カーボンリサイクルの発想を広げる。CO₂回収を「どこでも」「効率よく」実現する挑戦

小規模分散型のCO₂回収システムを活かした脱炭素社会への道のり

カーボンニュートラルの実現のため、排出されるCO2を回収し、再利用する「カーボンリサイクル」への注目が集まっています。カーボンリサイクルのもつ可能性とはどのようなものなのか。その実現にはどのような課題があるのか。カーボンリサイクルの普及に向けて挑戦するデンソーのメンバーの想いをお届けします。

この記事の目次

    CO2を回収し、循環させる。カーボンリサイクルが求められる背景

    以前から、CO2は悪者のように扱われてきました。カーボンニュートラルの実現、脱炭素への取り組みが世界の注目トピックになると、より一層CO2は忌避される存在になってしまっています。でも、実は、CO2こそがカーボンニュートラルを実現するために重要な役割を担うということをご存知でしょうか。CO2を減らしていく脱炭素化に加え、CO2を回収し活用する「カーボンリサイクル」が進められようとしています。まず、その背景をご紹介します。

    2050年に向けてカーボンニュートラルを実現するために、世界中で再生可能エネルギーの導入、燃料の電化や水素への転換などの取り組みが進んでいます。

    カーボンニュートラルを実現するには、電力部門の脱炭素化が大前提。非電力部門においても、電化を進める、水素を利用するなどCO2を排出しないエネルギーへの転換が必要です。電化や水素の利用等による脱炭素化が難しく、どうしてもCO2を排出してしまう領域では、別の手段が必要になります。

    その手段の土台となるのが、CO2を回収する技術です。その技術を用いて、工場などの排ガスや大気中に含まれるCO2を他の物質と分離して回収。さらに、回収したCO2を利用して化学品や燃料などをつくる「CCU(Carbon dioxide Capture and Utilization)」や、CO2を地中深くなどに貯留する「CCS(Carbon dioxide Capture and Storage)」などの技術があります。

    これらのCO2回収・貯留・利用を総称したものは「CCUS(Carbon dioxide Capture, Utilization and Storage)」とも呼ばれます。こうした技術を活かし、今後排出されるCO2を回収し、さらに過去、人類が排出してきたCO2をさかのぼって回収していくことが求められています。CO2を回収し、循環させることは、エネルギー利用における循環社会を構築する上で必要不可欠。この領域における取り組みが、世界中で進行しています。

    「どこでも」「効率よく」CO2回収できるシステムを開発するデンソーの強み

    CO2回収において、世界ではどのような取り組みが進んでいるのでしょうか。デンソーの森坂はこう語ります。

    「発電所やプラントなどから排出される高い濃度のCO2回収は、重工系が主導して技術開発を進めており、少ないエネルギーで回収できる技術が確立されてきています。

    一方、CO2は他にも様々な場面で排出されます。クルマや家庭で排出されたり、大気に含まれたりしている薄い濃度のCO2回収は、海外スタートアップが技術開発に取り組んでいます。

    ですが、ここの技術開発において、まだCO2回収に必要なエネルギーが多いという課題があります。CO2を回収できるといっても、回収のために要するエネルギーが多くてはカーボンニュートラルにはなりません」(森坂)

    デンソーはこのCO2回収のエネルギーと、CO2の濃度がトレードオフとなっている領域において、モビリティで培った技術を活かし、小型で高効率なCO2回収システムの実現を目指しています。

    「カーボンリサイクルを社会の当たり前にしていくためには、少ないエネルギーで、社会の様々な場所でCO2を回収できるようにすることが重要だと考えています。濃度が低いとはいえ、産業や運輸をはじめとする社会の様々な場面で排出されるCO2の量は膨大です。これらのCO2を経済的に成立する形で回収できるようにすることは、カーボンニュートラルの実現のために必要不可欠です。

    そのため、濃度が低いCO2回収にかかるエネルギーを、回収できるCO2より少なくしていく必要があります。加えて、回収したCO2の輸送で発生するCO2が少なくなるよう、利用する場所の近くで回収ができるようになることが理想です。

    濃度の低いCO2を高効率に回収でき、場所を選ばず設置できる小型なシステムができれば、ビルの屋上や家庭など、より身近な場所でCO2の回収ができるようになり、人々のCO2に対する印象も変わるはずです」(森坂)

    「どこでも」「効率よく」CO2回収ができるシステム開発のために、デンソーの開発しているCO2回収システムでは新しい回収方式を採用しています。

    従来のCO2回収は「熱式」と呼ばれる技術が用いられてきました。この技術は、温度の上げ下げによってCO2を回収する方式であり、どうしても加熱や冷却にエネルギーがかかってしまいます。また、ヒーターや熱交換器などの搭載が必要になるため、システムが大型になってしまう傾向がありました。

    CO2回収の開発に関わる谷は、デンソーが開発するCO2回収システムの特徴についてこう語ります。

    「私たちは、モビリティの技術を活かして、『電界式』と呼ばれるCO2回収技術を開発しています。『電界式』では、温度の上げ下げではなく、電圧の切り替えでCO2を回収する方式です。
    電圧の切り替えのみで作動するため、回収に必要なエネルギーを少なくすることができ、加えて、加熱や冷却のための機構が不要なため小型化が可能になります。

