2011vol. 06

Annual Report■巻頭言

財団法人 地球環境産業技術研究機構- 研究を楽しみましょう -理事・研究所長

山地

憲治
01■研究活動概説- CO2 固定化・有効利用技術戦略マップ -研究企画グループ

02

システム研究グループ - 温暖化対策と持続可能な発展に関する総合シナリオの策定 - 08
バイオ研究グループ- バイオリファイナリーの世界状況と研究概要 -12

化学研究グループ- CO2 分離・回収技術の高度化・実用化へ向けた取り組み -16

CO2 貯留研究グループ - 実適用を目指す CO2 貯留技術の開発 -20■トピックス24■2010 年（平成 22 年）発表論文一覧

30■登録特許および公開特許一覧

39

財団法人

地球環境産業技術研究機構

巻

頭

言

研究を楽しみましょう
財団法人

地球環境産業技術研究機構

理事・研究所長

山地憲治

21 世紀に入って 10 年が過ぎ、新しい世紀の基本問題が見えてきたと思います。地球温暖化など資源や環境における地球規模の制約の顕在化と並行して、中国をはじめとする新興国の目覚しい経済発展が進行しています。ここで問われているのは、地球規模の有限性の下での人類の持続可能な発展です。持
続可能な発展はもはや単なる概念ではなく、現実に取組むべき具体的な課題になっています。
1990 年にわが国政府が提唱した ｢ 地球再生計画 ｣ に基づいて誕生した RITE にとって、人類の持続可能な発展は組織の使命というべき課題です。この社会からの期待に RITE は応えなければなりません。
しかし、研究者にとって持続可能な社会の形成というテーマはあまりにも大きな課題です。具体的な研究課題にまで、社会の期待を詳細化することが必要です。持続可能な社会に向けて研究者として何が出来るでしょうか ?
研究とは突き詰めて言えば、新しい事実の発見や有用な人工物（モノに限らず制度などソフトも含む）の創出です。CO2 回収・貯留やバイオリファイナリーなどの温暖化対策技術開発、それら対策技術を評
価する数理モデルのシステム開発など、RITE が過去 20 年間に成し遂げた成果は、地球温暖化対策という目的に向けた研究として世界をリードするものです。これらは、持続可能な発展→地球温暖化対策→
対策技術開発・評価というように、社会の期待を詳細化することを通して具体的課題に取組んだ結果です。この過程の中で、新しい事実の発見や社会に役立つ技術やシステムの開発など、研究者として誇りのもてる様々な経験をしたはずです。
研究機関としての RITE は、社会からの期待に応えるとともに、研究者・職員が誇りに思い、楽しめる場であるべきだと考えています。そのためには、各自が自ら創意工夫をする必要があります。研究企
画・管理・支援を担当するものは、社会からの要請を的確に研究課題として設定するとともに、研究環境を整備し、成果を分かり易く社会に発信しなければなりません。研究者も自分の世界だけに閉じこもることなく、自分の貢献を周囲に理解させる必要があります。研究に好奇心は必要ですが、社会に役立つという目的意識を併せて持つことで、アイデアが様々に展開するのです。研究を楽しむには、自ら面白いと思うだけでなく、他人のためになっているという自覚も重要な要素になります。
20 周年の成年を経て RITE はますますその力を発揮しなければなりません。未来に向けて職員一同の奮起を期待するとともに、皆様のご支援とご声援をお願い申し上げます。

01

研究企画グループ

研究活動概説研究企画グループCO2 固定化・有効利用技術戦略マップ
持する」事が盛り込まれた。

１. はじめに
昨年の RITE TODAY では、RITE がとりまとめている「技これをうけて IEA は、2009 年に「CCS ロードマップ」

術戦略マップ」について目的や概要を紹介するとともに、を発表し、2050 年に CO2 を半減するためには、2050 年「削減ポテンシャル・コスト両面から有効な技術群で導入までに世界中で約 3,400 のプロジェクトが必要であるこに向けた取り組みが進められるべき技術」として抽出されと、このおよそ半分が、発電部門によって実行されねばな

た CO2 回収・貯留（CCS）および大規模植林による地上隔

らないこと、さらに今後 10 年以内に、約 100 のプロジェ

離技術についての技術戦略とロードマップを示した。RITE

クトが必要で、現在の CCS 展開レベルから大幅に増やさ

では毎年 CO2 固定化・有効利用分野の政策・技術動向のねばならないことを示した。また、新興経済圏での CCS調査を行い、本技術戦略マップをローリングしている。本の広範な展開が今後、極めて重要となることを述べている。

稿では CO2 固定化・有効利用分野の動向について述べた後、一方、CCS の実施についてはいろいろな課題をかかえている。第一は実施のための資金問題である。CCS は石油増「技術戦略マップ 2010」の内容について紹介したい。

進回収（EOR）などを除くと炭素に価格がつかない限り収２. CO2 固定化・有効利用分野の動向

益を生まない。しかし、現状では炭素価格が設定されてい２−１．CCS の動向

ない、あるいは、EU のように設定されていても低くかつ不安定であるため、CCS プロジェクトの実施は各国政府の最初に CO2 固定化・有効利用技術の中心的な技術である CCS の動向について述べる。

資金支援に依存せざるを得ない。2010 年 4 月時点での各①政策動向

国政府の支援金額は 266 億から 361 億米ドルに達してい2008 年の洞爺湖サミットでは、IEA（国際エネルギー機る。第二の課題は法規制の整備である。CCS の本格実施に関）から 2050 年に CO2 を半減させるシナリオが提出されは、CCS の法制化が必要であり、EU の「CO2 の地中貯留た。本シナリオでは、CO2 半減のためには 2050 年にはベーに関する指令」と「排出量取引指令」、米国の安全飲料水

スラインから 48 Gt CO2/ 年の排出削減が必要であること、

法の地下注入管理（UIC）プログラムによる法制化、豪州

また、対策技術毎の寄与率は省エネが 36%、再生可能エの改正沖合石油法（OPA）など、各国で法制化が進められネルギーが 21%、CCS は 19% となり、CCS は 3 番目に寄ている。我が国においても、2007 年 5 月に海洋汚染防止

与率が大きいことが述べられている。また、もし CCS 技法が改正され、海底下地層への CO2 貯留のための制度枠術が利用できなければ目標達成のための全体的なコストが組みが整備された。

70% 増加することが示されている。このように CCS は世火力発電所の寿命は 40 年にもおよぶため、CO2 の排出界で相当量の CO2 排出削減を達成するために必要な技術

量の大きな火力発電所を建設してしまうと、長期間 CO2のポートフォリオの重要部分である。本報告を受け洞爺湖の排出が続けられてしまう（カーボン・ロックイン）。そサミットの共同声明には、「2020 年までに CCS の広範なこでカーボン・ロックインを防ぐために、EU では CCS展開を始めるために、2010 年までに世界的に 20 の大規が技術的、経済的に十分効果的であると将来認められた模な CCS の実証プロジェクトが開始されることを強く支段階で、速やかに CCS に改造するキャプチャーレディを02

研究企画グループ

研究活動概説300MW 以上の新設火力発電所に対して義務付けること用化に向けての信頼性の向上が望まれている。我が国でを、CCS 指令の中で明文化した。これをうけて英国では、は、先進的な吸収液の開発が早くから行われ、KS 液など

2009 年 4 月に他の EU 加盟国に先駆けてキャプチャーレの吸収液がすでに実用化レベルにある。また、新規な吸収ディに関する諮問文書を発表した。

液の開発と製鉄所をモデルにした廃熱を利用する「低品位このような CCS 政策の動きをうけて、2010 年までに各廃熱を利用する CO2 分離回収技術開発」が 2004 年から実国政府や民間企業の協力により、開発レベルは様々ではあ施され、さらに 2008 年からは革新的製鉄プロセス技術開るが、80 の大規模な統合プロジェクトが発表されている。

発（COURSE50）が開始され、30t CO2/ 日処理プラントでまた、従来の天然ガス起源の CCS プロジェクトに加えて、の試験が実施されている。また、海外では冷アンモニアを

米国 AEP の Mountaineer プロジェクトなど発電分野での用いる分離回収法がパイロット試験レベルにある。一方、CCS プロジェクトが多数発表されている。

高圧ガスからの分離・回収として、高分子膜、セラミック

我が国おいても CCS は CO2 排出の大幅削減のための重膜などの分離膜技術の開発推進も重要である。RITE では

要技術であり、2009 年 7 月に閣議決定された「低炭素社2003 年からの米国 NETL との国際共同研究を経て、2006

会づくり行動計画」には、「CCS は、我が国の排出量の約年から「分子ゲート機能 CO2 分離膜の技術研究開発」を３割を占める火力発電や約１割を占める製鉄プロセスの実施中である。

大幅削減につながり得る技術であるが、その分離・回収

CO2 の地中貯留は、地下深部塩水層（帯水層）貯留、石コストを 2015 年頃にトン当たり 2000 円台、2020 年代に油・ガス増進回収（EOR/EGR）、枯渇油・ガス層貯留及び1000 円台に低減することを目指して技術開発を進めると炭層固定などに大別される。海外では、
特に EOR や枯渇油・ともに、2009 年度以降早期に大規模実証に着手し、2020

ガス層貯留が進められており、地下深部塩水層貯留につい年までの実用化を目指す。実用化に当たっては、環境影響ても実用規模の圧入が開始されてきている。我が国では、評価及びモニタリングの高度化、法令等の整備、社会受容

