◆未来社会を支える温暖化対策技術シンポジウム in 関西◆「カーボンニュートラル達成に向けた二酸化炭素分離回収・有効利用技術開発の取り組み」
2023年9月21日(公財)地球環境産業技術研究機構（RITE）
化学研究グループ
余語 克則

1

R05化学研究グループ実施事業（国プロ）
技術

適用先

CO2濃度

事業名

体制

期間
(現行Phase)

吸収液

高炉ガス

20～22％

グリーンイノベーション基金事業／製鉄プロセスにおける水素活用プロジェ
クト／高炉を用いた水素還元技術の開発／外部水素や高炉排ガスに含まれるCO2を活用した低炭素化技術等の開発／C-2: CO2の分離・回収技術

NEDO事業
・日本製鉄
・RITE

2021～
2029

固体吸収材

発電所
(石炭火力)

13～15％

カーボンリサイクル・次世代火力発電事業/CO2分離回収技術の研究開発/先進的二酸化炭素固体吸収材の石炭燃焼排ガス適用性研究

NEDO事業・KHI・RITE、

2020～
2024

・名古屋大（再委託）

固体吸収材

天然ガス火力3～5％

グリーンイノベーション基金事業／CO2の分離回収等技術開発／低圧・低濃度ＣＯ2分離回収の低コスト化技術開発・実証／天然ガス火力発電排ガ
スからの大規模CO2分離回収技術開発・実証／天然ガス燃焼排ガスからの低コストCO2分離・回収プロセス商用化の実現

NEDO事業・千代田化工建設
・JERA
・RITE

2022～
2030

固体吸収材

大気400 ppm

ムーンショット型研究開発事業/地球環境球再生に向けた持続可能な資源循環を実現/大気中からの高効率CO2分離回収・炭素循環技術の開発

NEDO事業・金沢大・RITE・MHI（再委託）

2020～
2024
（2029）

分離膜（有機膜）

IGCC
水素製造装
置

40％
(～3MPa)

カーボンリサイクル・次世代火力発電事業/CO2分離回収技術の研究開発/二酸化炭素分離膜システム実用化研究開発/高性能CO2分離膜モ
ジュールを用いたCO2-H2膜分離システムの研究開発

NEDO事業・MGM技術研究
組合

2021～
2023

分離膜（無機膜）

有効利用（メタノール合成）

回収後の高濃縮CO2を利用

カーボンリサイクル・次世代火力等発電技術開発／CO2排出削減・有効利用実用化技術開発／化学品へのCO2利用技術開発／CO2を用いたメタノール合成における最適システム開発

NEDO事業・JFEスチール
・RITE

2023～
2025

吸収液
吸着剤
分離膜等

各種燃焼排ガス

10％以下

グリーンイノベーション基金事業／ＣＯ2の分離回収等技術開発／低圧・低濃度ＣＯ2分離回収の低コスト化技術開発・実証／
ＣＯ2分離素材の標準評価共通基盤の確立

NEDO事業
・産総研
・RITE

2022～
2030

2

2023年度化学研究グループの体制
これまで無機膜研究センターと化学研究グループで個別に実施してきた有機膜と無機膜の開発、また、CO₂有効利用に関する研究開発を連携させるため、2023年度から両組織を統合し、効率的な運営を行う組織体制とした。今後、CO₂分離回収・有効利用にかかわる各種技術の早期実用化・産業化を目指して、産業化戦略協議会の活動内容を拡張．

メンバー47名（内博士18名）

3

RITE化学研究グループの取り組み

連携

参加、意見交換

連携

国内外
研究機関
（大学、国研等）

4

産業化戦略協議会の活動内容
企業会員と共にCO2分離回収・有効利用技術の更なる活性化を図る
活動を実施中 【会員企業】２２社（9月1日現在）◆共通活動
1）研究会の実施
2）会員限定セミナーの開催
3）会員向け情報発信（ニーズ・シーズ情報、ホットトピックス）
4）革新的CO2分離回収・有効利用技術シンポジウムの開催