    電界式の技術開発ができるのは、デンソーがこれまで培ってきた、要素技術があるからです。CO2回収システムには、空気や熱、電気のマネジメント技術、セラミックの触媒をつくるノウハウなどをふんだんに活用しています。
    こうした要素技術に加えて、ハード・ソフト両面で開発を進められるシステム最適化のノウハウと、高品質なものを、低コストに、大量生産できるという生産技術を保有しています。
    これらの強みを掛け合わせて、小型で高効率なCO2回収システムの実現と普及を目指しています」(谷)

    現在と未来。両面を見据えながら「カーボンリサイクル」の普及に挑む

    現在、このCO2回収技術を用いたシステムの社内実証を進めています。2023年には社会実証を進める予定になっているといいます。

    「これからは実証を重ねて、知見を積み、改善に活かしたいと考えています。デンソーのCO2回収システムは小型なので、いろいろな使い方のアイデアを考えられるポテンシャルがあります。
    例えば、ビルの屋上に設置して、CO2を回収し、そのビルでCO2利用することもできると思います。そのために、エレベーターにも収容可能なサイズも検討しています。
    どんな場所で活用するニーズがあるのか、実際に設置してみるとどうなるのか。市場やパートナーさんの声をどんどん聞かせていただきながら、一緒に実証に取り組んでいきたいですね」(谷)

    実際に様々な企業との商談も行っているデンソーの薄木は「目指したいのは、CO2が当たり前に利用されている未来」と、CO2を回収した先の展望を語ります。

    「CO2を利用する方法はいくつかあります。ニーズが既に存在しており、実現が早いのは『直接利用』です。CO2は食品加工やドライアイスなどに使用されており、回収したCO2をそのまま商品として扱えます。私たちとしては、いち早くCO2回収を広げていきたいので、直接利用のためのパートナー探しや連携を積極的に進めています。

    直接利用だけではなく、別の用途としてリサイクルすることも見据えています。樹脂などの化学品として使用する、都市ガスなどの代替燃料として利用する、鉱物に変換して活用するなど、CO2の利用は様々な可能性が注目されています。

    ただ、カーボンリサイクルを実現するためには、水素などの要素も一緒に求められます。デンソーでは同じ部署で水素に関する開発を行うチームもいるため、連携をしながら、どんなリサイクルの仕方が適切なのかを様々なパートナーさんたちと一緒に模索していきたいと考えています」(薄木)

    回収したCO2をできるだけ早期に利用する方法を模索する。長期視点を持ち、回収したCO2をカーボンリサイクルするための方法を模索する。デンソーのチームは、その両面へのアプローチがCO2のイメージ自体を変え、現実的な選択肢にするために必要だと考え、日々行動しています。

    「CO2は、私たちの敵じゃない。うまく活用できるようにすることで、カーボンニュートラルな社会にグッと近づける。技術開発によってCO2を味方にして、社会全体でカーボンリサイクルについて考え、取り組めるようにしていきたいですね」(谷)

    自分たちが出してしまったCO2は、自分たちの技術で回収する。カーボンリサイクルにかける思い

    デンソーにとっては新たなチャレンジとなるカーボンリサイクル。ハードルの高いチャレンジに、なぜ取り組むのかについて、森坂はこう話します。

    「デンソーは、クルマのシステムサプライヤーとして、製品を世に送り出してきました。CO2をできるだけ出さないような環境性能の高いシステム開発を行っていますが、それでも自分たちがつくったシステムを搭載したクルマが走行するとCO2が出てしまいますし、製品の製造途中でも出してしまいます。
    だからこそ、過去に出してしまったCO2、そしてこれからも出してしまうCO2を、自分たちの技術でしっかり回収してリサイクルしていきたい。私たちには、その責任があると考えているんです」(森坂)

    デンソーの持つ技術を活かした小規模分散のCO2回収システム。その自由度を活かして、設置場所のバリエーションを増やし、同時に様々なCO2利用の可能性を検証する。それらを組み合わせると、家庭やビルなど各所で排出されるCO2を回収し、用途に応じて利用する「CO2の地産地消」も実現できるかもしれません。

    これらは、1社で実現できる未来ではありません。デンソーはパートナーの皆様と共に、カーボンリサイクルに向けた大きな流れをつくりながら、カーボンニュートラルの実現を目指していきます。

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    https://www.denso.com/jp/ja/driven-base/project/carbon_recycle/

    ・カーボンニュートラル実現には、排出されるCO2を回収し、再利用する「カーボンリサイクル」の取り組みが重要に

    ・CO2回収において、発電所やプラントなどから排出される「高い濃度のCO2回収」は少ないエネルギーで回収できる技術が確立されてきた。しかしクルマや家庭で排出されたり、大気に含まれたりしている「薄い濃度のCO2回収」は、回収のために要するエネルギーが多いという課題がある

    ・デンソーの開発するCO2回収システムでは、従来の「熱式」に対してモビリティの技術を活かした「電界式」を開発することで、回収に必要なエネルギーが少なく、加熱や冷却のための機構が不要な小型化が可能になっている

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