長岡市において 1 万トンの CO2 を地下深部塩水層へ圧入性の確保などの課題の解決を図る」ことが盛り込まれた。

し、その挙動をモニタリングするプロジェクトが RITE に

また、CCS の調査・実証を行う民間会社「日本 CCS 調査」

よって実施された。さらに国内における地中貯留の実用化が設立され、大規模実証に向けての準備が開始された。さを目指し、早期に分離・回収システムも含めた統合システ

らに経済産業省は大規模実証へ向けて、候補地が備えるべムを組み上げる必要があるため、日本 CCS 調査株式会社

き地質等の条件及び候補地の検討のために必要な情報やによって大規模実証の候補地検討や設備検討が進められてCCS の実施に際して安全面・環境面において検討すべき事いる。また、地中貯留の技術開発を進めるに当たっての共項について検討し、報告書『CCS 実証事業の安全な実施に通的な課題である「信頼醸成に関わる環境影響・安全性評

あたって』を 2009 年 8 月に取りまとめた。

価手法の開発」、「CO2 挙動予測手法の確立」等についての②技術動向検討を RITE で実施中である。

CO2 の分離回収技術には化学吸収法、物理吸収法、膜分離法などがある。我が国においては、石油から水素を製造

２−２．大規模植林による地上隔離の動向する際に化学吸収法を用いて CO2 を分離している実績が①政策動向

あるが、温暖化対策として燃焼排ガス等に適用するため

IPCC 第 4 次評価報告書第三部会報告において、大規模には、さらなる低コスト、低エネルギー化が可能なより植林による地上隔離の CO2 削減技術としての有効性に関

高効率な化学吸収法の開発と大規模な実証試験による実して下記が結論づけられた。

03

研究企画グループ

研究活動概説・20 世紀の最後の 10 年に、熱帯雨林の破壊が起こってい一方、地上に固定されたバイオマスの利用に関して、米ると現状認識。1990 年代の森林伐採からの CO2 排出は国では 2009 年 2 月に成立した「再生・再投資法」におい

5.8 Gt- CO2/yr。

てクリーンエネルギー・再生可能エネルギー分野が重点 3

・森林による 2030 年の CO2 削減ポテンシャルは、ボト分野のひとつとされ、米国エネルギー省はバイオ燃料・バ

ム ア ッ プ モ デ ル で は、100US$/t-CO2 以 下 の 削 減 コ ス

イオリファイナリープロジェクトの加速へ資金拠出を発

ト で 1.3-4.2 Gt-CO2-eq/yr、20US$/t-CO2-eq で は 約 1.6表した。一方、欧州では再生可能エネルギーのシェアを

Gt-CO2-eq/yr 達成。トップダウンモデルでは、100US$/

2020 年に 20% に拡大することを含む『気候・エネルギー

t-CO2 以下で 13.8 Gt-CO2-eq/yr と推定。

政策パッケージ』が 2008 年 12 月に欧州議会で合意され・CO2 削減手法には、森林伐採の減少、森林管理、植林、

2009 年に法制化された。

agro-forestry がある。短期的には森林伐採の抑止が効

我が国では政府によって 2007 年 2 月に国産バイオマス

果的。森林バイオマスのエネルギー等の利用による CO2

燃料の生産量を 2030 年までに現在の年間ガソリン消費量削減ポテンシャルは 0.4-4.4 Gt- CO2/yr と推定される。

の 1 割に相当する 600 万 kl に拡大するという目標を掲げ、将来はサステナブルな森林経営によって炭素ストックをセルロースからのエタノール生産など技術開発の工程表が維持・増加させることが必要である。

示されている。また、「国産バイオ燃料の生産拡大工程表」

・森林は安価でグローバルな CO2 削減ポートフォリオにとの整合性を図りつつ、経済的かつ多量にセルロース系原

対して、非常に重要な寄与をしている。一方、ポテンシャ

料からバイオ燃料等を効率的に生産する画期的な技術革新

ルの非常にわずかな部分しか現在では実現していない。

の実現を目指すため、産学官連携の協議会を設置し、具体・削減ポテンシャルの達成には、制度面の能力、投資資本、的な目標、技術開発、ロードマップ等を内容とする「バイ研究開発とその移転、適切な政策とインセンティブ、国オ燃料技術革新計画」が策定された。ここではベンチマー

際協力が必要である。

クとして 40 円 /L が設定され、原料、酵素にかかるコスト

これを受けて、気候変動対策の新しいイニシアティ

を重点的に低減することによりエタノール生産の低コスト

ブ、国連『森林減少・劣化からの温室効果ガス排出削減化を実現するとしている。

（REDD）』プログラムが 2008 年 9 月に発表された。3 つ②技術動向の国連機関（FAO、UNDP、UNEP）が、世界銀行の森林カー

大規模植林は、CCS と並んで二酸化炭素の大規模削減に

ボン・パートナーシップ・ファシリティや地球環境ファシ寄与し得る、見通しのある技術であり、一層の低コスト化

リティの熱帯林アカウント等と協力して、このプログラムが重要である。植物の生育が可能な土地においての単位面を運営する。また、2008 年の COP/MOP4 では REDD に積あたりの CO2 固定量の増大、乾燥地等不良環境地におついて議論され、次期枠組みの中に位置づけるための検討

ける植生拡大については、優良種選抜や土壌改良などは早が継続されるとともに、2009 年の COP15 では、日・米・仏・

い段階で実施すべきであり、遺伝子組み換えを伴うものに

豪・英・ノルウェーの先進 6 カ国が REDD のために協調

ついては、安全性に関する知見を蓄積し、その有効性を主して資金拠出することを決めた。また、米国の Regional

張しつつ順次取組む必要がある。また、CO2 固定量の適切Carbon Sequestration Partnership では、森林や耕地・湿な評価方法を確立する必要がある。加えて、産業利用や、地帯に関して、管理や CO2 吸収モニタリングの手法の実証、

バイオマスの革新的利用の観点から、有用物質生産の面か

および炭素クレジットに対する経済性の検証等が行われてらの取り組みも必要である。

いる。

RITE ではコリネバクテリウムを用いて増殖非依存型プ

04

研究企画グループ

研究活動概説ロセスによるセルロースからの高効率のアルコール生産技

ポジショニングの把握を行った。また、他の CO2 削減技術を開発した。本プロセスはまた、通常の発酵阻害物質の術との位置づけを明らかにするためのポートフォリオ分析

影響も受けない画期的なものである。さらに、RITE ではについても検討した。

本技術を元に、非可食バイオマスからの新しいブタノール

技術ロードマップを図 3 に示す。今年度の改訂では「CCS

製造プロセスや、乳酸、コハク酸などの化学品製造の新プの統合プロセスの実証」をこれまでより強調して示した。

ロセスを開発中である。

４. おわりに
３. CO2 固定化・有効利用分野の技術戦略マップ

RITE では本技術戦略マップをホームページ上に公開し、上記の調査内容を踏まえて「CO2 固定化・有効利用分野

広く意見を伺いながら、定期的な見直しを行っている。地の技術戦略マップ」を作成した。今年度は分離回収、地中

球温暖化の阻止には革新的な技術開発が必要である。この貯留、海洋隔離、大規模植林による地上隔離、バイオマス

ためには大学・研究所・企業等から多数の叡智を集めると有効利用の各分野について学術論文の発表件数（図 1）やともに、目的にそった効率的な研究と実用化の推進が必要

被引用件数（図 2）を調査し、日本と世界を比較することである。本技術戦略マップがその一助になれば幸いである。

で定量的なベンチマークを行い、研究開発に関する日本の図 1． 本分野関連の学術論文発表数の推移 （Web of Science により RITE にて調査）

05

研究企画グループ

研究活動概説・図１の発表件数調査の検索にてリストアップされた発表論文のうち、発表年度が1997年以降のものを対象とした。
・それぞれの論文の被引用件数合計を論文総数で除した
平均値［件/１発表論文］としている。

図 2． 各分野の被引用件数調査の一例（Web of Science により RITE にて調査）

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研究企画グループ

研究活動概説図 3． CO2 固定化 ・ 有効利用分野のロードマップ※ 1 分離回収 : 新設石炭火力 (830MW)、回収量 :100 万 t-CO2/ 年、7MPa までの昇圧含む、蒸気は発電所の蒸気システムから抽気 [ コストベース :2001 年 ]※ 2 地中貯留 : 上記分離回収コスト + パイプライン輸送 20km+ 圧入 ( 昇圧 15MPa、 10 万 t-CO2/ 年 ・ 井戸 ) [ コストベース :2001 年 ]※ 3 植林 : 植林周期 7 年伐採 + 萌芽再植林、 バイオマス生産量 20m3/ha ・ 年、 植林管理費 17-31%、 用地リース費 :50$/ha ・ 年 )07