会員限定セミナーの開催

シンポジウムの開催◆2023年度の全体スケジュール
4月

5月

6月

総会

7月

8月

9月

セミナー
研究会準備

情報発信

HP更新

研究会準備

情報発信

HP更新

HP更新

10月

11月

セミナー
研究会

ニーズ・シーズ情報（セミナーの文献・特許紹介）
12月
研究会
情報発信

HP更新

1月

2月

セミナー

シンポジウム

3月

研究会

HP更新

5

産業化戦略協議会の活動内容◆会員限定セミナーの開催｢高分子膜でDACを目指す -超高CO 透過分離膜の開発- ｣

第23回
7月31日

1 東京都立大学 都市環境科学研究科2 環境応用化学域 教授 川上 浩良 氏
｢分離ナノ膜を用いる大気からの直接的CO 回収」

2
2 九州大学 カーボンニュートラル・エネルギー研究所教授 藤川 茂紀 氏

第24回 1 ｢New Transformational Membrane Technology Advanced to Skid Testing for CO2 Capture from Flue Gases｣
オハイオ州立大学 教授 W.S.Winston Ho 氏
10月2日
｢CO 分離回収技術に関する講演（調整中）」

22 エア・ウォーター株式会社
プラント・機器開発センター 貝川 貴紀 氏

※第25回セミナーは2024年1月に開催予定◆研究会の実施
CO2分離回収研究会

目的

国内外の研究開発状況、市場動向等の情報収集および共有化

概要

CO2分離回収の情報収集、収集した情報に基づくロードマップに関する議論、ロードマップ作成

膜反応器
研究会

目的

国内外の研究開発状況、市場動向等の情報収集および共有化

概要

膜反応器の情報収集、収集した情報に基づくロードマップに関する議論、ロードマップ作成
まつよし

問合せ先

こもの

（公財）地球環境産業技術研究機構 化学研究グループ 松好、菰野
TEL （0774）95-5086

e-mail: kagaku@rite.or.jp

6

グリーンイノベーション基金事業／CO2の分離回収等技術開発プロジェクト／【研究開発内容③】

CO2分離素材の標準評価共通基盤の確立【目的】
分離素材の中立かつ公平な評価を可能にするために、低圧・低濃度排ガス（大気圧、ＣＯ₂濃度事業の目的・概要
１０%以下）を対象とした実ガス試験センターを新設し、標準評価法を確立します。

研究事業イメージ
Stage 0素材
・要素技術
開発

連携・協力

CO2分離素材の標準評価共通基盤の確立

Stage 1 標準ガスによるスクリーニング(ラボレベル～10kg-CO2/day)Stage 2 実ガス評価試験と耐久性評価(～100kg-CO2/day)

標準ガスを用いた標準評価法

Stage3 実証試験 Stage４商用化(～数百t-CO2/day) (数千t-CO2/day)

実ガスを用いた標準評価法の策定の設計・構築，標準評価法のデータを活用した
簡易シミュレーション技術開発

パ
イロ
ット
実証

（試験センターの設置・運営）
データベースの構築、標準評価法の普及

加速劣化試験法の開発

プロセスシミュレーション,妥当性検討【グリーンイノベーション基金事業／CO2の分離回収等技術開発プロジェクトとの連携】
2022① 天然ガス火力発電排ガスからの大規模CO2分
離回収技術開発・実証② 工場排ガス等からの中小規模CO2分離回収技
術開発・実証（５事業）（スケジュールは例、事業により異なる）③ CO2分離素材の標準
評価共通基盤の確立

