◆

未来社会を支える温暖化対策技術シンポジウム in 関西◆「CCUS/カーボンリサイクル推進に向けたCO2分離回収技術開発の展開」
2020年9月24日（木） 15:50～16:30(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ＣＣＵＳ/カーボンリサイクル

出典： カーボンリサイクル技術ロードマップ（令和元年6月経済産業省）

2

革新的環境イノベーション戦略 令和２年１月21日
統合イノベーション戦略推進会議決定
イノベーション・アクションプラン
－革新的技術の2050年までの確立を目指す具体的な行動計画（5分野16課題）－
I.

エネルギー転換

IV. 業務・家庭・その他・横断領域–

再生可能エネルギーを主力電源に–最先端のGHG削減技術の活用–

デジタル技術を用いた強靱な電力ネットワークの構築–

ビッグデータ、AI、分散管理技術等を用いた都
市マネジメントの変革–

低コストな水素サプライチェーンの構築––

革新的原子力技術／核融合の実現

シェアリングエコノミーによる省エネ／テレワーク、
働き方改革、行動変容の促進–

CCUS／カーボンリサイクルを見据えた低コスト
でのCO2分離回収–

GHG削減効果の検証に貢献する科学的知
見の充実

II. 運輸–

多様なアプローチによるグリーンモビリティの確立

III.産業

V. 農林水産業・吸収源–

最先端のバイオ技術等を活用した資源利用
及び農地・森林・海洋へのCO2吸収・固定–

農畜産業からのメタン・N2O排出削減–

化石資源依存からの脱却（再生可能エネル
ギー由来の電力や水素の活用）–

農林水産業における再生可能エネルギーの活用＆スマート農林水産業–

カーボンリサイクル技術によるCO2の原燃料化など–

大気中のCO2の回収

イノベーション戦略16課題中の3課題がCCUS/カーボンリサイクルに関わる課題

3

革新的環境イノベーション戦略 令和２年１月21日
統合イノベーション戦略推進会議決定4

アミン − CO2回収技術の中核を担う化学種
••

N
R1

R3

R2
アンモニアの誘導体

MEA

MDEA

代表的なCO2回収用アミン（従来）2R1R2NH + CO2 → R1R2NCOO− + R1R2NH2+
カルバメート

R1R2R3N + CO2 + H2O→
 HCO3− + R1R2R3NH+
バイカーボネート・ アミン種（置換基R1, R2, R3）の違いでCO2回収性能をチューニング可能・ RITEは新規合成アミンを含め、膨大なアミンのデータを蓄積
5アミン化合物を中心としたCO2分離回収技術の研究開発
地球温暖化防止 → 発生源に適したCO2分離・回収技術
化学吸収液

低圧，高いCO2濃度

製鉄所

＜特徴＞
・C50プロジェクトで日本製鉄（株）と連携
・再生温度 ＜100℃
・分離回収エネルギー 2.0GJ/t-CO2

CO2
吸収分離
アミン構造の最適化＋水，有機溶媒

アミン化合物
アミン
アミノ基

固体吸収材
アミン構造の最適化＋多孔質固体

水酸基（ex. Monoethanolamine）

アミン構造の最適化
＋高分子膜

貯留

有効利用

情報交換による
シナジー効果低圧，低いCO2濃度＜特徴＞
・KHI（株），名古屋大と連携
・再生温度 60℃
・分離回収エネルギー ＜1.5GJ/t-CO2

最適技術の提供
圧力
濃度
温度
ガス組成
他

セメント工場
石炭火力発電
IGCC

発電所

情報交換による
シナジー効果分離膜

高圧，CO2・H2混合ガス

化学

＜特徴＞
・MGM技術研究組合として活動
・高圧のCO2・水素混合ガスからの回収では、高いCO2選択透過性を示し、分離回収エネルギー ca.0.5GJ/t-CO2
天然ガス精製6

