2012vol. 07

Annual Report■公益財団法人への移行■巻頭言

公益財団法人 地球環境産業技術研究機構- CCS の推進 -■研究活動概説

研究企画グループ

理事長

茅

陽一

03

- 革新的環境技術の動向と課題 -04

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 -09

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及び実用化への取り組み -14

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 -18

CO2 貯留研究グループ - 実適用を目指す CO2 貯留技術開発の取り組み -22■トピックス

26■2011 年（平成 23 年）発表論文一覧

32■登録特許および公開特許一覧

42

公益財団法人地球環境産業技術研究機構

公益財団法人への移行
RITE は、2008 年 12 月に施行された公益法人制度に関する新たな法令に基づき、2011 年 11 月 25 日に内閣総理大臣より公益認定を受け、同年 12 月 1 日に公益財団法人に移行いたしました。
今回の公益財団法人への移行は、国が「民間が担う公益」を日本の社会・経済システムの中で積極的に位置づけ、その活動を促進すること、すなわち「民による公益の増進」を最大の目的のひとつとして
公益法人制度を見直したことによるものであり、登記のみで設立できる一般社団・財団法人の制度を創設するとともに、より公益性の高い事業を行う一般社団・財団法人が公益認定を受けることで、公益社団・財団法人と呼ばれることとなったものであります。
RITE は、国が世界に提唱する「地球再生計画」を具体化する上で最も重要な柱である「革新的な環境技術の開発」等を国際的に推進する中核的研究機関として、1990 年 7 月に民法に基づく財団法人として設立されました。
この設立の趣旨に鑑み、RITE は、2009 年 6 月の理事会、評議員会において「公益財団法人」への移行を目指すことを決議し、その後、定款の変更の案や、評議員及び役員の新体制、新たな評議員会、理事会の機関設計等の検討を進めてまいりました。
2011 年 3 月の理事会、評議員会において、これら定款の変更の案などの検討結果について承認を得るとともに、内閣府に対して移行認定申請を行うことを決議し、5 月 13 日に移行認定申請を行い、今回の公益認定及び公益財団法人への移行に至ったものであります。
移行に伴い変更いたしました点は、より機動的な機関運営をねらいとして、評議員及び理事の人数を、それぞれ従来の数十人規模から 10 人程度としたこと、また、公益財団法人の適正な運営を確保し続けていくための仕組みとして、役員の選解任権に加えて、決算の承認、定款の変更など法人運営における重要事項の最終的な意思決定権を評議員会に付与するなど、評議員会の権限をより強化したことなどが挙げられます。
一方で、前述の財団設立の経緯も踏まえ、定款に規定する「目的」、「事業」など財団の根幹に関わる部分については変更いたしておりません（詳細につきましては、RITE ホームページをご参照願います）。
移行後は、秋山 前理事長の後任として就任した茅 新理事長（前副理事長）以下、研究員、職員が一丸となり、新たに名称に加わった「公益」の 2 文字の意義を十分に認識し、従来にも増して公益性の高い研究開発事業等に取り組むことにより、地球環境の保全に寄与してまいりますので、今後とも一層のご支援、ご協力をお願いいたします。

01

巻

頭

言

CCS の推進
公益財団法人理事長

茅地球環境産業技術研究機構

陽一

昨年の日本は東日本大震災とそれによる福島第一原発の事故にもっぱら眼が集中した感があった。しかしだからといって温暖化問題が重大でなくなったわけでは決してない。そして昨年 12 月の南アフリカでの COP17 では、温度上昇を 2 ないし 1.5 度以内に抑えるという、従来以上に温暖化をきびしく抑える考え方がはっきり打ちだされている。しかし、その実現は容易ではない。というのも、温暖化の主たる原因と考えられる二酸化炭素の排出について、その低減どころかむしろ加速する要因が増大しているからである。従来から言われている発展途上国の経済発展はもとよりその中心であるが、福島第一の事故以来原子力の拡大に抑制がかかっているのも大きな要因である。たしかにフランスや途上国では依然として原子力拡大の流れが存在するが、ドイツ、スイスは脱原発を決定している。またわが国ではエ
ネルギー構成をどのようにするか政府の方針が未だ定まっていないが、原子力依存を出来るだけ脱却する、といった言い方はしばしばなされており、原子力依存度がこれまでよりかなり低下することは確実である。一方、原子力と並ぶ非炭素エネルギーである再生可能エネルギーは世界各地で推進されているが、その現在の高価格と出力変動による系統連携時の系統負担などを考えると、その拡大は限界がある。
そうした状況の中で、資源有限性、特に石油の産出の頭打ちの可能性が強く心配されていた化石燃料が、米国を中心とするシェールガスなど非在来ガスの台頭でまだ当分は利用可能といった見方が広がっている。
これらの事情を考えると、化石燃料はまだしばらくはエネルギーの主役の座を簡単に譲りそうにない。
その中で二酸化炭素の排出を抑制するとなれば、その回収・貯留、いわゆる CCS の役割は従来以上に重要になる。しかし、CCS の発展にもいくつかの壁がある。回収のコストないし必要エネルギーの大きいことはその第一の要因だが、特にヨーロッパを中心にみられる二酸化炭素の地中貯留を好ましくないとする環境団体や政府機関の姿勢を何としてでも好転させる必要がある。二酸化炭素はいわゆる公害物
質と異なってそれ自体は無害な気体であり、自然の形で地中に貯留されているケースも多いこととを考えると、CCS は十分安全に実行できる技術であり、今後そのパブリックアクセプタンスの改善に向けて最大の努力をなすべきである。本機構は、従来から CCS を分離・回収技術、貯留技術とその安全性評
価といった諸側面から検討を進めており、日本のみならず世界の CCS 研究の軸であると自負している。
今回本機構は装いを新たにし公益財団法人となったが、これをよい機会に温暖化対策、中でも CCS の発展に一層の努力を行うことを改めて確認する。と同時に、社会の諸賢がこうした本機構の研究開発をこれまで以上に応援していただくことを改めてお願いする次第である。

03

研究企画グループ

研究活動概説研究企画グループ
革新的環境技術の動向と課題
１. はじめに

オマス利用技術の動向と課題について概観する。なお、本

地球温暖化を防止する為に CO2 排出量の大幅な削減が稿の一部は独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発

求められている。2010 年に国際エネルギー機関（IEA）が機構（NEDO）からの委託事業「ゼロエミッション石炭火

発表した「エネルギー技術展望 2010」１）によると、2050

力技術開発プロジェクト・ゼロエミッション石炭火力トー

年に世界の CO2 排出量を 2005 年比で 50% とするために

タルシステム調査研究」の成果である。

は、2050 年時点の CO2 排出量を 14Gt/ 年とする必要があ
り、新興国の経済成長等を見込むと、自然体ケースに対し

２. CCS の動向と課題て 43Gt/ 年の CO2 を削減しなければならないことになる

２．１

CCS のプロジェクト動向と今後の課題（図１）。このような大幅な CO2 削減は複数の手段を組み

グローバル CCS インスティチュート（GCCSI）が発表し合わせなければ達成できない。ここで注目されているのが、た” The Global Status of CCS: 2011” ２）には、各国の CCS

CO2 の回収・貯留（CCS）やバイオマス利用などの革新的

プロジェクトの最新動向がまとめられている。ここでは、な CO2 削減技術である。CO2 削減技術のコストを図２にプロジェクトを進行度に合わせて、Identify、Evaluate、示す。両技術はともに比較的コストの安い CO2 削減技術

Deﬁne、Execute、Operate、Closure の６つに分類して表であり、また風力発電や太陽電池とは異なり、出力変動に示している。最初の Identify はサイトのスクリーニング段

ついて心配する必要がない。

階、Evaluate はサイト評価とプレ FS 段階、Deﬁne は絞り

本稿では RITE の各研究グループにおける研究活動の紹込まれた候補地における詳細なサイト調査と FS の実施段介に先んじて、RITE の中心的研究課題である CCS とバイ

