地球温暖化対策として期待が高まるCO2回収・貯留技術(CCS)!

脱炭素化に向かうエネルギーシステムの中で,化石燃料が存続するカギとなるCCSの技術や政策動向を幅広く取り上げた一冊!

CCS実用化の動向,CO2回収・利用技術(CCU)も含めたCCUSの動向,CO2分離回収技術,CO2輸送技術,CO2貯留技術・評価,の全5章で徹底解説!

監修

山地憲治

著者一覧

山地憲治　　(公財)地球環境産業技術研究機構
松岡俊文　　京都大学名誉教授;(公財)深田地質研究所
佐藤光三　　東京大学
田中良三　　(公財)地球環境産業技術研究機構
本郷尚　　　(株)三井物産戦略研究所
秋元圭吾　　(公財)地球環境産業技術研究機構
南坊博司　　グローバルCCSインスティテュート
木原大輔　　(公財)地球環境産業技術研究機構
青木好範　　(公財)地球環境産業技術研究機構
清水淳一　　(公財)地球環境産業技術研究機構
末廣能史　　(独)石油天然ガス・金属鉱物資源機構
布川信　　　(国研)新エネルギー・産業技術総合開発機構
鈴木恭一　　(国研)新エネルギー・産業技術総合開発機構
川口圭史　　(公財)地球環境産業技術研究機構
余語克則　　(公財)地球環境産業技術研究機構
後藤和也　　(公財)地球環境産業技術研究機構
木下朋大　　(公財)地球環境産業技術研究機構
甲斐照彦　　(公財)地球環境産業技術研究機構
瀬下雅博　　(公財)地球環境産業技術研究機構
樋室吾朗　　日本CCS調査(株)
萩生大介　　日鉄エンジニアリング(株)
町田洋　　　名古屋大学
Tran Khuyen　名古屋大学
平山幹朗　　名古屋大学
則永行庸　　名古屋大学
茂木康弘　　JFEスチール(株)
紫垣伸行　　JFEスチール(株)
吉澤克浩　　川崎重工業(株)
清川貴康　　(公財)地球環境産業技術研究機構
長谷川裕晃　日揮ホールディングス(株)
岡崎純也　　日揮ホールディングス(株)
尾崎雅彦　　東京大学名誉教授
小林寛尭　　(株)INPEX西豪州ブラウズ石油
寒川博之　　日揮グローバル(株)
乾悦郎　　　(一財)エンジニアリング協会
河野巧　　　(一財)エンジニアリング協会
山口隆志　　(一財)エンジニアリング協会
杉岡拓磨　　TBグローバルテクノロジーズ(株)
薛自求　　　(公財)地球環境産業技術研究機構
横井悟　　　(公財)地球環境産業技術研究機構
古屋京　　　石油資源開発(株)
山本肇　　　大成建設(株)
中島崇裕　　(公財)地球環境産業技術研究機構
内本圭亮　　(公財)地球環境産業技術研究機構
徂徠正夫　　(国研)産業技術総合研究所
後藤宏樹　　(国研)産業技術総合研究所
重松秀樹　　伊藤忠商事(株)
林田泰行　　伊藤忠石油開発(株)
野村眞　　　(公財)地球環境産業技術研究機構
渡部克哉　　日本CCS調査(株)

目次

第1章　CCS事業化への展望と課題
1　はじめに
2　CCS事業化の変遷
3　CCS事業化の課題
3. 1　社会受容性の問題
3. 2　技術の問題
3. 3　政策・法制度の問題
3. 4　経済性の問題
4　マーケットプル政策とテクノロジープッシュ政策
4. 1　米国でのCCS事業化の例
4. 2　欧州でのCCS事業化の例
5　まとめ