RITEにおけるCO2分離・回収技術【化学吸収法】 FY2008～（NEDO委託事業）
環境調和型プロセス技術の開発/水素還元等プロセス技術の開発（フェーズⅡ－STEP1）/CO2分離回収技術開発/高性能吸収液の開発（高炉ガスからのCO2分離・回収）
体制: 日本製鉄㈱ →（共同実施）RITE（吸収液開発）【固体吸収法】 FY2015～2017（METI委託事業）、FY2018～（NEDO委託事業）
CCS研究開発・実証関連事業/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実用化研究開発（石炭火力発電所からのCO2分離・回収）
体制：RITE→（再委託）川崎重工業（株）（移動層）、TUAT（シミュレーション）
ＦＹ2020～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（石炭火力発電所でのパイロットスケール試験） KHI/RITE->名古屋大学【膜分離法】 FY2015～2018（METI委託事業）、FY2018～(NEDO委託事業)
CCS研究開発・実証関連事業/CO2分離回収技術の研究開発/二酸化炭素分離膜モジュール実用化研究開発（IGCCガスからのCO2分離・回収）
体制：MGM技術研究組合

7大規模CCS プロジェクトとCO2分離回収技術**GCCSI-DataBaseと佐々木 孝（化学工学） 79（2015）826をもとにRITE追記・作成
ガス性 ガス中
状
硫黄分

分離方法

分離素材

分離回収プ
ロセス

高い
（≧0.1MPa）

中性

H2S

物理吸収

DEPG

Selexol

EOR

高い（≧0.1MPa）

還元性

微量

化学吸収

7

EOR

高い
（≧0.1MPa）

中性

H2S

物理吸収

DEPG

Selexol

天然ガス精製

1

帯水層
(海域)

高い
（≧0.1MPa）

中性

微量

化学吸収

アミン

MDEA

2000

合成天然ガス

3

EOR

高い（≧0.1MPa）

還元性

H2S

物理吸収 メタノール Rectisol

Norway2008

天然ガス精製

0.7

帯水層
(海域)

高い
（≧0.1MPa）

中性

微量

化学吸収

アミン

aMDEA

米国

2010

天然ガス精製

8.4

EOR

高い
（≧0.1MPa）

中性

H2S

物理吸収

DEPG

Selexol

8 Reformer

米国

2013

水素製造

1

EOR

高い
（≧0.1MPa）

還元性

微量

吸着

吸着剤

VaccumSing Ads.

9 Coffeyville Gasification Plant

米国

2013

肥料製造

1

EOR

高い
（≧0.1MPa）

還元性

H2S

物理吸収

DEPG

Selexol

10 Lost Cabin Gas Plant

米国

2013

天然ガス精製

0.9

EOR

高い
（≧0.1MPa）

中性

H2S

物理吸収

DEPG

Selexol

ブラジル

2013

天然ガス精製

3

EOR

高い（≧0.1MPa）

中性

微量

膜分離

高分子膜

Separex

12 and Storage

カナダ

2014

石炭火力発電
（既設)

1

EOR

低い

酸化性

SO2

化学吸収

アミン

Cansorv

13 Quest

カナダ

2015

水素製造

1

帯水層
(陸域)

高い
（≧0.1MPa）

還元性

微量

化学吸収

アミン

Adip-X

サウジ
アラビア

2015

天然ガス精製

0.8

EOR

高い
（≧0.1MPa）

中性

微量

化学吸収

アミン

Amine

UAE

2016

鉄鋼生産
（水素還元）

0.8

EOR

高い
（≧0.1MPa）

還元性

微量

化学吸収

アミン

Amine

16 and Storage

米国2017 エタノール合成

1

帯水層
(陸域)

不明

不明

微量

その他

不明

Corn
Fermentation

17 Petra Nova Carbon Capture

米国

2017

石炭火力発電
（既設)

