DACCSとの比較によるBECCSの意味と、CDR技術の方向性
2022年7月19日
エネルギー研究会 FD
原 晋一

はじめに
• 今年4月初め公表されたIPCC AR6 WG3で、現状の政策を継続した場合の将来の気候変動の状況が非常に厳しくなるとの予測と、2040年から2050年にかけて、GHGの排出をNet-Zero以下にする必要があり、大気中のCO2を回収し隔離する技術、CDR(Carbon Dioxide Removal)、が必要であると提言された。
• 主要なCDR技術には、BECCSとDACCSがあるが、DACCSは大気中のCO2を大気中から回収・分離して地中等に貯蔵する方法で、400ppm程度の希薄なCO2を含む大気の収集と、CO2分離に工学技術を使い、多大なネルギーを使い行うのに対し、• BECCSはCO2取り込みは植物（森林・樹木）に頼り、発電と同時に分離を工学的に行い、エネルギー的にはエネルギー消費の少ない技術と考えられる。
• ただ、森林樹木のCO2吸収と、発電エネルギーの源である樹木本体の成長に関する性状は、多様な樹木や複雑な生育環境によりデーターが複雑・多岐であり、BECCSの評価は誤差を伴う。
• しかし、DACCSは希薄なCO2の取り込みに起因してコストが大幅に高いた考えられ、BECCSとの比較においては樹木データーの誤差も比較への影響は小さいと考え、手に入る情報で双方のコスト比較を行い、今後の性能向上作業の方向づけを試みる。
• なお、CO2取り込みを樹木に頼るBECCSは、DACCSに比べ土地の制限に起因する森林規模に限界があると考えられ、森林の効率的な管理運営についても検討が必要があると考えられるが、今回は検討範囲外とする。

IPCC AR6 WG3BECCS

LU/LUCH

DACCS

CDR-6～7Gt/yhttps://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsta.2016.0447

BECCS森林育成

造林・保育作業コスト
初期費用：173万円/ha
間伐・除伐：89 万円/ha
合計：262万円/ha「再造林の推進」林野庁2020_oct「森林・林業・木材産業の現状と課題」、林野庁、2021July

間伐・除伐は育林の環境維持を目的にしているものと考えられる。

本格的バイオマスボイラー原料材確保のための積極的伐採・植林を行うためには合計300万円/haは必要か。

森林・林業政策「森林・林業・木材産業の現状と課題」、林野庁、2021July

育成作業は植林と間伐作業がメインで製材、パルプチップに供する木材を低コストで生産することが主たる目的のようである。
燃料用には主として間伐材を充てるようである。
積極的に燃料材を提供するには、C吸収速度が速い樹木をそのC蓄積速度の減少が落ちる前（40年～60年）に毎年定期的に伐採し、再植林を図ることが有効と考えられるが、そのような視点は、窺えないが。。

森林樹木の炭素吸収、時間経過と伐採齢対応平均炭素吸収

育成単層BECCS（40年 ）育成単層(60年）
育成複層BECCS(40年)
育成複層（60年）

自然林（80年以上）

BECCS用定期伐採林
育成単層林（スギ材）伐採の林齢と炭素吸収速度：40年、3.3 C-t/ha/y
育成複層林（スギ/ヒノキ）伐採齢と炭素吸収速度：40年、2.5 C-t/ha/y
BECCS無し定期伐採
育成単層林（スギ材）伐採の林齢と炭素吸収速度:60年、2.8 C-t/ha/y
育成複層林（スギ/ヒノキ）伐採齢と炭素吸収速度：50年、2.2 C-t/ha/yその他の森林関係のエネルギー、C固定化に関わる情報

人工林の成長は速い
尚、当林分
材績の値は他のデーターに比し小さい

森林・林業学習館、「日本の森林面積と森林蓄積の推移」

樹木性状：密度、燃焼熱量、炭素濃度
・密度：0.34～0.38 (g/cc)
・LHV:2500kcal/kg (水分: 30%以下)
・炭素濃度：50wt% (水分: 11%)・水分 ： 20wt% (30～10wt%)「再造林の推進」林野庁2020_Oct.