階、Execute はプロジェクトの実施・圧入設備の建設段階、

図 1 温暖化対策における各技術の貢献（出典 ： IEA 「エネルギー技術展望 2010」）

04

研究企画グループ

研究活動概説図 2 CO2 削減技術のコスト（出典 ： GCCSI “The Global Status of CCS:2011”）

そして Operate で運転開始である。最後の Closure は圧

ジェクトは 2015 年頃から出現し、以降、次第にその割合

入が終了し、廃坑となる段階である。この GCCSI のプロジェが増えていく。

クトリストを基に、プロジェクトの開始年と CO2 年間処

プロジェクト動向は環境によって大きく影響される。

理量を、排出源・回収技術別（図３）および貯留層・貯留

初期の CCS プロジェクトは前述のように天然ガス生産―

技術別（図４）に再整理した。このように表示することにEOR であるが、これは天然ガス生産では生産プロセスのよって、技術動向の把握が容易となる。

中に CO2 回収が含まれるので新たな回収工程を持つ必要

まず、CO2 回収技術であるが、2011 年段階で運転中のがなく CO2 の処理コストが小さいこと、さらに EOR によっ

プロジェクトの排出源は天然ガス生産が主であり、石炭等て増油収入が得られるため、炭素価格や政府の補助といからの合成ガス製造や発電所の CCS プロジェクトは 2014

う要素がなくとも自立できる可能性が大きいことによる。

年からようやくスタートする。このときの、発電所からの2014 年からは炭素価格の安定や政府の補助を念頭に発電回収でみると、初期は燃焼後回収（Post）と燃焼前回収（Pre）

所等からの CCS プロジェクトが計画されている。しかし、が均衡しているが、次第に Pre が多くなっていく。酸素燃

現状では各国において CO2 削減政策は確立されておらず、焼（Oxy）は比較的少ない。合成ガス製造のプロジェクト

炭素価格も低迷し、財政危機から国の補助も不透明な状況も含めると、燃焼前回収の占める割合が大きいことがわかになっている。最近、英国 Longannet プロジェクトの中る。

止が報道されたが、このようなケースは今後も起こり得

次に貯留技術を分析する。貯留プロジェクトの大部分はる。CO2 削減のための世界規模での政策の確立が望まれる。

石油増進回収（EOR）である。Sleipner、Snohvit、およCCS を安定的に進めるためには、十分でタイミングのよい、び In Salah といった塩水層貯留のプロジェクトが有名でかつ安定した政策のサポート（インセンティブ、法規制体

あるが量的には小さい。2014 年から開始される合成ガス系など）、コスト、消費エネルギー、リスク低減のための製造や発電所の CCS プロジェクトも、一部の例外を除き

技術開発、早い段階からの、Community Engagement の貯留先は EOR である。枯渇ガス田や塩水層への貯留プロ３つが必要である。

05

研究企画グループ

研究活動概説図 3 プロジェクト動向 （排出源 ・ 回収技術別分類）

図 4 プロジェクト動向 （貯留サイト ・ 技術別分類）

２．２

CCS の ISO 化

い。これらを国際標準化することによって、安全性を保証

CCS の普及には、その国際標準化も重要である。CO2 のするとともに、CO2 削減手段としてより明確に有効性を主回収においては、燃焼後回収、燃焼前回収、および酸素燃

張できるようになり、CCS の実施を促進させることができ

焼と３つの方法があり、またそれぞれの中においても、吸る。

収法、吸着法、膜分離法など様々の分離技術がある。CCS

このような目的で、昨年、カナダから CCS の ISO 化のの実施を考えている排出源に適する回収技術を選択するたために、新技術委員会（TC）を設置することが提案され、めには、技術比較が必要であるが、現状ではまだ共通の言

各国の投票の結果、10 月に開催された TMB（Technical葉がない。また、地中貯留においては、どのように安全にManagement Board）において、次の様な TC の設立が決

CO2 を貯留していくのか、さらに貯留量をどのようにカウ定された。

ントするのかについての標準的な手順が定められていな

番号：ISO/TC 265

06

研究企画グループ

研究活動概説仮 名 称： 炭 素 回 収 と 貯 留

Carbon capture andプランをまとめ、TMB に提出することになっている。

storage (CCS)

なお、TC の新設に伴い、国内に国内審議委員会を設置

仮スコープ：CCS 分野における材料、装置、環境計

し、議論を行うことになるが、その事務局（国内審議団体）

画、管理、リスク管理、定量化と検証（Quantiﬁcation

を RITE が日本工業標準調査会（JISC）から 2011 年 12 月

and Veriﬁcation） お よ び 関 連 事 項 の 標 準 化。ISO/

28 日付けで委託されており、CCS の ISO 化に関する作業

TC67 でカバーされる掘削、生産、パイプライン輸送を開始している。

の装置および材料を除く。

３．バイオマス利用の動向

中央事務局を SCC（カナダ）に置く

バイオマス利用の動向については、2011 年に発表されメンバー（2011 年 10 月時点）：◆◆

P- メンバー：オーストラリア、カナダ、中国、フた IPCC の再生可能エネルギー特別報告書３）に詳しい。図ランス、ドイツ、イタリア、日本、韓国、オランダ、

５は輸送分野におけるバイオエネルギー使用時のライフサ

ノルウェー、南アフリカ、スイス、英国

イクル CO2 排出量を従来の化石燃料使用時と比較したもメンバー：アルゼンチン、ブラジル、チェコ、エのである。多くの場合、バイオエネルギーを使用すると化

ジプト、フィンランド、インド、イラン、ニュージー

石燃料使用時に比べて CO2 削減が可能となる。一方、食ランド、セルビア、スペイン、スェーデン、米国

料と競合しないという観点からリグノセルロースの利用が注目を集めている。

ただし、名称およびスコープは仮であり、TMB の決議

図６には IEA の 2050 年 50% 削減シナリオを達成するから 18 ヶ月以内にこれらを決定するとともに、ビジネス

図 5 輸送燃料のライフサイクル CO2 排出量（出典 ： IPCC SRREN 2011）07

研究企画グループ

研究活動概説図 6 バイオマス燃料のロードマップ（出典 ： IEA バイオ燃料ロードマップ 2011）

ための、バイオ燃料のロードマップを示す ４）。今後は先の排出削減努力は続けていくことが決まった。今後のエネ

進的なエタノール製造や BTL の開発が中心となる。また、

ルギーや経済の姿を見通すことはなかなか容易ではない

利用分野としては、他の技術で置き換えにくい航空機燃料が、この中で間違いないのは技術開発である。ここで述べ向けが重要な位置を占めるであろう。

た様な革新的環境技術の開発と実用化をできる限り早急にバイオ燃料の課題は原料バイオマスの入手、プロセスの実施することが求められている。

生産性向上、およびコストダウンである。先のロードマッ
プは、2010-2015 年ごろにセルロースエタノール、BTL、

引用文献

合成ガスの商業規模生産の実証を進め、さらに 2020-2030

１．IEA, “Energy Technology Perspective 2010” (2010)年頃には、藻類由来のバイオ燃料や他の革新的バイオ燃料

２．GCCSI, “The Global Status of CCS: 2011” (2011)の経済的にフィージブルな生産の実証を行う事を目標にお３．IPCC, “Special Report on Renewable Energy Sources
and Climate Change Mitigation” (2011)

いている。

４．IEA, “Technology Roadmap, Biofuels for Transport”

４．まとめ(2011)

2011 年末の時点では、福島原発事故を受けての原子力の低迷、シェールガスの躍進、再生可能エネルギーの発展の姿が見えている。一方、ユーロ危機を初めとして経済情
勢は芳しくなく、CCS の展開にブレーキがかかっている
ようにも見える。我が国は本年夏に向けて、エネルギーベ
ストミックスを明らかにする予定である。また、国連気候変動枠組条約第 17 回締約国会合（COP17）において、日本は京都議定書の第二約束期間には参加せず、独自の CO2

08

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．はじめに従来の温暖化対策モデル分析による温暖化対策シナリオ策RITE では、2007 年度より地球環境国際研究推進事業

定は、単純にすぎ、その他の多様な部分を捨象してしまい、「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実態との乖離が大きく、時として、むしろ、世界の温暖化

