CCS（二酸化炭素回収・貯留）では、エタノール精製所などの発生源から二酸化炭素を回収します。回収された二酸化炭素は通常、パイプラインで輸送され、石油抽出 に利用されるか、専用の地層に貯留されます。
二酸化炭素回収・貯留 （CCS ）は、産業施設や自然発生源からの 二酸化炭素 （CO₂ ） を大気中に放出する前に分離し、長期貯留場所に輸送するプロセスです。 [ 1 ] : は、 天然ガス処理プラント などの大規模な点源 から回収され、通常は深い地層 に貯留されます。毎年回収されるCO₂の約80%は、石油増進回収（EOR）に使用されます。EOR は、 部分的に枯渇した油田にCO₂を注入してより多くの石油を抽出し、その後大部分が地下に残されるプロセスです。[ 2 ] EOR は 貯留 する だけでなく利用する ため、CCSは二酸化炭素回収・利用・貯留 （CCUS ）とも呼ばれます。[ 3 ]
石油・ガス会社は、20 世紀半ばに CCS に関連するプロセスを初めて使用しました。初期の CCS 技術は主に天然ガスの精製と石油生産の増加に使用されました。1980 年代、特に 2000 年代には、CCS は温室効果ガス排出量を削減する ための戦略として議論されるようになりました。2022 年のレビューでは、発表された CCS プロジェクトの約 70% が実現しておらず、電力部門では失敗率が 98% 以上であることがわかりました。[ 2 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] :
CCSは温室効果ガス排出量の 削減において重要ではあるが限定的な役割を果たす可能性がある。[ 6 ] しかし、太陽光発電や風力発電、電化 、公共交通機関などの他の排出削減オプションはCCSよりも安価で、大気汚染の削減にはるかに効果的である。コストと制限を考慮すると、CCSは特定のニッチで最も有用であると想定されている。これらのニッチには、重工業 やプラントの改修が含まれる。[ 8 ] ： [ 9 ] CCSは天然ガス処理 からの排出量を削減できる。[ 8 ] ： 水素製造 において、CCSは再生可能エネルギーへのより広範な移行を補完するものと想定されている。[ 8 ] ： CCSは、炭素回収と貯留を伴うバイオエネルギー の構成要素であり、特定の条件下で大気から炭素を除去できる。
CCSによる炭素排出量削減効果は、プラントの回収効率、CCS自体に使用される追加エネルギー、漏洩、および施設が設計どおりに稼働できない原因となるビジネス上および技術的な問題に依存します。大規模なCCS導入の中には、当初予想されていたよりもはるかに少ないCO2しか隔離できなかったものもあります。[ 10 ] [ 6 ]回収 したCO2 を使用してより多くの石油を抽出することが最終的に気候変動に利益をもたらすかどうかについては、依然として議論が続いています。 [ 11 ] 多くの環境団体は、CCSを化石燃料へ の依存を永続させる未証明で高価な技術とみなしています。彼らは、排出量を削減する他の方法の方が効果的であり、CCSは注意をそらすものだと考えています。[ 12 ]
国際的な気候協定の中には、化石燃料削減 の概念に言及しているものもあるが、これらの協定では定義されていないものの、一般的にはCCSの利用を意味すると理解されている。[ 13 ]
用語 気候変動に関する政府間パネル （IPCC）は、CCSを次のように定義している 。
「産業およびエネルギー関連の発生源から排出される比較的純粋な二酸化炭素（CO₂）の流れを分離（回収）、調整、圧縮し、大気から長期的に隔離するために貯蔵場所に輸送するプロセス。 」[ 1 ] ：
二酸化炭素回収・貯留 （CCS）と二酸化炭素回収・利用・貯留 （CCUS）という用語は密接に関連しており、しばしば同義語として使われます。 [ 3 ] どちらの用語も、主に強化石油回収 （EOR）を指すのに使われてきました。EORとは、回収したCO2を 部分的に枯渇した油田に注入して、より多くの石油を抽出するプロセスです。[ 3 ] 永久 に閉じ込められることを意図しています。2013年以前は、このプロセスは主にCCSと呼ばれていました。 2013年に、その潜在的な経済的利益を強調するために CCUSという 用語が導入され、その後この用語が普及しました。[ 3 ]