システム研究グループ

研究活動概説システム研究グループ
温暖化対策と持続可能な発展に関する総合シナリオの策定
１. はじめに

その他の多様性の部分を捨象してしまい、実態との乖離が大きく、時として、むしろ、世界の温暖化対策、政策立案

RITE では、2007 年度より地球環境国際研究推進事業

を混乱させるものにもなっている。

「脱地球温暖化と持続的発展可能な経済社会実現のための対応戦略の研究（通称 ALPS プロジェクト：ALternative

本研究では、社会は多様で多目的であることを前提とし、Pathways toward Sustainable development and climate

それをシナリオとして定性的、そしてできる限り定量的に

stabilization）」において、地球温暖化対策と持続可能な描き出すことによって、多様、多目的な社会の中で、温暖発展の総合的なシナリオ策定を行っている。

化対応ひいては持続可能な発展につながるより良い意思決

これまでにも温暖化緩和のシナリオ策定は多く行われて定ができるよう、情報提供を行うことを目的としている。

きた。それらは温暖化対策、政策の立案に一定の貢献を行っ

また、温暖化対策、持続可能な発展は、長期的かつ幅広いてきた。しかしながら、シナリオ策定のためのモデル分析

視点でとらえ、対応を考えることが不可欠である一方、短は、単純化されて世界全体で最も費用効果的な温暖化対策

中期的な対応は、国別、セクター別、技術別に着実に対策

シナリオを示すようなものが多い。ところが、COP15 をを積み上げていくことになる。すなわち、マクロの視点とはじめとしたこれまでの地球温暖化対応のための国際交渉

ミクロの視点の両者を融合したシナリオ策定が、温暖化対や各国国内での対応を見ても、各国は多様な目的を有し、策そしてより大きく持続可能な発展を目指すために求めら

また、国によって経済発展段階は異なり、また優先されるれている。

政策課題も異なっている。多様な目的をバランスさせた中2011 年度を目指して総合シナリオ策定を行っているとで温暖化対応をとらざるを得ないのが現実である。このよころであり、本稿では、そのシステム策定の一部について

うな現実の世界を改めて見つめると、従来の温暖化対策モ

報告することとしたい。

デル分析による温暖化対策シナリオ策定は、単純にすぎ、

図 1 ALPS で策定予定のシナリオ
注） 排出削減レベルに関するシナリオの RCP は代表濃度パスであり、IPCC によって検討されている排出パスである。RCP3.0PD、4.5、6.0 は、放射強制力をそれぞれ 3W/m2 がピー
クで 2100 年に 2.6W/m2 （450 ppm-CO2eq. 相当に）、2100 年に 4.5W/m2 （600-650 ppm-CO2eq. 相当）、6.0W/m2 （700-750 ppm-CO2eq. 相当） に安定化するシナリオであり、RCP8.5 は 2100 年に 8.5W/m2 に達するシナリオである。

08

システム研究グループ

研究活動概説２. シナリオ策定のアプローチ

るとしても、その温暖化対策コストは大きく異なる可能性

現実の社会は多様で複雑である。モデル分析は、ある合がある。それらを明確にするとともに、様々な持続可能な

理的なシナリオを導くことができ、意思決定サポートの発展と関連した指標についても、比較評価することにより、ツールとして大変有用であるが、一方で、現実社会の多く

それぞれのシナリオが有する意味を明確にし、より良い温を捨象せざるを得ず、時として誤ったメッセージを発信し暖化対策を深いレベルで議論できるようにする。3) の排てしまうこともある。本研究開発プロジェクトでは、モデ出削減レベルに関するシナリオについては、目標とする

ルによる定量的な分析に先だって叙述的なシナリオ策定を濃度安定化のレベルとして RCP3.0 PD、RCP4.5、RCP6.0、行い、より広く、より深く、現実社会の動向の把握に努め

RCP8.5 の４つのシナリオを検討している。

てきている。
叙述的シナリオは、主要なシナリオとして、1) 経済社

３. 将来の社会経済シナリオ

会状況に関するシナリオ、2) 温暖化政策実施における背CO2 排出は、人類のエネルギー利用と密接に関わってい景状況に関するシナリオ、3) 排出削減レベルに関するシる。今後、経済成長と CO2 排出の相関関係を断ち切ってナリオ（異なる温室効果ガス濃度安定化レベル）の 3 種

いくことが重要ではあるが、過去の動向からは、CO2 排出類の軸を策定している。これに加え、サブシナリオとして、と人口、経済成長には強い正の相関関係がある。そのた

温暖化対策技術の開発普及状況に関するシナリオ等も用意

め、温暖化対策と持続可能な発展に関する総合シナリオ策している（図 1）。

定のためには、人口、経済成長に関する見通しを慎重に策

1) の経済社会状況に関するシナリオは、技術革新の進
展度合いの不確実性に焦点をあてたものであり、A）技術
革新継続シナリオ、B）緩やかなる技術進展シナリオの２つのシナリオを策定した。2) 温暖化政策実施における背景状況に関するシナリオについては、I) 多目的多様性社会
シナリオ（Human World Scenario）、II) エネルギー安全保障優先シナリオ（Energy Security Scenario）、III) 温暖化対策コスト重視シナリオ（Econo World Scenario）の 3
つのシナリオを策定し、温暖化対応をめぐる社会状況を表

図 2 世界の GDP 見通し
注） SRES は IPCC 排出シナリオに関する特別報告書 （2000） におけるシナリオ

現しようとする新しい試みである。I) は、多目的多様性を前提とした社会シナリオである。このシナリオの下では、
温暖化対策技術の普及障壁は相応に存在するし、温暖化対応に向けた単一の枠組みは難しく、多様な枠組みが構築されやすい社会を想定するものである。II) は各国における政策の優先順位として安全保障問題が重視され、温暖化対策についてもエネルギー安全保障を中心とした安全保障の文脈を中心に進められるとするシナリオである。III) は従来から温暖化対策のモデル分析の多くにおいて、暗に仮定されてきた社会を前提としたシナリオであり、このシナリ
オの下では、温暖化対策の費用効率性が重視される社会であり、費用効率的な温暖化対策が推進されるとするシナリオである。これらのシナリオ間においては、同じ経済状況

図 3 ALPS シナリオ B の GDP の各国シェアを仮定し、かつ、同じレベルに温室効果ガス排出を抑制す

09

システム研究グループ

研究活動概説定することが求められる。本研究では、過去の様々な指標

シナリオ）、温暖化政策実施における背景状況に関するシを総合的に分析し、昨今の世界経済危機の影響等も踏まえ

ナリオは、I) 多目的多様性社会シナリオ（現実の社会状況て、GDP 成長、人口成長等の将来シナリオを策定していに近いもの）を想定したものである。

る。図 2 は、策定した A）技術革新継続シナリオ（高位シ2008 年における世界のエネルギー起源 CO2 排出量はナリオ）、B）緩やかなる技術進展シナリオ（中位シナリ

28 億トンですが、2030 年には 34 億トン、2050 年にはオ）における世界の GDP 見通しである。また、図 3 は、

53 億トンに達すると見込まれる。世界経済危機の影響にシナリオ B における GDP の各国のシェアの見通しである。

よって、先進国は一時的に CO2 排出を大きく減らしてい2005 〜 20 年の世界平均の実質 GDP 成長はシナリオ A でるものの、世界全体の排出量増大傾向はあまり変わらなは年率 2.9%、シナリオ B では 2.8%、2020 〜 50 年はシいと見られる。そして、排出量の各国の比率は、1990 年

ナリオ A では年率 2.7%、シナリオ B では年率 2.4% であ時点から大きく変化しており、2050 年に向けて一層大きる。2050 年に向け、中国、インド等の現在の新興途上国

く変化する。具体的には、2020 年には京都議定書で削減の GDP は大きく伸び、世界の GDP に占めるシェアが相当義務を負っている国の比率は世界排出量の１／４を下回

大きくなると見られる。

る（23%）と見込まれる。実質的に主要排出国すべてが参加するコペンハーゲン合意の枠組みを推し進めていくこと

４. 世界の CO2 排出の見通し

が、実効ある CO2 排出抑制のために不可欠と言える。

2008 年までの CO2 排出量統計、および 2010 年までの５. 脱地球温暖化と持続的発展可能な経済社会シナリオ

世界各国の経済動向、将来の経済成長見通し等を踏まえ、RITE で開発してきた世界最先端の温暖化対策評価モデルの総合評価

DNE21+ によって推定した CO2 排出量は図 4 である。こ社会は多様であり、温室効果ガス排出量と温暖化対策費

こで示す CO2 排出見通しは、特段の温暖化対策をとらな用といった温暖化関連の指標のみではシナリオの評価が不い場合、成り行きでの CO2 排出量の見通しであり、社会十分である。本 ALPS プロジェクトでは、叙述的シナリオ

経済シナリオは、B）緩やかなる技術進展シナリオ（中位に沿った定量的なシナリオを、RITE で開発した各種モデ

図 4 ALPS シナリオ B-I における世界主要国 ・ 地域別のエネルギー起源 CO2 排出見通し注） 2008 年までは IEA 統計値。 「その他附属書Ｉ国」 は、 実際には京都議定書で削減義務のある 「その他附属書Ｂ国」 を示しているが、 一般的により馴染みがある 「附属書Ｉ国」 と記載してある。