第2章　CCSの社会実装へ向けた動き
1　CCSの普及に向けて
1. 1　適用時期と削減規模
1. 2　CCSの経済的受益者と本質的受益者
1. 3　CCS事業者の参入と完了
1. 4　CCSの概念的理解と本質的意義
1. 5　まとめ
2　大規模CCSの世界初プロジェクトと過去15年の動き
2. 1　はじめに
2. 2　3つの世界初稼働の大規模CCSプロジェクト
2. 2. 1　CO2排出削減のための世界初のCCS:Sleipnerプロジェクト
2. 2. 2　CO2-EOR事業の貯留CO2をモニタリングした世界初のCCS:Weyburnプロジェクト
2. 2. 3　GCCSIの商用CCS一覧表での世界初のCCS施設:Terrell天然ガス精製プラント
2. 3　CCS第1次ブーム:2000年代終盤
2. 3. 1　大規模CCS実証の実施機運の背景
2. 3. 2　北海道洞爺湖サミットでの首脳宣言における大規模実証とその予算付け
2. 4　CCSプロジェクトの低迷期:2010年代前半
2. 4. 1　北米の状況
2. 4. 2　欧州の状況
2. 4. 3　アジア太平洋地域の状況
2. 5　CCS第2次ブーム:2010年代後半以降
2. 5. 1　2次ブームの背景
2. 5. 2　CCSが対象とするCO2排出源の移り変わり
3　CCSの商用化に向けた道筋
3. 1　CCS需要と社会実装のボトルネック
3. 2　投資拡大のための課題
3. 2. 1　概観
3. 2. 2　投資リスクの整理
3. 2. 3　技術リスク―貯留の確実性
3. 2. 4　経済性
3. 2. 5　代替手段/技術との価格競争力
3. 2. 6　バリューチェーンリスク
3. 2. 7　規制や許認可などの制度
3. 2. 8　環境リスク
3. 2. 9　評判リスク
3. 3　2030年商業化のための政府の支援と投資環境整備
3. 3. 1　技術イノベーション支援
3. 3. 2　貯留のインフラ化
3. 3. 3　制度整備～責任範囲の限定
3. 3. 4　収入の確保と経済性確保
3. 3. 5　評判リスク
3. 4　まとめ
4　パリ協定下におけるCCS技術の意義と課題
4. 1　パリ協定とカーボンニュートラル
4. 2　CNの概要
4. 3　世界におけるパリ協定と整合的なシナリオにおけるCCSの役割の分析
4. 4　日本の2050年カーボンニュートラルのシナリオ
4. 4. 1　モデルの概要
4. 4. 2　想定シナリオ
4. 4. 3　シナリオ分析結果
4. 5　CCSの意義と課題
5　世界のCCSプロジェクト動向
5. 1　はじめに
5. 2　CCS,ネットゼロ,経済発展
5. 2. 1　CCSは必要不可欠な気候緩和ツール
5. 3　世界のCCS施設
5. 3. 1　CCSプロジェクトは多様化している
5. 3. 2　CCSネットワーク(CCSハブ&クラスター)
5. 3. 3　ブルー水素プロジェクト
5. 4　技術革新による二酸化炭素除去
5. 4. 1　BECCS
5. 4. 2　DACCS
5. 5　CCSの新たな展開
6　CCSの国際標準化動向
6. 1　ISO/TC265設立とこれまでの経緯
6. 2　TC265及び国内の体制
6. 3　標準化の進め方
6. 4　TC265の各分野の標準化進捗状況
6. 4. 1　回収(WG1)
6. 4. 2　輸送(旧WG2)
6. 4. 3　貯留(WG3)
6. 4. 4　定量化と検証(旧WG4)
6. 4. 5　横断的課題(WG5)
6. 4. 6　CO2-EOR(WG6)
6. 4. 7　規格文書開発状況
6. 5　今後の予定
7　日本のCCS導入に向けた事業環境整備の検討
7. 1　はじめに
7. 2　我が国のCCSの位置づけ
7. 3　CCS導入に向けた事業環境整備
7. 3. 1　CCS中止事例の整理
7. 3. 2　CCS中止事例から推察するCCS導入の障壁
7. 3. 3　CCS事業環境整備
8　ブルー水素・ブルーアンモニア
8. 1　はじめに
8. 2　水素・アンモニア製造
8. 3　ブルー水素・ブルーアンモニア
8. 4　まとめ
9　カーボンリサイクル技術(Carbon Recycling Technologies)
9. 1　はじめに
9. 2　カーボンリサイクル技術ロードマップ
9. 3　カーボンリサイクルと炭素循環
9. 4　カーボンリサイクル技術マップ
9. 5　カーボンリサイクルへの取り組み
9. 5. 1　カーボンリサイクル技術開発
9. 5. 2　カーボンリサイクル産学官国際会議
9. 5. 3　カーボンリサイクルの拠点化への取組み
9. 6　おわりに
10　2025年大阪・関西万博におけるDACCSの検討
10. 1　革新的環境技術と大阪・関西万博
10. 2　大阪・関西万博におけるDACCS発信の意義
10. 3　DACCS実証
10. 3. 1　DAC実証
10. 3. 2　CO2貯留実証
10. 4　まとめ(DACCS実証の意義)

