研究企画グループ

研究活動概説研究企画グループCO2 大幅削減のための革新的技術の開発戦略
術戦略マップは、RITE の主要取り組み分野であり、かつ、１. はじめに地球温暖化を食い止めるために、世界の温室効果ガスの経済産業省における技術戦略マップ作成作業への貢献が期排出量を 2050 年におよそ 50% レベルにまで削減するこ

待されている「CO2 固定化・有効利用技術分野」に焦点をとが求められている。従来から地球温暖化対策として、省あてた。なお、省エネ、非化石燃料シフトおよび化石燃料エネルギー技術の開発・導入や代替フロン等の削減対策等、間シフトに関しては、既に別途ロードマップが作成されてCO2 をはじめとする温室効果ガスの排出を抑制する取組みいることから、本技術戦略マップでは対象とせず、バイオが行われている。しかし、大気中の CO2 濃度は上昇を続マスエネルギー利用のうち、革新的な変換・利用技術につけており、地球温暖化を緩和・抑止し持続的な社会を構築いてのみ言及した。

するためには現行の取組みのみでは不十分と考えられる。

CO2 固定化・有効利用分野の技術体系を図 1 にまとめた。

したがって、これらの対策に加えて、排出後の CO2 に対CO2 排出は発電所や製鉄所などの排出源からの大規模・集する固定化・有効利用技術についても、将来的に導入可能

中型と家庭や自動車などの小規模ではあるが多数の分散型な対策オプションとすべく、技術開発を推進する必要があに大別される。前者では排出源から発生する CO2 を分離る。

回収し、地中あるいは海洋などへ隔離することが有利であCO2 固定化・有効利用分野の中でも、CO2 の分離回収とる。また、回収された CO2 を別な物質に変換し、有効利貯留 (CCS) は、IPCC( 気候変動に関する政府間パネル ) に用することも可能である。一方、分散型排出源からの回収よる CO2 回収・貯留特別報告書において、温暖化緩和策は費用がかかるため、大気中に排出後に前者で処理しきれのキーテクノロジーのひとつとして期待されている。また、なかったものと合わせて、植物などによって吸収固定する

我が国が平成 20 年 3 月に策定した「クールアース‐エネ方法が考えられる。各技術はさらにつぎのようなサブ技術

ルギー革新技術計画」においても、2050 年までに世界全から構成される。
CO2 の分離回収と貯留 (CCS): 大規模発生源から分離回体の温室効果ガス排出量を半減するために必要な革新的技

収した CO2 を地中あるいは海洋に注入し、貯留・隔離す術のひとつに位置づけられている。
このような点を踏まえ、RITE では平成 16 年度に中長期る技術であり、貯留手法としては、地中貯留、海洋隔離に的な観点から「CO2 固定化・有効利用技術」についての技大別される。地中貯留は、地下深部塩水層 ( 帯水層 ) 貯留、術戦略マップを作成し、毎年その内容の見直しを実施して炭素固定、EOR( 石油増進回収 )、枯渇油・ガス田貯留などいる。また経済産業省では、ここで実施した検討結果を基に大別され、海洋隔離は、溶解希釈法 ( 移動式 )、同 ( 固に他の分野も合わせて、「技術戦略マップ 2009」を作成・定式 )、深海底貯留などに大別される。
CO2 の有効利用 : 分離回収された CO2 を化学的あるいは公表した。本稿では、CO2 固定化・有効利用技術分野の技

生物的な手法で他の物質に変換し、再度利用する技術であ術戦略マップの内容について紹介する。

る。カーボンへの分解、アルコールなどの化学品への変換技術に大別される。

２. CO2 固定化・有効利用技術の体系とテーマの絞り込み

生物による吸収固定 : 大気中に拡散した CO2 を生物に地球温暖化防止を目的とする様々な技術のうち、本技

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研究活動概説３. CCS の技術戦略とロードマップ

よって吸収・固定する技術である。樹木などの陸上の植物による吸収固定、大型海藻などの海洋植物による吸収、動CCS は CO2 を分離回収する技術と回収した CO2 を地中物による吸収に大別した。さらに CO2 の吸収固定によりあるいは海洋に貯留・隔離する技術から構成される。

