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」プロジェクトに関する研究開発・社会実装計画

令和４年 1 月 20 日
経済産業省
産業技術環境局
資源エネルギー庁

1

目次
1. 背景・目的 ...........................................................................................................................3
2. 目標 ..................................................................................................................................11
3. 研究開発項目と社会実装に向けた支援 ..............................................................................14
4. 実施スケジュール ................................................................................................................19
5. 予算 ..................................................................................................................................22

2

1. 背景・目的⚫

CO2 分離回収技術の重要性と課題解決の方向性➢

電力部門の脱炭素化に向けては、再生可能エネルギーを最大限導入する方向性であるが、国内の電力需要をカバーするためには、電力の安定供給とレジリエンス対策（供給力、調整
力、慣性力）の観点から火力発電を一定容量確保し、排出される CO2 を回収する必要がある。

➢

さらに、欧州委員会が準備中の「EU タクソノミー」規制において、一定の条件（ライフサイクル
全体での排出量が kWh 当たりで 100 グラム(CO2 換算)未満）を満たすガス火力発電所
を、「持続可能な投資」に分類することを検討中。これを満たすためには、ガス火力発電所にCO2 分離回収システムを装備する必要があるが、こうした欧州での規制は、CO2 排出の国境調整などの議論を通じて、世界に類似の規制をもたらす可能性があり、CO2 分離回収技術の必要性は今後も高まっていくと考えられる。

➢

産業部門の脱炭素化に向けては、電化や水素等への燃料転換が進展するが、コストの影響等により、化石燃料需要は一定程度残存すると予想される1。。また、セメント、製鉄、化学等の産業部門では原料由来の CO2 排出が避けられない（IEA が公開した 2050 年ネットゼロ
シナリオ（NZE）においても、一定程度の CO2 排出が避けられないとされている）。

➢

さらに、海外、特に欧州各国において、脱炭素化にむけた取組が加速しており、炭素国境調整（CBA）等の議論もある中で、我が国の産業競争力を維持するためには、産業分野から排出される CO2 を着実に回収して脱炭素化を目指す必要がある。

➢

また、CO2 を水素と合成することにより燃料、化学品を製造する等のカーボンリサイクル／
CCUS においても、CO2 分離回収技術は、共通基盤のコア技術として位置づけられている2。

➢

以上のように、電力部門・産業部門の双方において CO2 分離回収技術の必要性が高まっている一方で、①分離回収のために多くのエネルギー投入が必要、②設備コスト・回収素材コスト等が高い、といった課題が存在。海外では、税控除や補助金等の政策サポートによりその導入が支援される例3。があるが、本格的な社会普及・市場形成には、CO2 分離回収の低コスト化・低エネルギー化に繋がる技術開発や社会制度整備により、費用対効果の高い分野・需要家から段階的に分離回収技術を導入していくことが必要となる。

➢

CO2 分離回収の低コスト化・低エネルギー化には、CO2 回収効率を飛躍的に向上させる素材等の開発、カーボンリサイクル／CCUS までを包含した全体システムの開発が必要となるが、利用形態に応じて排ガス特性（圧力、濃度、含まれる夾雑物の種類と量、等）は様々であ12050 年カーボンニュートラルに伴う。 グリーン成長戦略(https://www.meti.go.jp/press/2021/06/20210618005/20210618005-

4.pdf。)。特に、電力需要が急拡大するアジアでは、火力発電が残ると想定。
2

CO2 の利用はサーキュラーエコノミー実現に向けた要素技術の一つとも捉えられる。

3

例えば米国には CO2 分離・回収について税控除の制度がある（セクション 45Q 税控除）。

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ることから、一定の分類の下に、最適な素材・プロセス等を開発することが求められる。
➢

既に、EOR（原油促進回収法）4に用いられる CO2 分離回収技術は既に実用化され、米国等において商用プラントが稼働している他、国内でも、石炭火力発電や製鉄プロセス等における CO2 分離回収技術の開発・実証が進められている。今後は、より低圧・低濃度の排ガスへの対応が進展していくことが見込まれ、具体的には、ガス火力発電、工業炉等の産業プロセス等、CO2 濃度が 10%以下の領域が対象になりうる5。なお、回収された CO2 を燃料・化学品・コンクリート等に活用する技術も並行して開発が進められていき、分離回収技術と組み合わされてサプライチェーンが構築され、ビジネスモデルが確立されることを期待6。

➢

本プロジェクトでは、世界に先駆けて、CO2 濃度 10%以下の低圧・低濃度の CO2 分離回収技術を確立し、CO2 分離回収設備・素材ビジネスの拡大に加えて、CO2 の活用も含めたカーボンリサイクルのビジネスモデル創出を可能にすることで、カーボンリサイクル市場における我が国の国際競争力を強化するとともに、BECCS7や DAC8等のネガティブエミッション技術の開発にもその成果を繋げていくことを目指す。

⚫

本プロジェクトを取りまく現状と課題解決の具体的方策➢

CO2 を含む排ガスは、排出源で用いられる原料や燃料の種類、排出源での燃焼方式等によって様々な圧力・濃度が存在し、対応する CO2 分離回収技術の困難性が異なる。

➢

具体的には、高圧（例えば、数 MPa）の CO2 を含むガスからの CO2 分離回収は、自圧と大気圧との圧力差を利用できるため、CO2 の捕捉性と分離性の両立が比較的容易であり、
水素・アンモニア工業での CO2 分離プロセスや、天然ガス生産時の副生ガス処理等で古くから実施されている9。一方、低圧（例えば、大気圧）の CO2 を含むガスからの CO2 分離回収
は、回収プロセスに圧力差または温度差による駆動力を追加的に付加する必要があり、CO2の回収率と分離性の経済的な両立が困難。

➢

低圧ガスのうち、高炉ガス(CO2 濃度 20%程度)、石炭火力排ガス（CO2 濃度 12～14%程度）等の高濃度 CO2 排ガスに対しては研究開発が進み、実証～商用のフェーズにある

