リサイクルできるものはリサイクルして使う取り組みが世界中で行われています。さらにはCO2まで回収して再利用する技術がカーボンリサイクルです。

CO2をリサイクルして、どのような製品ができ上がるのでしょうか？発生したCO2が資源になる仕組み、日本の現状、製品や取組事例などを知って、あなたもCO2削減に協力しましょう！

カーボンリサイクルとは

カーボンリサイクルとは、工場や発電所などで排出されるCO2を炭素資源ととらえ、発生した排ガスからCO2を分離、回収してさまざまな用途に再利用することです。

質量保存の法則により、地球外の宇宙空間にCO2を捨ててしまわない限り、地球に存在するCO2の全体量は変化しません。しかしカーボンリサイクルの技術があれば、大気中のCO2を減らすことができるのです。

カーボンリサイクルのコンセプト

CO2を資源として有効活用するカーボンリサイクルは、

という一方通行型の経済活動（リニアエコノミー）から、

という循環経済（サーキュラーエコノミー）を目指すものです。

【リニアエコノミーとサーキュラーエコノミー】

カーボンリサイクルは、地球温暖化の原因となっているCO2を

という手段で、CO2排出量削減・大気中のCO2量削減に貢献します。さらに、このCO2を資源としてさまざまな用途に利用し、地球資源の搾取量削減・廃棄物の発生量削減を可能にします。*1）

【カーボンリサイクルのコンセプト】

カーボンリサイクルはCO2排出量削減と持続可能な循環経済を目指す世界の流れに合った、期待の技術です。次の章ではカーボンリサイクルの仕組みに迫っていきましょう！

【関連記事】

循環型社会とは？現状・世界や日本の取り組み事例・私たちにできることも

カーボンリサイクルの仕組み

カーボンリサイクルでは大きく分けて

この２つの技術が重要です。それぞれ、どのような技術で行われているのでしょうか？

CO2を分離・回収

工場や火力発電所で発生する気体から、高純度で大量のCO2を回収する方法として、一般的にアミンと呼ばれる化学物質を利用します。アミンは気体からCO2を吸収します。そして、CO2を吸収したアミンを120℃に加熱すると、CO2が分離する性質があります。

【アミンによるCO2の分離・回収】

CO2を有効利用

大気中に放出されてしまえば地球温暖化の原因となってしまうCO2ですが、技術開発の努力により資源として活用できる道が開けてきました。

資源としてのCO2は

などの用途に利用できます。

CO2を直接利用する植物への供給・ドライアイス・EOR以外は、CO2を資源として他の物質を作り出しますが、この時利用するエネルギーを再生可能エネルギーでまかなう事で、再利用する過程でも可能な限り化石燃料を使わない方法が研究されています。

【CO2から他の物質を作り出す例】

CCS/CCUS/人工光合成などの技術開発も進む

カーボンリサイクルは、CCS・CCUS・人工光合成などの技術と密接な関係があります。CCS・CCUSと人工光合成に分けて簡単に解説します。

CCS・CCUS

CCSはCO2を分離・回収して地中に貯留する技術、CCUSはCO2を分離・回収して有効利用する技術です。つまりカーボンリサイクルはCCUSの技術で行われる有効利用部分とも言えます。

【CCUSのサイクル】

人工光合成

人工光合成は、植物が太陽エネルギーを利用してCO2と水から有機物（でんぷん）と酸素を生み出すように、太陽エネルギーとCO2で資源を作る技術です。人工光合成では光触媒※を利用して水素や、プラスチックの原料にもなるオレフィンを作る研究が進められています。*2）

【植物の光合成と人工光合成】

カーボンリサイクルについての基本は確認できましたか？それでは続いて、日本のカーボンリサイクル技術の現状と今後の計画を見ていきましょう。

カーボンリサイクル技術ロードマップの概要

【光触媒を使った水素製造のフィールドテスト】

経済産業省は、カーボンリサイクル技術の研究開発・事業化の推進や他国との国際的な連携の進展のために2019年６月に「カーボンリサイクル技術ロードマップ」を策定しました。その後、数回にわたり検討が行われ、2021年７月に改訂されています。

