地球温暖化を防ぐためには、これまでの二酸化炭素の排出削減だけでは限界があることが明らかになってきました。そこで注目されているのが「ネガティブエミッション技術」です。この革新的な技術は、すでに大気中に存在する二酸化炭素を積極的に除去し、気候変動対策の新たな切り札として期待されています。
この記事で学べるポイント
- ネガティブエミッション技術の基本的な仕組みと従来技術との違い
- DACCS・BECCSなど主要な技術の種類と特徴
- 2050年カーボンニュートラル実現に向けた日本と世界の取り組み状況
ネガティブエミッション技術とは何か
基本的な仕組みと定義
ネガティブエミッション技術とは、大気中の温室効果ガス（主に二酸化炭素）を回収・除去して、排出量をマイナスにする技術の総称です。「ネガティブ」という名前の通り、二酸化炭素の排出量を実質的にマイナス（負の値）にすることを目指しています。
この技術は大きく分けて2つのアプローチがあります。1つは「自然プロセスを人為的に加速させる手法」で、植林や土壌への炭素貯留など、自然界が本来持っている二酸化炭素吸収能力を強化する方法です。もう1つは「工学的プロセス」で、化学的な技術を使って大気中から直接二酸化炭素を回収・貯留する方法です。
具体的な技術としては、大気中から直接二酸化炭素を回収するDAC（Direct Air Capture：直接空気回収）や、バイオマス発電で発生する二酸化炭素を回収・貯留するBECCS（Bioenergy with Carbon Capture and Storage）などがあります。これらの技術により、大気中の二酸化炭素濃度を実際に減少させることが可能になります。
従来の排出削減との違い
従来の温暖化対策は、主に「排出削減」に焦点を当ててきました。省エネルギーや再生可能エネルギーの導入により、新たな二酸化炭素の排出を抑制することが中心的な取り組みでした。例えば、石炭火力発電から太陽光発電に切り替えることで、発電時の二酸化炭素排出をゼロにするといった対策です。
一方、ネガティブエミッション技術は「除去」に重点を置いています。すでに大気中に蓄積された二酸化炭素を積極的に取り除くことで、大気中の温室効果ガス濃度を実際に下げることができます。これは、銀行口座に例えると、従来の対策が「支出を減らす」ことだとすれば、ネガティブエミッション技術は「貯金残高を実際に増やす」ことに相当します。
この違いは非常に重要で、製鉄業やセメント製造業、航空業界など、現在の技術では完全な脱炭素化が困難な分野では、避けられない排出分をネガティブエミッション技術で相殺することが求められています。
ネガティブエミッション技術が注目される背景
2050年カーボンニュートラル目標との関係
2020年10月、日本政府は2050年までにカーボンニュートラル（温室効果ガスの実質排出ゼロ）を実現すると宣言しました。この野心的な目標を達成するためには、従来の排出削減技術だけでは限界があることが明らかになっています。
経済産業省の試算によると、2050年のカーボンニュートラル目標達成のためには、産業や運輸部門を中心として年間約0.5億から2.4億トンの二酸化炭素排出が避けられないとされています。これらの「削減が困難な排出」を相殺するために、年間数億トン規模の二酸化炭素除去が必要となります。
このような背景から、日本政府は2021年6月に策定した「グリーン成長戦略」において、「最終的に脱炭素化が困難な領域は、植林、DACCSやBECCSなど炭素除去技術で対応する」と明確に位置づけました。さらに経済産業省は2023年3月から「ネガティブエミッション市場創出に向けた検討会」を開催し、技術の社会実装と産業化に向けた取り組みを本格化させています。
IPCCが指摘する必要性
気候変動に関する政府間パネル（IPCC）は、地球温暖化を1.5度以内に抑制するためには、二酸化炭素の排出削減だけでなく、大気中からの積極的な除去が不可欠であると指摘しています。これは科学的な根拠に基づいた国際的な合意であり、世界各国のカーボンニュートラル政策の理論的基盤となっています。
IPCC第5次評価報告書では、過去から積算した二酸化炭素排出量によって気候変動の規模がおおよそ決まるため、将来の気候変動リスクを緩和するには積算での二酸化炭素排出量を制限する必要があると示されました。つまり、現在すでに大気中に蓄積されている二酸化炭素を減らすことが、気候変動対策の根本的な解決策として必要なのです。
国際エネルギー機関（IEA）の報告書でも、2050年の世界全体でのネットゼロ達成には、ネガティブエミッション技術によって年間約20億トンの大気からの二酸化炭素除去が必要だと試算されており、その重要性は国際的に広く認識されています。