1.4

EOR

低い

酸化性

SO2

化学吸収

アミン

KM-CDR高い（≧0.1MPa）
高い（≧0.1MPa）

不明

不明

化学吸収

アミン

MEA

中性

微量

化学吸収

アミン

aMDEA

国

操業開
始年

Facilty
Industry

米国

1972

天然ガス精製

0.4 - 0.5

EOR

米国

1982

肥料製造

0.7

米国

1986

天然ガス精製

Norway1996

5 Weyburn-Midale

カナダ

6 Snøhvit CO2 Storage

プロジェクト名

CO2回収量 貯留タイ
(Mtpa)プ

Terrell Natural Gas Processing

1 Plant (formerly Val VerdeNatural Gas Plants)

2 Enid Fertilizer
Shute Creek Gas Processing

3 Plant

4 Sleipner CO2 Storage
Great Plains Synfuels Plant and7 Century Plant
Air Products Steam Methane

Petrobras Santos Basin Pre-Salt

11 Oil Field CCS

Boundary Dam Carbon Capture

Uthmaniyah CO2-EOR

14 Demonstration

Abu Dhabi CCS (Phase 1 being

15 Emirates Steel Industries)

Illinois Industrial Carbon Capture

18 CNPC Jilin Oil Field CO2 EOR

中国

2018

天然ガス精製

0.6

EOR

19 Gorgon CO2 Injection Project

Norway2019

天然ガス精製

4

帯水層
(陸域)

上記に加え、カナダのAlberta Carbon Trunk Line (ACTL)
が2020に２件（肥料製造と石油精製）、稼働開始

CO2分圧

炭酸カリウ
Benfield
ム

大規模回収プロジェクトは吸収液が中心

8

RITEにおける化学吸収法の研究開発
2005

2010

2015

2020

産業利用

ESCAP®
1 ton-CO2/day

高炉ガス（22%-CO2）

COCS

アミン溶液

COURSE50（新居浜）

30 ton-CO2/day

新日鉄住金
エンジニアリング

ESCAP®

Phase I STEP1

Phase I STEP2（室蘭）

NEDO先導研究
省エネルギー型
二酸化炭素回収技術開発Phase II STEP1

高性能化(基盤研究）

民間企業(KHI)協力
による実用化研究

石炭火力発電所
での実ガス試験

燃焼排ガス（12%-CO2）

二酸化炭素
固体吸収材等
研究開発事業

先進的二酸化
炭素固体吸収材
実用化研究開発

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

固体吸収材

日米共研（NETL)～3 kg–CO2/day
RITEラボ試験装置

40 ton-CO2/day～5 t–CO2/day
KHベンチスケール試験装置

9

海外動向：NCCCにおけるCO2分離回収技術の実ガス試験

吸収液

分離膜

固体吸収材

吸収液、固体吸収材、分離膜について併行して実ガス試験を実施中※2019 CARBON CAPTURE, UTILIZATION, STORAGE, AND OIL AND GAS TECHNOLOGIES INTEGRATED REVIEWMEETING （August 26-30, 2019） https://netl.doe.gov/sites/default/files/netl-file/M-Corser-Southern-Co-NCCC-Testing.pdf

10RITEにおけるCO2分離・回収技術【化学吸収法】 FY2008～（NEDO委託事業）
環境調和型プロセス技術の開発/水素還元等プロセス技術の開発（フェーズⅡ－STEP1）/CO2分離回収技術開発/高性能吸収液の開発（高炉ガスからのCO2分離・回収）
体制: 日本製鉄㈱ →（共同実施）RITE（吸収液開発）【固体吸収法】 FY2015～2017（METI委託事業）、FY2018～（NEDO委託事業）
CCS研究開発・実証関連事業/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実用化研究開発（石炭火力発電所からのCO2分離・回収）
体制：RITE→（再委託）川崎重工業（株）（移動層）、TUAT（シミュレーション）
ＦＹ2020～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（石炭火力発電所でのパイロットスケール試験） KHI/RITE->名古屋大学【膜分離法】 FY2015～2018（METI委託事業）、FY2018～(NEDO委託事業)
CCS研究開発・実証関連事業/CO2分離回収技術の研究開発/二酸化炭素分離膜モジュール実用化研究開発（IGCCガスからのCO2分離・回収）
体制：MGM技術研究組合

11

先進的二酸化炭素固体吸収材実用化研究開発＜対象＞石炭火力発電所（燃焼後回収）＜目標＞分離回収コスト2,000円台/t-CO2、エネルギー< 1.5 GJ/t-CO2○固体吸収材とは
担体(多孔質材料)