それではカーボンリサイクル技術ロードマップの要点を確認しましょう。

【日本のカーボンリサイクルの拡大計画】

フェーズ１：日本の現状

現在、カーボンリサイクル技術ロードマップ上では「フェーズ１」です。この段階は、研究・技術開発・実証事業などを本格的に始めたところです。

特に2030年頃に普及が期待される水素が不要なカーボンリサイクル技術や、高い付加価値のある製品を製造することに重点を置いています。

現時点で一部実用化されているのは

とされています。

技術開発段階・実証中として、

が挙げられています。

フェーズ２：2030年頃を目標に技術を普及

フェーズ２に設定されている技術は現在からみて早期の普及実現を目指すものです。2030年頃を目標として普及を目指している技術は、

とされ、それぞれ低コスト化やさらなるCO2排出量削減が必要です。同時に安価な水素が供給される計画の2040年以降に普及を目指す、

といった、多くの需要が見込まれる汎用品の製造技術開発に重点を置きます。

フェーズ３：2040年以降に研究・開発が進む

フェーズ３の2040年以降では、現在まだ未確立の技術で、実現した場合のCO2利用量が多い(つまりCO2削減量が多い)ものの普及を目指します。2030年頃から重点的に製造技術の開発が行われる、

など、低コストで水素が利用できるようになれば、量産しやすくなるものです。そして、カーボンリサイクル技術は2040年以降も、さらなる低コスト化のために研究・開発が行われます。

また、DACの実用化もこの頃の計画です。

【アメリカ・中国・日本のCO2回収コストの目標・推定】

上の表はアメリカ・中国・日本におけるCO2回収コストの目標（推定）です。日本は2030年には2020年のおよそ半分、2040年にはさらに2030年の半分ほどまでのコストダウンができると推定し、これを目指しています。*3）

このような将来的なカーボンリサイクルの技術開発計画をふまえて、次の章では現在行われている実証事業を紹介します。日本のカーボンリサイクル技術はどこまで進んでいるのでしょうか？

カーボンリサイクル関連の研究拠点が全国に展開

2050年カーボンニュートラルに向けて、カーボンリサイクル技術は重要なCO2削減手段です。日本では政府・企業・研究機関などが連携することで、生産性の向上やコスト削減を目指しています。

このため、さまざまな取り組みが進められ、カーボンリサイクル関連の研究拠点が全国に展開しています。その中から代表的なものを紹介します。

【カーボンリサイクル関連研究拠点】

北海道苫小牧：大規模なCCSの実証実験

【北海道・苫小牧市のCCS実証実験設備】

2012年から北海道・苫小牧市で大規模なCCSの実証実験が行われています。ここではCO2を分離・回収・貯留までを統合した一貫システムで機能するかが確認されました。

このプロジェクトは目標を達成し、CCSが安全に機能することが立証されました。この結果から、CCSの実用化に向けた技術が着実に前進していると言えます。

福島県浪江町：福島水素エネルギー研究フィールド

【福島水素エネルギー研究フィールド（FH2R）】

先ほどカーボンリサイクル技術ロードマップ概要にもあったように、カーボンリサイクルの低コスト化・普及のために大きな鍵となっているのが水素の製造です。福島県浪江町の福島水素エネルギー研究フィールド（FH2R）では、18ヘクタールの太陽光発電パネルから、化石燃料に頼らない水素製造の実証事業が行われています。

福島水素エネルギー研究フィールドの実証内容は、

などです。日本は再生可能エネルギーのコストも高く、水素製造の面ではヨーロッパ諸国に遅れをとっている状況です。

日本の水素エネルギーを使った動力機械で先進的な技術を活かし、国際的な水素市場の獲得、さらにはエネルギー自給率向上のためにも水素製造には取り組み強化が必要です。

広島県大崎上町：次世代石炭火力発電実証設備でのCO2回収

【広島県大崎上町の石炭ガス化燃料電池複合発電実証設備】

広島県大崎上島にある高効率な次世代石炭火力発電の実証設備では、同時に排出されたガスからCO2を分離・回収する実証実験も行われています。また、この回収されたCO2を利用してカーボンリサイクル技術の実証研究設備を整備する計画です。

GZR

【GZR研究施設（つくば西事業所）】

GZRとは、産総研ゼロエミッション国際共同研究センター※のことです。2020年に設置され、福島再生可能エネルギー研究所など、他のセンターとも連携して研究開発を進めています。

代表的な連携研究の事例として、

などがあります。現在19の国と地域との国際連携体制で、地球温暖化対策となる研究を推進しています。

東京湾岸「ゼロエミベイ」

「ゼロエミベイ」とは東京湾岸ゼロエミッションイノベーション協議会のことです。東京湾には電力・ガス・石油・化学・電機・自動車など多種多様なエネルギー関連の研究所・工場・事業所・研究機関・大学などがあります。