10

システム研究グループ

研究活動概説

表 1 脱地球温暖化と持続的発展可能な経済社会シナリオの総合評価のための指標例

項目
人的資源

経済力

温暖化関連

生活基盤

安全保障

自然環境保全指標

生産年齢人口

生産年齢人口（15 歳〜 64 歳）割合

教育

識字率、（初等、中等、高等教育）就学率、教育投資

平均所得

一人当たり GDP

貧困人口

貧困人口割合温室効果ガス濃度

CO2 排出量・大気中濃度、温室効果ガス排出量・大気中濃度、気温

温暖化対策費用

温暖化緩和費用、限界削減費用

必要な栄養の摂取

栄養摂取量が必要最低限レベル未満の人口の割合

水アクセス

浄化された水源を継続して利用できる人口の割合

エネルギーアクセス

モダンエネルギー（電気やガス）にアクセスできる人口の割合

健康5 歳未満児死亡率等

食料セキュリティ

食料自給率

エネルギーセキュリティ

エネルギーセキュリティ度

水セキュリティ

水需給比が一定値以上の人口の割合

土地利用

土地利用変化の面積、種類の変化等

６. 今後の予定と期待される成果

ルを利用し、また、それらモデル間のデータ整合性を確保しながら策定している。これによって、エネルギー、気候

ALPS プロジェクトは、2011 年度までに脱温暖化と持変動関連のみならず、経済社会など、広く持続可能な発展

続可能な発展に関する総合シナリオ策定を行う予定であと関連する指標の評価も行う（表 1 は指標例）。また、策り、叙述的シナリオに沿って、これまでに RITE で開発し定した複数のシナリオについて、各シナリオにおいてどのてきたモデル群を利用し、整合性のある脱温暖化と持続可指標を重視した社会経済状況かを踏まえ、指標間の重みづ能な発展に関し、様々な指標でシナリオを評価することにけを行った上で、統合化した指標も提示する予定である。

より、総合的、かつ、定量的なシナリオ作成を行っている
ところである。また、導出した定量的なシナリオについて、
再度、解釈を行い、叙述的な解説をしっかりと付記して、全体としてのシナリオとする予定である。そして、作成したシナリオ、研究成果を、国内外に広く提供、情報発信し、IPCC 等の科学的知見の集積のみならず、国内外における温暖化対策の意思決定のための基礎的情報として役立てられるようにしていく。

11バイオ研究グループ

研究活動概説バイオ研究グループ
バイオリファイナリーの世界状況と研究概要
１. はじめに

２. バイオ燃料

バイオマス資源を原料とするバイオリファイナリーは、2010 年の世界のバイオエタノール生産量は、F.O. Licht

数年前に米国エネルギー省（DOE）により作られた新規造

社 等 に よ れ ば 227 億 ガ ロ ン（8600 万 kl） と 予 想 さ れ、語であり、バイオマスからの化学品・エネルギー製造に関2009 年から 15% 以上の伸びを示している。近年は、食する技術、新規産業を意味している（図 1）。バイオマス料との競合や環境への負荷を低減するため、非可食バイオは光合成で CO2 を固定した植物由来資源のため、燃焼さマスを原料とした生産技術開発が急速に進展している（図せると CO2 が発生するが、ライフサイクル全体でみると2）。コーンストーバ等の農産廃棄物や、スイッチグラス

大気中の CO2 濃度には影響を与えないとされている（カー等のエネルギー作物に由来するセルロース類を原料とする

ボンニュートラル）。米国では 1990 年代からバイオリファ

バイオ燃料製造は、LCA（Life Cycle Assessment）評価かイナリーを国家科学戦略として進めており、これらの技術らも CO2 排出削減に高い効果が示されるなど、クリーン

開発は、21 世紀の脱化石資源・循環型社会の構築に向けな燃料として期待されている。米国 DOE は非可食バイオた重要な施策と位置付けられている。国際エネルギー機関マスからのバイオ燃料生産技術開発を強力に支援してお（IEA）によれば、世界のエネルギー消費は 2008 〜 2009

り、2011 年以降、セルロース・エタノールの実証生産が年の経済停滞にも関わらず、中国やインドをはじめとする始まる予定である。米国は輸送用燃料における再成可能

新興国の需要により年率 2% 前後で拡大を続けている。こ

燃料の使用義務量を 2022 年には 360 億ガロンに増加させのため、化石資源に替わって、バイオマス資源から化学品る目標を掲げると共に 15% までのエタノールを含む燃料やエネルギーを製造するバイオリファイナリーの確立に大（E15）の販売制限を昨年 10 月に解除した。欧州では経済きな期待が寄せられている。

停滞や収益性低下等の理由によりバイオ燃料消費の主役であるバイオディーゼルの伸びが鈍化しているが、2020 年

図 1 バイオリファイナリー ： 非可食バイオマスを原料としたバイオ燃料やグリーン化学品の生産12バイオ研究グループ

研究活動概説図 2 非食料資源へのシフト現象

までに輸送用エネルギー消費のうち 10% を再生可能エネ（図 1）。今後、各種カルボン酸、アミン類、芳香族類等にルギーで賄う目標を掲げている。日本でも、経済産業省がプラットフォームが拡大していくと予想される。

まとめた 2030 年までのエネルギー政策の指針「エネルギー基本計画」が閣議決定され、バイオ燃料等の導入や利用拡

４.RITE バイオプロセス（増殖非依存型バイオプロセス）

大を促進するとしている。

の技術開発
バイオ研究グループでは、これまでに新規技術コンセプ
トに基づく革新バイオプロセス「RITE バイオプロセス（増３. グリーン化学品
バイオ燃料と同じく高い成長が見込まれるのがバイオプ

殖非依存型バイオプロセス）」を確立し、バイオ燃料や有ロセスによる化学品（グリーン化学品）生産の分野である。

機酸を始めとした有用化学品の生産に大きな成果を上げてグリーン化学品の市場は 30% 前後の速度で成長しており、きた。本プロセスは、非可食バイオマス由来の混合糖（C62015 年以降に 100 億ドルを超える市場が形成されると予と C5 糖類）の同時利用をはじめとする世界初の成果を有想されている。バイオ燃料と同様に非可食バイオマスを原しており、バイオ燃料生産に応用した「セルロースからの料とした生産が製造企業にとって必須の条件である。
また、混合糖同時変換によるエタノール製造技術」は、第 18 回

セルロース分解酵素（セルラーゼ）の生産技術開発が進ん

日経地球環境技術賞の大賞に選出されるなど高い評価を頂で酵素価格や糖化コストが低下し、非可食バイオマスからいている（RITE Today 2009 トピックス参照）。また、海の安価な混合糖（C6 と C5 糖類）が利用できる見込みが立っ

外でも本プロセスは注目されており、特にドイツの研究グ

たことも要因となっている。従来の有機酸やジオール類にループがコリネ型細菌を用いて追試を行い、微生物の増殖

加えて、近年の新しい動きが、“石油化学からグリーン化と生産フェーズを分離する我々の革新的なバイオプロセス学への変革”である。当初のファインケミカルズ分野から、が可能であることを確認している。以下に RITE バイオプ

化学品全般のグリーン化が重要視され、プラットフォーム

ロセスの技術内容を紹介する。

として、C2 化学品はエタノール、C3 化学品としてプロパ
ノール、C4 化学品としてブタノール類が期待されている

13

バイオ研究グループ

研究活動概説C5 糖類の完全同時利用を達成した。この成果により、効４−１．RITE バイオプロセスの特徴

率的なセルロース系バイオマス利用が可能になった。

本プロセスでは、ターゲット物質を効率的に生産できる
ように代謝設計した微生物（RITE 菌；コリネ型細菌）を４−３．発酵阻害物質に対する高度耐性

大量に培養し、細胞を反応槽に高密度に充填後、細胞の分裂を停止させた状態で物質生産を行う（図 1）。高効率化

発酵阻害物質とはフェノール類やアルデヒド類、有機酸の鍵は、微生物の増殖を抑制した状態で化合物を生産させ類などを指し、セルロース系バイオマスの酵素糖化を容易ることにあり、このため増殖に必要な栄養やエネルギーがにするための前処理工程（水熱処理等）で副生されるバイ不要である。これにより微生物細胞をあたかも化学プロセ

オマスの過分解物である。発酵プロセスでの微生物の生育

スにおける触媒のように利用することが可能で、通常の化を強力に阻害することが知られており、バイオ燃料生産で学プロセスと同等以上の高い生産性（space time yield；

は大きな問題であった。ところが、RITE バイオプロセスは、

STY, 単位反応容積の時間あたりの生産量）を備えたバイこれらの阻害物質に対して高い耐性を示した。この理由は、オプロセスが実現した。

阻害物質の作用機構が微生物の増殖阻害であるのに対し、我々のプロセスは非増殖状態で物質生産が行われているためである。即ち、増殖非依存型の RITE バイオプロセスに

４−２．C6 糖類、C5 糖類の完全同時利用

おける微生物代謝は、発酵阻害物質から影響を受けないこ

デンプン系バイオマスの構成糖はグルコースなどの C6とを明らかにした。

糖類であるが、セルロース系バイオマスの加水分解物である混合糖には、セルロース由来の C6 糖類と、ヘミセルロー

４−４．今後の技術開発

ス由来の C5 糖類（キシロース、アラビノース）が共存している。そのため、発酵工程に用いる微生物は、混合糖解読したコリネ型細菌のゲノム情報に基づいたメタボ

中の C6 と C5 糖類を同時利用できることが効率的な物質

ローム解析や代謝設計、ゲノム工学等のシステムバイオロ

生産に必須の条件となる。我々は、RITE 菌に C5 糖類の利ジーを駆使した菌体改良により、本プロセスを利用した用遺伝子を導入し、それを RITE バイオプロセスに適用すターゲット物質の拡大を進めている。図 3 にはセルロー