アミン化合物

溶媒
（水）

アミノ基
水酸基
（例. モノエタノールアミン）

化学吸収液 （従来型）

固体吸収材

アミン化合物

アミン化合物

＋

＋

溶媒
（水）

担体
（多孔質材料）

ＣＯ２再生時に比熱の大きい水を加熱する必要が無いため、ＣＯ２分離回収エネル
ギーの低減が可能
12

国

機関

方式

実績
（t/d）

特徴等

主適用先

韓国

KEPCO/KIER

流動層（二塔）140-200C再生< 200

炭酸カリウム担持吸収材
5 GJ/t
200 t/d装置完成（2013）

燃焼後
石炭

米国

RTI/
NETL

流動層（多段二塔）>110C再生< 0.15

市販アミン（PEI）担持シリカ
2.5 GJ/t
ベンチ試験（～2015）

燃焼後
石炭

TDA/
NETL

擬似移動層
（マルチ固定層）
140-150C< 10

アルカリ化アルミナ
低吸着熱（13-43 kJ/mol）

燃焼後
石炭

圧力スイング

1.6

表面修飾メソポーラスカーボン
低吸着熱（20 kJ/mol）

燃焼前
IGCC

カナダ

Svante

高速回転ナノフィルタ（1 rpm）
温度スイング< 0.5

4 GJ/t
30 t/d装置完成（2019）

燃焼後
石炭

欧州

Shell/
TU Wien

流動層（多段二塔）
100-120C再生

0.7

アミン系吸収材
3.5 GJ/t
100 t/d装置建設計画中

燃焼後
バイオマス

日本

KHI/
RITE/
NEDO

移動層
60C再生7

新規合成アミン担持シリカ
1.5 GJ/t
40 t/d装置建設予定（2022）

燃焼後
石炭Carbon Capture Journal 46 (2015); Nelson et al. Energy
Procedia (2017); IEA Clean Coal Technologies Conference(2017); GHTG-14 (2018); NETL Project Meeting (2019)13

固体は燃焼後回収向けにパイロット規模中心

Active projects

固体吸収材によるCO2回収技術の開発動向

13目標達成までのロードマップ（基盤技術開発）
項目

FY2010～FY2014（実用化研究） （スケールアップ・実ガス試験）
FY2015～FY2019

材
料
開
発

材料の大規模製造技術確立（～1L）（～15m3）

シ
ス
テ
ム
開
発
内
容

FY2020～FY2024（100m3～）スケールアップ（～8倍規模）2030頃

制度的仕組み
の導入
＋

大規模
CCS
3,000
t/day
石炭火力プラント（ラボスケール：～3kg/day）（ベンチスケール：～７ t/day）（パイロットスケール：40 t/day）

固定層基礎試験
基本データ・特許取得

移動層適用検討
効率改善

移動層実ガス試験（石炭火力発電所）

用途展開（閉鎖/宇宙空間、大気からの回収、その他発生源）

14

RITEにおけるCO2分離・回収技術【化学吸収法】 FY2008～（NEDO委託事業）
環境調和型プロセス技術の開発/水素還元等プロセス技術の開発（フェーズⅡ－STEP1）/CO2分離回収技術開発/高性能吸収液の開発（高炉ガスからのCO2分離・回収）
体制: 日本製鉄㈱ →（共同実施）RITE（吸収液開発）【固体吸収法】 FY2015～2017（METI委託事業）、FY2018～（NEDO委託事業）
CCS研究開発・実証関連事業/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実用化研究開発（石炭火力発電所からのCO2分離・回収）
体制：RITE→（再委託）川崎重工業（株）（移動層）、TUAT（シミュレーション）
ＦＹ2020～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（石炭火力発電所でのパイロットスケール試験） KHI/RITE->名古屋大学【膜分離法】 FY2015～2018（METI委託事業）、FY2018～(NEDO委託事業)
CCS研究開発・実証関連事業/CO2分離回収技術の研究開発/二酸化炭素分離膜モジュール実用化研究開発（IGCCガスからのCO2分離・回収）
体制：MGM技術研究組合