主な技術の種類と特徴
工学的プロセス（DACCS・BECCS）
ネガティブエミッション技術の中でも特に注目されているのが、工学的プロセスを活用した技術です。代表的なものとして、DACCS（Direct Air Capture with Carbon Storage）とBECCS（Bioenergy with Carbon Capture and Storage）があります。
DACCSは、大気中から直接二酸化炭素を回収する技術です。大気を集めた後、特殊な溶剤や膜を使って化学的に二酸化炭素を分離・濃縮し、回収した二酸化炭素を地中深くに貯留します。この技術の最大の利点は、場所を選ばずに設置できることです。大気はどこにでも存在するため、貯留場所の近くに施設を建設することで効率的な運用が可能になります。
一方、BECCSはバイオマス発電と二酸化炭素回収・貯留技術を組み合わせた手法です。植物は成長過程で大気中の二酸化炭素を吸収するため、そのバイオマスを燃焼させても理論上は二酸化炭素の収支はゼロになります。BECCSでは、このバイオマス燃焼時に発生する二酸化炭素をさらに回収・貯留することで、実質的にマイナスの排出を実現します。
両技術とも、回収した二酸化炭素は燃料や化学製品、建材などの原料として再利用することも可能で、循環型社会の構築にも貢献できる特徴があります。
自然プロセスを活用した手法
自然界が本来持っている二酸化炭素吸収能力を人為的に強化する手法も重要な技術分野です。最も身近な例が植林や森林再生で、光合成によって二酸化炭素を吸収する樹木を増やすことで大気中の二酸化炭素を減少させます。
土壌炭素貯留は、堆肥などの有機物を土壌に混ぜ込むことで、土の中に炭素を長期間蓄積する技術です。農業分野では、適切な農法によって土壌の炭素貯留能力を高める取り組みが進められています。
海洋を活用した技術として注目されているのがブルーカーボンです。海藻や海草などの海洋植物が吸収した二酸化炭素を、海底の堆積物として長期間固定する仕組みを活用します。日本は四方を海に囲まれているため、ブルーカーボンの活用ポテンシャルが高いとされています。
また、岩石を粉砕・散布して人工的に風化を促進し、その過程で二酸化炭素を吸収する風化促進技術や、海水にアルカリ性物質を添加して海洋の二酸化炭素吸収能力を高める海洋アルカリ化技術なども研究が進められています。
世界と日本の取り組み状況
海外の先進的な取り組み事例
世界各国では、ネガティブエミッション技術の実用化に向けた大規模な投資と実証が進んでいます。特にアメリカでは、カナダのCarbon Engineering社が年間100万トンもの二酸化炭素を回収できる大規模DACプラントの建設を進めており、商用規模での運用が期待されています。
アイスランドでは、スイスのクライムワークス社が運営する世界最大級のDAC施設「オルカ」が2021年から稼働しています。この施設は年間約4000トンの二酸化炭素を大気中から回収し、地下の玄武岩層に永久貯留する実証を行っています。再生可能エネルギーが豊富なアイスランドの立地を活かし、環境負荷の少ない運用を実現しています。
ヨーロッパでは、イギリスが2050年までに温室効果ガス総排出量の12％にあたる二酸化炭素をBECCSとDACCSで除去する計画を立てており、約260億円の大規模助成プログラムを開始しました。ドイツも2045年までに2020年排出量の9％を除去する目標を掲げ、技術開発に積極的に取り組んでいます。
アメリカでは2021年のインフラ投資法案において、DACCS・CCUS関連の建設や検査、標準化を対象とした出資を開始し、国家プロジェクトとしてネガティブエミッション技術の推進を図っています。
日本政府と企業の動向
日本でも政府と民間企業が連携してネガティブエミッション技術の開発と実装を進めています。福岡県の三川発電所には、日本最大規模のBECCS設備が設置されており、バイオマス発電から排出される二酸化炭素を年間18万トン回収できる能力を持っています。
東京ガスは「東京ガスグループカーボンニュートラルロードマップ2050」において、DACCSとBECCSの活用を明確に掲げ、技術開発と事業可能性調査を積極的に進めています。同社は海外企業との連携も含め、実用化に向けた取り組みを本格化させています。
大成建設は2024年4月にCCS事業推進室を新設し、2030年までに年間約1300万トンの二酸化炭素貯留を目指す「先進的CCS事業」に参画しています。建設業界の脱炭素化だけでなく、CCS技術の社会実装にも貢献する方針です。