2023

2024

性能向上

2025

2026

研究開発内容①,②2027

スケールアップ検討★：ステージゲート
2028

2029

TRL7~

TRL5~6
連携

性能向上
プロセス開発スケールアップ検討

2030

建設、実ガス実証

プロセス開発現状：TRL3~4

実規
模

建設、実ガス実証

TRL5~6

TRL7~

現状：TRL3~4
設計

建設

標準評価手法確立

素材評価とデータ集積

国際標準化検討7実ガス試験センターの概要と標準評価法
実ガス試験センター概要
パッケージ
ボイラー

標準評価法
中立かつ公平な評価を実現する

都市ガス燃焼排ガス（CO2濃度：8％）
ガスクーラー

ユーティリティ（蒸気）昇圧機

ユーティリティ（電気、水、等）

空気、不純物、等評価装置の正しさを確認、実ガスと標準ガスとで揃え、比較可ガス組成制御ユニット

試験ガス（CO2濃度：4％）1系統最大：60 Nm3/h
吸収法
吸着法（100kg-CO2/d相当）
回収CO2
排ガスガス能とする

仕様

燃料

都市ガス13A

燃料消費量

20.3 Nm3/h

相当蒸気量

350 kg/h

最大排ガス量

1 t/d（CO2量で）使用電源

AC200V3相取扱者資格不要✓

評価、特性データ取得時において、押さえておくべき試験条
件を明確化
評価バウンダリも明確化⚫
⚫
⚫

プロジェクト推進協議会で議論する。
JIS等を参考に進める。
国際的な情報や取組（ISOなど）も踏まえたものとする。

✓膜分離＜導入予定のパッケージボイラ―＞項目✓ 吸収法、吸着法、膜分離法を対象✓ 各手法に対し、標準評価材および標準測定条件を規定

排ガス清浄装置※ ISO/TC265：CCSにおける設計、建設、運用、環境計画とマネジメント、リスクマネジメント、定量化、モニタリングと検証、及び関連活動の標準化活動。
RITEが国内審議団体を務めています。

＜今後の予定＞ 関係者と協議しながら、‘24FYの設立・確立を目指します

8RITEにおけるCO2分離回収技術の研究開発
2000

2005

2010

2015

2020

2025

2030

高圧ガス
（1～3 MPa）

IGCC
ポリイミド膜
（常圧用）
膜材料開発

分離膜

分子ゲート機能CO2分
離膜の技術研究開発

高炉ガス/燃焼排ガス（13～22％-CO2)

膜組成・製膜法

大規模化、システム検討

エレメント化・実ガス試験

用途展開

二酸化炭素
二酸化炭素分離 二酸化炭素分離膜
二酸化炭素分離膜
分離膜システム
膜モジュール研究 モジュール実用化研究開発
モジュール実用化研究開発 実用化研究開発
開発事業（水素製造プラント等）

ESCAP®
（新居浜）

ESCAP®
（室蘭）

産業利用

1 ton-CO2/day

COCS

アミン吸収液COURSE50

30 ton-CO2/day

Phase I STEP1（熱風炉排ガス）

Phase I STEP2（石炭火力燃焼排ガス）

PhaseⅡ

高性能化

GI基金

燃焼排ガス
（3～13%-CO2）
固体吸収材～3 kg–CO2/day（ラボ試験＠RITE）
二酸化炭素固体吸収材等研究開発事業

5 t–CO2/day(ベンチスケール試験＠KHI）

先進的二酸化炭素固体吸収材実用化研究開発

40 ton-CO2/day(パイロットスケール試験＠発電所）

先進的二酸化炭素
固体吸収材の石炭燃焼排ガス適用性研究

大規模化

GI：天然ガス燃焼排ガスからの低コストCO2分離・回収プロセス商用化の実現

用途展開

大気（400ppm）
固体吸収材

材料探索

ラボ試験 kg-CO2/day

ムーンショット型
研究開発事業

ベンチスール試験＠大阪万博

9高性能吸収液の開発：概要
COURSE50 Phase I（2008～2017）

NEDO事業（GI基金）/日本製鉄㈱と共同実施〃 Phase II（2018～2021）

GI基金事業等（2021～2029）（水溶液系吸収液）
RN-1~4（新規混合溶媒系吸収液）（混合溶媒系吸収液）
RN-X
RN-5,6RN-7➢
1.6
GJ/t-CO✓ 非水溶媒の利用技術
2を確実にする吸収液開発✓ 2.0 GJ/t-CO2の性能（新規有機溶媒探索、組成検討、を開発し、1.6 GJ/t新規CAT-LABによるプロセス検討）
CO2の性能に到達✓ 標準液（MEA液*）➢ 水素還元高炉製鉄排ガス（CO2濃度より優れる✓ 触媒との相乗効果変動）に対応した吸収液開発
・劣化耐久性を確認
・金属腐食性➢
金属腐食性に対する技術開発✓ 金属腐食性低下
小型連続試験装置（CAT-LAB）