4

Enhanced。Oil。Recovery。(原油促進回収法) ：原油採掘の現場において、油層圧が徐々に減少して採掘量が減少する際に、油層に CO2 等のガスを注入し、油層圧を維持することが可能になる。
5

天然ガス複合サイクル火力発電（NGCC）排ガス中の CO2 濃度は 4～5%程度、天然ガスコジェネ排ガス中の CO2 濃度は 4～8%程度、ナフサ由来の可燃ガスを燃料とする工業炉排ガス中の CO2 濃度は 7～9%程度である。
6

カーボンリサイクルに関するビジネスモデルとしては、カーボンリサイクル製品（化学品、燃料等）の製造販売に加え、客先での排出CO2 を分離・回収して活用するカーボンマネジメントサービスなどが想定される。さらに、こうしたビジネスにおいては、スタートアップが参画することが期待される。
7。 BECCS（Bio-energy。with。Carbon。Capture。and。Storage）は、バイオエネルギー利用（燃焼や発酵）で生じる CO2 を

CCS と組み合わせて CO2 を回収する技術。
8。 DAC（Direct。Air。Capture）は、大気中の CO2 を回収する技術

9Global。CCS。Institute。 「Technology。Readiness。and。Costs。of。CCS。(2021)」によれば、アンモニア工業では 2～6MPa、天然ガス生産時の副生ガス処理では最大 8MPa 程度の CO2 を含む高圧ガスから CO2 が分離されている。

4

（TRL７～９）。例えば 2012 年には、COURSE5010にて高炉ガスからの CO2 分離回収の実証が行われ、また、2016 年には日本企業により北米の石炭火力発電所において石炭
火力排ガスから世界最大規模（4776t/d）の CO2 分離回収が商用運転された。
➢

一方で、天然ガス火力、工場排ガス等の 10%以下の低圧・低濃度排ガスに対しては、今後
CO2 排出源として占める割合が高まってくると考えられる11。が、低コスト・低エネルギーの CO2
分離回収技術が未確立であり（TRL～4）、社会実装に向けては、要素技術の確立と実証が必要な段階である。

➢

CO2 分離回収技術には、様々な方式があり、例えば、Ａ）アミン吸収法、Ｂ）物理吸着法、Ｃ）膜分離法等が挙げられる12。こうした CO2 分離回収技術を、低圧・低濃度排ガスに対して低コストで実用化するためには、以下のような技術的課題が残る。
Ａ）アミン吸収法は、化学反応による吸着を利用して CO2 を吸着・分離する方法であって、実績も豊富だが分離回収に必要な熱エネルギーが大きいという課題がある。また、アミンの種類によっては配管腐食や発泡が課題となり、腐食が進む場合には吸収塔、熱交換器、再生塔設備の劣化が早まる課題がある。
Ｂ）物理吸着法は、物理的な吸着作用を利用して CO2 を吸着・分離する方法であって、分離回収に必要なエネルギーはＡ）アミン吸収法と比較して相対的に低く、またコン
パクトな設計が可能である。他方で、吸着剤の種類によっては水分等との競争吸着のコントロールや長寿命化が課題となる場合があり、また、低コスト・低エネルギーの CO2
分離回収の実現に向けては分離回収に必要なエネルギーのさらなる低減も必要である。
Ｃ）膜分離法は、分圧差を駆動力とし、CO2 とその他の成分との分子サイズや親和性の差に基づき CO2 を選択透過・分離する方法であって、簡易な設備での分離回収が可能となるが、CO2 分離性能（CO2 分離選択性、透過性）のさらなる向上が必要であり、そのための材料開発が必要である。

➢

国内外の技術動向については、海外において、石油・天然ガス等の資源開発における EORや付随する大規模石油化学プロセス（リフォーミング13）向けに、特に、高圧 CO2 を対象として CO2 分離回収技術の開発が進められてきた背景があり、当該用途においては商用実績も豊富である。他方、日本は低圧ガスが対象となる石炭火力発電所等の CO₂分離回収プラン
ト建設でトップシェアを確保しており、その技術ポジションは以下のようにまとめられる。

10。 CO2 削減を実現するための革新的な製鉄プロセス技術開発を行うプロジェクト。国内鉄鋼関連会社 4 社が NEDO（新エネルギー・

産業技術総合開発機構）よりの委託を受けて開発。コークス燃焼排ガスの CO2 分離回収技術開発が含まれる。
11。 Energy。Technology。perspective 2020, IEA。(2020)は、CO2 分離回収される燃料の分類予測を示しており、天然ガスの割合は 2030 年の 12%から、2050 年には 30%程度まで高まると予想。
12

他の有望な技術方式としては、ケミカルルーピング法、電気スイング法、電気透析法、オキシフューエル法、深冷分離法などが例示される。用途に応じて最適な技術を選択し、。 CO2 分離回収コストを下げていくことが重要である。
13。 天然ガスなどの炭化水素から水素や一酸化炭素を製造する化学プロセス。スチームを用いて変換するスチームリフォーミングがよく知られる。この変換設備がリフォーマーである。

5Ａ）アミン吸収法：天然ガス随伴ガス、リフォーマーなどの高圧ガスへの適用で海外企業が市場先行したが、石炭火力発電所等の低圧ガス向けには日本企業が高性能吸収剤を開発し、商用でリードしている。
Ｂ）物理吸着法：海外企業はリフォーマー向け等で多くの実績。日本企業は製鉄向けでは COURSE50 で世界に先駆け実ガス実証を完了。国内外で物理吸着システム設
備に特段の優劣はないが、CO2 吸着剤では日本企業に存在感があり欧米でも使用実績を有している。
Ｃ）膜分離法：天然ガス随伴ガスへの適用で海外企業（UOP)が高分子膜適用で先行したが、日本メーカーは高性能な分離膜（分子ゲート膜、ゼオライト膜）を開発し、材料開発や実証など、コア技術では世界をリードしている。
➢

空気からの CO2 直接回収（DAC）の分野では、欧米のスタートアップが商用化を見据えた研究開発を加速させているものの、低コスト・低エネルギーな DAC 技術については、世界的にも要素技術開発の段階である。国内でも、ラボレベルでの開発が 2020 年から開始されている。

