CCUS実用化への展望と課題
山地憲治(公財)地球環境産業技術研究機構(RITE)副理事長・研究所長

革新的CO2分離回収技術シンポジウム～地球温暖化防止に貢献する固体吸収材及び膜による分離回収技術の最新動向～
主催：地球環境産業技術研究機構、次世代型膜モジュール技術研究組合

２０２１年２月２日
＠オンライン開催
1

パリ協定の基本構成
各国の行動：
世界全体の目標：

グロ-バルストック
テイク：

・産業革命以降の温度上昇を1.5℃～2℃以内に抑える。

・2023年から5年毎に世界全体の目標に向けた進捗状況をチェック・。

・今世紀後半に正味の排出ゼロ(脱炭素社会)を目指す。

・各国の目標改訂に反映

・国情にあわせて自主的に温室効果ガス削減・抑制目標を設定(NDC)。
・進捗状況を定期的に報告し、レビューを受ける(Pledge & Review)
・5年毎に目標を見直す。
・2050年を念頭に長期戦略の策定。

COP21(2015年12月、採択)、2016年11月発効、COP24(詳細ルール合意)、2019年11月米国脱退通告、COP25(市場メカニズム？）、COP26(1年延期)
2脱炭素社会への道筋(Possible Pathways to Carbon Neutrality
大気中GHG濃度の安定化(UNFCCC)→正味排出量ゼロ(脱炭素社会(Carbon Neutrality) )Carbon flow (Gt-C/y) in 1750

大気 (Atmosphere)
119.6
0.2

LEDを含む省エネ(energy savng)、再エネ(renewables)、原子力(nuclear)

植林(AF)・土壌吸収(SCS)
等による吸収の増大

Perspiration

120

70.6
Gross PrimaryProduction

Biochar
植生・土壌 等
(Vegetation + Soil, etc.)
0.4
風化促進(EW)

0.8

CCU

バイオマス利用(Bioenergy)70

大気CO2吸収(DAC)
BECCS

With CCS

河川(Rivers)

海洋肥沃化(OF)EOR/EGR500.4

海洋表層(Surface Ocean)
風化化石資源(Fossil Fuels)

90.2

Weathering

101

海洋生物相
39 (Marine Biota)
11

海洋中底層
0.2

0.2

岩など(Rocks)

海洋堆積層(Surface Sediment)(IPCC AR4 WG1 (2007)のFig 7.3に基づき山地が作成)

3エネルギー・環境イノベーションに関する最近の動向
2015年12月：COP21においてパリ協定採択
2016年 1月：第5期科学技術基本計画で超スマート社会(Society 5.0)提唱
2016年 4月：エネルギー・環境イノベーション戦略策定
2017年春 ：長期地球温暖化対策プラットフォーム(経産省)、長期低炭素ビジョン(環境省)
2018年7月：2050年へCOCN提言：再エネ、原子力、水素、CCUS、Society5.0、産業省エネ
2018年7月：第5次エネルギー基本計画
2018年10月：IPCC 1.5℃特別報告書
2019年2月：CCUS ラウンドテーブル＠ワシントンDC
2019年3月：水素・燃料電池戦略ロードマップ
2019年6月：カーボンリサイクル技術ロードマップ(7日）
エネルギー・環境技術のポテンシャル・実用化検討会報告(10日）（対象とした個別技術：水素、CCUS(NETs含む)、再エネ・蓄エネ、パワエレ）

パリ協定長期成長戦略(11日閣議決定、26日UNFCCC事務局へ提出)
G20 エネルギー・環境関係閣僚会合＠軽井沢(15-16日)
G20大阪サミット(28-29日）
2019年9月：水素閣僚会議(25日）グローバル・アクション・アジェンダ ”Ten, Ten, Ten”
→ 今後10年で10千か所の水素ステーション、１0百万台の燃料電池システム
カーボンリサイクル産学官国際会議(２５日)2019年10月：TCFDサミット(8日)、ICEF(9，10日)、RD20(11日)；グリーンイノベーションウィーク
革新的環境イノベーション戦略検討会がとりまとめ方針案提示(29日）
4
2020年1月：革新的環境イノベーション戦略公表

2050年までに実質ゼロ排出(カーボン・ニュートラル)を目指す
総合資源エネルギー調査会・基本政策分科会(2020年10月13日）資料

5

6

2050年カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦略
14重要産業分野の実行計画（2020年12月25日）（革新的環境イノベーションの社会実装）7

(革新的環境イノベーション戦略、2020年1月)

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●革新技術の構成 (要素技術だけでなく、システム化・構造化して提示、山地）①エネルギー転換分野:
再エネ主力電源化
強靭な電力ネットワーク
水素サプライチェーン
革新的原子力技術・核融合
低コストCO2分離回収⇒CCUS②運輸分野:
多様なグリーンモビリティ④民生分野・その他・横断領域:
最先端のGHG削減技術の活用
スマートコミュニティ
社会システム・ライフスタイル革新（シェアリング/テレワーク等）
GHG削減効果検証の科学的知見③産業分野:
化石資源依存からの脱却
CO2の原燃料化
電化は山地が追加した項目⑤農業・吸収源:
最先端のバイオ技術（ブルーカーボン等を含む)
農畜産業のメタン・N2O削減
スマート農林水産業
DAC
共通基盤技術:
デジタル技術（ビッグデータ解析、AI、ブロックチェーン、・・・）
パワエレ、材料、エネルギー貯蔵
観測システム、情報基盤
バイオテクノロジー、etc.

