～H24

H27年度

H32年度

(2015)(2020)COURSE50（ステップ２）
H25～H29
更なる大幅コストダウン

・製鉄ｶﾞｽ 2000円台t-CO2

本格実証試験

▼H32
・分離回収
本格適用

・製鉄ｶﾞｽ 1000円台t-CO2

分離・回収
分離膜

分子ｹﾞｰﾄ膜（基盤研究)
H15～H17分子膜ゲート（加圧ガス）
H18～H22次世代型膜モジュール開発（分子ゲート）
H23～H26※H23年2月技術研究組合設立

CO2炭層固定化技術開発（夕張市）（KANSOﾃｸﾉｽ・JCOAL）
H14～H18

地中貯留

・IGCC実証
試験
・用途展開

更なるコストダウン

・IGCC

1000円台t-CO2▼H27技術確立
・安全性評価技術
・貯留CO2管理技術
CO2貯留隔離技術
研究開発（安全性評価技術開発）
期間：H20～H24

CO2地中貯留技術研究開発
長岡市岩野原（長岡PJ）
期間：H12～H19・大規模実証試験対応
観測機器設置、圧入中ﾓﾆﾀﾘﾝｸﾞ、圧入後ﾓﾆﾀﾘﾝｸﾞ

▼H32
・地中貯留
本格適用

・ﾓﾆﾀﾘﾝｸﾞ・CO2圧入期間
安全性評価
H15～H16（計１万トン） 手法開発

▼H20日本CCS調査（株）設立
・調査段階（磐城、苫小牧他候補地点の調査）
H20～H23

大規模実証

・H13年IEAGHG設立

備考

・H15年CSLF設立

・実証段階
設計・調達・建設
H24～H26・圧入運転（15万t×3年）
H27～H29
・ﾓﾆﾀﾘﾝｸﾞ
H27～H32▼H32
・CCS一貫システム
基盤技術確立・H17年G8ｸﾞﾚﾝｲｰｸﾞﾙｽﾞｻﾐｯﾄ（CCS商業化加速の作業への取組を表明）
・H20年G8洞爺湖ｻﾐｯﾄ（H32年までにCCS大規模実証20件の目標）
・H20年GCCSI設立
・H21年IEA CCSﾛｰﾄﾞﾏｯﾌﾟ発表

22

CCS実証試験の実施に向けて年末までに4回の検討会（すでに3回を終了）
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CCSのISO化
カナダからCCSのISO化のために、新しく技術委員会（TC）の設置を行うという提案があり、10/24のTMB（Technical ManagementBoard）において、TCの設立が決定された。

1. 番号：ISO/TC 265
2. 名称：炭素回収と貯留 Carbon capture and storage (CCS)
3. スコープ：CCS分野における材料、装置、環境計画、管理、リスク管理、定量化と検証（Quantification and Verification）および関連事項の標準化。ISO/TC67でカバーされる掘削、生産、パイプライン輸送の装置および材料を除く。
4. 中央事務局をSCC(カナダ)に置く
5. メンバー：P-メンバー：オーストラリア、カナダ、中国、フランス、ドイツ、イタリア、日本、韓国、オランダ、ノルウェー、南アフリカ、スイス、英国
O-メンバー：アルゼンチン、ブラジル、チェコ、エジプト、フィンランド、インド、
イラン、ニュージーランド、セルビア、スペイン、スェーデン、米国

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書籍紹介

CCS技術の新展開

監修：茅 陽一／編集：RITE シーエムシー出版
2011年11月発行 217頁
執筆者４１名：RITE、日揮、IHI、エンジニアリング協会、大成建設、JFEテクノデザイン、大林組、三菱重工、日本CCS調査、経済産業省、東京大学、工学院大学、京都大学