第3章　CO2分離回収技術
1　CO2分離回収技術概説
1. 1　CO2分離回収技術開発の動向
1. 1. 1　はじめに
1. 1. 2　CO2の発生量と排出源
1. 1. 3　CO2回収技術と課題点
1. 1. 4　今後の展望
1. 2　吸収法
1. 2. 1　概説
1. 2. 2　化学吸収法
1. 2. 3　物理吸収法
1. 2. 4　新規技術開発
1. 3　吸着(固体吸収)法
1. 3. 1　物理吸着法
1. 3. 2　固体吸収法
1. 3. 3　吸着剤(固体吸収材)の評価手法
1. 4　膜分離法
1. 4. 1　有機膜
1. 4. 2　無機膜
2　実用化に向けたCO2分離回収技術開発プロジェクトの動向
2. 1　苫小牧におけるCO2回収技術について
2. 1. 1　実証試験の概要
2. 1. 2　実証試験にて採用されたCO2分離・回収技術
2. 1. 3　実証試験にて確認された課題
2. 2　製鉄所からのCO2分離回収技術開発
2. 2. 1　製鉄所からの排出CO2
2. 2. 2　製鉄所におけるCO2回収
2. 2. 3　省エネ型化学吸収プロセス開発の経緯
2. 2. 4　ESCAPⓇプロセス紹介
2. 2. 5　実績紹介
2. 2. 6　今後の展開
2. 3　化学吸収法によるCO2分離回収の新展開
2. 3. 1　はじめに
2. 3. 2　相分離する吸収液とH2を利用した再生プロセス
2. 3. 3　未利用冷熱活用を想定したプロセスとそれを駆動する低揮発性吸収液
2. 3. 4　おわりに
2. 4　PSA法による高炉ガスからの炭酸ガス分離技術の開発
2. 4. 1　緒言
2. 4. 2　高炉プロセスとCO2分離回収方法
2. 4. 3　PSA法を高炉ガスからのCO2分離に適用するための課題
2. 4. 4　ベンチプラント試験とスケールアップ検討
2. 4. 5　結言
2. 5　二酸化炭素固体吸収材の実用化に向けた研究開発の進展
2. 5. 1　石炭火力発電所の燃焼排ガスからのCO2分離回収用固体吸収材の開発
2. 5. 2　移動層システム
2. 5. 3　CO2分離・回収試験
2. 5. 4　実用化開発
2. 5. 5　おわりに
2. 6　大気中からの直接CO2回収技術(Direct Air Capture:DAC)
2. 6. 1　はじめに
2. 6. 2　大気中からのCO2回収技術
2. 6. 3　DAC技術開発の課題
2. 6. 4　海外DAC企業の大規模化に向けた開発動向
2. 6. 5　日本における研究開発
2. 6. 6　今後の展望
2. 7　CO2-EORおよび天然ガス事業におけるCO2分離向けDDR型ゼオライト膜プロセスの開発
2. 7. 1　CO2-EOR事業におけるCO2分離
2. 7. 2　天然ガス事業におけるCO2分離
2. 7. 3　DDR型ゼオライト膜の特徴
2. 7. 4　商用規模のDDR型ゼオライト膜を用いた実証プロジェクト
2. 7. 5　まとめ
2. 8　二酸化炭素分離膜モジュール実用化研究開発の成果について
2. 8. 1　はじめに
2. 8. 2　分子ゲート膜
2. 8. 3　次世代型膜モジュール技術研究組合による分子ゲート膜モジュールの開発
2. 8. 4　おわりに

第4章　CO2輸送技術
1　CO2輸送技術概説-パイプライン輸送と船舶輸送
1. 1　はじめに-CO2の状態図と輸送
1. 2　パイプライン輸送
1. 3　船舶輸送
1. 4　ネットワーク
2　パイプライン輸送技術に関する国際規格の動向
2. 1　はじめに
2. 2　CO2パイプライン輸送に係る国際規格の最新動向
2. 2. 1　DNVGL-RP-F104, Design and Operation of Carbon Dioxide Pipelines(2021)
2. 2. 2　ISO/TC265によるCCS国際規格文書(2011～)
2. 3　プロジェクト事例紹介
2. 3. 1　ノルウェーSnøhvit LNG/CCS Project(2008)
2. 3. 2　陸上パイプライン代表事例:カナダAlberta Carbon Trunk Line Project(2020)
2. 3. 3　トラブル事例:オーストラリアGorgon Project(2019)
2. 3. 4　ハブ&クラスター代表事例:ノルウェーNorthern Lights Project(2024)
3　船舶を用いた輸送システムの実用化に向けた動き
3. 1　はじめに-輸送システムとその前後について
3. 2　液化CO2輸送船
3. 3　荷役装置
3. 4　液化装置
3. 5　一時貯蔵タンク