1 t/d-CO2
規模（CAT-1）30 t/d-CO2規模（CAT-30）
2.3 GJ/t-CO2達成

商用機ESCAP®**
市村地球環境産業賞を受賞

適用先：製鉄排ガス
石炭火力燃焼排ガス（120t/d）（143t/d）* MEA液：モノエタノールアミン水溶液** ESCAP ® ：日鉄エンジニアリング㈱の省エネ型CO2回収設備

実ガスベンチ試験➢ 吸収液性能実証➢ ガス中不純物影響
評価➢ プロセス要素技術開発
パイロット
プラント試験

社会実装➢ 水素還元高炉との連動試験による技術実証10先進的二酸化炭素固体吸収材の石炭燃焼排ガス適用性研究［NEDO事業］【目的】
１） CO2分離回収コストの低減に貢献する革新的な技術である固体吸収材の開発
２） 石炭火力発電所実ガスを用いたパイロットスケールでの信頼性、運用性、環境影響評価

2022(令和4)年度

2023～2024(令和5～6)年度
・吸収材循環運転・実ガスからのCO2
分離回収確認パイロット試験設備の建設

固体吸収材の製造・供給

試運転

パイロット試験設備運転
・定格負荷試験(40ｔ/day）・パラメータ影響試験
・運転安定性評価試験
実ガスCO2回収試験

・パイロット試験使用材の分析・評価
・効率的な材製造プロセスの検討
・メイクアップスキームの検討
実用化に向けたパイロット試験結果に基づく固体吸収材の改良及び製造プロセスの最適化
・実ガス組成、装置特性等の反映
・CO2とH2Oの相互作用の検討

移動層シミュレーションモデル
効率的運転プロセス検討

パイロット試験設備への適用に向けた移動層シミュレーションモデルの検討及び改良
11グリーンイノベーション基金事業/ＣＯ２の分離回収等技術開発（天然ガス燃焼ガス排ガスからの低コストＣＯ２分離・回収プロセス商用化の実現）【目的】
低CO2濃度（4%前後）、高 O2濃度（13%）の天然ガス火力発電所排ガスから効率的にCO2を分離回収する
高い酸化劣化耐性を有する新規固体吸収材の開発●事業スケジュール

●実施体制
2026

20242022

ステージゲート1吸収材の開発

2030
ステージゲート2吸収材開発

実ガス実証試験

性能確認・エンジニアリングデータ取得

全体システム検討、長期運転実証☑ 優れたCO2吸収量

CO2吸収量CO2 吸収量

幹事企業

CO2とアミンの結合：弱CO2とアミンの結合：強100℃42h空気処理（酸素による加速劣化）

2

実ガス実証

ベンチ試験

新規固体吸収材の開発及びラボ試験

0プロセス開発

46
圧力 [kPa]

810

CO2吸収量に優れた市販アミン☑ 優れた酸化劣化耐性☑ 低温再生可能0246
圧力 [kPa]

810

RITE開発アミン(RGB3)

昨年度までの成果と今後の予定► 酸化劣化耐性に優れた、新しい骨格構造を有するアミンを開発► ベンチスケール試験に向けてラボ→工業的製造方法の検討に着手（tonレベル合成）

12

ムーンショット型研究開発事業：
大気中からの高効率CO2分離回収・炭素循環技術の開発【実施内容】

1．大気中からの高効率CO2回収（Direct Air Capture）技術開発→RITE固体吸収材の適用、金沢大デシカントローター技術の知見の適用

2．炭素循環のためのCO2変換技術開発（液体炭化水素燃料合成）→膜反応器による高効率化
3．液体炭化水素燃料適用性、システム全体のLCA評価→ユーザー企業と連携

昨年度中間評価
FT合成：
FY2022で終了
DAC：
大規模化に注力13

DAC技術開発：ミュレーションとラボ・システム評価の連携による開発体制
ラボ試験装置(~数100g/d)