➢

国内外における研究開発の動向については、CO2 分離回収、利用等に関しては、欧米および中国の政策においても、重要な技術であるとの位置付けが与えられており、数多くのプロジェクトが組成されている状況14。である。日本においても、今後必要性が高まる低圧・低濃度の
CO2 分離回収技術に関しても、吸収剤・吸着剤・分離膜等の素材開発を含む技術先行ポ
ジションを維持・拡大する必要がある。

➢

本プロジェクトは、低圧・低濃度 CO2 排ガスにおける CO2 分離回収コストの低減によって、当該技術の国内における利用拡大と海外市場を目指すものであり、社会実装に必要な以下の項目のうち、①～③を実施。
①

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③

CO2 分離素材の標準評価基盤の確立。

④ 。 CO2 分離回収サイトと CO2 利用サイトを結びつける低コスト輸送手段(インフラ)確立⑤

CO2 分離回収の活用を促進する制度整備1516（CO2 分離回収の需要側のインセンティブ形成、カーボンプライシング、二国間クレジットの活用、減税措置の導入、法規制の必要に応じた最適化等）

14。 二酸化炭素資源化に関する調査報告。 CDRS-FY2019-RR-05 には、欧州・米国・中国で実施されている CO2 分離回収を含む

プロジェクトが多数示され、欧州での事例としては、Carbon8、CB8、Smart。CO2。Transformation、等が例示されている。
15

CO2 分離回収の活用促進にはカーボンニュートラルに資する形で CO2 分離回収の産業化が加速するよう、炭素削減価値が市場評

価される仕組み（カーボンプライシング）の制度設計が重要であり、カーボンプライシングについては本 PJ も踏まえた議論を行う。また、カーボンオフセットクレジット等を活用した炭素削減価値の取引を想定すると、CO2 排出・利活用を行う最終・中間製品製造者への付加・取引が正確に行われることも必要であって、そのためには、カーボンリサイクル製品の炭素削減価値を正しく評価する LCA の評価手法確立が必要。こうした制度整備にあたっては、日本の産業が不利にならないようグローバルな視点をもって取り組むこととする。
16

こうした制度整備は、技術開発のモチベーション向上にもつながるものと期待。

6

➢①においては、石炭火力発電等と比較して CO2 の濃度が相対的に低い天然ガス火力発電
排ガスに対して、大規模化による低エネルギー化が期待できる技術方式（革新的なアミン吸収法等を想定）を選択した上で、回収した CO2 の活用法も想定しながら（実施者に対して回収した CO2 の活用を求めながら）、CO2 分離回収システムの開発・実証等を行う。

➢

工場排ガスにおいては１拠点当たりの CO2 排出量は火力発電所等に比較すると限定的ではあるが、排出拠点の数が多く、排出総量としては大きな規模となる17。ので、今後カーボンニュ
ートラル社会実現においては、CO2 を分離回収する技術の確立が必要である。例えば、化学プラント等における原料由来の CO2 排出、再エネ電力や安価な水素エネルギーの利用が困難な場合のコージェネレーションシステム（熱電併給システム）、ボイラ、工業炉等における化石燃料由来の CO2 排出が想定される。また、廃棄物焼却炉からの CO2 分離回収も今後のカーボンニュートラル社会実現においては重要である。このため、②においては、工場排ガス等の規模において最も低エネルギーとなる技術方式（アミン吸収法よりも相対的に低エネルギーであり、コンパクトな設計が可能な物理吸着法や膜分離法等を想定）の素材開発（TRL３～４）、未利用エネルギーの活用、複数の分離回収技術を組み合わせるコンビネーション技
術等のプロセス開発・実証等により、回収した CO2 の活用も含めたカーボンリサイクルのモデルの創出を行う。

➢③においては、新素材の開発と製品適用を加速するため、共通基盤として、実ガスでの CO2
分離回収標準評価技術を確立し、海外競合メーカーとの性能比較、差別化を図った上で、海外への事業展開を見据えたグローバルでの標準化を推進する。特に、未だ電力アクセスが低く、安価な電気を要する東南アジアでは、主力電源及び再生可能エネルギーの出力変動に対応する観点からも、将来的に天然ガス火力＋CCS の需要が増える可能性がある。アジア
は有望な事業展開先である。

➢

CO2 濃度の低い排ガスからの CO2 分離回収技術は、将来の CO2 に対する国内外の政策動向等にも依存する面もあり、不確実性が大きく民間企業が単独で実施することが困難である
ため、当面は、国として支援を講じていくが、将来的に、当該技術はカーボンリサイクル市場のキーテクノロジーとなることが想定されるため、CO2 排出に係る取引市場制度の整備やカーボン
リサイクル全体の他の技術開発や市場形成の動向・経済性を見極めながら、徐々に民間企業の自主的な取組へと移行していくことを想定。CO2 分離回収に対する海外における国家、連邦等の様々なレベルでの様々な動きについては、外部専門家の知見も取り入れ、その影響（機会とリスク）を見極め、必要に応じ、プロジェクトの見直しにも適切に取り組む。

➢

なお、本プロジェクトでは、DAC を直接的な研究対象とはしていないが、低圧・低濃度 CO2 排ガスに対する低コスト・低エネルギーの CO2 分離回収技術の開発は、さらに低い CO2 濃度となる大気からの CO2 分離回収の技術開発の確立に向けても技術の関連性が生まれることで、

17。 日本において工業用途に販売される都市ガスは 238 億 Nm³であり、全都市ガス販売量(404 億 Nm³)の約６割を占める（日本

ガス協会資料）。ここから排出される CO2 の排出総量は約 0.52 億トン/年。天然ガス火力発電所から排出される CO2 排出量約 1.3
億トン/年に対して、約 4 割の量に達すると推定される。