第5章　CO2貯留技術・評価
1　CO2地中貯留技術開発と実用化への取り組み
1. 1　はじめに
1. 2　貯留層評価および事業性評価に係るSRM手法の開発
1. 3　社会合意形成SLO手法の開発
1. 4　まとめ
2　貯留サイト選定～この10年の進展
2. 1　世界における地中貯留プロジェクトの流れ
2. 2　地中貯留技術の標準化
2. 3　地中貯留技術に対する共通認識の醸成と信頼性/期待度の向上
2. 4　地質リスク評価における変化:断層に関わる地質リスク
2. 5　サイト選定において重視すべき観点のシフト
3　CO2地中貯留サイト特性評価および地質モデリング技術
3. 1　サイト特性評価の概要
3. 2　貯留コンプレックスの特性および貯留能力評価
3. 2. 1　特性評価で使用するデータの取得
3. 2. 2　貯留層の地質学的・水理地質学的特性評価
3. 2. 3　遮蔽層の特性評価
3. 3　地質モデリング
3. 3. 1　概要
3. 3. 2　地質構造モデリング
3. 3. 3　岩相モデリング
3. 3. 4　貯留層物性モデリング
3. 4　CO2貯留資源量(CO2 Storage Resources)の評価
3. 4. 1　CO2貯留資源量の分類
3. 4. 2　CO2貯留資源量の不確実性
4　CO2の地中挙動シミュレーション技術
4. 1　概要
4. 2　CO2の地中挙動シミュレーション
4. 2. 1　超臨界CO2の流体物性
4. 2. 2　塩水中へのCO2の溶解
4. 2. 3　相対浸透率や毛管力曲線のヒステリシス
4. 2. 4　CO2-水-岩石の化学反応性物質移行
4. 3　評価事例
4. 3. 1　貯留層モデル
4. 3. 2　シミュレーション結果
4. 4　まとめ
5　CO2モニタリング/CO2漏洩評価技術・微小振動評価技術
5. 1　はじめに
5. 2　CO2漏出評価技術
5. 3　微小振動評価技術
5. 3. 1　CCUSにおける地震動モニタリングに関する世界的動向
5. 3. 2　CO2地中貯留のための微小振動観測に基づく圧入管理安全システム
6　CO2モニタリング/重力測定技術
6. 1　はじめに
6. 2　CO2地中貯留に伴う重力変化
6. 3　CO2地中貯留サイトへの適用
6. 3. 1　これまでの適用例
6. 3. 2　苫小牧サイトでの試行
6. 4　重力モニタリングの運用
6. 4. 1　段階ごとの運用イメージ
6. 4. 2　反射法に対する位置づけ
6. 5　今後の課題
7　CO2モニタリング/光ファイバーセンシング技術開発
7. 1　はじめに
7. 2　光ファイバー測定技術の基本原理
7. 3　分布式ひずみ測定による地層安定性監視技術開発
7. 4　DAS/VSPによるCO2挙動モニタリング技術開発
7. 5　まとめ
8　マイクロバブルCO2圧入技術開発
8. 1　はじめに
8. 2　マイクロバブルの特徴及び発生方法
8. 3　地層水へのCO2溶解促進及び貯留層の掃攻効率向上
8. 4　不均質性や低浸透性地層へのマイクロバブル圧入によるCO2貯留率向上
8. 5　まとめ
9　CO2地中貯留事業の経済モデル
9. 1　はじめに
9. 1. 1　米国45Q政策
9. 1. 2　UK電力市場における差額決済契約(Contract for Difference:CfD)
9. 2　“Unlocking CCS”の考え方
9. 3　日本におけるCCSビジネス展開の可能性
9. 4　おわりに
10　二酸化炭素貯留適地調査事業の概要と現況について
10. 1　二酸化炭素貯留適地調査事業の経緯
10. 2　貯留適地選定プロセス
10. 2. 1　安定的に地中貯留するための地質条件
10. 2. 2　貯留適地の絞り込み
10. 2. 3　貯留ポテンシャル評価手法の紹介
10. 3　調査実績およびこれまでの成果
10. 3. 1　調査実績
10. 3. 2　これまでの成果
10. 4　地質的観点以外の貯留適地選定上の条件