15二酸化炭素分離膜モジュール実用化研究開発＜対象＞高圧の燃料ガスから省エネルギー、低コストでCO2を分離回収しうる高性能CO2選択透過膜（分子ゲート膜）技術の実用化研究（燃焼前回収）＜目標＞ CO2分離・回収コスト： ≦1,500円/t- CO2
CO2分離・回収エネルギー ： ≦0.5 GJ/t- CO2（大崎クールジェンプロジェクトガイドvol.13の資料をRITEで追記）

高性能CO2選択透過膜を用いた石炭ガス化複合発電（IGCC）からのCO2分離回収研究開発体制：次世代型膜モジュール技術研究組合（RITE、民間会社）

分子ゲート膜のCO2透過機構
16

分離膜によるCO2回収技術の開発動向
国

研究機関

分離膜

規模
（実績）

特徴等

主適用先

米国※

MTR

高分子膜

ベンチ
（1 t/d）

低圧の燃焼後回収に適用するため、プ
ロセスの工夫（Airスウィープ）、高透過性膜の開発（回収率60%）
20 t/dパイロット試験装置完成（2019年）

燃焼後
石炭

Air Liquide

高分子膜

ベンチ
（2 t/d)

氷点下（-45℃）条件の高分子膜と液化の組合せ（回収純度60%）

燃焼後
石炭

GTI

酸化グラフェン系
複合膜

ラボ

カーボンナノチューブ等を組み合わせた
高透過性膜材料

燃焼後
石炭

MTR

高分子膜

ラボ

H2選択透過性耐熱性高分子膜の開発

燃焼前
IGCC

OSU

高分子膜

ラボ

CO2選択性新規高分子膜材料の開発

燃焼前
IGCC

UB

金属／
高分子複合膜

ラボ

H2選択性新規金属／高分子複合量の
開発

燃焼前
IGCC

MGM

分子ゲート膜

ベンチ

・CO2/H2からのCO2選択透過膜モ
ジュールの開発で世界をリード。
・CO2選択透過膜のため、燃焼前回収においてH2を高圧に保持可能。

燃焼前
IGCC

日本

分離膜の研究開発はラボスケールの新規膜材料開発が多い※2019 CARBON CAPTURE, UTILIZATION, STORAGE, AND OIL AND GAS TECHNOLOGIES INTEGRATED REVIEW MEETING （August 26-30, 2019）17分離膜の開発段階のイメージ
名称
概要（基盤技術開発）
単膜（実用化研究）
膜エレメント

（実機）
膜モジュール

ラボスケールの平膜（膜面積：1.2～58cm2）

大面積の膜を用いた構造体
膜・支持体・流路材などを一体化したもの膜エレメントとそれを収納する容器（ハウジング）を組み合わせたもの(膜面積：1.2 cm2)

（2～4inch、
長さ 20cm）

サイズ、
外観（8 inch、
長さ1m程度）(膜面積：58 cm2)

課題
等

膜素材開発
（分離性能向上、耐圧性・耐久性等向上）

製膜法、エレメント開発（連続製膜、大面積化、シール技術等）

実機モジュール開発（ハウジング形状、量産化、システム化）
18

膜エレメントのスケールアップ検討
4インチエレメントを試作し、リーフ長を長くして良好に試作できることを確認し、スケールアップ時の設計指針を得た。
リーフ長（集ガス管への巻取り長さ）