対応戦略の研究（通称 ALPS プロジェクト：ALternative

対策、政策立案を混乱させるものにもなっている。

Pathways toward Sustainable development and climate

本研究では、社会は多様で多目的であることを前提とし、

stabilization）」において、地球温暖化対策と持続可能な

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発展の総合的なシナリオ策定を行ってきた。

描き出すことにより、多様、多目的な社会の中で、温暖化2011 年末にアフリカ・ダーバンで開催された国連気候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定変動枠組条約第 17 回締約国会合（COP17）では、京都議ができるような情報提供を行うことを目的としている。本定書は形式上は延長されることとなったが、事実上、京都研究による新たなシナリオ策定は、今後の新たな国際枠組

議定書体制は終焉を迎え、ダーバンプラットフォームの下

み・目標の構築にも強く貢献できる時機を得たものと言えで、主要国すべてが参加する新たな枠組み構築に踏み出す

る。

こととなった。COP17 をはじめ、これまでの地球温暖化

２．分析・評価のためのシナリオ対応のための国際交渉や各国国内での対応を見ても、各国は多様な目的を有し、また、国によって経済発展段階は異モデル分析は、ある合理的なシナリオを導くことができ、なり、また優先される政策課題も異なっている。多様な目

意思決定サポートのツールとして大変有用であるが、一方的をバランスさせた中で温暖化対応をとらざるを得ないので、現実社会の多くを捨象せざるを得ず、時として誤ったが現実である。このような現実の世界を改めて見つめると、メッセージを発信してしまうこともある。本研究開発プロ

図 1 ALPS で策定予定のシナリオ

09システム研究グループ

研究活動概説オ」（シナリオ B）の２種類である。

ジェクトでは、モデルによる定量的な分析に先だって叙述

温暖化政策実施における背景状況に関するシナリオは次的なシナリオ策定を行い、より広く、より深く、現実社会の３種類である。シナリオ I「多目的多様性社会シナリオ」の動向の把握に努めてきた。
分析・評価のためのシナリオとして、1) 社会経済状況

は、現在の社会行動に近いことを前提としたシナリオであに関するシナリオ、2) 温暖化政策実施における背景に関る。このシナリオでは、温暖化対策技術普及の様々な障壁するシナリオ、3) 排出削減レベルに関するシナリオ（濃が存在することが表現される。シナリオ II は「温暖化対策

度安定化レベル）について策定している。これに加え、サ優先シナリオ」であり、このシナリオにおいては、様々なブシナリオとして、温暖化対策技術の開発普及状況等につ目的の中で温暖化対策の優先度が高く、温暖化対策をコスいて策定している（図 1）。

ト効果的に実施することが優先されるシナリオである。シ

社会経済状況に関するシナリオは、その主要なドライビ

ナリオ III は「エネルギー安全保障優先シナリオ」であり、ングフォースは技術の進歩であるとし、その不確実性の範エネルギー安全保障の視点から国内資源の利用が優先され囲として２種類の見通しを策定した。技術進歩は不確実でるようなシナリオである。

あり、将来の革新性の高い技術を予期することは不確実性

排出削減レベルに関するシナリオは、IPCC が第５次評が高いと考えたためである。本来、政策によっても技術の価報告書に向けた新シナリオのために選定した４つの排進歩は変わり得るが、それ以上に意図しない不確実性が大出シナリオに沿って、ベースライン（RCP では 2100 年にきいものと考えた。シナリオは、これまでの奇跡的とも言

放 射 強 制 力 が 8.5 W/m2）、RCP6.0（6.0 W/m2）、RCP4.5

える高経済成長から先進国を中心に次第に緩やかなる経済（4.5 W/m2）、RCP3PD（3W/m2 をピークに 2100 年に 2.6

成長へと変化していく「中位技術進展シナリオ」（シナリW/m2）相当の排出推移、およびこれに 3.7 W/m2 程度のオ A）と、奇跡的とも言える技術革新が今後も継続し一人シナリオを加えた５シナリオについて分析を行っている。

当たり GDP 成長も大きく成長する「高位技術進展シナリ

図 2 定量的シナリオ策定のためのモデル群

10

システム研究グループ

研究活動概説では、叙述的シナリオに沿った定量的なシナリオを、RITE

３．各種コンピュータモデルの開発
持続可能な発展の大きな文脈の中で、シナリオを策定すで開発した各種モデルを利用し、また、それらモデル間のるためには、温暖化に関連しつつも、より幅広い社会状況

データ整合性を確保しながら策定している。これによっを評価できるモデルが必要である。本研究プロジェクトでて、エネルギー、気候変動関連のみならず、経済社会など、

は、RITE がこれまでに開発してきたモデルや、本研究プ

広く持続可能な発展と関連する指標の評価も行うことがで

ロジェクトにおいて新たに開発したモデルを総合的に利用

き、より広範な視点から、的確な意思決定のサポートが可

して、シナリオ策定に取り組んできた。

能となる。

詳細な国別、セクター別・技術別のエネルギー起源 CO2

図 3 の よ う な ５ つ の CO2 排 出 削 減 レ ベ ル（ALPS

排出削減の分析が可能な DNE21+ モデルや、食料需給・Baseline、CP6.0（750 ppm-CO2eq. 程 度 ）、CP4.5（650

淡水資源・土地利用変化評価モデルなどのモデルによっ

ppm-CO2eq. 程 度 ）、CP3.7（550 ppm-CO2eq. 程 度 ）、て、それぞれのシナリオを表現する各指標が、整合性を有CP3.0（450 ppm-CO2eq. 程度））の排出推移について、各するように定量的な分析を行うことができるようにしてい種指標の評価を行っている。このとき、これと整合性をる（図 2）。

有した CO2 以外の温室効果ガスの効果を含めた気候変動

また、国別、セクター別・技術別の対策の提示が重要での推定を行うと、図 4 のような全球平均気温の上昇が予ある一方、温暖化対策、持続可能な発展は長期を考えた上想される。ALPS CP3.0 は、全球平均気温上昇が産業革命での対応が不可欠である。そのため、短中期を扱う国別、以前比で 2℃以下に抑制が期待できる排出推移となっていセクター別・技術別評価が可能なモデル以外にも、気候変る。温暖化影響被害のことだけを考えれば、このようなで動、温暖化影響を考慮した評価が可能なより長期を対象にきるだけ低いレベルに抑制することは望ましいが、様々な評価できるモデルも用いて、総合的なシナリオ策定に取りトレードオフが存在し、複数の指標で見たときに、これが組んでいる。

必ずしも望ましいというわけではない。
図 5 は、CO2 の限界削減費用の推移を求めたものである。

４．脱地球温暖化と持続的発展可能な経済社会シナリ

2050 年 の 限 界 費 用 は、CP6.0 の と き 6$/tCO2、CP4.5 はオの総合評価28$/tCO2、CP3.7 は 137$/tCO2、CP3.0 は 376$/tCO2 と 推社会は多様であり、温室効果ガス排出量と温暖化対策費計された。CP3.0 シナリオの場合、他の排出削減レベルと用といった温暖化関連の指標について評価するだけでは比べて、限界削減費用が急激に大きくなる傾向があり、対シナリオの評価として不十分である。ALPS プロジェクト

策に伴う経済的な負担が大きいことが示唆される。

図 3 ALPS における排出削減レベルに関するシナリオ （世界の CO2 排出量）
注） RCP （Representative Concentration Pathway） は、 IPCC の新排出シナリオであり、 放射強制力レベルの違いによる４つのシナリオが選定されている。

11

システム研究グループ

研究活動概説図 4 排出削減シナリオ別の全球平均気温上昇
注） ALPS シナリオと RCP シナリオの差異は、 主に非 CO2 の温室効果ガス排出削減の見通しの違いによるものである。

図 5 排出削減シナリオ別の CO2 限界削減費用 （シナリオ A-I）

図 6 は、ALPS A-Baseline、CP4.5（650 ppm-CO2eq. 程

自給率といった指標よりも、食料輸入額が購買力に比べ、度）、CP3.0（450 ppm-CO2eq. 程度）の３種類の排出レベ

どの程度占めるのかはより重要と考えられる。そこで、こルにおけるエネルギーセキュリティ度に関する評価結果での指標により、食料セキュリティを評価した。所得（GDP）ある。CO2 排出削減を進めると、石油等の利用が減少し、が増加すれば、セキュリティ度が高まるが、温暖化対策を