 序章 地球温暖化対策としてのCCS
 第一編 CCSの国際動向
１．政策動向、２．プロジェクト動向

 第二編

CO2回収技術
３．全体観と今後の展望、４．燃焼後回収、５．燃焼前回収、６．膜法、７．吸着法、８．酸素燃焼法、９．その他の回収法

 第三編

CO2輸送技術
１０．CO2輸送技術

 第四編

CO2貯留技術
１１．技術動向と今後の展望、１２．貯留メカニズム、１３．地質モデリング、
１４．CO2圧入技術、１５。モニタリング技術、１６．挙動シミュレーション技術、
１７．新CO2貯留技術

 第五編

CCSの安全性と経済性
１８．安全性評価、１９．経済性

 座談会

わが国でのCCSの課題と展望
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４．バイオマス利用の動向
Technology Roadmap
Biofuel for Transport
IEA 2011

Special Report on
Renewable Energy Sources
and Climate Change Mitigation
IPCC 201126

輸エタノール・ガソリン送BTL・CTL

ディーゼル

リグノセルロースFT

改質植物油

アルジェ

パーム

リグノセルロース

トウモロコシ・小麦

サトウダイコン

ガソリン

サトウキビ

化石燃料の使用時に比べてディーゼル油
バイオマス利用で天然ガス
CO2の排出量を削減できる

バイオマス、石炭、石炭/バイオマスからのディーゼル代替品

バイオガス
・天然ガス

バイオガス

ライフサイクルGHG排出量(gCO2eq/MJ)

輸送用燃料のライフサイクルCO2排出量

27バイオマス燃料のロードマップ（IEA)
技術改善のマイルストン（EJ=１０１８J）
バイオメタン

1.

セルロースエタノールやBTL、バイオ合成ガス商業規模生産の実証。

2015

2.

藻由来のディーゼル燃料や熱分解油からのHVO（Hydrogenated VegetableOil)の商業実証

20152020

3.

化石燃料に対してライフサイクルGHG排出の50%を超える削減を達成するた
めに従来型バイオ燃料システムを改良

20152020

4.

商業的に有効な熱分解およびガス化の実証

20152020

5.

商業規模生産プラントでのCCS付きバ
イオ燃料

20152020

6.

1米ドル／Lge以下で50%GHG削減できるリグノセルロースエタノール、BTLディーゼル、藻バイオ燃料の生産、および／または他の先進的バイオ燃料
プロセス

20202030

バイオジェットバイオディーゼル
先進エタノール
サトウキビ茎エタノール【ブルーマップシナリオのバイオ燃料需要】(注）Lge：ガソリン相当リットル

期限28

バイオマス利用 期待と課題
日経サイエンス11月号「期待外れのバイオマス燃料」（D.ピエッロ）
石油依存度と気候変動という２つの大問題を解決する有効な方法・・しかし、

 コーンエタノールが食料価格を押し上げ→食料と競合しないセルロース利用
 バイオマス利用には金がかかる••••

細胞壁の分解が非効率的
ヘミセルロースが利用できない
糖化酵素が高価反応が遅い

技術開発が重要
RITE技術はかなりの部分を解決

 バイオマス利用はエネルギー効率が悪い• 水と酵母の混合物からエタノールを蒸留する膨大なエネルギーが必要 →膜など新しい回収法が必要
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５．まとめ• 2011年秋の時点では、原子力の低迷、シェールガスの躍進、再生可能エネルギーの発展の姿が見えている。
CO2の排出削減も含めて、今後のエネルギーの姿はどうなるが見通せない。
• 地球温暖化は、その問題の大きさは認識しても、その進行が地球規模かつ緩慢であり、さらに、その対策がともすると経済発展にブレーキをかける作用をすることから、なかなか解決への道筋が見えない。
• この中でのCO2削減技術の実用化に向けた動きは不安定。十分な政策サポートが必要であるし、また、初期から利益が得られるPJを考える必要もある。
• このためには、技術のコスト削減が必要であり、革新的環境技術の技術開発が一層、求められる。
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ご静聴ありがとうございました
本講演の一部には独立行政法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）委託事業「ゼロエミッション石炭火力技術開発プロジェクト・ゼロエミッション石炭火力トータルシステム調査研究」の成果を使用しております。

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