7

DAC 技術確立への波及効果も期待される18。
⚫

関連基金プロジェクトと既存事業➢関連基金プロジェクト○ グリーンイノベーション基金において、関連するプロジェクトとして、⑦CO2 等を用いたプラスチ
ック原料製造技術開発、⑧CO2 等を用いた燃料製造技術開発、⑨CO2 を用いたコンクリート等製造技術開発、及び、⑪廃棄物処理の CO2 削減技術開発、の組成が予定されている。これらプロジェクトにおいては、分離回収された CO2 を用いたカーボンリサイクル技術
を 2024 年度以降に実証する予定。本プロジェクトでは、2024 年度頃までに分離回収に必要な吸収剤等の要素技術を開発して、その後分離回収を目的としたスケールアップと実ガス実証を行う予定であるため、上記関連プロジェクトの実証においても、本プロジェクトで開発した分離回収技術を活用することも検討する（当然ながら、開発内容の重複は排除する）。また、事業を開始する段階において、実証地域等を調整し、異なるプロジェクトの実施者間で CO2 の受け渡しを行うといった連携も想定される。その際、CO2 回収インフ
ラを社会実装していく観点から、どういった機能のインフラをどこにどういった形で導入していくのが合理的か、また、CO2 利用サイトとどのように結びつけるのが効率的か、といった観点からも検討を行うことが重要。こうしたプロジェクト間の連携を徹底することで、本プロジェクトの開発成果の着実な社会実装を推進する19。

➢

既存事業
以下の予算事業では、本プロジェクト分野よりも、2030 年よりも前に社会実装が見込まれる高濃度 CO2 の分離回収技術の開発・実証及び、より長期的な研究開発が必要な低濃度 CO2 の分離回収技術の開発を実施している。
○ CCUS 研究開発・実証関連事業20（2018～2026 年度予定）：2021 年度予算額
80 億円の内数
製油所から排出されるガスから CO2（年間約 10 万トン規模）を分離回収し、地中（地下 1,000m 以深）に貯留する CCS 実証試験及び固体吸収材や分離膜を用いた石炭
火力発電所排ガスからの CO２分離回収技術開発。
○ 環境調和型プロセス技術の開発事業21（2017～2022 年度予定）：2021 年度予
算額 28 億円の内数
化学吸収法を用いた高炉ガスからの CO2 分離回収技術及び未利用排熱活用技術開18低圧・低濃度 CO2 排ガスに対する CO2 分離回収技術の社会実装シナリオとしては、天然ガス火力発電所と工場への実装が2030 年代に本格化し、DAC は 2050 年までに商業規模のプラントや製品が世界的に普及するものと想定。
19。 カーボンプライシング等の制度設計については、本プロジェクトの取組状況に加え、プロジェクト間の連携も踏まえて議論を行う。

20。 CCUS 研究開発・実証関連事業ホームページ：https://www.nedo.go.jp/activities/ZZJP_100141.html

21。 環境調和型プロセス技術の開発事業ホームページ：https://www.nedo.go.jp/activities/ZZJP_100050.html

8

発。
○ ムーンショット型研究開発事業22（2020 年度～）：2018 年度予算額 200 億円の内数（基金）
2050 年までに、地球環境再生に向けた持続可能な資源循環の実現を目標とした大気からの CO2 分離回収技術の要素技術開発を実施。
○ NEDO 先導研究プログラム23（2014 年度～）：。 2021 年度予算額 48.9 億円の
内数
CO2 分離回収に未利用冷熱を利用する要素技術開発（2020 年度～最長 2 年間）も実施。
⚫

グリーン成長戦略の実行計画における記載（抜粋）（１１）カーボンリサイクル産業④。 分離回収設備（排気中 CO₂の分離回収）＜現状と課題＞
脱炭素化が困難な CO₂排出源のネガティブエミッション（炭素除去）、及びカーボンリサイ
クルで必要な CO₂源を確保するため、CO₂分離回収技術の開発・実証が不可欠である。日本や欧米等の各国が脱炭素化に向かう潮流の中、2030 年には、CO₂分離回収技術の市
場規模は約 6 兆円/年、2050 年には約 10 兆円/年にまで拡大すると予測されており、日本だけでも 2050 年に約 4,000 億円/年にまで達する見込み。
日本企業は EOR や化学用途向けに、発電所からの高濃度 CO₂の分離回収設備を完成させており、CO₂分離回収プラント建設でトップシェアを確保している。また、CO₂分離回収技
術について、日本の産学の特許数が他国と比較して多い。
他方で、様々な濃度や特性を持つ CO₂排出源からの低コストでの回収技術が、今後の開発課題である。
＜今後の取組＞
今後、高効率な CO₂分離回収技術を開発し、2030 年には分離回収技術のさらなる低コスト化と、EOR 以外の用途への拡大を実現する。その上で、2050 年に、年間 10 兆円の世界の分離回収市場のうち 3 割のシェア確保を目指す。
【参考】大気中から CO₂直接回収（DAC:。Direct。Air。Capture）＜現状と課題＞
DAC（Direct。 Air。 Capture）の技術開発について、欧米のスタートアップが商用化を見据えた研究開発を加速させているものの、世界的にも要素技術開発の段階。国内でも、ラボレベルでの開発を 2020 年から開始している。

22。 ムーンショット型研究開発事業ホームページ：https://www.nedo.go.jp/activities/ZZJP_100161.html

23。 NEDO 先導研究プログラムホームページ：https://www.nedo.go.jp/activities/ZZJP_100100.html

9現状、エネルギー効率が低く、大気中からの CO₂回収コストが高いことが課題となっている。
＜今後の取組＞
大気中からの高効率な CO₂回収方法について技術開発を進め、低コスト化を実現し、2050 年の実用化を目指す。