エネルギーセキュリティにも良いということが一般的には取り過ぎて GDP が減少すれば、セキュリティ度は下がる。

言われるが、ここでの定量的な評価からは、地域によって一方、食料生産性向上が食料需要の増大に追い付かず、新は、石炭利用を減少させ、ガス利用を増すことにより、むたな土地が必要になった場合には、食料価格上昇が見込ま

しろ脆弱性が増すと評価されるケースも多い。排出削減レ

れ、食料セキュリティ度は下がる。食料生産性には気候変

ベル、地域によって、エネルギーセキュリティ度は、異なっ化が影響を与え、大きな気候変化は食料生産性を悪化させ、てくる。

食料価格の上昇となり得る。更には、食料との競合が大きまた、図 7 には食料セキュリティ指標として、GDP あいバイオエネルギー利用を行う場合にも食料価格上昇が見たりの食料輸入額を示す。グローバル化した世界において、込まれる。これらを総合的、整合的に評価した結果である。

12

システム研究グループ

研究活動概説図 6 地域別のエネルギーセキュリティ指標 （シナリオ A-I。 米国の 2000 年値を 100 として規格化したもの）

図 7 地域別の食料セキュリティ指標 （シナリオ A-I シナリオ A-I。 日本の 2000 年値を 100 として規格化したもの）

５．おわりにこれを見ると、CO2 削減レベルを低くすれば、食料セキュ
リティが増すわけではなく、むしろ、逆の傾向が見られる。

ALPS プロジェクトでは、脱温暖化と持続可能な発展に

持続可能な発展は、将来世代の幸福が損なわれないよ

関する総合シナリオ策定を行うため、叙述的シナリオにう、現世代が適切な対応をとることと考えられる。温暖化

沿って、RITE で開発してきたモデル群を利用し、整合性対策を怠れば、将来世代の幸福が大きく損なわれる恐れがのある脱温暖化と持続可能な発展に関し、様々な指標でシあり、その対策は重要である。一方で、負担が大きすぎる

ナリオを評価することにより、総合的、かつ、定量的なシ対策をとれば、経済や他の持続可能な発展に関する事象にナリオ作成を行ってきた。策定したシナリオ、研究成果を、悪影響を及ぼし、将来世代の幸福をかえって損ねてしまう

国内外に広く提供、情報発信し、IPCC 等の科学的知見の恐れがある。それを避け、持続可能な発展を成し遂げるた集積のみならず、国内外における温暖化対策の意思決定のめには、様々な目的をいかによくバランスさせるかが重要ための基礎的情報として役立てられるようにしていく。

であり、CO2 排出削減もバランスをもった取り組みが重要
と言える。

13

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及び実用化への取り組み
１. はじめに可能との予測である。

バイオリファイナリーは、米国エネルギー省（DOE）に直近の動向では、現在のバイオリファイナリーの負のよる造語であり、バイオマス資源からのバイオ燃料や化学側面として、食料資源との競合が深刻な問題となってお品製造に関する技術や産業を指している（図１）。バイオ

り、非可食バイオマスへの原料シフトが喫緊の課題であ

マスは光合成で CO2 を固定した植物由来資源のため、燃る。経済協力開発機構（OECD）と国連食糧農業機関（FAO）

焼させると CO2 が発生するが、ライフサイクル全体でみが 昨 年 共 同 で 発 表 し た 報 告 書（Agricultural Outlook

ると大気中の CO2 濃度には影響を与えないとされている

2011-2012) では、途上国や新興国の人口増加や経済成長（カーボンニュートラル）。米国では 21 世紀の脱化石資源・による穀物等の農産物の需要拡大と、エネルギー価格高騰

循環型社会の構築に向けた重要な施策と位置付け、1990

による農産物生産コスト上昇により、今後も農産物価格の年代から国家科学戦略として強力に推進してきた。EU も高止まりが予想されている（図 2）。

本技術の重要性を強く認識し、米国同様に様々な支援策を

２．バイオ燃料打ち出している。国際エネルギー機関（IEA）が昨年発表
した輸送用バイオ燃料のロードマップによれば、バイオ燃2011 年の世界バイオエタノール生産量は、F.O. Licht 社

料の輸送部門における寄与度（使用総エネルギーに占める等によると 234 億ガロン（8900 万 KL）に達する見込みで、

割合）は、現在の 2％から 2050 年には 27％に増加すると2009 年から 20％の伸長が予想される。米国での生産量は予測されている。この場合、バイオ燃料の生産量が現在にその約 60％（135 億ガロン）を占め、2010 年には E15（エ比べて 2050 年には 10 倍に増えることになるが、原料バ

タノール 15％添加ガソリン）が認可されたことから、今イオマス栽培に必要な耕作地については、トータルでの生後も需要が増える予測である。しかし、米国内のトウモロ

産性の向上などにより、現状の 3 倍の面積で賄うことがコシの 40％がバイオ燃料原料として消費されていること

図 1 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生産14䝔䜨䜮◂✪䜴䝯䞀䝛◂✪Ὡິᴣㄕ

Ἔ⣊✀Ꮚ⢒⢾䝃䝤䝃䝝䝷䜰䝣䝸䜹すḢ⢒⢏✐≀ᅒ 㻕䚭ୠ⏲㣏ᩩᾐ㈕䛴ቌຊ 䟺ᕞ䟻 䛮㎨⏐∸౮᰹䛴୕᪴ 䟺ྎ䟻

から早急な原料転換が求められている。そのため米国政府

資源と競合しない非可食バイオマスの利用が求められていは、非可食バイオマスであるコーンストーバー等の農産廃る。ターゲットとしては、プロパンジオール生産などのファ

棄物やスイッチグラス等のエネルギー作物に由来するセル

インケミカルからアクリル酸、イソプレン等の大型市場品、ロースを利用したバイオ燃料開発を強力に推進している。

各種カルボン酸、アミン類、芳香族化合物などに拡大してセルロース・エタノールは LCA（Life Cycle Assessment）

おり、ジョイントベンチャーも数多く誕生している。グリー

評価からも CO2 排出削減に高い効果が示されるなど、クン化学品の将来市場としては、種々の推定が出されている

リーンな燃料として期待されているが、米国でのセルローが、一般的な見方としては、2015 年には $70B、2020 年

ス・エタノール実証生産は、発酵阻害物質に関連する技術には $100B とされている。

的な課題等により計画が遅れている模様である。

４．RITE バイオプロセス（増殖非依存型バイオプロセス）

バイオ燃料全体の 2011 年世界生産量は 446 億ガロンとの技術開発予測されており、2015 年にはさらに 20％拡大するとされている（Lux Research 社）。EU では、バイオ燃料生産に

バイオ研究グループでは、これまでに新規技術コンセプ

おける環境破壊への懸念などを背景としたバイオ燃料へのトに基づく革新バイオプロセス「RITE バイオプロセス（増増税や近年の景気後退から、バイオディーゼルの消費が鈍

殖非依存型バイオプロセス）」を確立し、バイオ燃料や有化しているが、中国やインド、東南アジア、南米などの新機酸を始めとした有用化学品を、高経済性で製造する技術

興国では、積極的なバイオ燃料への投資拡大が続いている。

開発に大きな成果を上げてきた。本プロセスは、非可食バ

日本でも「エネルギー基本計画」が 2010 年に閣議決定され、イオマス由来の混合糖（C6 と C5 糖類）の同時利用をは

バイオ燃料については、2020 年までに全国ガソリン消費

じめとする世界初の成果を達成しており、バイオ燃料生量の 3％相当以上の導入を目指している。

産に応用した「セルロースからの混合糖同時変換によるエタノール製造技術」は、第 18 回日経地球環境技術賞の３．グリーン化学品

大賞に選出されるなど高い評価を頂いている（RITE Today

バイオ燃料と同じく成長が見込まれるのがバイオプロセ

2009 トピックス参照）。本プロセスは海外でも注目されてスによる化学品生産の分野である。グリーン化学品の生産

おり、当グループリーダーは 2011 年度米国工業微生物学

は、バイオ燃料より高度な技術開発が求められるが、バイ会 Fellowship award を日本人で初めて受賞した（トピッオリファイナリーの観点からはさらに広い製品群や市場規