得られたバイオマスをエネルギーおよび有用化学品として分離回収する対象ガスとしては、電力等のエネルギー生変換・再利用する技術も含まれる。

産時の排出ガスおよび鉄鋼、セメントを始めとする産業プ

これらの技術について CO2 削減技術としての有効性、ロセスからの排出 CO2 ガスがある。発電所からの CO2 回ポテンシャルの大きさ、現在の概算コスト、2030 年での収プロセスには、通常の煙道ガスからの回収を行う燃焼コスト実現性について評価し、削減ポテンシャル・コスト

後回収、IGCC など燃料の部分酸化によってガス化された両面から有効な技術群で導入に向けた取り組みが進められ圧力を持った CO2 高濃度の合成ガスから CO2 を回収するるべき技術を抽出し、それらについてより詳細な技術戦略燃焼前回収に大別される。また、燃料を酸素で燃焼させ、を策定した。絞り込まれた技術を次に示す。

CO2 濃度の極めて高い排気ガスを生成させる酸素燃焼法が検討されている。CO2 の回収技術としては化学吸収法、物● CCS
CO2 の分離回収・貯留技術、海洋隔離、地下深部塩理吸収法、膜分離法、吸着法、深冷分離法などがあるが、水層貯留、炭素固定、EOR、枯渇油・ガス層貯留な燃焼排ガスからの分離には主に化学吸収法が、自圧を有す

どの地中貯留技術、CO2 の分離回収技術

るガスの分離には化学吸収、物理吸収、膜分離法などが適している。CO2 の分離回収は化学吸収法などすでに商業実● 大規模植林による地上隔離技術
大規模植林等のバイオマス生産技術、バイオマス利績があるが、CO2 回収コストが CCS の全コストの約 7 割用技術を占めていることから、CCS の実現には分離回収コストの図 1． CO2 固定化 ・ 有効利用分野の技術マップ （技術体系）03研究企画グループ

研究活動概説

低減が欠かせない。また、分離回収によって 2~3 割余分とともに、実用化に向けての経験を蓄積するための大規模にエネルギーを消費することから、分離回収エネルギーの実証試験を始めとする技術開発が必要である。また、ロン低減が極めて重要な課題となっている。このため、化学吸ドン条約などの世界的な法整備の動きと調和しながら、現収法、物理吸収法、膜分離、吸着剤についての研究開発が行法を基本とし必要に応じて法整備の検討をしていく必要世界的に行われている。さらに、分離回収技術の開発は地がある。特に貯留物の長期的な責任のあり方については十中貯留の進展に同期する必要がある。すなわち、「低コスト・分な検討が必要である。また、地中貯留の理解促進活動に低エネルギー回収技術」を地中貯留の実施前に完成させる

ついても十分早い時期から進めていく必要があるし、実施必要があるし、回収される CO2 の純度に関しても、貯留の観点からは、実施主体の形成に向けた準備も必要である。

側の要求に応じる必要がある。

一方、海洋隔離は、海洋による CO2 吸収能力を考慮する

CO2 貯留・隔離技術については、RITE によって新潟県と極めて大きな削減ポテンシャルを持つ技術であることか長岡市において約 1 万トンの CO2 を地下深部塩水層へ圧ら、当面、生物影響・予測手法等に関する科学的知見の集入・貯留する実験が実施され、我が国での CO2 地中貯留積を進行させ、2030 年を目指した長期的な適用目標を設のターゲットとされる地下深部塩水層に安全に CO2 が貯定すべきであるとした。