ることにより、セルロース系バイオマス由来の C6 およびス系バイオマスを原料にしたピルビン酸（PYR）を経由す

図 3 コリネ型細菌の代謝設計によるグリーン化学品 ・ 燃料 （鎖状化合物） の生産

14

バイオ研究グループ

研究活動概説る鎖状化合物生産の概要を示す。エタノール、L、D 乳酸、

５. 終わりに

コハク酸等の高効率生産に加えて、現在、ブタノールやグ

昨 年 11 月、 世 界 気 象 機 関 は CO2 の 世 界 平 均 濃 度 がリーン芳香族、アミノ酸など幅広い製品への展開を図って2009 年に過去最高を記録したと発表した。原因は調査中いる。芳香族化合物は既存の発酵法では経済的生産が極めとのことだが、地球環境対策に有効なバイオリファイナて困難とされているが、これらは、日本企業が高い競争力

リー等の世界レベルでの技術開発の動きは、今後もさらにを維持している電子機器や自動車産業等の先端産業で基礎激化・拡大し続けると予想される。前述したように、バイ材料とされている化合物でありグリーン化が期待されて

オ燃料分野は、セルロース・エタノールに関しては実証プいる。また、好気発酵で生産されている製品群への「RITE

ラントが建設され工業化が目前である。また、芳香族等のバイオプロセス」の応用としてアミノ酸に注目している。

基礎材料のグリーン化は、我が国の先端企業の競争力強化

既存のアミノ酸発酵プロセスは通気撹拌型で、コンプレッに重要な役割を果たすと期待される。我々 RITE は独自技

サーや撹拌モーター等の設備費が高いのが大きな弱点で術である「RITE バイオプロセス」を基盤とし、内外企業あった。現在、複数のアミノ酸について RITE バイオプロとの共同研究開発により、バイオリファイナリー産業を早セスを適用した嫌気的生産法の技術開発を進めている。既期に実現すべく今後とも努力していきたい。

にラボレベルで高い生産性を達成した化合物もあり、順次学会等で報告していく予定である。

４−５．実用化への取組み
企業とのセルロース・エタノール生産等の共同開発に加えて、昨年から “技術研究組合” を設立して研究開発の効率化を進めている。組合は法人格を持ち、企業と公的研究機関との共同研究が可能であり、共同研究終了後、事業法人に組織変更して共同研究成果を事業化できるなどのメリットがある。すでに設立した “グリーンフェノール・高機能フェノール樹脂製造技術研究組合”や“バイオブタノー
ル製造技術研究組合” に続いて次のターゲット製品を目指した技術研究組合を準備中である。

15

化学研究グループ

研究活動概説化学研究グループ
CO2 分離・回収技術の高度化・実用化へ向けた取り組み
れ可能な実用的な技術開発を進めている。

CCS（Carbon dioxide Capture and Storage） は、 化 石

なお当グループは、ゼオライト分離膜による CO2 分離

燃料の燃焼で発生した CO2 を回収する技術と、回収した
CO2 を地中に貯留・隔離する技術である。

技術、パラジウム膜による H2 分離技術、膜―吸収ハイブ

CCS コストの 6 割程度は排出源からの CO2 回収に要す

リッド法による CO2 分離技術、圧力を利用したプラスチッ

ると試算されており、CCS の実用化促進には CO2 回収コ

ク成型技術などの独自シーズ技術を有しており、その普及

ストの低減が重要である。

に努めている。

化学研究グループでは化学吸収法と膜分離法及び吸着分

化学吸収法による CO2 分離回収技術開発

離法等の独自の CO2 分離回収技術の開発に力点を置いてきた。

化学吸収法は、ガス中の CO2 をアミン水溶液からなる

化学吸収法では、COCS プロジェクトと名付けた、製吸収液に化学的に吸収させた後、加熱することで CO2 を鉄所の排ガスを対象にした CO2 分離技術の開発を完了し、吸収液から分離回収する技術であり、常圧で大規模に発革新的なアミンの開発と未利用廃熱の活用により製鉄所高生するガスからの CO2 分離に適している。我々の目的は、炉から従来の半額となる 3,000 円 / トン -CO2 で CO2 を回化学吸収法における最大の課題である CO2 分離コストを収する目処を得た。実証研究となる COURSE50 プロジェ低減する高性能新吸収液を開発することである。

クトに参加し CO2 回収コスト 2,000 円 / トン -CO2 を狙っ

我々は、平成 16 年度から平成 20 年度の期間、製鉄所
高炉ガス中の CO2 を化学吸収法により従来の半分のコス

た化学吸収液の開発を継続している。
一方、高圧ガスから CO2 回収に適した高性能な吸収液

トで分離回収するための「低品位廃熱を利用する二酸化炭
素分離回収技術の開発」プロジェクト（COCS プロジェクを開発し、応用展開を図っている。

トと呼称）を企画推進し、当初の目標を達成することがで

膜分離法では、H2 を含む圧力ガスから CO2 を選択に分きた（図１）。

離回収する分子ゲート膜で、IGCC 等の圧力ガスから 1,500円 / トン -CO2 で CO2 を回収することを目指している。デンドリマーを用いる新規な高分子系材料が CO2/H2 分離に優れることを見出し、現在は、その素材を用いた複合膜と膜モジュールを開発中である。更に、開発した膜モジュー
ルを用いた石炭ガス化の模擬ガスを用いるモジュール試験
性能評価試験に着手した。
吸着法では、高圧の条件下で水蒸気が存在しても殆ど
CO2 吸着性能が低下しない新規 CO2 吸着材を開発し、除湿塔省略による簡略化と低コスト分離プロセスの構築を目指している。
更に、低コストの CO2 分離回収技術を目的として、ア

図 1 低品位廃熱を利用する分離回収技術 （COCS） 概要

ミン系の CO2 吸収液を多孔質支持体に担持させた新たなCO2 を低エネルギーで分離回収するため、新吸収液に求固体吸収材の開発に着手している。
以上のように、幅広い次世代の礎となる革新的な技術開められる性能は、CO2 との反応熱および解離エネルギーが発により CO2 分離技術をリードし、かつ産業界が受け入小さくかつ CO2 の吸収量が多いことであり、それらの特16

化学研究グループ

研究活動概説性を示す化合物として、特にアミン水溶液が優れている。

この COCS プロジェクトによる開発成果は、製鉄所プロセ

COCS プロジェクトでは、第１ステップとして、市販アスガスからの CO2 分離回収を目的とした環境調和型製鉄プ

ミンから数百種類を選定して、それらの水溶液におけるロセス技術開発プロジェクト（COURSE50、平成 20 年度〜

CO2 の吸収速度、反応熱、吸収量等の基本特性をラボ実験

24 年度）に引き継がれた。

により検討し、アミンの化学構造と吸収液特性との相関を

現在、我々は、上記プロジェクトに適した、より高性能な把握した。更に、各種アミンの特性を補完するため複合化

新吸収液（目標とする分離回収エネルギー 2.0GJ/t- CO2）

したアミン組成物について検討し、高性能な数種類の新吸を見出すべく研究開発に取り組むとともに、プロセス評価設

収液（RITE-3 系、4 系）を開発した（図 2）。さらに第 2 ステッ

備（30t- CO2/d 能力）による吸収液の実証実験を進めている。

プとして、これまでの知見や量子化学による理論計算等をまた、これまでの研究経験を基にして、平成 19 年度から

活用して、新規なアミンを設計、合成・評価する探索領

平成 21 年度まで、高圧条件下での CO2 分離回収に適した域に研究範囲を広げた結果、新たな高性能吸収液（RITE-5

吸収液の研究開発に取り組み、吸収および放散性能の優れ系 ､6 系）を開発した。その結果、これまで標準的に使用たアミン系吸収液を開発した。我々は、これらのアミン吸収されていた MEA（モノエタノールアミン）の CO2 分離回液を用いた高圧ガスにおける化学吸収法を新たな CO2 分離

収エネルギーが 4.0GJ/t- CO2 であるのに対して、本プロ回収方法として提案していく。

ジェクトで開発した最高性能の吸収液の分離回収エネル

圧力ガスから CO2 と H2 を分離する高分子系膜の開発

ギーは 2.5GJ/t- CO2 であり、プロジェクト目標を達成することができた。（図 3）。

日本政府が提唱する「クールアース 50」の革新的技術のひとつに「ゼロ・エミッション石炭火力発電」がある。
石炭をガス化した後に水性ガスシフト反応で CO2 と H2 を
含 む 混 合 ガ ス を 製 造 し、CO2 を 回 収・ 貯 留（CCS：CO2
Capture and Storage）して、H2 をクリーンな燃料として用いる。この圧力を有する混合ガスから、1,500 円 /t-CO2
以下のコストで CO2 を回収できる新規な分子ゲート膜を開発中である。
分子ゲート膜は、CO2 と H2 を効率良く分離することが可能である。図 4 に分子ゲート膜の概念を示す。ここで、膜中の CO2 が分子サイズの小さな H2 の透過を阻害するこ

図 2 新規吸収剤開発とで、従来の膜では分離が難しかった CO2 と H2 を効率良

図 3 新規吸収液によるエネルギーの低減

図 4 分子ゲート膜17化学研究グループ

研究活動概説く分離できる。現在までに、新規に開発したデンドリマー

ノルウェー科学技術大学、米国テキサス大学とも膜開発のが優れた CO2 と H2 の分離性能を有することを見出し、こ共同研究を実施しており、国際協力体制の下で研究開発をのデンドリマーと架橋型高分子材料の分離機能層を有する行っている。