9ムーンショット型研究開発の目標４目標４2050年までに、地球環境再生に向けた持続可能な資源循環を実現＜ターゲット＞
地球環境再生のために、持続可能な資源循環の実現による、地球温暖化問題の解決（Cool Earth）と環境汚染問題の解決（Clean Earth）を目指す。

（参考:目指すべき未来像）

Cool Earth & Clean Earth の実現
・2050年までに、大気中のCO２の直接回収・資源転換や、プラスチックごみの分解・無害化技術等を社会実装。
新たに実現する資源循環の例

Cool Earth & Clean Earth• 2050 年までに、資源循環技術の商 業規模のプラントや製品を世界的に普及させる。
Cool Earth• 2030 年 ま で に 、 温 室 効 果 ガ ス に 対 す る 循 環技術を開発し、ライフサイクルアセスメント（LCA）の観点からも有効であることをパイロット規模で確認する。
Clean Earth• 2030 年 まで に 、 環 境 汚 染 物 質 を 有 益 な 資 源に変換もしくは無害化する技術を開発し、パイロット規模または試作品レベルで有効であることを確認する。
10ムーンショット目標4のプロジェクト一覧
生分解のタイミングやスピードをコントロールする
海洋生分解性プラスチックの開発
研究開発プロジェクト

温室効果ガスを回収、資源転換、無害化する技術の開発

PM研究開発プロジェクト

PM

非可食性バイオマスを原料とした海洋分解可能 (国大)東京大学
伊藤 耕三

1

電気エネルギーを利用し大気CO2を固定するバ (国研)産業技術総合研究所
イオプロセスの研究開発
加藤 創一郎12 ラスチックの研究開発

生分解開始スイッチ機能を有する海洋分解性プ (国大)群馬大学
粕谷 健一

2

大気中からの高効率CO2分離回収・炭素循環技 (国大)金沢大学
術の開発
児玉 昭雄

(国大)北陸先端科学技術大
光スイッチ型海洋分解性の可食プラスチックの学院大学
13 開発研究金子 達雄

3

電気化学プロセスを主体とする革新的CO2大量 (国大)東京大学
資源化システムの開発
杉山 正和

4

C4S研究開発プロジェクト

5(国大)東海国立大学機構名古屋
冷熱を利用した大気中二酸化炭素直接回収の研
大学
究開発
則永 行庸

6

大気中CO2を利用可能な統合化固定･反応系（quad-C system）の開発

7“ビヨンド・ゼロ”社会実現に向けたCO2循環 (国大)九州大学
システムの研究開発
藤川 茂紀

8

資源循環の最適化による農地由来の温室効果ガ (国大)東北大学
スの排出削減南澤 究

11 なマルチロック型バイオポリマーの研究開発(国大)東京大学
野口 貴文(国大)東北大学
福島 康裕

窒素化合物を回収、資源転換、無害化する技術の開発
研究開発プロジェクト
産業活動由来の希薄な窒素化合物の循環技

9 術創出―プラネタリーバウンダリー問題の解決に向けて窒素資源循環社会を実現するための希薄反10 応性窒素の回収・除去技術開発

PM(国研)産業技術総合研究所
川本 徹(国大)東京大学
脇原 徹

11

DAC技術に関する海外事例
Climeworks (スイス)：世界初の商業プラント(900t-CO2/year)、600$/t-CO2、固体吸収材
Carbon Engineering (カナダ)：50万t-CO2/yearのプラント2基を2022年稼働予定、94-232$/t-CO2、アルカリ水溶液
Global Thermostat (米国)：4000t-CO2/yearのパイロットプラ
ント建設、150$/t-CO2、固体吸収材
Center for Negative Carbon Emissions (米国)：Artificial
Treeを提案、220$/t-CO2、イオン交換樹脂(アミン系)
The VTT Technical Research Center (フィンランド)：Day/night サイクルで 1-2kg-CO2/day、イオン交換樹脂(アミン系）
12

P2. 大気中からの高効率CO2分離回収・炭素循環技術の開発

13

Challenge: CO2 recovery from atmosphere (DAC), and Recovered CO2 canbe converted into fuel and/or various chemicals as a raw material (CCU)14化学的に安定なCO2利用への挑戦

炭素化合物のギブスの自由エネルギー準位

出所：酒井奨、季報エネルギー総合工学、2019年10月号

15

(DAC as a Backstop Technology)16

CCUの供給曲線評価例 （Hepburn et al. (2019) Nature Vol.575, 87-97）

Other CO2 Sinks:
OF: Ocean Fertilization (Blue Carbon)EW: Enhanced Weathering, etc.