回収されたCO2 の約1%は、肥料、燃料、プラスチックなどの製品を作るための原料として使用されます。[ 14 ] 炭素回収と利用 の一形態です。[ 15 ] ため 、CCSの一形態とみなされることもあります。CCSとして認められるには、炭素貯蔵が長期にわたる必要があるため、CO2を使用して肥料、燃料、または化学物質を製造することは、これらの製品が燃焼または消費されると CO2を 放出するため、CCSではありません。[ 15 ]
一部の情報源では、CCS、CCU、またはCCUSという 用語をより広義に用いており、空気から直接CO2を回収したり 、植林したりして空気からCO2を除去する方法も含まれています。 [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] 本稿で CCS という用語はIPCCの定義に従って使用しており、天然ガス処理プラントなどの点源からCO2を回収する必要があります。
DOCCSとは、海洋直接炭素回収・貯留のことである。[ 19 ]
歴史と現状 世界の捕獲能力は2017年以降上昇傾向にある。[ 20 ] CCS技術に関する特許の数は2000年代に急増したが、2010年代には停滞または減少した。[ 21 ] ポーランドのベウハトゥフ発電所 にCCSを追加する計画は2013年に中止された。[ 22 ] 発電所 でCCSを使用する計画の98%以上が失敗している。[ 4 ] 天然ガス産業では、未処理天然ガスから CO₂を 除去する 技術が1930年に特許を取得しました。[ 23 ] [ 8 ] : 、 大気中に放出されます。[ 8 ] : 。 [ 24 ]その後 、テキサス州の天然ガス会社は、処理プラントで発生するCO₂ を回収し、EORのために地元の石油生産者に販売し始めました。[ 8 ] :
人為的な CO₂排出量を 削減する手段としてのCCSの利用は比較的新しい。1977年、イタリアの物理学者チェーザレ・マルケッティは、CCSが 石炭火力発電所 や燃料精製所からの排出量削減に利用できると提唱した。 [ 25 ] [ 26 ] [ 23 ] [ 27 ] 専用のCO₂ 貯蔵・監視設備を備えた最初の大規模なCO₂回収 ・注入プロジェクトは、1996年にノルウェーのスレイプナーガス田 で稼働を開始した。 [ 8 ] : 25
2005年、IPCCはCCSを強調する報告書を発表し[ 28 ] [ 29 ] [ 12 ] 。世界全体では、年間1億3000万トンのCO2 を貯蔵する149のプロジェクトが2020年までに稼働開始予定であった。これらのうち約70%は実施されなかった[ 2 ] 。限られた一時的な資本補助金、貯蔵されたCO2 に対する長期的な責任に対処する措置の欠如、高い運営コスト、社会的受容性の低さ、資金調達プログラムの外部予算圧力に対する脆弱性などが、プロジェクトの中止につながった [ 30 ] 。
2020年、国際エネルギー機関 （IEA）は、「CCUSの歴史は、期待が満たされなかった歴史と言える。気候変動を緩和する可能性は数十年前から認識されてきたが、導入は遅々として進まず、世界のCO2排出量への影響は限定的だった」と述べている 。[ 8 ] ：
2024 年 7 月までに、商業規模の CCS は世界中で 44 のプラントで稼働していました。[ 5 ] 、 7 は化学 品の 生産用、5 は電力と熱用、2 は石油精製 用でした。CCS は鉄鋼プラント 1 ヶ所でも使用されていました。[ 5 ] 。 [ 5 ] 2024 石油およびガス産業は 、世界中で稼働している CCS 容量の 90% に関与しています。[ 7 ] : [ 6 ]