政府レベルでは、経済産業省が「ネガティブエミッション市場創出に向けた検討会」を継続的に開催し、技術の標準化やルール形成、市場創出に向けた政策検討を進めています。日本国内では約160億トンの二酸化炭素貯留可能量が推定されており、地理的な優位性を活かした技術発展が期待されています。
課題と今後の展望
技術的・経済的な課題
ネガティブエミッション技術の実用化に向けては、いくつかの重要な課題が残されています。最大の課題はコストの高さです。特にDACCSは、大気中の希薄な二酸化炭素（濃度約0.04％）を回収するため、多大なエネルギーを消費し、現在の除去コストは1トンあたり数百ドルと高額になっています。
BECCSについても、1トンあたり100から200ドルの除去コストがかかると見込まれており、植林による二酸化炭素除去と比較すると2から4倍のコストとなります。また、BECCSの普及には広大な土地が必要で、日本のような国土面積が限られた国では、バイオマス資源の安定確保や土地利用との兼ね合いが課題となります。
技術的な面では、各技術の成熟度にばらつきがあることも問題です。植林や土壌炭素貯留などの自然ベースの手法は比較的実用化が進んでいますが、DACやBECCSなどの工学的技術はまだ実証段階のものが多く、大規模な商用化には時間を要する状況です。
さらに、除去した二酸化炭素の測定・モニタリング・検証手法の確立や、長期間にわたる貯留の安全性確保など、技術の信頼性向上も重要な課題となっています。
普及に向けた今後の見通し
これらの課題にもかかわらず、ネガティブエミッション技術の市場拡大は確実に進むと予想されています。技術開発の進展により、2050年までには多くの技術で除去コストが200ドル/トン以下になると見込まれており、経済性の改善が期待されています。
特に重要なのは、企業による積極的な導入です。運輸関連企業などがSDGs目標として「2050年カーボンニュートラルの達成」を掲げ、DACCS事業者からカーボンクレジットを購入する動きが実際に始まっています。このような需要の拡大が、技術開発と コスト削減を促進する好循環を生み出しています。
国際的な枠組み作りも加速しており、G7各国が二酸化炭素除去の重要性で合意し、測定・報告・検証手法の構築やルール形成を進めています。日本も国内外の関係者との協調関係を構築し、国際標準の策定に積極的に参画する方針です。
また、技術の組み合わせによる効率向上も期待されています。再生可能エネルギーと組み合わせることでエネルギー消費の問題を解決したり、回収した二酸化炭素を有効活用することで経済性を向上させたりする取り組みが進められています。
まとめ
ネガティブエミッション技術は、2050年カーボンニュートラル実現のための不可欠な技術として、世界的に注目を集めています。工学的プロセスのDACCSやBECCS、自然プロセスを活用した植林や土壌炭素貯留など、多様な技術が開発されており、それぞれに特徴と適用場面があります。
現在はコストや技術成熟度などの課題がありますが、世界各国の政府と企業が積極的な投資を行い、技術開発と実証が急速に進んでいます。日本でも政府の強力な支援のもと、民間企業による実用化に向けた取り組みが本格化しており、今後の技術発展と市場拡大が大いに期待されています。
完全な脱炭素化が困難な産業分野においても、ネガティブエミッション技術によって温室効果ガスの実質排出ゼロが実現可能になります。気候変動という人類共通の課題解決に向けて、この革新的な技術の果たす役割はますます重要になっていくでしょう。
参照元
・国立環境研究所 地球環境研究センター https://www.cger.nies.go.jp/cgernews/201404/281003.html
・経済産業省 資源エネルギー庁 https://www.enecho.meti.go.jp/about/special/johoteikyo/cdr.html
・経済産業省 ネガティブエミッション市場創出に向けた検討会 https://www.meti.go.jp/shingikai/energy_environment/negative_emission/index.html
・経済産業省 ネガティブエミッション技術の社会実装・産業化に向けた方向性 https://www.meti.go.jp/press/2023/06/20230628003/20230628003.html
・東京ガス 工学的プロセスに基づくネガティブエミッション技術 https://www.tokyo-gas.co.jp/techno/category3/nets/index.html