クス参照）。また、ドイツの研究グループがコリネ型細菌

模が予想され、サステイナブルな産業として今後の発展がを用いて追試を行い、微生物の増殖と生産フェーズを分離期待されている。原料としてはバイオ燃料と同様に、食料する我々の革新的なバイオプロセスが可能であることを確

15

バイオ研究グループ

研究活動概説認している。以下に RITE バイオプロセスの技術内容を紹STY, 単位反応容積の時間あたりの生産量）を備えたバイ介する。

オプロセスが実現した。

４.１

４.２

RITE バイオプロセスの特徴

C6 糖類，C5 糖類の完全同時利用

本プロセスでは、ターゲット物質を効率的に生産できるデンプン系バイオマスの構成糖はグルコースなどの C6ように代謝設計した微生物（コリネ型細菌）を大量に培養糖類であるが、セルロース系バイオマスの加水分解物であし、細胞を反応槽に高密度に充填後、嫌気的な条件で細胞る混合糖には、セルロース由来の C6 糖類と、ヘミセルローの分裂を停止させた状態で反応を行う（図 3）。高効率化

ス由来の C5 糖類（キシロース、アラビノース）が共存しの鍵は、微生物の増殖を抑制した状態で化合物を生産させている。そのため、発酵工程に用いる微生物は、混合糖中ることにあり、このため増殖に必要な栄養やエネルギーがの C6 糖類と C5 糖類を同時利用できることが効率的物質不要である。これにより微生物細胞をあたかも化学プロセ

生産に必須の条件となる。我々は、コリネ型細菌の遺伝子

スにおける触媒のように利用することが可能で、通常の化改良により、C6 糖類および C5 糖類の完全同時利用を達成

学プロセスと同等以上の高い生産性（space time yield；

し、効率的なセルロース系バイオマス利用を可能とした。

図 3 RITE バイオプロセスと従来法との比較

図 4 非可食バイオマスの糖化による混合糖の利用拡大

４.３

害するため工業化では大きな課題であった。しかしながら、発酵阻害物質に対する高度耐性

発酵阻害物質とはフェノール類やフラン類、有機酸類な

RITE バイオプロセスは、これらの発酵阻害物質に対してどを指し、セルロース系バイオマスの糖化工程で副生され高い耐性を示した。この理由は、発酵阻害物質の作用機構

るバイオマスの過分解物である。微生物の生育を強力に阻は微生物の増殖阻害であり、我々のプロセスは非増殖状態

16

バイオ研究グループ

研究活動概説４.５

で物質生産が行われているためである。即ち、増殖非依実用化への取組み

存型の RITE バイオプロセスにおいては、その代謝機能は、企業とのセルロース・エタノール生産等の共同開発に加発酵阻害物質から影響を受けないことが明らかとなった。

えて、一昨年から「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、企業や公的研

４.４

究機関との共同研究が可能である。現在、“グリーンフェ

今後の技術開発

コリネ型細菌のゲノム情報に基づいたメタボローム解析

ノール・高機能フェノール樹脂製造技術研究組合” 及び “バや代謝設計、ゲノム工学等のシステムバイオロジーを駆使

イオブタノール製造技術研究組合” の二つを設立して共同した遺伝子改良により、本プロセスを利用したターゲット開発を進めている。昨年、さらに事業化を加速させるため、化学品の拡大を進めている。エタノール、L、D 乳酸、コ事業会社 Green Earth Institute ㈱を設立した（トピックス

ハク酸等の高効率生産に加えて、ブタノールや芳香族、ア参照）。設立趣旨は、RITE バイオプロセスの事業化、なら

ミノ酸など幅広い展開を図っている。

びに温暖化対策を含む地球環境の保全及び持続可能な脱化
石資源社会の実現である。

芳香族化合物は、電子機器や自動車産業等では部品や素材原料の主要化合物であるが、従来の発酵法では経済的生

５．終わりに産が極めて困難とされている。従って、これらを RITE バ
イオプロセスでグリーン化学品として生産することによ地球温暖化防止や環境対策に資する技術開発競争は、今り、日本企業が高い競争力を維持している産業分野のさら後も世界レベルで激化・拡大し続けると予想される。我々なる強化に貢献できる。また、アミノ酸は、通気撹拌用のRITE は、独自技術である「RITE バイオプロセス」を基盤

コンプレッサーや撹拌モーター等の設備が必要な好気プロとし、内外企業との共同研究開発によりバイオリファイナ

セスで発酵生産されている。RITE バイオプロセスは、こリー産業を早期に実現すべく努力していきたい。

れらの設備を大幅に簡略化でき、より低コストでの生産が可能と予想されることから、本プロセスを利用したアミノ酸製造技術開発を進めている。

図 5 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

17

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
１．CO2 分離・回収技術研究開発

れ可能な実用的な技術開発を進めている。

CCS（CO2 capture and storage）は、化石燃料の燃焼でなお当グループは、ゼオライト分離膜による CO2 分離発生した CO2 を回収する技術と、回収した CO2 を地中に技術、パラジウム膜による H2 分離技術、膜・吸収ハイブリッ

貯留・隔離する技術である。

ド法による CO2 分離技術、圧力を利用したプラスチック

CCS コストの 6 割程度は排出源からの CO2 回収に要す成型技術などの独自シーズ技術を有しており、その普及にると試算されており、CCS の実用化促進には CO2 回収コ努めている。その中で膜・吸収ハイブリッド法による CO2

ストの低減が重要である。

分離技術が民間企業に採用された。

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

２．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、炉ガスから従来の半額となる 3,000 円 /t-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・回収コ収する目処を得た。実証研究となる COURSE50 プロジェ

ストを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 /t-CO2（2015 年）

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を狙った化学吸収液の開発を継続している。
一方、高圧ガスからの CO2 回収に適した高性能な吸収トで分離・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開発」プロジェクト（COCS プロジェク液を開発し、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 を含む高圧ガスから CO2 を選択的にきた（図 1）。

分離・回収する分子ゲート膜で、IGCC 等の高圧ガスから
1,500 円 /t-CO2（2015 年）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、RITE と民間
企業 3 社で技術研究組合を設立し、実用化を目指した膜モジュール、膜分離システムを開発中である。
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、

図 1 低品位廃熱を利用する CO2 分離回収技術 （COCS） 概要

アミン系の CO2 吸収液を固体吸着材に担持させた新たなこのプロジェクトでは、種々の高性能な新吸収液を開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発した。それまで標準的に使用されていた MEA（モノエ

発により CO2 分離技術をリードし、かつ産業界が受け入

タノールアミン）の CO2 分離・回収エネルギーに対して、

18

化学研究グループ

研究活動概説本プロジェクトで開発した吸収液は分離・回収エネルギー

力のもと、実高炉ガスを用いる 1t および 30t-CO2/d 能力設

消費量の大幅低減を達成した。

備（図 3）での評価に取組んでいる。

この開発成果は、製鉄所プロセスガスからの CO2 分離・

これまでに、以前に開発した化学吸収液（開発液 1）よ回収を目的とした環境調和型製鉄プロセス技術開発プロ

りも消費熱エネルギーを低減した化学吸収液（開発液 2）

ジェクト（COURSE50、平成 20 年度から 5 ヵ年）に引きの開発に成功している（図 4）。開発液 2 の熱エネルギー継がれた。

消費量は 2.5GJ/t-CO2 を達成し、さらに実機では 0.1GJ/

現在、我々は、COURSE50 プロジェクトに適したより

t-CO2 程度の改善が見込まれる。

高性能な新吸収液（目標とする分離・回収エネルギー 2.0GJ/
t-CO2）を見出すべく研究開発に取り組んでいる（図 2）。

図 4 性能 （消費熱エネルギー） 評価状況

また、これまでの研究経験を基にして、平成 19 年度か
図 2 新規吸収剤開発

ら平成 21 年度まで、高圧条件下での CO2 分離・回収に適分離・回収エネルギーを最小化するためには CO2 分離・した吸収液の研究開発に取り組み、吸収および放散性能の回収時の化学的反応熱を最小化し、設備を最小化するため優れたアミン系吸収液を開発した。我々は、これらのアミに CO2 分離・回収反応速度を最大化しなければならない。

