直接空気回収技術

直接空気回収技術（DAC）の概要

DAC（Direct Air Capture）技術は、空気中に広がる二酸化炭素（CO2）を直接回収する手法として注目を浴びています。この技術は、従来の工場や発電所からの排出を管理するものとは異なり、散逸した二酸化炭素を大気中から取り除いて再利用することが主な目的です。CO2を回収した後は、貯蔵や他の用途に利用する必要があります。

DAC技術は、1999年にKlaus S. Lackner氏によって初めて提案され、近年では欧州や米国で商業化に向けた動きが加速しています。

回収方法の種類

DACの回収技術にはいくつかの方法があります。一般的に商用化されている技術の多くは、大きなファンを用いて空気を通気する手法です。しかし、ファンを使用しないアプローチもあり、最近ではアイルランドのCarbon Collect Limitedが自然の風を利用した新しい設備「MechanicalTree™」を発表しています。

2022年現在、液体溶媒（主にアミンベースや強アルカリ）を使用した回収が主流です。この方法では例えば、水酸化ナトリウムを使ってCO2と反応させ、炭酸塩を形成し、その後加熱により高純度のCO2を得ることができます。未使用の熱源を利用すればエネルギー効率も高まります。また、膜分離法ではCO2を選択的に濾し取るため、設置面積を小さく抑えることが可能です。

環境への影響

DACの支持者たちは、この技術が気候変動への重要な対策となるとしています。しかし、依存しすぎることが問題を先送りするリスクもあり、排出削減を最優先するべきだという意見もあります。特に、アミン吸収では大量の水を必要とします。たとえば、年間3.3ギガトンのCO2を回収するには、灌漑に使われる水の約4％に相当する300km³もの水が見込まれるのです。

DACは大気中のCO2濃度が低いため、煙道ガスからの回収よりも多くのエネルギーを消費します。理論上、1トンのCO2を抽出するためには約250kWhのエネルギーが必要です。このエネルギー供給のために、小型原子力発電所の利用提案も存在します。加えて、回収したCO2を炭素回収貯留（CCS）技術で地下に貯蔵することにより、CO2濃度を低下させることが期待されていますが、油田の場合は削減効果が薄れる可能性があります。

実用的なアプリケーション

DAC技術は多様な応用が考えられています。具体例としては以下のものがあります。

- 石油増進回収
- カーボンニュートラルな合成燃料やプラスチックの製造
- 飲料の炭酸化
- 炭素隔離
- コンクリートの強度向上
- カーボンニュートラルなコンクリート代替の製造
- 藻類農場の生産性向上
- 温室の空気濃縮

これらの用途では、CO2の濃度要件に差があり、CCSは99％以上の純粋なCO2を必要としますが、農業等の他の用途では約5％の低濃度でも利用可能です。しかし、0.04％という大気中のCO2濃度から濃縮するには、大量のエネルギーとコストがかかります。

費用と日本国内の取り組み

DACの最大の課題は、CO2と空気を効率的に分離するためのコストです。2011年のデータによれば、DACプラントの初期投資は22億ドルに達します。さらに、DACのコストはCO2 1トンあたり200～1000ドルと試算されています。最近のカナダの経済調査では、94～232ドルのコストで1トンのCO2を回収できるという結果も報告されています。

日本国内では、いくつかの企業がDAC技術に取り組んでおり、SyncMOF株式会社は多孔性材料「MOF」を利用した製品を開発しています。Planet Savers株式会社はゼオライトを用い、2050年までに年間1ギガトンのCO2を回収することを目指しています。カルシウム株式会社は人工サンゴを活用した研究を進めています。

海外の取り組み

海外でもDAC技術は進展しています。カーボンエンジニアリング社やクライムワークス社などの企業は、カナダやスイスで実効的なDACプラントを運営しています。これらの企業は、回収したCO2を合成燃料に転換したり、温室の栽培に利用するなど、多彩な応用を模索しています。

まとめ

DAC技術は、気候変動に対抗するための新たな選択肢として注目されていますが、その実現にはコスト、エネルギー消費、水資源の使用といったさまざまな課題があります。それでも、技術革新が進む中で、実用化への道筋が見えつつあると言えるでしょう。

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