18の施設は米国に、14は中国に、5はカナダに、2はノルウェーにあった。オーストラリア、ブラジル、カタール、サウジアラビア、アラブ首長国連邦にはそれぞれ1つのプロジェクトがあった。[ 5 ] 8,000 km（5,000 マイル） を超えるCO2パイプラインがあり、ヨーロッパには2つの CO2 パイプラインシステム、中東には2つのCO2パイプラインシステムが存在する。 [ 8 ] : 103–104
プロセス概要 CCS施設は、二酸化炭素が大気中に放出される前に回収します。一般的に、化学溶媒 または多孔質固体材料を使用して、施設の排ガス流からCO₂を他の成分から分離します。[ 31 ]最も アミン溶媒 を通過することです。アミン溶媒はCO₂分子と結合します。このCO₂を 豊富 に含む溶媒は、再生ユニットで加熱され、溶媒からCO₂が放出されます。その後、CO₂流 は 調整され、不純物が除去され、圧縮に適した温度になります。[ 32 ] 流 は圧縮され、貯蔵または最終用途のために輸送され、放出された溶媒はリサイクルされて、施設からさらに多くのCO₂を回収します。 [ 33 ]
二酸化炭素（CO₂ ） は回収後、通常は超臨界流体 に圧縮され、地下に注入されます。パイプラインは、陸上および距離と量によっては海上への大量のCO₂輸送において最も安価な方法です。[ 8 ] ： 103-104 はトラックや鉄道でも輸送できますが、 CO₂1 トンあたりのコストは高くなります。[ 8 ] ：
技術コンポーネント CCSに関する特許
CCSプロセスは、複数の異なる技術が連携して機能します。技術的な構成要素は、ガス混合物からCO₂を分離・処理し、CO₂を圧縮・輸送し、 地下 に注入し、プロセス全体を監視するために使用されます。
CO2を ガス混合物から分離する方法は、燃焼後回収、燃焼前回収、酸素燃焼の3つがあります。 [ 34 ]
燃焼後回収 が除去される。 燃焼前 技術は天然ガス処理に広く応用されている。[ 35 ] ガス化炉で部分的に 酸化される 。生成された合成ガス （COとH2 ）からの COは 、添加された水蒸気（H2O）と反応し、 CO2とH2に変化する。 生成さ れた CO2は、 比較的純粋な排ガス流から回収できる。H2は燃料 として使用できる。燃焼後回収と比較して、いくつかの利点と欠点がある。[ 35 ] 酸素燃焼 。 水蒸気は冷却によって凝縮され、結果としてほぼ純粋なCO2の流れが得られます。 この技術の欠点は、比較的多くの酸素が必要であり、その製造には高価でエネルギー集約的であることです。[ 35 ] 吸収、またはアミン による炭素スクラビングが 、主要な回収技術である。[ 8 ] ： 98 膜ガス分離 、ケミカルルーピング燃焼 、カルシウムルーピング、 金属有機構造体 およびその他の固体吸着剤 の使用などがある。[ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]
CO2の 流れに含まれる二酸化硫黄 や水蒸気などの不純物は、その相挙動に大きな影響を与え、パイプラインや井戸の腐食を増加させる可能性があります。CO2の 不純物が存在する場合は、それらを除去するプロセスが必要です。[ 39 ]
貯蔵と強化石油回収 二酸化炭素を専用の地質貯留層に閉じ込めるメカニズムの図 CO₂ の貯蔵とは、回収したCO₂を、不透水性の岩石層で覆われた多孔質の岩盤からなる地下深部の地質貯留層に注入し、 貯留層を密閉してCO₂の上方への移動や大気への放出を防ぐことで ある。[ 8 ] ： 、貯留層内を流れ、細孔空間を満たす。CO₂ を 流体状態で保持するためには、貯留層は800m （2,600 フィート） 以上の深さになければならない。[ 8 ] ： 112