プロセスシミュレーション
再生蒸気
基礎物性データの提供
材料特性の改良提案

大気CO2フリー空気

高純度CO2
DAC実験棟（RITE敷地内設置）

DACシステム評価装置(~数kg/d)
・実機サイズのハニカム等性能評価

ｽｹｰﾙｱｯﾌﾟ運転条件
三菱重工業(株)
省力化法の提案14

ベンチスケール試験に向けた準備状況◼ 2025大阪万博会場での実施を予定◼ 全体計画：DACCS、バイオメタネーション、CO2分離・回収の全体レイアウト、ユーティリティ、見学者用バス停などの配置（下図）に基づき、DACCS実証エリアの基本設計、工事計画策定中．

実証プラントエリア(管理区域)

提供：２０２５年日本国際博覧会協会

15

2025大阪万博会場実証エリアでの計画

出典：未来型SC事業プレス発表資料

16

目標と計画：三菱重工との連携による材料開発およびDAC装置開発加速
年度

2020

従来計画

2021

2022

2023

2024

改良・パイ
ロット試験
装置設計

MS事業における技術調査
ラボ試験成果を活用

開発加速
トータルシステムの早期検証と課題抽出、大阪
万博にて、社会受容性の獲得、開発加速(大阪万博にて実証予定）

2026

2028

2029

製作・工事

パイロット試
験装置製作

パイロット試験
LCA評価
社会実装性評価

万博実証の知見をフィードバック、改良

小型要素試験機 小型試験 性能確認
機製作
試験（１ユニット）
改良検討・実証機設計

2027

基盤技術開発(Phase 2)(①～③の改良・性能向上)

基盤技術開発(Phase 1)①DAC用新規材料開発(RITE)②DAC用新規システム開発(KU,RITE,MHIENG)③高効率e-fuel合成技術開発(RITE)

前半：基礎研究後半：実用化研究2025

実証

会場設置実証機（ベンチ）～0.5 t/day 規模

成果を活用・改良
課題克服
社会実装を加速172020～2024年度（基盤技術開発フェーズ）

2025年度（ベンチスケール試験）～2029年度（パイロット試験(予定)）

材料・システム開発 kg/day

小規模実証 ～0.5t/day

大規模実証 10 t/day？

蒸気加熱

CO
CO22

冷却

CO2

高濃度CO2

吸収再生

大規模化・社会実装を加速

17

ＲＩＴＥが保有する膜分離技術
膜分子ゲート膜（有機膜）（ピュアシリカ）
ゼオライト膜

構造
H2N

N
H
HN

H2N

O

O
N
O

N
O

N
H
NH

NH2NH2特長
CO2/H2混合ガスからCO2を選択的に透過（分子ゲート機能）・結晶の均一細孔・熱的・化学的安定性

主な用途

・CO2/H2分離（IGCC、水素製造用としてMETI事業で開発中）

・CO2/CH4分離
・ＭＣＨ脱水素・蒸留代替（脱水）対向拡散ＣＶＤ
シリカ膜・水素透過速度・選択・MCH脱水素性が極めて高い
・構造設計の自由度が ・He回収高い

細孔内充填型
パラジウム膜・耐久性向上とコスト
・ＮＨ３脱水素低減の可能性
・製膜位置の制御が可 ・天然ガス改質
能18

分離膜モジュール開発＜分子ゲート膜（保有技術）＞
H2の透過を阻害し、CO2を選択的に透過する機能膜

適用先①：CO2分離回収型IGCCシステム

膜エレメント

高いCO2/H2選択性＋高い耐圧性⇒高圧ガス（IGCC、水素製造）からの分離に適している。

適用先②：水素製造プラント

19

「CO2分離回収型IGCC向け分離膜システムの開発」:進捗状況
分離膜の改良：➀高含水化（分離機能層）②細孔径分布制御（支持膜）

吸水量

改良膜

従来膜

高圧域でのCO2透過流束大幅に向上※CO2/He選択性：30 @3MPa

膜分離システムの構築
膜エレメントΦ10cm×60cm長

膜モジュールモジュール36本を1ユニットとするイメージ能力（シミュレーション値）
CO2分離回収想定値

回収率（％）

90%純度（％）

95%20カーボンリサイクル・次世代火力発電等技術開発（ＣＯ２ を用いたメタノール合成における最適システム開発）【目的】研究開発項目3. 「実用的脱水膜開発」
・高効率メタノール合成膜反応器の実用化に資する長尺脱水膜の開発