ン吸収液を用いた高圧ガスにおける化学吸収法を新たな一般に、反応熱と CO2 分離・回収速度はトレードオフのCO2 分離・回収方法として提案していく。

関係にあるが、これらを両立する吸収液を開発する必要が

さらに、化学吸収法のプロセス研究として、新規プロある。

ジェクト（「二酸化炭素回収技術高度化事業」経産省委託

そこで我々は、新日本製鐵㈱および東京大学とともに最事業、平成 22 年度〜）おいて、“先進的な化学吸収液を新の計算化学や合成化学を駆使した高性能な新規アミン吸実機システムレベルで評価する標準的手法の開発” を進め収液の開発を行うとともに、新日鉄エンジニアリング㈱の協ている。具体的には、化学吸収液をエネルギーと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。平成 22 年度には国内企業所有のパイロットプラント（10t-CO2/d 規模）を用いて RITE 開発液の性能を評価するとともに、プロセスシミュレーションに必要なデータの収集を行った。

３．高圧ガスから CO2 と H2 を分離する高分子系膜の開発
図 3 試験設備の外観

日本政府が提唱する「クールアース 50」の革新的技術

19化学研究グループ

研究活動概説CO2 選択透過のさらなる向上を検討中である。

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

この成果を元に、㈱クラレ、日東電工㈱の分離膜メーカー

含む混合ガスを製造し、CO2 を回収・貯留して、H2 をクリー

2 社及び新日鉄エンジニアリング㈱と次世代型膜モジュー

ンな燃料として用いる。この圧力を有する混合ガスから、ル技術研究組合を設立し、分離膜開発、膜モジュール開発、

1,500 円 /t-CO2 以下のコストで CO2 を回収できる新規な膜分離システム開発を実施中である（図 7）。

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 5 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とで、従来の膜では分離が難しかった CO2 と H2 を効率良く分離できる。現在までに、新規に開発したデンドリマーが優れた CO2 と H2 の分離性能を有することを見出し、こ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複合膜で世界トップ性能となる 30 を超える CO2/H2 選択
図 7 民間企業との連携による膜モジュール化性を得ている。図 6 に、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 分離性能を示す。現在、デンドリマー膜の開発は、炭素隔離リーダーシップ

これらの材料をベースに膜材料の改良、薄膜化等による

フ ォ ー ラ ム（Carbon Sequestration Leadership Forum,
CSLF) ＊ の認定プロジェクト「圧力ガスからの CO2 分離」に登録され、米国エネルギー省国立エネルギー技術研究所（DOE/NETL）と共同研究を実施している。更に、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行っている。

＊米国が、炭素隔離技術の開発と応用を促進するための国際協力を推進する場として提案した組織。日本を含む多数の国・地域が参加しており、CO2 の回収、地中貯留等に関す
図 5 分子ゲート膜の概念図

る多数のプロジェクトに対して支援を行っている。

４．耐水蒸気型吸着剤による CO2 吸着分離技術開発
水蒸気共存条件下でも CO2 の吸着性能が低下しない新
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開発している。また最近、高圧ガスからの CO2 分離に有効な材料を開発し、本吸着剤を利用した省エネルギー型のCO2 吸着分離プロセスを検討している（図 8）。
従来型の 13X ゼオライトは、低 CO2 分圧で吸着が飽和するため、高圧ガスからの CO2 回収には不向きであるが、
図 6 デンドリマー包含膜と CO2/H2 分離性能

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

20

化学研究グループ

研究活動概説ず、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。

図 9 新規固体吸収材の開発

６．GCEP の紹介
ス タ ン フ ォ ー ド 大 学 の GCEP（Global Climate andEnergy Project） か ら「 先 進 的 CO2/H2 分 離 材 料 の 開 発 」
図 8 耐水蒸気型吸着剤による CO2 分離プロセスを受託している。この「先進的 CO2/H2 分離材料の開発」
では、亜臨界並びに超臨界状態の CO2 を鋳型とする新し

５．化学吸収剤を用いた CO2 分離・回収技術の高度化

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地球温暖化対策としての CCS 技術は早期の実用化が期る。その概念を図 10 に示す。CO2/H2 分離材料では、膜中待されており、低エネルギー・低コスト型の CO2 分離・に存在する CO2 親和性物質を分子レベルで構造制御する回収技術の開発、および化学吸収法の実証試験や商業規模

ことにより、優れた分離性能を発現することが可能となる。

の事業検討が近年進められている。RITE は、これまでに

図 10 に示すように、超臨界 CO2 の存在下では、分離膜中蓄積した化学吸収法等の CO2 分離・回収技術をベースに、の CO2 親和性物質が CO2 と接した最適な構造をとってい

平成 22 年度に新たなプロジェクト（「二酸化炭素回収技

る（状態 A）。超臨界 CO2 を除去する際に構造が維持され術高度化事業」経産省委託事業）を立ち上げ、CO2 高効率（状態 B）、CO2 親和性物質が CO2 の透過に最適な構造を有回収・低エネルギー消費型の固体吸収材の開発、および化する分離膜を得る可能性が期待される。

学吸収法のプロセス評価技術の開発に着手した。
固体吸収材は、化学吸収剤であるアミンを多孔質支持体に担持させた固体（図 9）で、アミンを水溶液として用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
失が無視できるため CO2 分離・回収エネルギー低減の可能性がある。固体吸収材の開発は、米国の NETL（National
Energy Technology Laboratory） に お い て 実 績 が あ り、
RITE は、NETL との技術交流を通して、RITE の化学吸収液

図 10 CO2 を鋳型に用いる分離膜開発の概念

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る。これまでに、RITE 液をベースとして比較的低温で脱離性能の良い固体吸収材を開発し、その実用可能性を検証
中である。

21

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 貯留技術開発の取り組み
１．CO2 地中貯留技術研究開発

果を用いて長期挙動予測シミュレーション技術の高精度化を図る。

CO2 地中貯留は、温室効果ガスである CO2 を大気に放③貯留層外部への CO2 移行解析

出することなく地下に安全に閉じ込めるための技術であり、油層に CO2 を圧入して石油の増進回収を行う EOR、貯留層外部への CO2 移行の主因とされる断層や廃坑井

炭層に CO2 を圧入してメタンを回収する ECBM、枯渇ガス等について、CO2 移行のモデリング手法や解析手法を検討

田への隔離、塩水性帯水層に貯留する方法などがある。こし、海域環境影響を監視するためのモニタリング技術等をのうち、RITE が取り組んでいる帯水層貯留では、
貯留層（砂

開発する。

岩）上部にガスや液体をほとんど通さないシール性の高い

これらの技術を現在計画中の CCS 大規模実証試験に適キャップロック（泥質岩）が存在し、CO2 を長期に安定し用し、我が国における CCS 事業を推進することを目標とて貯留することが可能である。

している。なお、2011 年度には次のような実績をあげる
ことができた。

・長岡サイトでの CO2 挙動解析
2003 年 7 月から 2005 年 1 月にかけて、新潟県長岡市
岩野原基地（国際石油開発帝石株式会社）において、計
10,400 トンの CO2 を地下 1,000m の塩水性帯水層に圧入した。圧入終了後も地下の CO2 の挙動を把握するため、坑井を利用して各種の現場測定を継続的に実施している。
2011 年度は物理検層、VSP 測定、貯留層の流体採取分析を実施して、CO2 圧入後の貯留状況の調査を行った。また、
図 1 CO2 地中貯留の概念図