複合膜で世界トップ性能となる 30 を超える CO2/H2 選択

耐水蒸気型吸着剤による CO2 吸着分離技術開発

性を得ている。図 5 は、RITE で開発したデンドリマー包含架橋高分子膜の概念と CO2/H2 分離性能である。この成

水蒸気共存条件下でも CO2 の吸着性能が低下しない新果を元に、㈱クラレ、ダイセル化学工業㈱、㈱東レ、日東

しい吸着剤の開発に取り組んでいる。これまでに常圧型で電工㈱の分離膜メーカー 4 社の協力を得て実用的な分離はアミン化合物により表面修飾したメソポーラスシリカを膜モジュールの開発を促進している。更に、新日鉄エンジ

開発している。また最近、高圧ガスからの CO2 分離に有ニアリング㈱の協力を得て、石炭ガス化試験装置から発生

効な材料を開発し、本吸着剤を利用した省エネルギー型のするガスを用いた実験を通じて、分離膜の有効性を確認す

CO2 吸着分離プロセスを検討している（図 7）。

る（図 6）。

図 7 耐水蒸気型吸着剤による CO2 分離プロセス

従来型の 13X ゼオライトは、低 CO2 分圧で吸着が飽和
図 5 デンドリマー包含膜と CO2/H2 分離性能するため、高圧ガスからの CO2 回収には不向きであるが、新規に開発した吸着剤（A）はほとんど水蒸気の影響を受けず、また常圧に戻すだけで吸着した CO2 が回収できるため、大幅な分離回収エネルギーの低減が可能である。また除湿プロセスの省略により装置のコンパクト化も可能となる。これまでに CO2 ／ H2 流通混合ガスから CO2 を高選
択的に分離可能なことを確認し、現在小型の 2 塔式連続吸着分離試験装置を用いてプロセスの有効性を検証中である。

化学吸収剤を用いた CO2 分離回収技術の高度化
図 6 民間企業との連携による膜モジュール化

地球温暖化対策としての CCS 技術（二酸化炭素回収・貯留 : Carbon dioxide Capture and Storage）は早期の実

デンドリマー膜の開発は、炭素隔離リーダシップフォー

用化が期待されており、低エネルギー･低コスト型の CO2

ラム（CSLF）の認定プロジェクト「圧力ガスからの CO2

分離回収技術の開発、および化学吸収法の実証試験や商業分離」に登録され、米国エネルギー省国立エネルギー技術

規模の事業検討が近年進められている。RITE は、これま研究所（DOE/NETL）と共同研究を実施している。更に、でに蓄積した化学吸収法等の CO2 分離回収技術をベース

18

化学研究グループ

研究活動概説に、平成 22 年度に新たなプロジェクト（「二酸化炭素回

GCEP の紹介

収技術高度化事業」経産省委託事業）を立ち上げ、CO2 高

ス タ ン フ ォ ー ド 大 学 の GCEP（Global Climate and

効率回収・低エネルギー消費型の固体吸収材の開発、およEnergy Project）から「先進的 CO2/ H2 分離材料の開発」

び化学吸収法のプロセス評価技術の開発に着手した。

を受託している。この「先進的 CO2/H2 分離材料の開発」

固体吸収材は、化学吸収剤であるアミンを多孔質支持体

では、亜臨界並びに超臨界状態の CO2 を鋳型とする新しに担持させた固体（図 8）で、アミンを水溶液として用いいコンセプトを用いる革新的な分離膜の開発を目指している化学吸収法と異なり、CO2 解離に伴う蒸気エネルギー損る。その概念を図 9 に示す。CO2/ H2 分離材料では、膜中失が無視できるため CO2 分離回収エネルギー低減の可能に存在する CO2 親和性物質を分子レベルで構造制御する性がある。固体吸収材の開発は、米国の NETL（National

ことに因り、優れた分離性能を発現することが可能とな

Energy Technology Laboratory） に お い て 実 績 が あ り、る。図 9 で、超臨界 CO2 の存在下で、CO2 親和性物質がRITE は、NETL との技術交流を通して、RITE の化学吸収液

CO2 と接した最適な構造を分離膜中で取っている（状態

開発技術を発展させた新規固体吸収材の開発を目指していA）。超臨界 CO2 を除去する際に構造が維持され（状態 B）、

る。

CO2 親和性物質が CO2 の透過に最適な構造を有する分離

化学吸収剤（アミン）

多孔質支持体・MEA・PEI・RITE開発液の
アミン成分
など

・シリカ
・ポリマー
・粘土鉱物
など

膜を得る可能性が期待される。

（狙い）

固体吸収材（1粒子）

・アミンの大量固定・高CO2分離回収性能
・再生エネルギー低減（検討項目）
・アミン／支持体の最適組合せ
・アミンの安定的な担持方法

図 8 新規固体吸収材の開発

図 9 CO2 を鋳型に用いる分離膜開発の概念

一方、化学吸収法のプロセス評価技術に関しては、先進的な化学吸収液を実機システムレベルで評価する標準的手法の開発を進めている。具体的には、化学吸収液をエネ
ルギー･コストの両面から評価するためのプロセスシミュ
レーション技術の高度化や、プロセスを産業技術として確立するための化学吸収液の耐久性および環境影響等の調査を実施している。

19

CO2 貯留研究グループ

研究活動概説CO2 貯留研究グループ
実適用を目指す CO2 貯留技術の開発
CO2 貯留隔離技術研究開発
CO2 地中貯留技術は、温室効果ガスである CO2 を大気に放出することなく地下に安全に閉じ込めようとするものであり、油層に CO2 を圧入して石油の増進回収を行う
EOR、枯渇ガス田への隔離、炭層に CO2 を圧入してメタンを回収する ECBM、多孔質砂岩からなる塩水性帯水層に貯留する方法などがある。このうち、RITE が取り組んでいる帯水層貯留は、砂岩層上部にガスや液体をほとんど通さないシール性の高い泥質岩が存在し、CO2 を長期に安定し
図 2 常設 OBCて貯留することが可能である。
RITE では、帯水層の地質特性評価、CO2 挙動モニタリ
ング及び長期挙動予測にかかわる基盤技術の開発を進めて・長岡サイトでの CO2 挙動モニタリング

いる。日本 CCS 調査株式会社や産業技術総合研究所等の2003 年 7 月から 2005 年 1 月にかけて、新潟県長岡市

国内関係機関との連携を進めており、平成 22 年度からは

岩野原基地（国際石油開発帝石株式会社）において、計

米国の国立研究機関との共同研究（CO2 挙動予測手法開発）

10,400 トンの CO2 を地下 1000m の塩水性帯水層に圧入も実施している。

した。圧入終了後も地下の CO2 の挙動を把握するため、

平成 22 年度には次のような実績をあげることができた。

坑井を利用して各種の現場測定を定期的に実施している。

・常設 OBC 実海域試験

平成 22 年度は物理検層、セメントボンド検層、坑井間弾

3 年前より開発を進めてきた地震波探査用 OBC（海底性波トモグラフィーを実施して、CO2 が安全に貯留されてケーブル）について、2010 年 7 月から 8 月に北海道苫小いることを確認した。地中貯留の実証試験は海外でも実施

牧沖の実海域で性能評価試験を実施した。ケーブルの敷設されているが、圧入後の CO2 挙動を継続的に監視していあるいは撤収といった実作業の経験やノウハウ、2 ヶ月のるのは長岡サイトだけであり、その成果は世界から注目を

連続データ計測、近地及び遠地の自然地震の観測といった集めている。

成果を得た。今後は経済性の検討を加えてから、沿岸域帯
水層貯留に適した常設 OBC による CO2 挙動モニタリング
手法の実用化を進めていく予定である。

図 1 常設 OBC 敷設仕様

図 3 比抵抗検層による溶解 CO2 の検出

20

CO2 貯留研究グループ

研究活動概説・大規模実証試験における技術課題への対応（日本 CCS
調査株式会社との連携）
CCS 大規模実証試験の実施母体である日本 CCS 調査㈱との技術連携を進めている。
平成 22 年度からは、日本 CCS 調査㈱から提供された候
補試験サイトの試掘調査のコア試料を用いて物性測定試験に着手している。技術連携を通して、大規模実証試験貯留
サイト調査に適用することにより、貯留層評価や物性試験法の標準化を進めていく。
・米国研究機関との共同研究の推進（日米共同研究）
米国ローレンスバークレー国立研究所との共同研究として、長岡サイトや米国の圧入試験サイトを利用した長期挙動評価手法および CO2 圧入時の地層への影響に関する共同研究を実施する。本年度はこれら共同研究にかかわる準備、調査を開始した。次年度以降、CO2 圧入サイトにおけ

図 4 坑井間弾性波トモグラフィー

る微小振動に関する現場観測等を進めていく予定である。
・X 線 CT 装置導入
帯水層を構成する多孔質砂岩層に圧入された CO2 がど

IZEC（International Zero Emission Coal）プロジェクトのように地中に留まるかについて検討するために、砂岩の高効率石炭火力発電技術、および、二酸化炭素回収・貯空隙構造における CO2 挙動や分布形態を可視化できる X

留（CCS）技術は、それらを組み合わせることによりゼロ線 CT 装置を導入した。この実験システムは、リアルタイ

エミッション化が可能となることから、米国やカナダ、欧ムで砂岩の微視的構造を観察できる最新鋭の X 線 CT 装置

州、豪州、中国等において開発が進められており、大規模であり、これまで開発してきた物性測定手法と組み合わせな実証プロジェクトも複数計画・実施されている。これらることで、CO2 の挙動を詳しく検討できるようになった。