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2. 目標⚫

アウトプット➢

研究開発の目標
低圧・低濃度ガス（大気圧、CO2 濃度 10%以下）に対して、2030 年 2,000 円台/tCO2 以下の CO2 分離回収コストを実現するための技術確立（目標設定の考え方）
CO2 分離回収コストは、CO2 濃度が比較的高い低圧排ガス（大気圧、CO2 濃度 12～14％程度）に対して、過去の実績ベースで 6,000 円台/t-CO2 程度、現行技術に基づく計画プラントベースで 3,000～4,000 円台/t-CO2 の値が報告されている（Global。CCS。
Institute。 「Global。Status。of。cost。targeting。climate。change。2019）。2,000 円
台/t-CO2 という目標は、10%以下の CO2 排ガス回収技術の社会実装に必要かつ、石炭火力発電排ガスや高炉排ガスと同等なコスト水準として設定24。この水準は、過去のコスト推移と経験曲線効果を考慮すれば、大規模・中小規模の別に関わらず、適切な技術方式を使い分けることで、実現可能な水準と考えられる。
（目標達成の評価方法）
各実施者の事業終了時点において、商用化設備で想定される生産設備での t-CO2 当たりの CO2 分離回収コストを試算し、目標達成度を評価する。なお、当該コスト目標には、
CO2 分離回収に係る用役費25、設備の償却費、O&M（オペレーション及びメンテナンス）のコストを含むものとする。
（目標の困難性）
上記 CO2 分離回収コストは、Global。CCS。Institute。 「Global。Status。of。cost。
targeting。climate。change。2019」に記載された 2030 年時点の CO2 分離回収コスト（高濃度も含む）と同等であるが、本プロジェクトの対象 CO2 濃度が 10%以下と低い条件（単位 CO2 重量当たりの必要エネルギー（例えば排ガスを CO2 分離回収設備に送るブロ
ワー動力や圧縮動力等）が相対的に大きくなる条件）であることを鑑みると、十分に困難な

24。 カーボンリサイクルの社会実装に向けた CO2 許容コストはアプリケーションごとに異なり、それぞれに精緻な検討が必要であるが、一つのイメージを得るため、ケーススタディとして、回収した CO2 をメタノールに転換する例をここで例示する。量論反応（CO2。+。3H2。 →。
CH3OH。+。H2O）を仮定するとメタノール 1t の製造に CO2。1.38t、水素 0.19t が必要。水素価格\20/Nm3 とするとメタノール 1t
製造に必要な水素コストは約\40,000。メタノール 1t 製造に必要な CO2 コストは、6,000 円/t-CO2 の場合に\8,250/t、2,000 円/t-CO2 の場合に\2,750 と計算される。化学変換コストは別途必要。既存メタノール市況が～\40,000/t である場合に、CO2 コスト
2,000 円/t-CO2 が視野に入ると、原料コストの合計は\42,750 となり、既存製品価格により近づくイメージとなる。
25

商用化設備が立地するエリアでの用役費を CO2 分離回収コストの算定に用いる。

11

目標である26。
⚫

アウトカム
日本や欧米等の各国が脱炭素化に向かう潮流の中、今後、高効率な CO2 分離回収技術を開発し、2030 年には分離回収技術のさらなる低コスト化と EOR 以外の用途への拡大を実現する。2050 年のプラント、素材、薬品や燃料費等を含めた、CO2 分離回収技術に係る市場規模は、日本だけでも。 年間約。 4,000。 億円にまで達する見込みであり、世界の CO2 分離回収による CO2削減効果や経済波及効果は以下のように見込まれる。このうち、日本企業のシェア 3 割確保を目指しつつ、世界市場の付加価値の相当程度の割合を我が国に還流させ、世界及び日本の脱炭素化に貢献することを目指す。
➢

CO2 削減効果（ポテンシャル推計）1.

約 16 億 t-CO2/年（2030 年）【算定の考え方】
IEA が 2030 年の分離回収・貯蔵量を約 16 億トン27［Beyond。2℃シナリオ（B2DS）］と予測している。

2.

約 80 億 t-CO2/年（2050 年）【算定の考え方】
IEA が 2050 年の分離回収量・貯蔵量を約 80 億トン［Beyond。2℃シナリオ（B2DS）］と予測している。

➢

経済波及効果（CO2 分離回収に係る世界市場規模推計）
1.

約 6 兆円/年（2030 年）【算定の考え方】
市場は、分離回収コスト目標・予測 と ETP2017 の B2DS における分離回収量から試算。分離回収コストは日本、米国、中国のコスト目標・推定の平均値を用いた。
約 6 兆円＝約 3700 円/t-CO2(分離回収コスト目標・予測)×約 16 億 t-CO2。
(ETP2017 の B2DS における分離回収量)26

Global。CCS。Institute。 「Technology。Readiness。and。Costs。of。CCS。(2021)」は、CO2 濃度が 14%（石炭火力発電排ガス）から 4%（天然ガス火力発電排ガス）まで低下する場合に CO2 分離回収コストは 25～60%程度割高になるとの試算を示している。
27

Energy。Technology。Perspective 2017,。(2017)。B2DS は。 2060 年にネットゼロエミッションを示すシナリオ、2050 年のCO2 削減効果については、技術革新が加速され 2050 年にネットゼロエミッションを達成する Faster。Innovation。Case においても、同様の CO2 分離回収量約 80 億 t-CO2 と予測されている。

12

2.

約 10 兆円/年（2050 年）【算定の考え方（同上）】
約 10 兆円＝約 1200 円/t-CO2(分離回収コスト目標・予測)×約 80 億 t-CO2。
(ETP2017 の B2DS における分離回収量)13