これらの機関が連携し、ゼロエミッション※のための技術開発・実証実験・PRを行い、イノベーションエリアに進化させる活動がゼロエミベイです。

活動の例として、

などを行っています。ゼロエミベイは、世界初のゼロエミッション・イノベーションエリアとしてゼロエミッション版シリコンバレー※となることを目指しています。*4）

【ゼロエミベイ会員機関の分布（2022年8月）】

次の章ではカーボンリサイクル事業に関わっている企業が、実際にどのような取り組みをしているかを見ていきましょう。

カーボンリサイクルに関する企業の取り組み事例

日本では大企業を中心にカーボンリサイクルの先進的な技術開発が行われています。日本の企業は特にCO2の分離・回収・運搬・貯留の技術において世界をリードしています。

三菱重工株式会社：カーボンリサイクル燃料

【エレクトロフューエル】

三菱重工株式会社はアメリカのインフィニウム社と共同でカーボンリサイクル燃料「エレクトロフューエル（Electrofuels）※」の日本国内での商用化・市場展開を検討しています。

これらを組み合わせることにより、日本国内のエネルギー脱炭素化を加速させる計画です。

電源開発株式会社：次世代石炭火力発電実証設備からのCO2を有効利用

電源開発株式会社は、先ほど紹介した広島県大崎上町の火力発電所から回収したCO2を液化し、トマト菜園に運んで育成増進に利用する実証事業を行なっています。このプロジェクトは、

といった、多数の企業と連携して行われています。*5）

【電源開発株式会社の液化CO2有効利用の全体像】

カーボンリサイクルの関連施設や企業を見てきましたが、続いてはカーボンリサイクルによって製造される製品にスポットを当ててみましょう。

カーボンリサイクル製品事例

世界がしのぎを削って開発・実用化を目指しているカーボンリサイクルですが、日本にも実用化・商用化に成功している製品があります。その中から、カーボンリサイクル・コンクリートとCO2原料のプラスチックの事例を紹介します。

大成建設株式会社：カーボンリサイクル・コンクリート

【大成建設のカーボンリサイクル・コンクリートで作られた外階段】

大成建設株式会社は、CO2を資源とした環境配慮型コンクリート「T-eConcrete」を開発しました。T-eConcreteは、

などを実現しました。このカーボンリサイクル・コンクリートは、製鉄での産業副産物（高炉スラグ※）を用いて、炭酸カルシウムに変換したCO2と練り混ぜることで、コンクリート内部にCO2を固定することができます。

【大成建設のカーボンリサイクル・コンクリートの製造方法】

旭化成株式会社：CO2からポリカーボネートを製造

【CO2原料のポリカーボネート製造プラント】

旭化成株式会社は、CO2を原料にポリカーボネートやポリウレタンを製造する技術を世界で初めて確立しました。すでに2002年にはCO2原料のポリカーボネートのプラントは商用運転が開始され、CO2原料のポリウレタンは2022年から試験販売開始、2026年に事業化を目指しています。*6）

【旭化成：カーボンリサイクルで実現する資源循環】

CO2はとても安定した物質で、他の物質に変化させるには通常多くのエネルギーを必要とします。このような性質のCO2を資源として利用するには高い技術が必要です。

ここまでカーボンリサイクルについて見てきましたが、本当にメリットばかりなのでしょうか？つぎはカーボンリサイクルのデメリットについても考えてみましょう！

カーボンリサイクルのデメリット

カーボンリサイクルは、地球温暖化を抑制するためのCO2排出量削減に貢献できる技術であるのは明らかです。今、CO2削減は世界の最優先事項のひとつなので、この意味では大きなデメリットはないとも言えます。

しかし、良いところだけ見て行動するのは危険であるため、カーボンリサイクルのデメリットも探してみましょう。

必要とするエネルギーが多い

例えば、カーボンリサイクル燃料を作る際に必要なエネルギー量が多いことが挙げられます。これは回収したCO2をカーボンリサイクル燃料に転換する際に、出来上がるカーボンリサイクル燃料のエネルギー量以上のエネルギーが転換の際に必要ということです。

「それならカーボンリサイクル燃料は無駄な技術では？」という声も聞かれます。しかし、全ての産業設備や移動手段をすぐに脱炭素設備にすることは難しいので、その移行期間の橋渡しとして、多少のエネルギー量においてのロスがあってもカーボンリサイクル燃料を製造・実用化させる意義はあると考えられます。

結局はCO2を排出する

もうひとつ、カーボンリサイクル燃料を利用するときや、CO2原料プラスチックが廃棄されて焼却されるとき結局はCO2を排出するという指摘もあります。このことについては、