RITE担当＜合成した長尺脱水膜＞

1,000 mm21

カーボンリサイクル・次世代火力発電等技術開発（ＣＯ２ を用いたメタノール合成における最適システム開発）
1000mm長尺膜を100 mmに切断し、長さ方向に対する性能分布を測定した結果、目標値を上回る性能（水の透過性が2倍）を達成した

年度

2015

2020

メタノール合成
ゼオライト膜2025

2030＜長尺脱水膜の合成＞
実用的長さの脱水膜を合成（1,000 mm長）

＜ラボスケール膜反応器＞
膜反応器の効果を実証

プレベンチスケール
膜反応試験＠JFEスチール

ゼロカーボンスチール
次世代火力発電等技術開発

化学工学会第54回秋季大会資料より転載（JFEスチール）

実証
試験
脱水工程への適用など

用途展開
カーボンリサイクル・次世代火力発電等技術開発

22

内外の開発動向とRITE技術の位置づけ・今後の展開①化学吸収液：三菱重工（株）が世界トップランナー（７割のシェアを有する）
海外の研究開発は非水溶媒系、相分離系など、分離回収エネルギー低減に向けた研究開発が中心
RITEも小規模ながらこれまでに実用化に成功、分離回収エネルギーで世界トップレベル、→GI基金で非水溶媒系の開発を行いつつ、低コスト化、大規模CCSに向けて適用先拡大を検討中②固体吸収材：パイロット試験が各所で実施されている。DACは海外で一部実用化され、大規模化が加速されている。
RITEの技術は再生温度（60℃）が低く、分離回収エネルギーの低減が見込まれるがまだ小規模であり、今後の大規模化が課題。特に日本のDAC開発は先行海外企業から周回遅れ、→現行PJにてベンチスケール・パイロット試験等を経て、早期大規模化を進め、巻き返しを図る。
実用化に向けては材料の製造・補充スキームの確立も課題（民間企業と検討中）③膜分離法：
有機膜：海外では燃焼排ガス向け（Post combustion）向けの試験が多い
RITEの膜はCO2/H2混合ガスからCO2を選択的に透過するという点がユニーク→膜の特性を生かし、水素製製造用途に向けてモジュール開発・実用化を加速
無機膜：CO2分離膜、水素分離膜、脱水膜ともに膜性能（基礎研究）としては世界トップレベル。
社会実装を目指したモジュール化、大規模化が課題→民間企業と連携して実用化に向けた大規模化・モジュール開発を進める。
④産業連携（産業化戦略協議会、共通基盤）：
産業化戦略協議会の活動および、CO2分離回収技術の共通基盤となる実ガス試験センターを設置・運営し、素材メーカーとエンジニアリングメーカー等の開発加速支援を行っていく。
23

カーボンニュートラルの達成に向けた研究開発

CO2回収技術(燃焼排ガス等）③貯留技術

カーボンニュートラル達成にはCCUS（Carbon Dioxide Capture, Utilization & Storage ）技術*が重要、特にStorageと組み合わせたNegative EmissionとしてのDACCSが不可欠⇒吸収液等既存技術の改良、大規模適用を目指しつつ、DACの大型化・社会実装を加速*DACCS(Direct Air Carbon Capture with Carbon Storage), BECCS(Bioenergy with Carbon Capture and Storage)などのNegative Emission技術を含む 24

謝辞：

この成果は、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（ＮＥＤＯ）の以下の委託業務の結果得られたものです。
・CCUS研究開発・実証関連事業(JPNP18006)
・カーボンリサイクル・次世代火力発電等技術開発 (JPNP16002)
・環境調和型プロセス技術の開発（JPNP13012）
・グリーンイノベーション基金事業(JPNP21014，JPNP21019）
・ムーンショット型研究開発事業(JPNP18016)
・ NEDO先導研究プログラム(JPNP14004)
DAC (Direct Air Capture) 実験棟の整備にあたっては、SMBC日興証券株式会社及び三井住友DSアセットマネジメント株式会社のイノベーティブカーボン
ニュートラルファンドから頂いた寄付金を使わせていただきました。

25

ご清聴ありがとうございました。

Research Instituteof
Innovative Technology for the Earth26