カーボンニュートラル

ダイレクトエアキャプチャー（DAC）とは

ダイレクトエアキャプチャー（以下、DAC）とは、大気中のCO2を直接回収するテクノロジーの総称。

2015年12月、COP21で合意されたパリ協定で、世界の平均気温上昇を産業革命以前に比べて1.5度に抑える努力を追求することが示された。以来この技術は、パリ協定の目標達成や脱炭素化向けた大きなソリューションになる可能性があると、世界中で注目されている。あらゆる産業や国が炭素排出量の削減目標を打ち出しているが、航空業や重工業といった産業は、性質上完全な脱炭素化が難しいため、こういった技術を用いてオフセットをできるようになることが必要とされているからだ。

国際エネルギー機関によると、2020年6月時点で、ヨーロッパ、アメリカ、カナダに合計15のDAC工場があり、1年間に約9000トンのCO2を吸収している。

CO2排出の多い火力発電所や工場などからCO2を回収する技術は一般的に「CCS」と呼ばれており、大気中から直接CO2を回収するDACとは区別して語られる場合が多い。

ダイレクトエアキャプチャーの仕組み

DACの仕組みは開発企業によって少しづつ異なるが、大きく分けると個体を用いる回収手法と、液体を用いる回収手法がある。

液体を用いた代表的な手法として、カナダのDAC開発企業であるカーボンエンジニアリング社の技術を紹介する。同社は、巨大な扇風機で空気を収集し、その空気を特殊なプラスチックを用いてCO2を吸着する化学物質と反応させ、CO2を回収する。回収したCO2を水酸化カリウム溶液に通すことでCO2を炭酸カリウムに変化させる。その後は更に処理を加えることによって炭酸カルシウムの塊にし、それを900度で焼成し酸化カルシウムとCO2を得る。取り出したCO2を圧縮し、パイプラインを通して地下に埋める。

固体を用いる方法としては、スイスのクライムワークス社の手法を紹介する。同社が開発プロジェクトを展開しているアイスランドの施設（CarbFix project）では、はじめに大気中の空気を吸引し、固体の吸収剤フィルターでCO2を吸着させ、CO2を含まない空気を大気中に戻す。フィルターがCO2で飽和状態になると、近くの地熱発電所からの廃熱を使用し、100度に加熱することでCO2を放出させ、それを再度回収する。回収したCO2は地熱発電所から施設に流れてくる水を利用し地表から約2000mの地下に送り、自然の鉱化作用を利用し、数年かけてCO2を炭酸カルシウム（石）に変化させる。自然の鉱化作用を用いる手法としては、世界初の技術である。

回収したCO2は個体にして地中に埋める他、食品加工や水素と結合させ合成燃料として利用することができる。回収したCO2を炭酸水に使用した事例もある。

ダイレクトエアキャプチャーの利点

DAC技術の利点は、限られた土地と水の使用で空気中のCO2を回収できることだ。植物はCO2を吸収してくれるため、こまでカーボンオフセットには植林などの手法が用いられてきたが、DAC技術を用いるとより効率的にCO2の回収が実現できるとされている。

また、工場や発電所などの排気ガスからCO2を回収する「CCS」と異なるのは、DAC工場の設置場所が、工場や発電所の場所に依存しない点だ。DAC工場を適切な貯蔵場所や利用場所の近くに設置すれば、改修後に使用するCO2を長距離輸送する必要がなくなる。

カーボンエンジニアリング社は同社のウェブサイトで、
「設置場所を選ばないので、ほとんどの場所や気候で建設することができます。プラントの構成は柔軟で、お客様のニーズに合わせてサイズを変更することができますが、その経済性は大規模な産業用スケールで最も有利になります。CEのプラントは、1基あたり年間100万トンのCO2を回収することができ、これは4000万本の木の伐採量に相当します。」と主張している。

ダイレクトエアキャプチャーの課題

SDGsの目標達成には、2030年までに1年間で1000万トンのCO2を吸収する必要があると推定されている。それを実現する規模の工場を建設・運用するには、巨額の費用がかかる可能性があることが現在の課題となっている。現在では将来必要とされるであろう大規模な範囲での実証実験がまだ行われていないため、最終的にどのくらいのコストがかかってくるかが不明となっている。

EUの資料によると、2011年に1トンのCO2を空気中から回収するためのコストは、約440ユーロ（600ドル）と推定されていた。しかし、同じ年の研究では1トンのCO2の回収につき、約1,000ユーロが必要と推定されており、その数値には非常に幅がある。2018年にカーボンエンジニアリング社が主張している回収推定コストは、1トンあたり80ユーロ（94ドル）から200ユーロ（232ドル）の間に減少したため、将来的にはさらにコストを削減できる可能性も期待されている。

いずれにせよ、今後のDAC技術開発の推進のためには、政府からの助成金や税額控除、CO2オフセットの公共調達など、公的な支援が必要とされている。

ダイレクトエアキャプチャー開発を主導する世界の企業

ここでは、海外の主要なDAC技術開発企業を紹介する。

• カナダ：カーボンエンジニアリング（Carbon Engineering）
• スイス：クライムワークス（ClimeWorks）
• オランダ：アンテシー（Antecy）
• オランダ：スカイツリー（Skytree）
• フィンランド：ハイドロセル（Hydrocell）
• アメリカ：グローバルサーモスタット（Global thermostat）
• アメリカ：インフィニトリー（Infinitree）

ダイレクトエアキャプチャーをめぐる世界の動き

上記の通り、DAC技術は地球温暖化を食い止めるために重要な技術であるとして非常に期待されているため、世界中で巨額の投資が行われている。

2020年1月にはマイクロソフト社が、炭素削減・回収・除去技術のために10億ドルの気候革新基金を設立すると発表。二酸化炭素の大気回収に対する資金提供額としては過去最大規模で、4年間に渡って資金提供をする計画だ。

2021年1月には、テスラのCEOであるイーロン・マスク氏が、米のXプライズ財団が主催する大気中や海中などからCO2を回収する技術をテーマにしたコンテスト「カーボンXプライズコンテスト（XPRIZE Carbon Removal）」に賞金1億ドルを出資すると発表した。このコンテストは2021年から4年間かけて行われ、DAC技術の向上を図る予定だ。

ダイレクトエアキャプチャーをめぐる日本の動き

日本では、DACに関する動きはまだあまり多くないが、建設・エンジニアリング会社大手の日揮ホールディングスは、セラミック製のゼオライト膜を活用したDAC技術の実証試験を、米テキサスで開始している。

また、2019年6月より、出光興産と宇部興産、日揮ホールディングスの3社は、複数の大学と協力して、火力発電所や工場から排出されるCO2を資源に転換する新技術開発を目的とした研究会を設立し、産業廃棄物をCO2と反応させて高付加価値化することを目指している。

まとめ

DAC技術があるからと言って、現在のCO2排出量を減らす努力をしなくて良いということでは決してない。しかし、この技術の発展は気候変動に対する目標を達成することに非常に大きな役割を果たすとされていることは間違いない。今後日本企業でも開発が進められることを期待したい。

【参照サイト】The International Energy Agency｜Direct Air Capture
【参照サイト】Direct air capture (DAC)

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