2024年現在、毎年回収されるCO2の約80%が強化 石油回収（EOR）に使用されています。[ 2 ] 油田に CO2 を注入して生産量を増やします。CO2は 石油と結合して密度を下げ、石油がより速く地表に上昇できるようにします。CO2の添加は貯留 層全体の圧力も増加させ、それによって石油の流動性が向上し、生産井への石油の流れが増加します。[ 8 ] ： 117 1 トンあたり約2バレルの石油が追加され、その石油を使用すると約1トンのCO2が生成されます。 [ 40 ] EOR によって抽出された石油はCO2 と混合され、その大部分は回収され、複数回再注入されます。このCO2リサイクル プロセスにより損失を1%まで減らすことができますが、エネルギー集約的です。[ 41 ]
回収された CO 2 の約 20% は、専用の地質貯留層[ 2 ] 帯水 層です。これらは、塩水で飽和した多孔質で透水性のある岩石の層です。[ 8 ] : [ 25 ] 専用の地質貯留は、CO 2 の高純度を必要とせず、適切な場所がより多く存在するため、パイプラインを短くできるため、一般的に EOR よりもコストが低くなります。[ 25 ]
2021年時点で、回収したCO₂を 貯蔵するための様々なタイプの貯留層が研究または試験運用されていた。CO₂を 石炭層に注入することで、石炭層メタン回収率を高める ことができる。[ 35 ] 現場外鉱物炭酸化では、 CO₂を 鉱山尾鉱 やアルカリ性産業廃棄物と反応させて、炭酸カルシウム などの安定な鉱物を形成する。[ 16 ] 現場鉱物炭酸化では、 CO₂と水を 玄武岩 などの反応性の高い岩石が豊富な地下地層に注入する。そこでCO₂は岩石 と反応して、比較的速やかに安定な炭酸塩鉱物を形成する可能性がある。[ 16 ] [ 42 ] このプロセスが完了すると、炭酸塩鉱物からのCO₂ 漏出のリスクはほぼゼロと推定される。[ 28 ] :
地下CO₂ 貯留の世界的な潜在容量は非常に大きく、CCSの開発の制約となる可能性は低い。[ 8 ] ： [ 8 ] ： 112-115 [ 8 ] ： 112-115 [ 8 ] ： 112-115
長期的なCO2 漏洩 地質貯留では、CO₂はいくつかの 捕捉メカニズム によって貯留層内に保持されます。具体的には、キャップロック と呼ばれる不透水性の岩層による構造的 捕捉、間隙水への溶解 捕捉、個々の間隙または間隙群への残留捕捉、そして貯留岩と反応して炭酸塩鉱物を形成することによる 鉱物 捕捉です。[ 8 ] ： 112 [ 43 ] ： 26
注入後、超臨界CO₂は 上昇し、キャップロックの下に閉じ込められる傾向があります。キャップロックに到達すると、隙間に到達するまで横方向に広がります。注入ゾーンの近くに断層面がある場合、 CO₂は 断層に沿って地表に移動し、大気中に漏れ出す可能性があり、周辺地域の生命にとって潜在的に危険です。CO₂の注入によって地下 の圧力が高すぎると、地層が破砕し、地震を引き起こす可能性があります。[ 44 ] ます 。[ 45 ]
IPCCによると、適切に管理された貯留サイトでは、注入されたCO2の99%以上が1000年以上保持される可能性が高く、 「可能性が高い」とは66～90%の確率を意味する。[ 28 ] : [ 46 ] 、 1000年間で1%の漏洩率であっても、将来の世代の気候に重大な影響を与える可能性がある。[ 47 ]
社会的および環境的影響
エネルギーと水の必要量 CCSを備えた施設は、CCSを備えていない施設よりも多くのエネルギーを消費します。[ 48 ] [ 48 ] CCSのエネルギーペナルティは、 CO2 の発生源によって異なります。発生源からのガスに非常に高い濃度のCO2が含まれている場合、追加のエネルギーは CO2の 脱水、圧縮、およびポンプ輸送にのみ必要となります。[ 8 ] ： が 必要です 。[ 8 ] ：
初期の研究では、同じ量の電力を生産するには、石炭火力発電所では石炭を 14 ～ 40% 多く燃焼させる必要があり、天然ガス複合サイクル 発電所では天然ガスを 11 ～ 22% 多く燃焼させる必要があることが示されました。[ 28 ] : 石炭火力発電所で CCS を使用する場合、エネルギー損失の約 60% は回収プロセスに起因し、30% は抽出された CO 2 の圧縮に起因し、残りの 10% はポンプとファンに起因していると推定されています。[ 49 ]