留できることが実証された。また、モニタリングや CO2分離回収を地中貯留の実現に結合させるためには、「低挙動シミュレーションなどの技術開発、我が国での地中貯コスト・低エネルギー回収技術」を 2015 年までに完成さ留のコスト・賦存量の評価をはじめとする有効性評価、安せる必要がある。CCS が CO2 削減技術として有効となる全性評価、法体系等周辺関連調査などが実施されている。

ためには大幅なコスト削減が望まれる。分離回収技術のコ

さらに平成 19 年に経済産業省は「CCS 研究会」を設置し、ストが下がるほど、排出源から隔離場所までの距離を大き我が国での地中貯留の課題について検討し、技術開発や法くすることが可能となり、隔離可能量が増大する。分離回整備等とともに大規模な実証試験が必要であると結論づけ

収コストとしては、排出権取引価格や海外との技術競争力ている。

を考慮すると 2015 年で 2,000 円 /t- CO2 程度、さらには以上の様な状況を考慮し CCS の技術戦略とロードマッ

1,000 円 /t- CO2 台となることが望ましく、革新的技術の開発とその実用化を進めていく必要がある。

プが作成された ( 図 2)
貯留・隔離技術のうち、「海洋隔離」については、CO2

本ロードマップに従って平成 20 年には日本 CCS 調査株の注入による生物影響の懸念などが払拭されておらず、実式会社が設立され、大規模実証試験の地点調査と試験準備

施に関する国際的なコンセンサスの形成に時間がかかるが開始された。また、平成 21 年には経済産業省において為、温暖化対策のキーテクノロジーとして国際的に導入が大規模実証試験において守るべき基準が整備されるなど、進められている「地中貯留」の技術開発から進めることが大規模実証に向けての準備が整いつつある。

重要と考えられる。地中貯留については、G8 サミットにおいてその積極的な推進が合意され、IEA・CSLF などを中

４. 大規模植林・バイオマス利用の技術戦略とロードマップ

心に実施に向けての課題の整理やロードマップの作成が実

大気中に排出された CO2 の吸収固定において中心的な施されており、世界的に 2015 年頃の技術確立、環境整備役割を占めるのは、「大規模植林等による地上隔離技術」を目指した動きとなっていることから、我が国での技術のであり、これは「バイオマス利用」と併せて進められるべ

完成時期もこれらと一致させた 2015 年頃におくことが妥

きものである。大規模植林をはじめとする植物を利用した当である。これに合わせて、CCS 技術を総合的に検証する

吸収固定は、CO2 の大規模削減に寄与し得る技術として、

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研究活動概説現時点で CCS に唯一対抗し得る見通しのある技術であり、る。

例えば、米国においては、2008 年に技術開発による環境植本分野のロードマップを図 2 に示す。各項目別の目標林の低コスト化の目標を設定している。また、バイオマスかおよびマイルストンは以下の通りである。

らのエタノールや化学品の製造については、世界的に活発「単位面積当たりの CO2 固定量増大」については、品種に開発が行われている。とりわけ、米国が積極的であり、数改良や土壌改良技術などの遺伝子組換えを用いない手法を件の商業プラント建設プロジェクトが推進されている。

先行させて早期の実適用を目指す。また、遺伝子組換え手

大規模植林等の地上隔離技術の技術課題としては、ま法では、実用樹木等で固定量 2 倍の目標を達成すべく研ず、場所の選定・樹種選定技術の確立があげられる。さら究開発を行うとともに、その安全性についても充分な検討に、水収支などのシステム評価技術、環境影響評価技術、行い、2015 年頃のフィールド実証、2030 年までの実適用および CO2 吸収量の評価技術が必要である。植物によるを可能とさせる。これによって、CO2 固定化コストの低減、CO2 の吸収固定量を増大させるためには、単位面積当たり削減ポテンシャルの向上が期待される。の固定量の増大や乾燥地等、従来作物の栽培不適地への植「乾燥地等への植生拡大技術」については、集水・灌漑生拡大技術が必要である。つぎに植林等に関する環境整備技術や遺伝子組換えを用いない品種改良技術等による植生としては、制度面の整備、CO2 削減モニタリング技術の標拡大を先行させて早期の実適用を目指す。また、遺伝子組準化、森林等の多面的機能の評価、遺伝子組換え法の認知換え手法では、降水量 500、300mm でも産業植林が可能があげられる。また、生物多様化についても十分な配慮がな樹木の創製について研究開発を行うとともに、その安全必要である。国際協力の推進については、革新的技術の共性についても充分な検討を行い、2015 年頃のフィールド同開発、植林事業推進のための環境整備面での協力、途上実証、2030 年までの実適用を可能とさせる。これによって、国でのキャパシティビルディングがあげられる。