の技術を効率的に展開するには、炭素隔離リーダーシップ・
フ ォ ー ラ ム（CSLF：Carbon Sequestration Leadership
Forum）等を利用した国際連携を通じて技術やノウハウの蓄積を高めつつ実証に向けた取組みを推進していくことが必要である。また、CCS は EOR などを除き、現状では経済的インセンティブを伴わないため、国の事業支援を必要としているが、将来の永続的な事業実施を考えた官民の協力の在り方についても検討が必要である。
以上のような状況に鑑み、世界で取り組みが進められているゼロエミッション型の石炭火力発電 CCS（Carbon
dioxide Capture and Storage）プロジェクトの最新技術動向を収集し、その実用化に向けた政策立案に資することを目的として、RITE では平成 19 年度から FutureGen、平成

図 5 X 線 CT 装置による砂岩の観察

20 年 度 か ら IZEC（International Zero Emission Coal） プ
ロジェクトとして、以下の検討を実施している。

これらの実績をベースにして、次年度は下記について重（1）世界の高効率石炭火力発電 CCS プロジェクトに関点的に取り組んでいく。

21

CO2 貯留研究グループ

研究活動概説する情報収集・分析

別排出量が世界一となり、日本もまた CO2 排出量が世界（2）世界の CCS レディーに関する法的枠組み／認証基

第 4 位と多く、この両国が協力して CCS-EOR の共同実証

準／認証機関に関する情報収集・整理研究を行うことは、地球温暖化防止の観点から国際的に非（3）国内でのワークショップ開催を通じての海外有識常に大きな意義を持つものである。

者からのヒアリング・意見交換

RITE は、昨年度に引き続き、中国石油との技術交流とCCS プロジェクトの情報収集では、欧米、豪州を中心して第 2 回日中 CCS-EOR ワークショップを 4 月に東京でとして 60 以上のパイロットプロジェクトおよび実証プロ

開催し、以下の技術テーマについて、情報交換を行った。

ジェクトの最新動向調査（アップデートを含む）を実施し（1）CO2 貯留基礎研究

た。また、CCS 導入策については EU・英国・ノルウェー・（2）CO2 モニタリング

オランダ・ドイツ・米国・カナダ・豪州等の方針・戦略に（3）CO2 シミュレーション

ついて調査を実施した。特に、新規の石炭火力発電を建設（4）CO2 回収技術

する際、その許認可が必要となっており、英国では、キャ（5）EOR 開発実績

プチャーレディ設計を行なうことが義務づけられているほ（6）実証試験事例

か、他の EU 加盟国も 2011 年 6 月に国内法化することが（7）CCUS ／システム・インテグレーション検討されている。日本においても、エネルギー基本計画（案）さらに 6 月に中国石油吉林油田 CCS-EOR パイロット試

において、2030 年までに、すべての石炭火力発電所の新験サイトの調査を行う等、技術交流を深化させ、その結果増設の際に CCS の導入を検討することが明記されているに基づいて、以下の 3 テーマを CCS-EOR 日中協力テーマ

ことから、欧州におけるキャプチャーレディの動向を調査として選定した。

している。平成 22 年度は、特に英国、ドイツにおけるキャ（1）CCS-EOR（CCUS）全体システムの検討

プチャーレディの認定基準や適応実態などの詳細調査を実（2）貯留層評価技術の検討施する予定である。

（3）微生物利用地中メタン再生技術検討

また、平成 23 年 2 月に「ゼロエミッション火力発電

今後、各テーマの詳細検討を通じて、低炭素社会の実現（IZEC）ワークショップ」を開催し、EU 加盟国規制当局、およびエネルギー・セキュリティの確保に資するものであ

大規模実証プロジェクト実施者などのステイクホールダーる。

を招聘し、最新の CCS への取り組み状況を中心に討論・意見交換することを予定している。

中国 CCS − EOR プロジェクト
化石燃料から排出される CO2 を回収し地中貯留を行う
CCS は、今後 2100 年までの地球温暖化対策に必須のもの
であり、なかでも早期実用化が期待されるのは、CCS に原
油増進回収を組み合わせることにより商業的に利益を生むことが可能な CCS-EOR である。
既に米国においては天然に存在する CO2 を活用した
CO2-EOR が年間 6 千万トンの規模で実施されており、今後、特にエネルギー原単位当たり CO2 排出量の多い石炭火力

図 6 CCS-EOR の概要図

発電所から排出される CO2 を対象とした CCS-EOR の普及が期待されている。
近年、中国は CO2 排出量が年々増加し、2008 年には国22

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RITE 設立 20 周年記念式典〜次世代への贈り物 「美しい地球のための低炭素社会」〜

RITE は、平成 2 年 7 月、日本政府が世界に向けて提唱した「地球再生計画」実現の一翼を担うために、産学官のご支援のもと、この京都の地に創設され、昨年設立 20 周年を迎え 11 月 2 日に記念式典を開催しました。
午前中は約 40 名の参加者のもと本部施設見学会を催し、本庄専務理
事が「20 年培ってきた技術が花を開こうとしている」と挨拶、各研究グループの研究内容の説明や実験棟などの見学を行いました。
午後からは会場をホテルグランヴィア京都に移し、記念講演、記念式典、祝賀会を開催しました。産学官など約 250 名に及ぶ関係者の方々のご参加を得て、盛大な催しとなりました。
［記念講演］
京都大学総長 松本 紘氏の「生存学と宇宙エネルギー利用」と題する講演。
［記念式典］
主催者代表、今井 敬 会長が「地球環境問題をブレークスルーする革新的技術開発にこれからも積極的に取り組み、その実用化を加速・推進する」と挨拶。また、設立 20 周年を迎えての活動スローガンとして「次世代への贈り物『美しい地球のための低炭素社会』」を紹介した。次に来賓として、経済産業大臣の大畠章宏氏（代読；大臣官房審議官、西本淳哉
氏）、関西経済連合会会長の下妻 博氏、京都府知事の山田啓二氏よりご挨拶を頂戴し、その後、RITE の概況説明を行った。
［祝賀会］
主催者代表、秋山喜久理事長からの開会挨拶後、設立当初お世話になった京都文化財団理事長の荒巻禎一氏（前京都府知事）からご祝辞を頂戴し、鏡開きの後、前理事長の関西電力顧問 小林庄一郎氏の乾杯ご発声後、和やかな雰囲気のもと祝賀会が行われた。祝賀会の最後に、茅 副理事長からご参加いただいた方々に出席の御礼と今後のご支援をお願いした。

本部施設見学会記念式典

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化学研究グループ

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平城遷都 1300 年祭『けいはんな学研都市発〜［平城宮跡から未来が見える］』
企画調査広報グループ

平城遷都 1300 年祭に合わせ、2010 年 11 月 5 日〜 7 日に平城宮跡・交流ホールにおいて『けいはんな学研都市発〜 [ 平城宮跡から未来が見える ]』が開催されました。
関西の学術都市である “けいはんな学研都市” の諸活動を、平城遷都 1300 年祭の機会に一般の方々に広く知ってもらうため、RITE を含む 9 つの研究機関が共同で出展しました。平城
遷都 1300 年祭の人気にも後押しされ、3日間で約 11,000 人の来場者がありました。
二酸化炭素の回収・貯留やバイオリファ
イナリーなどの温暖化対策技術、温暖化対策のシナリオ策定、産業連携・広報など、
RITE の幅広い活動をパネルと展示物を使い紹介しました。また特設ステージにおいては RITE 紹介ビデオの上映や環境問題に関するクイズを出題し、一般来場者の方々にRITE の活動を紹介することができました。

革新的環境技術シンポジウム〜低炭素・グリーン化社会の実現に向けて〜
企画調査広報グループ
2010 年 12 月 2 日に全社協・灘尾ホールにおいて「革新的環境技術シンポジウム 〜低炭素・グリーン化社会の実現に向けて〜」を開催しました。
このシンポジウムは、経済産業省、社団法人日本化学会、社団法人化学工学会、社団法人日本農芸化学会、一般社団法人エネルギー・資源学会、一般社団法人日本エネルギー学会の後援を受けて、RITE が主催したものです。経済産業省や環境省など政府関係者のほか、産業界・学界等から 406 名の方々にご参加いただきました。
本シンポジウムでは、RITE 茅副理事長の基調講演に続き、CCS 技術、バイオリファイナリー
技術、地球温暖化対策シ
ナリオに関する研究開発の成果と今後の展望について、世界の最新の技術動向を踏まえつつ、
広く関係の皆様方に報告させていただきました。

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IIASA-RITE 国際シンポジウム
システム研究グループ
2010 年 2 月 8 日、灘尾ホール（東京）にて平成 21 年度 IIASA-RITE 国際シンポジウムを開催致しました（国際応用システム分析研究所（IIASA）、IIASA 日本委員会、RITE 主催、経済産
業省後援）。
今 回 の シ ン ポ ジ ウ ム で は、 海 外 か ら の 招 待 講 演 者 の 発 表 2 件（IIASA：Detlof vonWinterfeldt 所長・Nebojsa Nakicenovic 氏）、国内からの講演者の発表 4 件（国立環境研究所：
江守正多氏、茨城大学：三村信男教授、( 有 ) イーズ：枝廣淳子氏、RITE 研究所長：茅陽一）、
また ALPS プロジェクトに関する発表（RITE：秋元圭吾）にて、最新の研究成果をご紹介いただきました。気候変動について、国際的問題解決のためにシステム分析が重要であることや、不確実性下での科学的知見、意志決定の必要性、緩和策のみならず適応策とのベストミックスの重要性、持続可能な発展のための長期的視点・国際的公平性の視点の必要性等に関するご意見を伺いました。
約 230 名の方に参加いただき、地球
温暖化問題に関わる研究者のみならず、
広く行政機関や企業等関係者の交流の場としても有意義なものになったと考えます。今後の研究・開発に役立て、一層の貢献をして参ります。