使用する技術によっては、CCSには大量の水が必要となる場合がある。例えば、CCSを導入した石炭火力発電所では、50%多くの水が必要になる可能性がある。[ 50 ] ：
汚染 パイプラインの建設は野生生物に悪影響を及ぼします。[ 51 ] [ 52 ] CCS（二酸化炭素回収・貯留）設備を備えた発電所は、同じ量の電力や熱を生産するためにより多くの燃料を必要とするため、CCSの利用は化石燃料の「上流」における環境問題を増大させる。上流の影響には、石炭採掘 による汚染、石炭やガスの輸送に使用される燃料からの排出、ガス燃焼 による排出、および漏洩メタン 排出などが含まれる。
CCS施設ではより多くの化石燃料を燃焼させる必要があるため、CCSはこれらの施設からの大気汚染の純増を引き起こす可能性があります。これは汚染防止装置によって軽減できますが、すべての汚染物質を除去できる装置はありません。[ 6 ] 多くのCCSシステムでは液体アミン溶液がCO2 の回収に使用されるため、これらの種類の化学物質も適切に制御されないと大気汚染物質として放出される可能性があります。懸念される化学物質の中には、吸入または水に溶かして飲むと発がん性がある揮発性ニトロソアミン とニトラミンがあります。 [ 53 ]
上流と下流の両方の影響を考慮した研究によると、発電所にCCSを追加すると、人間の健康に対する全体的な悪影響が増加することが示されています。[ 54 ] [ 54 ] [ 54 ]
地下地質構造にCO₂ を注入すると、近隣の浅層地下水 が汚染される リスクがある。 [ 28 ] ： 汚染は、 CO₂ が地下水に移動することによって、または置換された塩水が移動することによって発生する可能性がある。[ 28 ] ： [ 28 ] ：
突然の二酸化炭素 漏洩 二酸化炭素中毒の主な症状 CO 2 は無色無臭の気体で、空気より重いため地面付近に蓄積します。人間の場合、 5% (50,000 ppm )を超える濃度のCO 2に曝露すると、 高炭酸ガス血症 と呼吸性アシドーシス が発症します。10% を超える濃度では、痙攣、昏睡、死に至る可能性があります。30 % を超えるCO 2濃度は急速に作用し、数秒で意識を失います。 [ 55 ]
パイプラインや貯蔵施設は、地域社会を危険にさらす可能性のある大量の CO 2の偶発的な放出源となる可能性があります。2005 年の IPCC 報告書では、「既存の CO 2 パイプラインは、主に人口密度の低い地域にあり、パイプライン 1 キロメートルあたりの事故報告件数は非常に少なく、炭化水素パイプラインの場合と同程度である」と述べています。[ 28 ] : 2貯蔵の地域の健康と安全のリスクは、天然ガスの地下貯蔵のリスクと「同程度」であると述べています。 [ 28 ] : 2パイプラインについてはあまりよく理解されておらず、CO 2 パイプラインに特化した安全基準はほとんど存在しません。[ 56 ]
まれではあるものの、事故は深刻な事態を招く可能性がある。2020年には、ミシシッピ州サタルティア 近郊で土砂崩れが発生し、CO2パイプラインが破裂、 付近の人々が意識を失った。[ 57 ] [ 58 ] [ 59 ] また、空気中のCO2 濃度が高かったため、車両のエンジンが停止し、救助活動が妨げられた。[ 60 ]
エクイティ 米国では、CCSを後付けできるタイプの施設は、電力施設や工業施設の近くに住むことで既に環境や健康への悪影響を受けている地域に所在することが多い。[ 6 ] [ 61 ] CCSはCO2 の回収に加えて非CO2 汚染物質の削減にも役立つという証拠がある一方で、環境正義 団体は、CCSが施設の寿命を延ばし、施設が引き起こす地域への害を継続するために利用されることを懸念していることが多い。[ 6 ] [ 6 ]