3. 研究開発項目と社会実装に向けた支援【研究開発項目】 低圧・低濃度 CO2 分離回収の低コスト化技術開発・実証⚫

➢

目標：低圧・低濃度ガス（CO2 濃度：10%以下）に対して、2030 年 2,000 円台/tCO2 以下の CO2 分離回収コストを実現するための技術確立➢

研究開発内容28：① 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【（9/10 委託→2/3 補助）＋（1/10 インセンティブ）】
発電部門においてゼロエミッション達成が困難な排出源の大部分を占めると考えられる
天然ガス火力発電排ガスは CO2 濃度が 10%以下となり、CO2 分離回収コストの低減が課題である。CO2 分離回収コストの低減には、(i)運転費用(OPEX)と、(ii)設備費用(CAPEX)の両面の検討が必要であり、前者においては、CO2 分離回収消費エネルギーの低減、後者においては、分離回収設備のモジュール化等による設備コスト低減が有効であると考えられる。
CO2 分離回収消費エネルギーの低減には、分離素材の性能向上、必要な熱エネルギーを効果的に活用できる分離回収プロセス設計等が必要であるが、耐久性向上等の技
術課題が存在している。また、これらの開発は大規模化を見据えてスケーラブルな設計とする必要があり、加えて、設備コスト低減には、分離回収設備のモジュール化を含めたプロセ
ス全体の設計を行いつつ、大型化を進めていく必要があるが、モジュールコンセプトの導入においては補機を含めたエネルギー効率を最大化するプロセス設計の確立等の技術課題が存在している。これら個別の技術課題を解決しつつ、両開発の綿密なすり合わせにより、分離回収システム全体のコスト削減効果を最大化させる。
本研究開発では、数十万から百万。 kW 程度の大規模な天然ガス火力発電からの排ガスを対象とし、2030 年 2,000 円台/t-CO2 以下の CO2 分離回収コストを実現するための技術開発から、プラントにおける実ガス実証（10t/d 以上）による当該目標の達成
状況の確認までを実施する。実ガス実証においては、確立された技術を利用し、回収された CO2 を用いて化学品や燃料等を製造することも求める29（但し、化学品や燃料等の製造技術開発は本プロジェクトには含めない）。なお、分離回収の技術方式については、
原則、事業者の提案に委ねることとするが、大規模化によって低コスト化が可能なアミン吸

28。 「2.。 目標」の「研究開発の目標」の達成に向けては、様々な方法が考えられるため、具体的な達成方法は提案者の創意工夫に委ねる。
29

これにより CO2 分離回収から CO2 利用までの一気通貫での社会実装を目指した実証とする。化学品や燃料の製造など CO2 利用との連携においては、CO2 分離回収技術には、回収される CO2 の純度確認など運転条件の最適化が必要になるものと想定。なお、助成事業において製造された化学品や燃料により収入が生じた場合は、助成経費から控除するものとする。

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収法が有望30と想定されるため、複数の技術方式による競争と選択は実施しない。
プロジェクト応募に当たっては、社会実装時の事業の関係性も考慮の上、社会実装に向けたエンジニアリング、インテグレーション検討が迅速に行われるとともに、エンジニアリング
会社及び排出事業者の目線で最適な CO2 分離回収技術が選択・開発されることを期
待し、可能な範囲で、素材会社31、エンジニアリング会社、及び CO2 排出事業者等がコンソーシアムを組んだ共同提案を求める。
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【（9/10 委託→2/3 補助）＋（1/10 インセンティブ）】
一部の工場排ガス等もゼロエミッションが困難な排出源であり、排ガス源当たりの CO2
排出量は天然ガス火力発電所からのものほどは大きくはないが、排出源が分散するという特徴があり、こうした中小規模の低圧・低濃度 CO2 排出に対する分離回収コストの低減
は、①（天然ガス火力発電排ガス）とは異なる技術課題を有しており、別途の開発アプローチが必要となる。こうした分散型の排ガスの主要例として、コージェネレーションシステ
ム、ボイラ、工業炉等からの排ガス、化学プロセス等からの排ガス等が挙げられる。この中でも、CO2 排出の規模や性質（異物混入の量等）や設備設置環境等の違いにより、現場ニーズに即した、異なる要素技術が求められる。共通課題としては、工場等においては、
CO2 分離回収設備には設置場所の制約などからコンパクトな設計が求められる一方で、個別の課題としては、コージェネレーションシステムではフレキシブルな運転対応、ボイラでは小型化・排熱利用、加熱処理炉等の工業炉では NOx 等の夾雑成分への対処、ナフサ
分解炉等の化学プロセス用途では含水成分への対処等が重要となる。
本研究開発内容では、コージェネレーションシステム、ボイラ、加熱処理炉、ナフサ分解
炉からの排ガスを対象とし32、それぞれについて、2030 年 2,000 円台/t-CO2 以下のCO2 分離回収コストを実現するための技術開発から、それぞれの工場における実ガス実証（0.5t/d 以上）による当該目標の達成状況の確認までを実施する。ただし、同じ目標設定が妥当と認められる場合には、上記に例示した利用環境以外での CO2 分離回収技術の開発・実証を提案することも可能。実ガス実証においては、確立された技術を利用

30

アミン吸収法においては、設備を大型するほど CO2 単位処理量当たりの設備費が低下するスケール効果が顕著にでるため、大規模化によって分離回収コストの低コスト化が有利となる。
31

スタートアップを含む。大学、国研などの研究機関の参加を妨げない。

32

コジェネレーションシステム、ボイラ、加熱処理炉、ナフサ分解炉は工場排ガスの中で主要な CO2 排出源である。日本において工業用途に販売される都市ガス（238 億 Nm³）は、その大部分が、コジェネレーションシステム、ボイラ、加熱処理炉での燃料として利用される。総エネ統計データや石油等消費動態統計データ等から推算すると、この 3 つの用途での使用量の割合は凡そ 15：35：50 と見積もられ、CO2 排出量は、それぞれ約 800 万トン/年、約 1800 万トン/年、約 2600 万トン/年と推定される。また、日本におけるナフ
サ分解炉からの CO2 排出量は、エチレン１トンあたりの CO2 排出量を 1.5 トンと仮定すると、約 1000 万トン/年と推定される。

