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

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。

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、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)

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。