パイプライン の建設には、遠隔地に作業キャンプを設置することがしばしば伴います。カナダと米国では、遠隔地のコミュニティでの石油・ガスパイプラインの建設は、性的暴力などの社会的害悪と関連付けられており[ 52 ] 、この歴史から、一部の先住民コミュニティはCO2 パイプラインの建設に反対しています[ 62 ]
料金 プロジェクト費用、回収技術の技術成熟度の低さ、収益源の不足などが、CCSプロジェクトが中止される主な理由です。[ 2 ] [ 63 ]
CCSのコストはCO2の発生源によって大きく異なります。 天然ガス処理のように、施設が高濃度のCO2を含むガス混合物を生成する場合、 1トンあたり15～25米ドルで回収および圧縮できます。 [ 64 ] 。 [ 64 ]米国 1トンあたり 10 米ドル未満で利用可能と推定されています。[ 64 ] CCSの実装には、各サイトに合わせて高度にカスタマイズされた複数の技術が関わっており、業界が実践 を通じてコストを削減する能力が制限されています。[ 65 ]
気候変動緩和における役割
他の緩和策との比較 排出量を削減するための他の選択肢と比較すると、CCSは非常に高価です。たとえば、化石燃料発電所でCO2を除去すると、除去する CO2 1トンあたり50～200米ドルのコストが増加します。[ 50 ] : 回避されたCO2 排出量1トンあたり20米ドル未満のコストで排出量を削減する方法は数多くあります。[ 66 ] 公共交通機関 、電気自動車 、さまざまなエネルギー効率対策などがあります。[ 50 ] : しない 発電所と比較した場合でも、多くの場合、最も低コストで電力を生産する方法です。 [ 50 ] : [ 64 ] [ 67 ]
優先使用 2025年に操業開始予定のハイデルベルク・ブレヴィク炭素回収施設は、セメント生産におけるCCSの商業規模での最初の利用となる。[ 68 ] 太陽光発電や風力発電と比較すると、CCS（二酸化炭素回収・貯留）の設備容量は2010年以降、比較的横ばいの伸びにとどまっている。 気候変動緩和 に関する文献では、CCSは温室効果ガス排出量の削減において、小さいながらも重要な役割を担っているとされている。[ 6 ] [ 50 ] ： [ 69 ] [ 70 ] [ 8 ] ：
重工業： CCSは、セメント、化学薬品、鉄鋼の生産に伴う排出量を大幅に削減できる数少ない技術の一つです。[ 8 ] ： これらのプロセスからのCO2 排出量の一部は、熱源として燃料を燃焼することによる排出量に加えて、化学反応によるものです。例えば、セメント製造からの排出量の約3分の1は燃料の燃焼によるもので、3分の2は化学プロセスによるものです。[ 71 ] [ 72 ] [ 73 ] [ 50 ] ： 改修： CCSは既存の石炭火力発電所や天然ガス火力発電所、産業施設に後付けすることができ、既存施設の運転を継続しながら排出量を削減することが可能となる。[ 8 ] ： 天然ガス処理： CCUSは、 天然ガス処理 からのCO2排出量を削減 する唯一の解決策です。[ 8 ] ： 21-24 [ 6 ] 水素： 現在、 水素の ほぼすべては天然ガスまたは石炭から生産されている。これらのプロセスで放出されるCO₂ を回収するために、CCS（二酸化炭素回収・貯留）設備を導入することができる。[ 8 ] ： 再生可能電力の補完: IEA のネットゼロ排出シナリオでは、2050 年までに世界中で 251 GW の電力が CCS を備えた石炭火力発電所とガス火力発電所によって生産され、54,679 GW の電力が太陽光発電 と風力 発電によって生産される。[ 30 ] : 稼働させることができるという利点があります。 [ 8 ] : 51–52 [ 8 ] : 51–52 100% 再生可能エネルギー を使用した堅牢な電力網の可能性は、多くの地域で実現可能なオプションとしてモデル化されており、電力部門での化石燃料 CCS は不要になります。[ 74 ] [ 50 ] : 676 CO 2 -プルーム地熱は、炭素貯留と 地熱エネルギー 生産を組み合わせる方法として提案されている。