エレメント
*1

リーフ 長

2インチ

4インチ（Ａ）（改良前）

4インチ（Ｂ）
（改良後）

実機相当
8インチ

200～
300mm

200～
300mm
※2inchと同じ

700～
900mm

700～
900mm
（想定）

リーフ長が短く
ハンドリング難

ハンドリング
良好

試作結果*1 リーフ： 膜と透過ガススペーサーから構成され、集ガス管に接着して使用する大面積シート。

（4インチの知見に基づき
検討予定）

19

石炭ガス化炉実ガス試験
米国ケンタッキー大学応用エネルギー研究センター（UK-CAER）で石炭ガス化炉からの実ガスを用い、単膜（膜素材）の実ガス耐性を確認中

・膜素材の実ガス耐性を確認中
・模擬ガス（H2S濃度 ～1,000 ppm）
を用いた加速試験により、H2S耐性を確認

20

不純物添加試験（単膜）

加速条件（硫化水素約1,000ppm）での膜素材の耐性を確認＜測定条件＞ 温度85℃、供給側全圧2.4 MPa、透過側大気圧
非透過ガス（供給ガス）組成： CO2/H2/N2/CO/=36/63/0.3/0.7+H2S, COS（模擬ガス）
CO2/H2=33/67（不純物無し）

21

膜エレメントの実ガス試験結果（2020.3）
H2

CO2

N2

CO2/H2
CO2/N2

CO

250
200

10-11

150
 [-]

Permeance [m3(STP)m-2s-1Pa-1]

10-10

CO2/CO

10

-12

100
50

10-13

0

5

10
時間 [h]

15

20

0
0

5

10

15

20

時間 [h]

膜エレメント（2インチ）の初期耐久性を確認＜測定条件＞ 温度85℃、供給側全圧0.85 MPa、透過側大気圧
非透過側組成 ： H2/CO2/N2/CH4/CO=8.7/17.6/48.6/0.054/25.0 vol%、H2S: 約350ppm
透過側組成： H2/CO2/N2/CH4/CO=3.3/92.4/2.4/検出限界以下/1.9 vol%22

実用化に向けたロードマップ
FY2011
基盤技術研究フェーズ

2015

2020 2021

2025

実用化研究
フェーズ

実証フェーズ（スケールアップ、実ガス試験）

量産化（連続製膜法の確立）

膜エレメントのスケールアップ（実機膜エレメント（製品サイズ）
製作法の確立）

2030
商用化
フェーズ

2030頃

＋
単膜

小型膜エレメントの製作法の確立（部材の最適化）

膜分離システムの開発（商用化に向けたシステム検討）

IGCC用
商用化

基本組成検討
特許取得

膜エレメント
耐不純物性評価（実ガス試験）膜モジュール
膜モジュール製法とシステムの確立

適用範囲の拡大（EOR，天然ガス，褐炭ガス化ガス等）

23

地球温暖化問題に対する新たな取り組み
Negative Emission Technologies ①
CO2の炭酸塩固定化技術(enhanced weathering)✓ CO2フリー水素を必要としない✓ 固定化反応にエネルギー不要
JFEスチールと太平洋セメント、RITEで研究会を設置*
鉄鋼スラグ、廃コンクリート等から湿式処理でアルカリ土類金属を抽出し、これらを活用した二酸化炭素の炭酸塩固定技術および炭酸塩の有効利用技術開発に着手

図 湿式処理方法（ｐHスイング法）*プレスリリース：「二酸化炭素の炭酸塩固定技術に関する取り組みについて～ 脱炭素社会への寄与を目指して ～（2020/4/20）

24地球温暖化問題に対する新たな取り組み
Negative Emission Technologies ②
大気中からのCO2回収(Direct Air Capture)の可能性 ?

DIAGRAM BY JOE ZEFF, NATIONAL GEOGRAPHIC

25

Sherwood Plot(1959)：
いろいろな素材製品の価格をその原料中の存在比との関係でプロットしたもの

高コスト

燃焼排ガ
スCO2

大気中
CO2

製品価格：原料の価格でなく、分離に要する費用が支配している

低濃度•

The Sherwood plot: Selling prices of materials correlate with their degree of dilution in
the initial matrix from which they are being separated. Note that the horizontal axis
or1994.Pp.
decreasing
Theshows
Greeningincreasingof Industrialdilution,
Ecosystems.
69-89.concentration, in the initial matrix. SOURCE:
Wastesas Raw Materials
T. ALLEN
and NASRIN BEHMANESH Washington, DC: National Academy Press.
National
ResearchDAVID
Council(1987).

