炭素回収は、パリ協定の主要目標の達成にどう役立つのか

Carbon capture could remove most of the emissions from the atmosphere which come from factories like this.
Industrial carbon capture and storage (CCS) could help energy intensive industries to grow, while removing almost all of the emissions generated by them from the atmosphere.Image: Unsplash/Marek Piwnicki
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  • パリ協定が掲げる、気温上昇を摂氏2度未満に抑えるという目標を達成するには、エネルギー集約型産業からのCO2排出を削減することが不可欠である。

  • 炭素回収・貯留(CCS)は、工場からのCO2排出を最大90~99%除去できる可能性を持つ。

  • ただし、これを支えるためには、政府による相当規模かつ継続的な資金拠出が必要となる。

パリ協定の長期目標である「世界の気温上昇を摂氏2度をはるかに下回る水準に抑える」ことを達成するうえで重要な課題は、エネルギー集約度が最も高い産業から排出される二酸化炭素(CO2)やその他の温室効果ガスを大幅に削減することである。国際エネルギー機関(IEA)による最近の報告書によれば、セメント、鉄鋼、化学といったこれらの産業は、世界のCO2排出量の約20%を占めている。これらの産業からの排出は、エネルギー利用に伴う排出に加え、産業プロセスそのものから生じる排出が大きな割合を占めるため、削減が極めて難しいことで知られている。

例えば、セメント産業では、排出量のおよそ半分が石灰石の分解によって石灰とCO2に変わる過程から生じている。太陽光や風力による発電など、ゼロカーボンのエネルギー源への転換は電力部門の排出削減につながりうるものの、排出量の多い産業プロセスに容易に代替できる手段は存在しない。

産業用炭素回収・貯留(CCS)技術は、発生源からの炭素排出を回収して地下に貯留するもので、産業施設から排出されるCO2のうち、エネルギー起源および工程起源の排出を含めて最大90~99%を除去できる可能性がある。そこで浮かぶ疑問は、CCSだけで、削減が難しい産業が、排出するCO2をほぼすべて大気中から除去しながら成長を続けられるのか、ということである。

その答えは、明確に「はい」である。新たな研究(学術誌Applied Energy)に掲載され、MITグローバル変動の科学・政策に関する共同プログラム、MITエネルギー・イニシアティブおよびエクソンモービルの研究者が共同執筆したものである。

MITの経済予測・政策分析(EPPA)モデルを改良した版を用い、産業用CCSの異なる技術選択肢を表現した。また、CCSが削減が難しい産業にとって利用可能な唯一の温室効果ガス排出削減手段であると仮定したうえで、産業革命前と比べた世界の平均地表気温の上昇を摂氏2度に抑えることを目的とした気候政策の下で、CCSの導入が長期的な経済・環境へ与える影響を評価した。

研究者らは、産業用CCSを導入しない場合、摂氏2度目標の政策を実施するための世界全体のコストは、CCSを導入した場合と比べて、2075年には12%、2100年には71%高くなることを明らかにした。また、産業用CCSにより、削減が難しい産業のエネルギー集約型製品の生産と消費が成長を続けつつ、それに伴うCO2排出を大幅に削減できると結論づけている。彼らの予測によれば、今世紀半ばに産業用CCSが普及するにつれ、この成長は世界全体で起こるとともに、地域別(主に中国、欧州、米国)、およびセメント、鉄鋼、化学の各部門においても進むという。

CCSは、工業施設からのCO2排出を最大90~99%除去できる可能性を持つ。Image: Science Direct

「産業排出の大幅な削減を可能にすることから、産業用CCSは、パリ協定の長期的な気候目標に沿った政策を成功裏に実施するうえで不可欠な緩和手段である」と、セルゲイ・パルツェフは述べている。同氏は本研究の筆頭著者であり、MITグローバル変動の科学・政策に関する共同プログラムの副所長、MITエネルギー・イニシアティブの上級研究科学者でもある。「技術が進歩するにつれ、われわれのモデリング手法は、産業分野や地域をまたいで産業用CCSの導入を予測するための道筋を、意思決定者に提供するものである」。

しかしながら、こうした進展は、相当規模かつ継続的な資金拠出なしには実現しない。

「CCSが、エネルギー集約型産業の成長と安定した気候の促進という潜在力を実現するためには、数十年にわたる政府による継続的な政策支援が必要となる」と、ハワード・ヘルツォーグは述べている。同氏は本研究の共著者であり、MITエネルギー・イニシアティブの上級研究エンジニアである。

研究者らはまた、極低温炭素回収(CCC)のような先進的なCCS技術が、産業分野におけるCCSの利用拡大に役立ちうることも明らかにした。CCCでは、回収したCO2を、従来の石炭・ガス火力によるCCS技術よりもはるかに少ない電力で冷却して固体にする。これにより、生産コストと排出量のさらなる削減が見込まれる。

本研究は、MITグローバル変動の科学・政策に関する共同プログラムのスポンサーの支援を受け、またエクソンモービルはMITエネルギー・イニシアティブへの会員参加を通じて支援した。

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