植林ポテンシャルの向上が期待される。

バイオマス利用については、バイオマスからいかに効率「バイオマスエネルギー利用等との複合化による植生拡的にエネルギー等の物質を得るか、その変換技術の開発と大」としては「植物の改変技術」と「バイオマスの革新的ともに使用可能なバイオマス種を拡大させる技術が重要で変換・利用技術」が考えられる。

ある。現在石油をプラットフォームとしてさまざまな化学「植物の改変技術」については、油脂、ワックス分など品が生産されているが、化石資源の使用縮小とともにバイの植物が生産するエネルギー物質などの有用物質の生産量オマスからさまざまな有用物質を省エネルギー・低コストを 2 倍にすべく開発を行う。2015 年頃からフィールド実で製造する革新的変換技術が必要である。

証、実適用検討を実施していく。

環境植林の拡大から産業植林・バイオマス産業利用への「バイオマスの革新的変換技術」については、現在、糖流れは、世界のエネルギー物質・有用化成品生産プロセスからのアルコール製造や他の有品製造が実用レベルにあるのパラダイムをも変更する潮流であり、我が国としても、が、穀物類は食料との競合があるため、今後はソースをセCO2 排出削減対策としてはもとより、このような観点からルロース系に求めなければならないこと、一方で現在実も、2010~2015 年をターゲットにした樹木等の単位面積施されているセルロースからの糖化は高コストであるこ

当たりの固定量増大技術、産業利用を容易にする有用物とから、「セルロースからの安価な糖化技術の開発」を行

質生産能の向上技術の確立、2020 年頃のバイオマス利用う。また、木質系バイオマスに含まれるリグニンも有効利技術との結合、2030 年頃を目指した樹木等からの多角的用が必要であり、効率的な変換方法の開発が必要である。

なバイオマス利用システム構築と実証に取り組む必要があ2010 年頃までに基本技術を開発し、順次実用化していく。

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研究活動概説図 2． 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 )06

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研究活動概説「バイオマスの革新的利用技術」については、糖からアル模植林地から得られた樹木を原料に変換が開始されるもの

コール、水素などのエネルギー物質や現在石油から製造しとした。それまでに順次、収集・輸送を含めたバイオマスているポリマーなどの製品群を高効率低コストで製造しての利用システム構築を進めていくことが必要である。

いく技術を開発する。終了したものから順次実用化につな

５. おわりにげていくが、2015 年頃には「バイオマスの革新的変換技術」と結合させ、セルロース系バイオマスからの有用物質の一RITE では本技術戦略マップをホームページ上に公開し、貫製造法へと発展させる。

広く意見を伺いながら、定期的な見直しを行っている。地

大規模植林とバイオマス利用の結合を 2020 年頃からと球温暖化の阻止には革新的な技術開発が必要である。このした。バイオマス利用技術については、小規模高効率ガスためには大学・研究所・企業等から多数の叡智を集めると化システムや、そこからの液体燃料製造システム、アルコーともに、目的にそった効率的な研究と実用化の推進が必要

ル発酵システム、および先に述べた革新的利用システムなである。本技術戦略マップがその一助になれば幸いである。

どが 2020 年には実現されるものと予想されるため、大規07