26

DAC技術に関する世界の動き
各社公開情報，ICEF「Direct Air Capture of Carbon Dioxide]

一部実用化されているもののエネルギー・コストに課題があり
会社名

材料

CO2分離回収エネル
ギー・コスト

備考

Climeworks（ｽｲｽ）

ｱﾐﾝ修飾ﾌｨﾙﾀｰ（固体吸収材でﾌｨﾙﾀｰは樹脂）

9.0GJ/t-CO2，
600$/t-CO2（2025年頃
目標コスト100$/t-CO2）

世界初の商用プラント（900ｔ-CO2/year）を発売、これまでに8か所に導入済み。エネルギーとコストが高い。

CarbonEngineering（USA)

KOH/Ca(OH)2を含む水溶液5.3GJ/t-CO2，
94-232$/t-CO2

Occidental Peteroleum社と50万tCO2/yのDACプラント2基を2022年に稼働予定。
唯一アルカリ水溶液を使用し、エネ
ルギー・コスト削減余地がない。

Global Thermostat（USA)

ｱﾐﾝ含有ｾﾗﾐｯｸ
ｽ（固体吸収材）

4.4GJ/t-CO2，
150$/t-CO2（将来達成
可能なコスト：50$/tCO2）

ジョージア工科大と協力、これまでに6基の導入実績。消費エネルギーの低減が課題、4,000t-CO2/yearのパイロット設備を建設。

Center for
Negative Carbon
Emissions (USA)

ｲｵﾝ交換樹脂（ｱﾐﾝ系）

220$/t-CO2（将来達成
可能なコスト：30$/tCO2）

除湿⇄加湿のｽｲﾝｸﾞで吸脱着、Artificial treeを高速道路沿いに設
置を提案

The VTT TechnicalResearch Center（Finland)

ｲｵﾝ交換樹脂（ｱﾐﾝ系）

8.9GJ/t-CO2

Day/night capture cycle方式で、1～2kg-CO2/day

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Climeworks, Oct. 2015, the world's first commercial
carbon-capture plant (900t-CO2/year)
回収量： 900 t-CO2/year
Heat：1800-2,500kWh/t-CO2（100℃）
Electricity：350-450kWh/t-CO2
ごみ処理施設の排熱を利用
固体吸収材（フィルター）式
回収したCO2を農業利用➢ Climeworks, the direct air capture (DAC) plant is capable of removing 900 tonnes of carbon
dioxide (CO2) from ambient air annually.
➢ The agricultural enterprise buys up to 900 tonnes of the gas annually from Climeworks atmarket prices

Source: http://www.climeworks.com/

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DACの利点
DACの現状：・エネルギー多消費・高コスト
・BECCS、植林・再植林（AR）より
土地面積と水使用量が極めて小食糧生産との土地競合の問題や
生物多様性への悪影響を抑制できる可能性がある。

http://www.climeworks.com

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DACのコスト

Fig. Capture cost of DAC, other technologies and industrial CO2 gas prices.
(Yuki Ishimoto et al., PUTTING COSTS OF DIRECT AIR CAPTURE IN CONTEXT,2017.)

DACはまだ発展途上で試算コストの幅が広いため、今後精査が必要
APS（American Physical Society)の試算によると＄600/ t-CO2程度
2℃目標＞50％確率（2DS） でのCO2限界削減費用（2050年）：
132～161（＄/t-CO2)* を目指すべき*出典：秋元圭吾、IPCCシンポジウム 2020年1月．

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「ムーンショット型研究開発事業／2050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」（1）温室効果ガスを回収、資源転換、無害化する技術の開発（採択予定先：８/26 ＮＥＤＯ HPより）（表中敬称略、プロジェクトマネージャーの五十音順に掲載）