林野庁の炭素固定のコンセプト

以上のように、森林の平均的な発熱量や燃焼排ガス量に関わる検討において、木材性状を基にした数値を使用するのは、林分材積の値が大きく異なるので、代わりに単位面積当りC吸収量(CO2量)を基に数値換算を行い検討した。

全国林業普及協会の林業に関わる炭素固定に関する考え方
https://www.hro.or.jp/list/forest/research/fpri/dayori/0607/1.htm

BECCSとDACCSに関する取扱い方

・BECCSに関しては、松宮さんの技術と・DACCSに関しては、大気吸引FANの赤澤さんのチップ乾燥に関する情報ベースに検討。

所要動力は独自に計算し、回収分離部は、MDEA溶液による吸収放散方式のLCS文献、LCS-FY2015-PP-8に基づき検討。

(BECCS Data) 真庭バイオマス発電
発電規模
10MW
CO2発生量 0.142
mill.tCO2/y
設備費
6.6$mill./MW
Grid E.F.(NG:20%)
2050年Grid Cost(NG:20%)*(DACCS Data)
文献コスト(低）文献コスト(高)gCO2/kwh
0.089
11.6 円/kwh

https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsta.2016.0447

FAN Power Eq. (Perry ChE Hand Book)*（原）算出、全再エネレビュー

Boiler&Pow.Gen. コスト*

CO2回収単価

Hp (air blower)=((144)*Q*(ft/min)*(P2-P1(psi)))/(33000)/eff

5900 円/tCO2
6.1: 0.000157*q(cuft/min)*deltap(in_water)/eff円/kgCO2回収

真庭バイオマス発電 HB-BECCS
Feed CO2 conc
12.2
vol %
CO2回収率80%
CO2貯蔵単価
CO2貯蔵単価

350 $/tCO2回収
800 $/tCO2回収

円/kgCO2回収
3.83765 円/kgCO2回収

赤澤さんプレゼン情報

MDEA吸収液・CO2分離回収コスト*
回収CO2量674 tCO2/h
5.39 MtCO2/y
分離回収コスト
4.1 円/kgCO2*「CCSの概要と展望」LCS-FY2015-PP-8
岩崎、三森、LCS 2014 March

樹木組成 C (wt%)
45
H2O (wt%)
20
チップ乾燥 40%→20% 85t処理 20日
風量70 (m3/m2/h)
乾燥場面積260.0 m2
Fan 動力13.4 kWDACCSコンセプト図
Carbon Engineering Inc., British Columbia in Canada

BECCS、DACCSコスト比較 結果まとめとFDテーマ

https://www.nikkei.com/article/DGKKZO33206990Q8A720C1MY1000/“大気中炭酸ガス1トンを1万円で回収”
Carbon Engineering Inc., British Columbia in Canada•BECCSの原料である木材の伐採・植林・成長管理は、DACCSでの希薄なCO2を含む大気の吸引FANの役割をになっており、多大なコストを必要とするという印象がある。
•
しかし、上図に示す通り、DACCSにおける大気吸引FANの動力は圧倒的に高いコストを必要とする。
•すなわち、森林面積が許す限りCDRとしては、BECCSを優先的に採用すべきである。
•
しかし、森林管理コストは、バイオマス発電・排ガスCO2回収隔離コストと同程度のコストが必要である。CDRにおいては、限られた森林面積のもと樹木をより多く生産するために、森林管理の充実がキーポイントとなる。
•
尚、現状の森林管理に関する政策は、未だエネルギー資源としてではなく。木材としての利用の向上を目指したもののように感じる。
（考えられるFDテーマ)
••
•
•
•

エネルギー資源の観点からは、水分の減少、樹幹部の採取、短期成長種の増加、その他伐採・集荷・輸送・原材前処理等の効率化、とうが改善のポイントになるのではないか？
バイオマスボイラーの観点からは、One Unitの大規模化、原料脱水への廃熱利用等があるのでは？
隔離の観点からは、CO2輸送の大量化、低コスト化がテーマとして有るのでは？
CO2取り込みが規模を制約するBECCSの検討には、森林管理に関する情報が不可欠だが、今後当会が検討を進めるにあたり、この方面の検討はどのように進めればいいのか？
CDRの必要量は、世界全体で2050年には6～7Gt/yとのことで、DACCSも必要であろうが、CO2取り込みは、自然に任せる方法（海洋吸収、岩石化、微生物による固定化等）を見つけるのが最も重要ではないか？