これらの調査結果をもとにヒストリーマッチングを行い、長期挙動予測シミュレーション解析を進めた。なお、地中RITE では、貯留性能評価（地質モデリング）、CO2 挙動解析（モニタリング及び長期挙動予測）及び CO2 移行解析（安全性評価）に係る基盤技術の開発を進めている。
①貯留性能評価手法の開発
長岡 CO2 圧入実証試験サイトにおける弾性波探査、物理検層、コア試料の物性試験等の結果を基に、貯留層の地質構造を詳細に把握し、我が国特有の砂泥互層や砂礫層のような複雑な地質特性を反映した地質モデリングを行うことにより、貯留層の性能評価手法を開発する。
②貯留層内の CO2 挙動解析
長岡実証試験サイトにおける過年度並びに本事業において新規に取得する物理検層等のデータを総合的に解析し、図 2 比抵抗の変化率及び流体採取ポイント （観測井 OB-2）

CO2 貯留メカニズムを明らかにするとともに、これらの成22

CO2 貯留研究グループ

研究活動概説

貯留の実証試験は海外でも実施されているが、圧入後のテムの導入と評価を行っており、16 モジュール（800m）

CO2 挙動を継続的に監視しているのは長岡サイトだけであの OBC による内陸貯水池における性能評価実験を経て、り、その成果は世界から注目を集めている。

2010 年度には 24 モジュール（1,200m）による短期の実海域実験を実施し、その能力と有効性を実証した。2011
年度においては、CCS 大規模実証試験サイトにおける実適用を視野に入れ、さらに 24 モジュール（1,200m）を追加した上で、相模湾平塚沖において長期間連続観測を実施した。今後も引き続き、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 3 地層水中の溶解 CO2 濃度

・X 線 CT 画像解析による CO2 流動の可視化
帯水層を構成する多孔質砂岩層に圧入された CO2 の挙動を解明するために導入した最新鋭の X 線 CT 装置を用いることで、砂岩の空隙構造における超臨界 CO2 流動の可図 5 常設 OBC 観測システムの概念図視化に成功した。今後は、岩石の孔隙率及び CO2 飽和度を評価し、弾性波速度との関連付けにより CO2 モニタリ
ング技術の向上を目指す。

図 6 常設 OBC 敷設作業

・CO2 圧入時の地層への影響に関する研究
図 4 砂岩における CO2 流動状況の可視化画像（左 : CT 画像、 右 : 圧入された CO2 （赤） を示す CT 画像）

CO2 圧入に伴う微小振動を観測するため、米国ローレン
ス・バークレー国立研究所及びテキサス大学鉱山地質学研究所の協力を得て、米国炭素隔離地域パートナーシップの・常設 OBC 長期現場観測試験
海底下の CO2 地中貯留におけるモニタリング技術としCO2 圧入サイト（ミシシッピー州クランフィールド油田）て、2007 年 度 よ り 常 設 OBC(Ocean Bottom Cable) シ スに微小振動計を計 6 台設置し、2011 年 12 月から観測を

23

CO2 貯留研究グループ

研究活動概説開始した。今後、CCS 大規模実証試験及び実用化において物的ベースラインの調査法を検討するとともに、潜在的移安全に CO2 圧入ができるように微小振動観測技術を開発

行経路から海底付近に到達し、海水中に拡散する CO2 のする。

挙動予測モデルを構築し、海底生態系への CO2 影響評価
手法を開発する。

・環境影響評価
CO2 移行に係る安全性評価手法開発の一環として、海底

２．日中 CCS − EOR プロジェクト

堆積物中における CO2 移行シミュレーションのベースと化石燃料の燃焼時に排出される CO2 を回収し地中に貯なるモデルを選定し、CO2 移行モデル構築を開始した。ま留する CCS は、今後 2100 年までの地球温暖化対策にとった、海域環境モニタリング手法開発の一環として、微生物てきわめて重要な技術であり、なかでも CCS に原油増進活性を用いた CO2 モニタリング手法の検討を行った。さ回収を組み合わせた CCS-EOR は、商業的利益を生むこと

らに、海底生態系への CO2 影響評価手法開発の一環として、から早期実用化が可能なものとして注目されている。既に

底生生物に及ぼす CO2 影響データベース構築に着手する

米国においては天然に存在する CO2 を活用した CO2-EOR

とともに、英国における研究開発の情報収集を行った。今が年間 6 千万トンの規模で実施されており、今後、特に後は、海域環境モニタリングに関する物理的、化学的、生エネルギー原単位当たり CO2 排出量の多い石炭火力発電

図 7 CCS-EOR の概要図

図 8 「CCS-EOR 日中協力テーマ確認書」 調印式

24

CO2 貯留研究グループ

研究活動概説所の排出 CO2 を対象とした CCS-EOR の普及が期待されてなどを通じて技術交流を深めてきた。そしてこれら技術交いる。

流の結果に基いて、CCS-EOR 日中協力テーマとして、①

中国は、近年の目覚しい経済発展に伴い CO2 排出量がCCS-EOR（CCUS）全体システムの検討、②貯留層評価技

年々増加し、2007 年には世界最大の CO2 排出国となった。

術の検討、③微生物利用地中メタン再生技術検討の 3 テー

日本も世界第５位の CO2 排出国であり、この両国が協力

マを選定し、2011 年 9 月 28 日に北京にて「CCS-EOR 日

して CCS-EOR の共同調査研究を行うことは、地球温暖化

中協力テーマに係る確認書」を調印した。
2012 年は、RITE 担当テーマである「貯留層評価技術の防止の観点から国際的に非常に大きな意義を持つ。
RITE は、中国石油天然気集団公司（CNPC）と CCS-EOR

検討」について、中国石油と共同で、RITE が保有する貯

ワークショップ（2009 年、2010 年）、省エネルギー・環

留層評価技術の中国油田での適用可能性について詳細検討

境保全・GHG 削減ワークショップ（2011 年）の共同開催を実施する予定である。

や、日中の CCS ／ CCS-EOR 関連施設／サイトの相互視察

25

501*$4
GHGT-11（第 11 回温室効果ガス制御技術国際会議）2012 年 11 月に京都で開催
GHGT-11 準備室

Research Institute of Innovative
Technology for the Earth

GHGT-11■ 日程：2012 年 11 月 18 日（日）〜 22 日（木）（於；国立京都国際会館ほか）■ 主催：RITE 及び IEAGHG

GHGT-11 実施に係る RITE と IEAGHG との覚書締結（写真左 ： RITE 理事長 茅 陽一、 写真右 ： IEAGHG 事務局長 John Gale 氏）

2012 年 11 月、RITE が 日 本 側 の 主 催 者 と な り、GHGT-11 を 京 都 で 開 催 し 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（IEAGHG）（RITE が日本代表機関）
による国際会議です。会議は、北米−欧州−アジア太平洋 3 地域が持ち回りで 2 年に 1 回開催されています。GHGT-11 は、前身の ICCDR 会議を含めると 20 周年の節目にあたり、また、
10 年振りの日本での開催となります。
《GHGT-11：プログラム概要（暫定）》近年の GHGT 会議では、温室効果ガスの制御技術について、CCS（CO2 回
収・貯留技術）に係る研究成果の発表が中心となっています。GHGT-11 では、Call for Papers に基づき 2011 年 9 月 26 日〜 2012 年 2 月 15 日の間に応募のあった論文要旨をプログラム委員会で選考し、口頭発表（６つ程度のセッションを同時開催）やポスターセッションから成るテクニカルセッション
で発表・議論を行います。

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化学研究グループ

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《GHGT-11: Call for Papers で要旨を募集した論文テーマ》

GHGT-11 のテクニカルセッション（口頭発表、ポスターセッション）では、CCS に関する上記テーマの議論を深めつつ、一方、基調講演やパネルディスカッションでは、より広い視野でエネルギー政策、先進技術の商業展開に向けた課題解決方策、国際協力のあり方等を議論するとともに、日本の最先端の環境関連技術を世界に発信するような企画にしたいと考えています。