研究開発プロジェクト

プロジェクトマネージャー

委託予定先

電力利用CO2固定微生物の創出と気相反応システムの構築による大気CO2資源化技術の開発

国立研究開発法人産業
技術総合研究所
加藤 創一郎

国立研究開発法人産業技術総合研究所
国立大学法人東京工業大学
国立大学法人東海国立大学機構名古屋大学

大気中からの高効率CO2分離回収・炭素循環技術の開発

国立大学法人金沢大学
児玉 昭雄

国立大学法人金沢大学
公益財団法人地球環境産業技術研究機構

電気化学プロセスを主体とする革新的CO2大量資源化シス
テムの開発

国立大学法人東京大学
杉山 正和

国立大学法人東京大学
国立大学法人大阪大学
国立研究開発法人理化学研究所
宇部興産株式会社
清水建設株式会社
千代田化工建設株式会社
古河電気工業株式会社

C4S*研究開発プロジェクト*C4S: Calcium Carbonate Circulation System forConstruction :建設分野の炭酸カルシウム循環システム

国立大学法人東京大学
野口 貴文

国立大学法人東京大学
国立大学法人北海道大学

Cryo-DAC(冷熱利用大気CO2直接回
収)の研究開発

国立大学法人東海国立大学機構名古屋大学則永 行庸

国立大学法人東海国立大学機構名古屋大学
東邦瓦斯株式会社
学校法人東京理科大学

統合化固定･反応系(quad-C
system)の低濃度化とモジュール化で実現する炭素完全循環社会

国立大学法人東北大学
福島 康裕

国立大学法人東北大学
公立大学法人大阪
株式会社ルネッサンス・エナジー・リサーチ“ビヨンド・ゼロ”社会実現に向けたCO2循環システムの研究開発

国立大学法人九州大学
藤川 茂紀

国立大学法人九州大学
国立大学法人熊本大学
国立大学法人北海道大学

資源循環の最適化による農地由来の温室効果ガスの排出削減

国立大学法人東北大学
南澤 究

国立大学法人東北大学
国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構
国立大学法人東京大学

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今後の展開：多様な排出源からのCO2回収・固定化技術開発
最重要課題：石炭火力、製鉄からのCO2回収技術の早期実用化
CCUS/Carbon Recycleに向けて多様な排出源からのCO2回収・固定化技術が必要：

これまでに開発した技術をもとに様々なCO2排出源への適用を検討
PCO2 > 1 MPa：高圧ガス（ICGG、 天然ガス、褐炭ガス化ガス）
PCO2 ～1 MPa:各種化学工業プロセス（アンモニア製造他）
PCO2 = 13～22 kPa ：燃焼排ガス・製造工程（石炭火力発電所、製鉄所、セメント工場）
PCO2 = 3～7 kPa：燃焼排ガス（天然ガス火力発電所、ガスエンジン（事業所）等）
CO2濃度 = 0.1～1 % :室内/閉鎖空間 （オフィス、工場、宇宙空間、潜水艦）
CO2濃度= 400 ppm：空気中からのCO2回収（DAC: Direct Air Capture）➪ 「大気中からのCO2回収（約400ppm：Direct Air Capture）」技術の開発にも着手

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まとめ
1. 化学吸収法 （高炉ガス）
・開発液を実用化、稼働中。商業化2号機が稼働開始（CCU用途）。
・さらに高性能化を目指しつつ、新規吸収液の開発を実施中。

2. 固体吸収法 （石炭火力ガス）
・移動層ベンチスケール試験で回収量7.2 t/d、回収率90%を達成。
・今年度から、パイロット試験に向けた実ガス試験フェーズを開始、早期実用化を目指す。

3. 膜分離法 （IGCCガス）・実用化に向けた連続製膜技術開発と膜エレメントスケールアップ検討を実施。
・膜素材の硫化水素耐性および膜エレメントの実ガスに対する初期耐久性を確認。
・膜モジュールを早期に完成し、種々の高圧排出源への適用を図る。

4. 新たな取り組み
・ＣＣＵへの取組み：炭酸塩固定化技術について太平洋セメント-JFEスチール-RITEで研究会を設立、検討開始
・DAC(Direct Air Capture)：NEDOムーンショット型研究開発事業において検討開始33

謝辞：本研究開発は、METI委託事業
ならびにNEDO委託事業の一環として実施しました。

ご清聴をありがとうございました。
Research InstituteofInnovative Technology for the Earth34