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し、回収された CO2 を用いて化学品や燃料等を製造することも求める33（但し、化学品
や燃料等の製造技術開発は本プロジェクトには含めない）。
なお、分離回収の技術方式については、原則、事業者の提案に委ねることとするが、その利用形態に応じて最適な方式が存在すると想定されるため、同一利用環境に対して複数の技術方式による競争と選択は実施しない。例えば、中小規模の工場排ガス向けには、コンパクトな設計が可能な物理吸着法や膜分離法が有効であると考えられるが、CO2の高純度化の場合には物理吸着法、CO2 の荒取りの場合には膜分離法が優位となり、その双方の特長を活かしたコンビネーション技術も有効である。このように、利用環境に応じて必要な技術が異なることを前提に、複数（４件程度）の利用環境下における開発を並行して実施することを想定するが、ある環境下で開発された技術が複数の需要家タイプ
に対して汎用的に適用でき、他の技術よりも有効であることが明らかになった場合は、ステージゲートにおいて、絞り込みを行う可能性もある。
プロジェクト応募に当たっては、社会実装時の事業の関係性も考慮の上、社会実装に向けたエンジニアリング、インテグレーション検討が迅速に行われるとともに、エンジニアリング
会社及び排出事業者の目線で最適な CO2 分離回収技術が選択・開発されることを期
待し、可能な範囲で、素材会社34、エンジニアリング会社、及び CO2 排出事業者等がコンソーシアムを組んだ共同提案を求める。
③ CO2 分離素材の標準評価共通基盤の確立★35【委託（企業の場合は 9/10 委託＋インセンティブ 1/10）】
低濃度 CO2 分離回収技術の低コスト化を目指す上で、分離素材の性能向上が鍵を握る。分離素材の開発にあたっては、通常は模擬ガスで一定の性能を得た後に、実ガス評価を行って基本性能を検証することになるが、素材メーカーにとって実ガスを用いた評価は容易でないため、実ガス評価が遅れ、後になって実ガス使用時の致命的な課題が顕在化するなどの問題がある。また、こうした分離素材を扱うエンジニアリングメーカーにとっては、
分離素材の評価条件が開発メーカー各社ごとに異なることが多く、優劣の判断に困難を要するという課題があった。このような状況において、標準ガス及び実ガスを用いた統一的な性能評価技術を確立することは、CO2 分離回収技術の開発加速に資するものと考えら

33

これにより CO2 分離回収から CO2 利用までの一気通貫での社会実装を目指した実証とする。化学品や燃料の製造においては

CO2 分離回収において純度コントロールなど運転条件の確認・最適化が必要になるものと想定。なお、助成事業において製造された化学品や燃料により収入が生じた場合は、助成経費から控除するものとする。
34

スタートアップを含む。大学、国研などの研究機関の参加を妨げない。

35。 ★マークがある研究開発内容については、大学・研究機関等が主たる実施者（支出が過半を占める実施者）となることが可能（★

マークがない項目・内容は、企業等の収益事業の担い手が主たる実施者となる必要）

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れる36。また、こうした共通基盤の存在は、当該分野に新たに参入を試みる素材メーカー、
スタートアップ、大学等による素材評価を可能とし、研究開発の一層の活性化も期待される。
本プロジェクトでは、低圧・低濃度排ガス（大気圧、CO2 濃度 10%以下）に対して分離素材の開発を加速するため、実ガスを用いた CO2 分離回収標準評価基盤を確立する。具体的には、(1) 素材メーカとエンジニアリング会社との連携体制を構築し、データを取得・集積すること、(2)標準ガス及び実ガスを用いた標準的な性能評価手法（評価方
法や評価項目等）を策定すること、(3)。 標準評価手法で得られたデータを用いて、システ
ム解析等により CO2 分離回収コストの評価を行う手法を開発すること、(4) 加速劣化シ
ステムやシミュレーション技術を用いた耐久性評価手法を開発すること、(5) (2)～(4)で開発した評価手法の国際標準化を推進すること、を検討する。ここで、(2)等においては、
知見のある国研などの参画も想定する。実ガスを用いた標準評価技術確立の対象は、CO2 濃度 10%以下の排ガスを対象として、アミン吸収法、物理吸着法、膜分離法からなる３つの分離回収手法を当初の対象として整備を進め、他に有望な分離技術が顕在化する場合にはその対象を広げることとする。本基盤が日本における CO2 分離回収に関する情報共有のハブとなって CO2 分離回収技術開発加速に資するものとするため、共通基盤の構築においては、長期的かつ安定的な運営が見通せる体制を構築することを併せて求める。
本研究開発内容③は、研究開発内容①および②の実施企業等と連携することを採択条件として、研究機関や大学等のみで申請することも可とする。この場合、当該方式で採択された研究機関や大学等の代表者は、エネルギー構造転換分野ワーキンググループにおける実施企業等の経営者との対話の場に出席し取組状況について説明を行うとともに、実施企業等の関連する取組の全てが中止となる場合には、それと連携する研究機関や大学等の取組も中止する。
（委託・補助の考え方）➢

研究開発内容①、②については、CO2 濃度の低い排ガスからの CO2 分離回収技術は、未だTRL で４程度の未成熟なレベルであり、社会実装に向けては、さらなる技術革新が必要である。 併せて、将来の CO2 に対する国内外の政策動向等にも依存する等、事業の不確実性が高いため、委託事業として実施する。委託事業により要素技術開発が完了した後は、実ガスを使用した実証段階を経て社会実装につなげることになるため、事業リスクの減少を踏まえて、補助事業とする。

➢

36

研究開発内容③については、様々な企業が利用可能な評価技術の開発であり、実施者自標準評価基盤でのプロセスと、その後のエンジニアリング会社等によるプロセスとが断絶しないよう有機的な連繋を図ることが重要。また

プロセス内でのデータ流通が円滑化するようデジタル化に努める。

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身の裨益が小さい協調領域の取組であるため、委託事業として実施する。
➢

研究開発内容①及び②は、③で開発した分離素材の標準評価技術を可能な限り活用することとするが、それぞれ異なる利用環境に対する独立した取組であるため、①、②及び③は、異なる事業者が申請・実施することを想定。

● 社会実装に向けたその他の取組➢

CO2 分離回収技術に関する研究開発の成果を広く国内外に発信し、社会実装の加速に向けて国内外からの投資を呼び込む観点から、実証の実施に際しては、一部、2025 年の大阪・関西万博の会場を利用する。