GHGT-10 ： 基調講演

GHGT-10 ： ポスターセッション

会議の参加登録は、2012 年 4 月 23 日より GHGT-11 公式ウェブサイトにて受付を開始し、
7 月 23 日までは早期割引料金で受付けます。2010 年にオランダで開催された GHGT-10 では、
参加者総数 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。CCS をはじめ、広く地球温暖化対策に関わる多くの皆様にご参加いただき、温室効果ガス削減の世界的な進展に力添えをいただきますよう、よろしくお願い申し上げます。
■ GHGT-11 公式ウェブサイト（英語）（参加登録受付、プログラムの詳細発表など）
www.ghgt.info
・早期割引登録期間：2012 年 4 月 23 日〜 7 月 23 日
・一般登録期間：2012 年 7 月 24 日〜 11 月 15 日

■ GHGT-11 に関する RITE ホームページ（日本語）
http://www.rite.or.jp/japanese/ghgt11/ghgt11.html

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革新的環境技術シンポジウム〜低炭素・グリーンイノベーションの実現に向けて〜
企画調査広報グループ
2011 年 12 月 1 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・
グリーンイノベーションの実現に向けて〜」を開催しました。
このシンポジウムは、経済産業省、公益社団法人日本化学会、公益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、IEAGHG 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 348 名の方々にご参加いただきました。
本シンポジウムでは、山地 憲治 RITE 理事・研究所長の講演に続き、地球温暖化対策シナリ
オ提案、バイオリファイナリー技術、CCS 技術
に関する研究成果と今後の展望について、世界の最新の技術動向と日本の状況を踏まえ、広く関係の皆様方にご報告させていただきました。
多くの方々にご参加いただき、活発な質疑やご意見をいただくことができました。参加者にアンケートを取った結果、194 名から回答をいた
だき、88％にあたる 171 名から、充実した講演内容であったという回答を頂きました。

ALPS 国際シンポジウム
システム研究グループ
2011 年 2 月 9 日、灘尾ホール（東京）にて平成 22 年度 ALPS 国際シンポジウムを開催致しました（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 5 件（国際応用システム分析研究所：
Nebojsa Nakicenovic 氏・Markas Amann 氏、米国ローレンスバークレー国立研究所：Mark
Levine 氏、パシフィックノースウェスト国立研究所：Leon Clarke 氏、国家発展改革委員会能源研究所：ジャン・ケジュン氏）、国内からの講演者の発表 2 件（電力中央研究所：杉山大志
氏、RITE 理事・研究所長：山地憲治）、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。
シンポジウム副題を温暖化対策シナリオ・分析の最前線とし、長期かつ多視点からシナリオ分
析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。

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バイオリファイナリー事業化に向けて Green Earth Institute 株式会社を設立
バイオ研究グループ
再生可能資源であり、食料とも競合しない非可食バイオマスを原料として、バイオ燃料やグリーン化学品を製造する新規産業「バイオリファイナ
リー」に大きな期待が寄せられています。我々の独自技術である「RITE バ
イオプロセス」を利用したバイオ燃料やグリーン化学品製造の事業化をさらに加速するため、事業会社「Green Earth Institute 株式会社」を設立しました。設立理念は、RITE バイオプロセスの事業化、ならびに温暖化対策
を含む地球環境の保全及び持続可能な脱化石資源社会の実現です。G.E.I. 社は、バイオリファイナリーにおけるリー
ダー的な存在として、グローバル展開を目指します。
名称：Green Earth Institute 株式会社
設立：平成 23 年 9 月 1 日
住所：〒 113-0033

東京都文京区本郷 7-3-1

東京大学アントレプレナープラザ 6F
東京大学アントレプレナープラザ

BioJapan2011(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 2011 年
10 月 5 日〜 10 月 7 日にパシフィコ横浜で開催され、今回から RITE は主催団体の一つとして参加しました。前回に引き続き「グリーンイノベーションサミット」セミナーが開催され、当グループの湯川理事がモデレータを務めました。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研究成果を展示すると共に、共同研究中の企業もパネルや RITE バイオ
プロセスで生産した原料を使用した製品を展示しました。また、9 月に設立した事業会社「Green
Earth Institute 株式会社」の紹介を行いました。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。

経済産業省製造産業局長上田隆之様ご視察

RITE ブース29

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2011 年度、米国工業微生物学会 Fellowship award を受賞
バイオ研究グループ
米国工業微生物学会（The Society for Industrial Microbiology）は、1949 年にニューヨー
クで設立されたバイオテクノロジーに必須の応用微生物分野を代表する学会です。本学会ではバイオリファイナリーに関連する微生物や微生物が生産する酵素、生理活性物質などの幅広い先端研究成果が発表・討議され、著名大学をはじめ世界的な化学・バイオテクノロジー企業が会員に名を連ねています。
Fellowship award は 1985 年に創設され、応用微生物分野での業績に与えられるもので、日本人の受賞は今回が初めてです。右の写真は、2011 年７月の授賞式の模様です。

SIM President Badal Saha 博士と受賞の湯川理事

革新的 CO2 膜分離技術シンポジウム〜温暖化防止に貢献する膜分離技術の最新動向〜
化学研究グループ
2011 年 11 月 4 日、次世代型膜モジュール技術研究組合主催、経済産業省共催により、第一ホテル東京において、革新的 CO2 膜分離技術シンポジウム「温暖化防止に貢献する膜分離技術の最新動向」が開催されました（日本 CCS 調査株式会社（JCCS）、グローバル CCS 機構（GCCSI）及び（社）新化学技術推進協会（JACI）後援、日本膜学会及び化学工学会（SCEJ）
協賛）。政府関係者、企業、大学、研究機関から 170 名の参加を頂きました。
次世代型膜モジュール技術研究組合は、RITE の化学研究グループが世界に先駆けて研究開発した分子ゲート膜を実用化するために、㈱クラレ、日東電工㈱、新日鉄エンジニアリング㈱及び RITE により、設立されました。
このシンポジウムは、技術研究組合が行っている CO2 分離膜技術の最近の研究開発動向や海外での開発状況全般について報告し、CO2 分離回収に関心を持つ方々に最新の情報を広く伝え、官民挙げての CO2 削減に関する研究開発活動に理解を得ることを目的としました。
シンポジウムでは、地球温暖化への対応（RITE 茅副理事長（当時））、膜分離技術の現状と将来展望（工学院大学中尾教授）、北米の最新膜技術動向（米国テキサス大学

授）、膜技術の海外調査報告（技術研究組合
合伊勢主管）、次世代型膜モジュール（技術研究組

風間専務理事）、膜の世界市場展開（技術研究組合

Freeman 教

岩堀シニアコンサルタント）について講演がありました。
技術研究組合メンバーによるポスターセッションも行い、関係の皆様方と議論をすることができました。
来場者にアンケートをした結果、85 人から回答いただき、69％にあたる 59 人から、良かったという回答を頂きました。
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CCS ワークショップ〜社会合意へ向けた安全性評価〜
CO2 貯留研究グループ

2012 年 1 月 18 日（水）、ベルサール汐留（東京都中央区）において、CCS ワークショップ「社会合意へ向けた安全性評価」を開催し（共催：経済産業省、後援：産業技術総合研究所、電力中央研究所、Global CCS Institute、IEA Greenhouse Gas R&D Programme、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 386 名の参加をいただ
きました。
ワークショップでは、「持続可能なエネルギーシステムにおける CCS の役割」
（RITE 理事･研究所長 山地憲治）、「CCS の実用化と商業化に対する課題」（IEAGHG ジェネラルマネージャー
John Gale 氏／英国）、「CO2 地中貯留の “実用化に向けて” −サイト選定の課題、そのリスク、不確実性」（CGSS CEO John Bradshaw 氏／豪州）、「漏洩の検出、プルームの移行、圧力上昇
モニタリングのための新たな選択肢」（Stanford 大学 GCEP ディレクター Sally Benson 氏／米国）、「CCS における微小振動観測技術開発」（RITE 副主席研究員 薛自求）、「CCS 実施を成功に導くステークホルダーの参画：考察と教訓」（CSIRO グループリーダー Peta Ashworth 氏／豪州）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、CCS の安全性評価技術や CCS 推進に向けた
課題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。

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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 2011 年 （平成 23 年）

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発表論文一覧

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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 2011 年 （平成 23 年）

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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 2011 年 （平成 23 年）

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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 2011 年 （平成 23 年）

40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

42

登録特許および公開特許一覧

43Notes44

公益財団法人

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

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