という点を考えると、やはり価値のある技術だと言えます。

カーボンリサイクルとSDGs目標12「つくる責任つかう責任」との関係

ここまで様々な角度からカーボンリサイクルについて学んできましたが、最後にSDGsとの関係についても整理しておきましょう。

2015年に国連で採択されたSDGsは、2030年を達成期限とした国際目標です。地球上の「誰ひとり取り残さない」ことを理念に掲げ、持続可能な社会の実現を目指しています。SDGsでは、「社会」「経済」「環境」の３つの側面における課題の解決に向け、17の目標と169のターゲットが掲げられています。

17ある目標のうち、カーボンリサイクルと特に関係する目標が12「つくる責任つかう責任」です。

目標12「つくる責任つかう責任」は、これまでの経済体系を見直し、循環型社会の実現を目指す内容です。冒頭でもお伝えしたように、これまでの経済はリニアエコノミーと呼ばれ、生産→利用→廃棄の一方通行でした。これにより、資源を大量に消費し、さらには製造過程でも廃棄過程でも二酸化炭素を排出するなど、地球に大きな負担をかけていたのです。

一方、カーボンリサイクルは、

と、CO2の排出量削減に加えて再度資源として活用します。つまり、カーボンリサイクルは目標12が目指す循環型社会に向いている技術と言えます。

まとめ：カーボンリサイクルの開発は重要！

化石燃料は、はるか昔に生きた生物が残したエネルギー遺産とも言えます。しかし、この遺産の恩恵に頼りすぎたために、地球はさまざまな面でバランスを崩してしまいました。

深刻な地球温暖化に直面している私たちは、正常な地球の循環を取り戻すために多大な努力を迫られています。

先ほどデメリットについての考察で「カーボンリサイクル燃料を製造するためには出来上がりのエネルギーより多いエネルギー（主に電気）が必要」という問題を紹介しました。これは今、私たちが置かれている状況に似ているかもしれません。

しかし今度は崩れたバランスを修正し、末永く命やエネルギーが循環していける地球を、さらなる技術開発や私たちの理解・協力によって実現させるときです。

あなたも、何かを購入する際にできる範囲内であれば、他より少し高くてもカーボンリサイクル製品を選択してください。正しい知識と理解があれば、生活の中でもCO2削減に協力できます。

〈参考・引用文献〉
*1)カーボンリサイクルとは
環境省『令和3年版　環境・循環型社会・生物多様性白書 循環経済（サーキュラーエコノミー）に向けて』
資源エネルギー庁『CO2削減の夢の技術！進む「カーボンリサイクル」の開発・実装』（2021年4月）
*2）カーボンリサイクルの仕組み
環境省『CCUSを活用したカーボンニュートラル社会の実現に向けた取り組み 』p.3（2020年2月
資源エネルギー庁『太陽とCO2で化学品をつくる「人工光合成」、今どこまで進んでる？』（2021年3月）
*3）カーボンリサイクル技術ロードマップの概要
資源エネルギー庁『太陽とCO2で化学品をつくる「人工光合成」、今どこまで進んでる？』（2021年3月）
経済産業省『カーボンリサイクル技術ロードマップ』p.2,p.8（2021年7月）
経済産業省『「ビヨンド・ゼロ」実現までのロードマップ』
* 4）カーボンリサイクル関連の研究拠点が全国に展開
資源エネルギー庁『CO2削減の夢の技術！進む「カーボンリサイクル」の開発・実装』（2021年4月）
資源エネルギー庁『水素を取り巻く国内外情勢と水素政策の 現状について』p.2（2022年6月）
産総研『産総研ゼロミッション国際共同研究センター GZR』（2020年3月）
産総研『宇宙用太陽電池を街中へ』（2022年9月）
経済産業省『経済産業省における地球温暖化対策の取組』p.7,p.8（2020年9月）
東京湾岸ゼロミッションイノベーション協議会『ゼロエミベイマップ』
*5）カーボンリサイクルに関する企業の取組事例
三菱重工『カーボンリサイクル燃料「エレクトロフューエル」の日本市場への展開を検討 米インフィニウム社と協働し、日本国内の脱炭素ソリューションを加速』（2022年4月)
電源開発株式会社『CO2分離・回収型石炭ガス化燃料電池複合発電所から回収したCO2の有効利用に向けた実証を開始します』（2022年7月）
*6）カーボンリサイクル製品事例
大成建設『大成建設のカーボンリサイクル・コンクリート（T-eConcrete®/ Carbon-Recycle』
経済産業省『カーボンリサイクルを実現する旭化成のCO2ケミストリーのご紹介』p.5（2020年7月）
旭化成『カーボンニュートラル実現に向けた旭化成エンプラの貢献』