BioJapan2010(World Business Forum) セミナーおよび出展に多数の来場者
バイオ研究グループ
日経 BP 社とバイオジャパン組織委員会が主催したワールドビジネスフォーラムが 2010 年
9 月 29 日〜 10 月 1 日にパフィシコ横浜で開催され、RITE バイオ研究グループが参加しました。
当グループの湯川理事をモデレータに「グリーンイノベーションサミット」と題したセミナーが開催され、また、出展会場では、「RITE バイオプロセス」を中心にパネルやビデオで当グループの研究内容や成果を紹介しました。また、昨年から設立した技術研究組合をはじめ、共同研
究中の企業も同じブースで出展に参加されました。セミナーも含めて多くの方々にご来場いた
だき紙面を借りて厚く御礼申し上げます。本年も参加予定ですので、ぜひご来場いただき、バイオ研究グループの最新の研究成果をご紹介できればと考えております。
BioJapan 2010 の RITE ブース

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化学研究グループ

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第 2 回日中 CCS-EOR ワークショップ
CO2 貯留研究グループ

2010 年 4 月 5 〜 6 日、ホテルグランドパレス（東京）にて、CCS-EOR の日中間の技術交流を目的とする第 2 回日中 CCS-EOR ワークショップが RITE と中国石油の主催で開催され、日中の関係者約 70 名が参加しました。
政府挨拶（経済産業省石炭課、中国国家発展改革委員会気候変動司）に引き続いて、2 日間にわたり、CO2 貯留基礎研究・CO2 モニタリング・CO2 シミュレーション・CO2 回収技術・
EOR 開発実績・実証試験事例・CCUS システム・インテグレーションの最新動向について、日中の専門家より報告がなされ、活発な議論が行われました。
第 1 回及び第 2 回のワークショップ開催結果に基づき、以下の 3 テーマに関する日中協力を実施することとなりました。
● CCS-EOR（CCUS）全体システムの検討●貯留層評価技術の検討●微生物利用地中メタン再生技術検討
主催者挨拶

CCS テクニカルワークショップ 2010 「CO2 挙動モニタリング」
CO2 貯留研究グループ
2010 年 12 月 9 日（木）、ホテルグランヴィア京都において、CCS テクニカルワークショッ
プ 2010「CO2 挙動モニタリング」を開催し（後援

経済産業省、産業技術総合研究所、電力中央研究所、エネルギー・資源学会、日本 CCS 調査）、内外の政府関係者、企業、大学、研究機関から 169 名の参加をいただきました。
ワークショップでは、米国リージョナル炭素隔離パートナーシップ（Texas 大 Tip 研究員）、インドネシアにおけるエネルギー政策と 4D 重力モニタリング手法の開発（バンドン工科大 Wawan 副学長）、日本における CCS 大規模実証試験（日本 CCS 調査㈱ 阿部技術企画部長）、Otway プロジェクトのモニタリング結果（Cartin 大 Urosevic 教 授 ）、Sleipner プ ロ ジ ェ
クトのモニタリング結果（TNO Rob 氏）、海
域における常設海底ケーブル方式モニタリング（㈱地球科学総合研究所 高橋研究開発部長）、
地震波探査データに基づく CO2 貯留量評価技術の開発（RITE 副主席研究員 薛）について講演がありました。
RITE 研究員によるポスターセッションも行
い、CO2 挙動モニタリング技術について広く関係の皆様方と議論することができました。

主催者挨拶

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GHGT-11（第 11 回温室効果ガス制御技術国際会議）2012 年に京都で開催
GHGT-11 準備室
GHGT-11（第 11 回温室効果ガス制御技術国際会議）が、2012 年 11 月に京都で開催されます。
GHGT（International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies) は、IEA（国際エネルギー機関）実施協定の一つである IEAGHG R&D Programme（RITE が日本代表機関）による国際会議です。
2002 年 10 月に GHGT-6 が京都で開催された際には RITE が日本側のメインホストとして携わりました。会議は基本的に北米−欧州−アジア太平洋 3 地域が持ち回りで、2 年毎に開催されています。GHGT-11 は 10 年振りのアジアでの開催となり、再び RITE が日本側の主催者として、
IEAGHG との共催で会議を開催します。
GHGT 会議では、温室効果ガスの制御技術について、特に近年では CCS（CO2 回収・貯留技術）に係る研究が中心となってきています。この分野における世界中の研究者が結集する最大級の国際会議です。GHGT-11 では、4 日間の会期中、全体会議・基調講演に加え、6 つ程度の技術
セッションを同時併行で開催し、この間、ポスターセッションも開催します。口頭発表は全体で約 250 件、ポスター発表は約 700 件という規模になる予定です。
2011 年秋頃から論文の abstract 募集を開始します。今後のスケジュールを含め、GHGT-11の詳細情報は RITE 及び IEAGHG のホームページに掲載していきます。2010 年 9 月にオラン
ダのアムステルダムで開催された GHGT-10 では、参加者総数約 1,600 名のうちアジアからの参加者は約 200 名と少なかったため、日本開催となる GHGT-11 では是非ともアジアのプレゼ
ンスを高めたいと考えております。是非、地球温暖化対策にかかわる皆様方から、多くの論文応募いただきますと共に、会議へのご参加をいただき、温室効果ガス制御技術に関する世界的な研究の進展にご協力賜りますよう、よろしくお願い申し上げます。
1．GHGT-11 の概要（1）日程：2012 年 11 月 18 日（日）〜 22 日（木）（於；国立京都国際会館）（2）参加者数（見込み）：1,600 名（3）主催：RITE 及び IEAGHG（4）後援：経済産業省（予定）ほか（5）プログラム：・19 日：基調講演（全体会議）
・19 日〜 22 日：6 つ程度の技術セッション併行開催、ポスターセッションも開催
・22 日午後：会議総括、閉会式（6）関連行事：・ウェルカムレセプション（18 日）
・ネットワーキングレセプション（20 日）
・コンファレンスディナー（21 日）

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化学研究グループ

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GHGT-10 における技術セッションのテーマ（2010 年 9 月：於；アムステルダム）
回収Capture

燃焼前回収、燃焼後回収、膜、技術−経済比較、酸素燃焼回収、新規システム 等

利用
Utilisation

ECBM および他用途、EOR

貯留
Storageモデリングツール、炭層貯留、リスクアセスメント、シール、塩水帯水層、フィールドス
タディ、キャピラリー＆溶解トラッピング 等

統合
Integrated

統合 CCS システム、システム柔軟性とその必要性、CO2 輸送、健康安全問題 等

実証Demonstrations

実証プロジェクト、新規展開、貯留に係る知見、得られた教訓

政策
Policy

シナリオ、政策手段

マイナス排出Negative Emissions

大気からの回収−バイオマスと CCS、大気からの回収−鉱物化ルート

法制度
Legal

法的課題および規制の枠組

社会的認識
Public Perception

社会的認識と CCS、プロジェクトから学ぶ、コミュニケーションと CCS

2．今後の主なスケジュール（予定）（1）論文募集・プログラムの作成
・2011 年 秋頃：Call for Paper オープン（論文の abstract 募集開始）
・2012 年 夏頃：採択論文の決定・2012 年 10 月：論文提出締切り／最終プログラム確定／ホームページ掲載（2）参加者登録
・2012 年春頃〜夏頃 ：早期割引登録期間

・2012 年

早期割引登録期間終了翌日〜：一般登録期間

GHGT-11 に関する RITE ホームページ：（URL）http://www.rite.or.jp/Japanese/ghgt11/ghgt11.html※ 当該ページから IEAGHG の関連ページ（英語）にリンクしています。

GHGT-11 インビテーションビデオ

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システム研究グループ

発表論文一覧
システム研究グループ発表論文一覧 2010 年 （平成 22年 ）30システム研究グループ

発表論文一覧

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バイオ研究グループ

発表論文一覧
バイオ研究グループ発表論文一覧 2010 年 （平成 22年 ）32バイオ研究グループ

発表論文一覧

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化学研究グループ

発表論文一覧
化学研究グループ発表論文一覧 2010 年 （平成 22年 ）34

化学研究グループ

発表論文一覧

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化学研究グループ

発表論文一覧

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CO2 貯留研究グループ

発表論文一覧
CO2 貯留研究グループ発表論文一覧 2010 年 （平成 22年 ）37

CO2 貯留研究グループ

発表論文一覧

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登録特許および公開特許一覧表

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登録特許および公開特許一覧表

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財団法人

地球環境産業技術研究機構〒619-0292 京都府木津川市木津川台 9 丁目 2 番地

9-2, Kizugawadai, Kizugawa-Shi, Kyoto
619-0292 JAPANTEL. 0774-75-2300
FAX. 0774-75-2314

URL http://www.rite.or.jp