17(Source: Atsushi INABA, How to evaluate technologies?, Moonshot International Symposium, Dec. 18, 2019)18

地球温暖化対策の基本構造
人間の欲求
人間活動
エネルギー・物質・情報／人間活動

各種対策の特徴を踏まえながら、総合的なリスクマネジメントが重要

社会構造・ライフスタイル変化
エネルギー効率改善
物質利用効率改善
情報による物質・エネルギー代替

CO2排出／エネルギー・物質・情報

ソサエティ5.0

エネルギーの低炭素化
物質生産の低炭素化

緩和策（排出削減策）＋情報生産の低炭素化

CO2濃度／CO2排出

CO2回収・貯留
植林、直接空気回収（DAC）

人為起源CO2以外のGHG排出

気温上昇／GHG濃度

気候制御（太陽放射管理等）

気候変動影響被害／気温上昇
各種気候変動への適応
残余の気候変動影響被害
出所：山地憲治（2006）「エネルギー・環境・経済システム論」岩波書店に加筆

気候工学的手法（ｼﾞｵｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞ）適応策
19

超スマート社会（Society 5.0）のインパクト
超スマート社会とは：必要なモノ・サービスを、必要な人に、必要な時に、必要なだけ提供し、社会のニーズにきめ細かく対応でき、あらゆる人が質の高いサービスを受けられ、年齢、性別、地域、言語といった様々な違いを乗り越え、活き活きと快適に暮らすことができる社会。
サイバー空間（仮想空間）とフィジカル空間（現実空間）を高度に融合させたシステムにより、経済発展と社会的課題の解決を両立する、人間中心の社会

影響は単なる省エネに留まらない：
シェアリングエコノミーを推進し、モノの生産からサービス提供へと産業を変える＋情報タグで物流スマートリサイクル

情報によるモノの代替

ただし、リバウンド効果に注意！
（モビリティや照明需要ではイノベーションに伴う大きな需要増（リバウンド）が観察されている）

例えば、自動運転＋カーシェア/ライドシェア → 自動車利用率(現状4％)の向上 → 自動車保有台数の減
少 → 自動車生産量の低下 → 鉄鋼等素材生産量の低下 →エネルギー需要減少→ CO2削減
例えば、IoTでスマートメンテナンス → 部品・製品寿命の延伸 → 部品・製品需要の低下→ エネルギー需
要減少→CO2削減

20

IT, AI等のエンドユース技術の革新と社会変化

21• 社会はエネルギー消費を目的にエネルギーを消費しているわけではない。
製品・サービスが効用増をもたらすため、それに体化されたエネルギーを消費しているに過ぎない。
• 効用増をもたらす製品・サービスの展開は急速な場合が多く、それに付随したエネルギー・CO2排出低減は急速になる可能性あり。

出典：IIASA

例えば自家用車の稼働率は5%前後であり、完全自動運転でシェアリングとなれば大きな変化がもたらされ得る。

完全自動運転等で、AI, IoTの革新が社会変化を誘発し、エネルギー効率向上をもたらす機会は多く存在
21

CO2正味ゼロ排出に向かうエネルギーシステム
超スマート社会 (Society 5.0)

エネルギーと情報の統合

IoT, AI, Big Data, Blockchain, Smart Sensor, …

社会システム変革: 製品製造 → サービス提供, etc.
需要側資源の動員→ 製品の利用率向上・寿命延伸, リサイクル, etc.
DR, V2G, VPP, ZEB/ZEH, …
物質需要減少, 行動変化, etc.

電化とデジタル化による革命的エネルギー節約
省エネ(xEV, PHEV, FCV, ヒートポンプ, パワエレ…..)
産業用熱の脱炭素化

エネルギー貯蔵
蓄電池, PtX…
クリーンで効率的な2次エネルギー(電気, 水素, 再生可能熱、etc.)
新たな電力ネット
ワークの形成＋CCU

Negative Emission Technologies
BECCS, DAC, SCS, バイオ炭, ブルーカーボン, 炭酸塩固定など（ビヨンド・ゼロ）+ 温暖化に適応もカーボンフリー電源:
再生可能エネルギー, 原子力,CCS付き火力発電
カーボンフリー燃料:
バイオマス, CCS付き化石燃料, etc.
カーボンフリー熱源:
太陽熱, 地熱, etc.

SDGs持続可能な開発目標
をバランスよく実現

Keep Options as Many as Possible!

22第3回グリーンイノベーション戦略推進会議(2020年11月11日)、資料423

ご清聴ありがとうございました

Thanks for your attention

公益財団法人 地球環境産業技術研究機構(RITE)
Research Institute of Innovative Technology for the Earth24