（参考） 森林管理、BECCS、DACCS比較 Excel Sheet
植林・間伐強化Baseline
育成単層林 育成複層林 天然林

合計

伐採・植林強化（林齢壮化）＋育成複層林材：BECCS

伐採・植林強化（林齢壮化）＋育成単複・層林材：BECCS

育成単層林 育成複層林 天然林 合計

育成単層林 育成複層林 天然林

BECCS
森林

伐採齢

10 6 ham3/hat/m3
年

C吸収
伐採C吸収

tC/ha/ytC/ha/yCO2吸収

10 6 tCO2/y

面積樹木量
樹木密度

対BLCO2吸収 10 6 tCO2/y
造林面積単価 百万円/ha
年間造林費億円/ｙ森林育成CCSCO2当コスト 円/t-CO2

6.6
8000.35602.8
2.8676.8
11.7
800
320
0.38
0.4
60 (80以上）
2.20.52.25421142

6.6
800
0.3540
3.3
3.2
78

6.8
11.7
800
320
0.38
0.4
60 (80以上）
2.2
0.5
2.2
54
2136.26030

2.74455

33400

Base
2.72970

2.73060円/t-CO2
チップ乾燥費HBBECCS 原料材投入量 10 6 t/y
原料材投入量 10 6 t/y
原料材C量
10 6 t/y
発電CO2排出 10 6 tCO2/y
BECCS回収率 %(BECCS Data) 真庭バイオマス発電
発電規模 10MW
CO2発生量 0.142 mill.tCO2/y
設備費 6.6 $mill./MWBECCS回収量 10 6 tCO2/y
BECCS回収費用 億円/ｙGrid E.F.(NG:20%) 0.089

BECCS回収当コスト 円/tCO2

2050年Grid Cost(NG:20%) *発電設備コスト 円/tCO2*（原）算出、全再エネレビュー

発電収入 円/tCO2

Boiler&Pow.Gen. コスト

大気CO2 conc. volppm

CO2回収単価

DACCS%
張込FAN動力 kw
入口風速m/sec
差圧mmH2O
CO2回収率

32.7
34.5
3.1
11.3
80
9.05526119
5900
8161

6.6
800
0.35
40
3.3
3.2
78

6.8
11.7
800
320
0.38
0.4
40 (80以上）
2.5
0.5
2.4
612134950

35100

47.2
46.2
21.2
10.2
80

36.8
51.68
16.6
7.9
80

Hp (air blower)=((144)*Q*(ft/min)*(P2-P1(psi)))/(33000)/eff

Efficiency%
FANs
Air取込量/基 Nm3/h
基数610 tCO2/y
10 6 Nm3/h
電力コスト円/ｋｗｈ
FAN電力費億円/y
FAN電力単価 億円/tCO2
F A N 動力CCSCO2当コ スト 円/t-CO2
分離回収コスト 円/t-CO2
低濃度係数 ー
貯蔵コスト 円/t-CO2
育林含み合計コスト 円/ t - C O2
M t C O2 / y
育林全量ケースBECCS
Air取込量世界森林CO2吸収量11.6 円/kwh

153
11.3
38.2
7855
6407
3430

7.6

合計BECCS

5900 円/tCO2
6.1 円/kgCO2回収 (DACCS Data)
文献コスト(低）350 $/tCO2回収
真庭バイオマス発電 HB-BECCS文献コスト(高)800 $/tCO2回収
Feed CO2 conc
https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsta.2016.0447
12.2
vol %
CO2回収率80%
FAN Power Eq. (Perry ChE Hand Book)*

FAN入口径/基 m

CO2取込量gCO2/kwh

BECCS

Baseline+DACCS

CO2貯蔵単価
CO2貯蔵単価

3.8 円/kgCO2回収 : 0.000157*q(cuft/min)*deltap(in_water)/eff
3765 円/kgCO2回収
MDEA吸収液・CO2分離回収コスト*
樹木組成 C (wt%)
45
回収CO2量674 tCO2/h
H2O (wt%)
20
5.39 MtCO2/y
チップ乾燥 40%→20% 85t処理 20日
分離回収コスト
4.1 円/kgCO2*「CCSの概要と展望」LCS-FY2015-PP-8
風量70 (m3/m2/h)
岩崎、三森、LCS 2014 March
乾燥場面積 260.0 m2
Fan 動力13.4 kW160
18.1
18.1 DACCS対象
40.2 DACCSコスト≧BECCSコスト
10050 ≧植林コストの関係から7847 来るCO2削減技術の3430 選択順位の可能性から、最高コストケースとそれに続く高コストケースの同一規模での比較
18.1
14.5
887
6119
5900
8161
大気CO2 conc.
CO2回収率張込FAN動力入口風速
差圧
FAN入口径/基Efficiency
基数
Air取込量/基
CO2量取込量
Air取込量

2881

電力コスト

12267818487

FAN電力費FAN電力単価

127606

Fa n 動 力 CCS CO 2 当 コスト

分離回収コスト回収部低濃度倍数

3765
17460
43.2
GT/y

1 . 5 ℃以下, 2 0 5 0 年C DR必要量（ IPC C AR6 W G3 ）3765 貯蔵コスト
18900 * FAN動力のみ
110.9
7GT-CO2/y

400
802887766
20300
580
2039
1413000
18.1

6150
1.50
3765

137520CDRのコンセプト図

IPCC AR6 WG3