➢

社会実装に向け研究開発の加速を図る観点から、スタートアップや中小企業の参画も積極的に検討する。

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4. 実施スケジュール⚫

プロジェクト期間【研究開発項目】。 低圧・低濃度 CO2 分離回収の低コスト化技術開発・実証。
研究開発内容①及び②ともに、要素技術の開発とその基本性能の確認・プロセス設計から、
実ガス実証までを行うことで、企業のコミットメントを引き出し、2030 年頃から順次、着実な社会実装を実現する観点から、2021 年度から 2030 年度までの最大 10 年間を想定。以下のスケジュールは、あくまで一例であり、事業者の提案において、早期の目標達成のために最適なスケジュールを組むことは妨げない。研究開発内容③に関しては、研究開発内容①及び②で素材開発の開発加速の役目を担うことから、2024 年度に評価体制を構築し、①及び②でその成果を活用しつつ、並行して、評価に係る国際標準化を進めることとする。

⚫

ステージゲート設定
研究開発目標の達成には、様々なアプローチが考えられることから、具体的な達成方法・ス
ケジュールは提案者の創意工夫に委ねることを原則とするが、CO2 分離回収技術の実ガス実証については、社会実装が見通せる要素技術の具備が必要条件となるので、①及び②に関しては、基本性能確認とプロセス開発が終了する時点(SG1)と、スケールアップの検討が終了する時点(SG2)でステージゲートを設け、スピード感を持って研究開発に取り組むこととする。
SG1 は基本性能とプロセス開発の達成状況を判断材料として、スケールアップ検討への移行可否を判断するものである。研究開発のアプローチがターゲットとする CO2 排出源に対して
正しく選択されていることを早期に判断し、必要に応じて適切に修正を図るために、SG1 は事業開始後３年以内を目処に実施することとする。研究開発②においては、ある開発技術が複数の需要家タイプに対して汎用的に適用できないか、他の技術よりも有効となっていないか、という点も併せて判断し、そのような状況が確認できる場合には技術アプローチの絞り込みも検討する。SG1 の判断がなされるタイミングで、スケールアップに進む追加の事業者を公募することも考慮する。
SG2 では、スケールアップ検討終了時点において、建設及び実ガス実証に向けた検討への移行可否を判断する。SG2 は事業開始後 6 年目を目処に実施することとする。
ステージゲートにおいては、要素技術開発の進捗のみならず、国内外の動向、CO2 削減効
果の見込み、企業側のニーズも確認し、判断を行う37。CO2 削減効果が低いと判断される技
術方式は取組を中止する38。

37

CO2 分離回収事業は、サプライチェーン上流となる CO2 排出源の変化、下流となる CO2 利用の技術開発の進展などが影響しあってその事業化が進んでいくと想定。サプライチェーン上流・下流における担い手とのコミュニケーションを図りつつ、回収する CO2 の量、CO2の用途、経済合理性等、全体を俯瞰して取組をモニタリングするよう努める。
38

ステージゲートの運用にあたっては、可能性のある取組を安易に中断することのないよう、目標未達の場合においてもその到達点を精19

研究開発内容③に関しては、評価設備を設計した段階と統一的な評価手法が確立した段階でステージゲートを設け、評価設備と素材評価ステージへの移行を判断する。また、素材
評価とデータ集積が進んだ時点でも、その活動状況をステージゲートで判断する。
【研究開発項目】低圧・低濃度 CO2 分離回収の低コスト化技術開発・実証① 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
基本性能とプロセス開発が終了する時点、及びスケールアップ検討が終了する時点（下表の例では 2024 年度と 2027 年度にステージゲート審査）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
基本性能とプロセス開発が終了する時点、及びスケールアップ検討が終了する時点（下表の例では 2024 年度と 2027 年度にステージゲート審査。案件の絞り込みも含
めて判断）③ CO2 分離素材の標準評価技術基盤の確立
評価設備を設計した段階、統一的な評価手法が確立した段階、及び素材評価とデー
タ集積が進んだ時点（下の表では、2023 年度、2024 年度、及び 2027 年度にステージゲート審査）

査し、可能性が残る場合には必要に応じて開発スケジュールを再考することを是とすることも念頭におくこととする。開発スケジュールを再考する場合においては、再設定するステージゲートのタイミングでテーマ継続の可否を判断する。

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表１：プロジェクトの想定スケジュール（例）
2021

2022

2023

2024

2025

2026

2027

2028

2029

2030

年度

年度

年度

年度

年度

年度

年度

年度

年度

年度

【研究開発項目】CO2分離回収技術の利用拡大技術開発① 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③ CO2分離素材の標
準評価共通基盤の確立★：ステージゲート

表２：社会実装スケジュール

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5. 予算●事業総額（国費負担額のみ。インセンティブ分を含む額）：382.3 億円。
① 。 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（9/10 委託→2/3 補助）➢ 予算額：86.6 億円➢ 主な予算根拠：CO2 分離回収に関する既存の NEDO 事業等を元に、実証規模を数十トン/ｄとし、カーボンリサイクル設備も付帯する条件で、１件の事業を採択するとして試算。
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（9/10 委託→2/3 補助）➢ 予算額：272.2 億円➢ 主な予算根拠：。 CO2 分離回収に関する既存の NEDO 事業等を元に、実証規模を数トン/ｄとし、カーボンリサイクル設備も付帯する条件で、４件の事業を採択するとして試算。
③。 CO2 分離素材の標準評価技術基盤の確立（委託[企業の場合は 9/10 委託]）➢ 予算額：23.5 億円➢ 主な予算根拠：設備規模 0.1 トン/ｄ程度の実ガス評価試験機と、シミュレーション技術開発に必要となるソフトウエアの見積等に基づき試算。
なお、上記①と②において、既存の NEDO 事業としては、環境調和型プロセス技術の開発事業（2017～2022 年度予定）、石炭火力排ガス：CCUS 研究開発・実証関連事業 固体吸収法（2020～2024 年度）分離膜（2021～2023 年度予定）を参照した。
●取組状況が不十分な場合の国費負担額の返還率：返還が決定した時点における目標達成度を考慮し、WG において「10%、30%、50％」の３段階で評価（参考）改訂履歴・2022 年１月 制定

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