[ 75 ] バイオエネルギーと炭素回収・貯留： バイオエネルギーと炭素回収・貯留（BECCS）は、 バイオマス からバイオエネルギー を抽出し、 生成されるCO2を回収・貯留するプロセスです。特定の条件下では、BECCSは大気 から二酸化炭素を除去することができます。 [ 76 ] IPCCは2022年に、「CCSの実施は現在、技術的、経済的、制度的、生態環境的、社会文化的障壁に直面している」と述べている。[ 50 ] ： [ 70 ] パリ協定 で設定された目標を達成するには、CCSは化石燃料の生産と使用の大幅な削減を伴う必要がある。[ 6 ] [ 50 ] ：
温室効果ガス排出量削減における有効性 CCS（二酸化炭素回収・貯留）設備を備えた石炭火力発電所は、CCSプロセスに必要なエネルギーを供給するために、通常より多くの石炭を燃焼します。これは、石炭採掘による環境への影響を 増大させます。 CCS が発電に使用される場合、ほとんどの研究では、排ガス中のCO 2の 85 ～ 90% が回収されると想定されています。 [ 77 ] [ 78 ] [ 79 ] [ 80 ] ペトラノバ CCS改修において、実際の排出削減率は非常に低く、20年間で平均わずか10.8%にしかならないことが判明した。[ 81 ]
CCS の実装の中には、ビジネス上の理由または技術的な理由から、設計容量で炭素を隔離していないものもあります。[ 10 ] [ 6 ] シュート クリーク ガス処理施設では、回収された CO2 の約半分がEOR 用に販売され、残りの半分は利益を上げて販売できなかったため大気中に放出されました。[ 82 ] : オーストラリアのゴルゴン ガス プロジェクト では、 1 年間の操業で、地下水の問題により、回収された CO2 の 3 分の 2 が注入されませんでした。 [ 83 ] 2022 た 。[ 10 ] [ 82 ]
石油増産に伴う排出量 二酸化炭素回収とその後の石油増進回収が気候変動に有益かどうかについては議論がある。EORプロセスは、損失を最小限に抑えるためにCO2を複数回分離して再注入する必要があるため、エネルギー集約型である。CO2 の損失を1%に抑えると、 EOR作業に必要なエネルギーは、隔離されたCO2 1 トンあたり約0.23トンのCO2 排出量となる。[ 41 ]
さらに、EORを使用して抽出された石油がその後燃焼されると、CO 2 が放出されます。これらの排出量を計算に含めると、EOR による炭素回収は、炭素回収をまったく使用しない場合と比較して、通常、全体的な排出量を増加させることがわかります。 [ 3 ] を減少させる ことがわかります。これらの排出量を除外する議論では、EOR によって生産された石油は、世界の石油消費量を増やすのではなく、従来の方法で生産された石油を置き換えるものと想定されています。[ 3 ] [ 3 ]
国際エネルギー機関の石油需給モデルによると、EORで生産される石油の80%は市場の他の石油を置き換えることになる。[ 41 ] （ EORプロセス 自体で排出される0.24トンのCO2 に加えて）。 [ 41 ]
実施のペース 2023年時点で、CCSは世界の排出量の約0.1％、すなわち約4500万トンのCO₂を回収している。 [ 6 ] IPCC CO₂が回収される見込みである。 [ 6 ] セメント生産など優先度の高いニッチ分野におけるCCS技術は、まだ未成熟である。IEAは、「個々のCO₂ 回収技術の成熟度と、それらが最も必要とされる分野との間に乖離がある」と指摘している。[ 8 ] :
CCSの導入には長い承認と建設期間が必要であり、導入の全体的なペースは歴史的に遅い。[ 84 ] [ 30 ] : [ 84 ] : [ 85 ]
政治討論 石炭生産者、電力会社、鉄道会社を代表する擁護団体であるアメリカクリーンコール電力連合による 「クリーンコール」に関する情報トラック。[ 86 ] 2021年、イングランドのトーキーで行われたCCSに対する抗議活動 CCSは、少なくとも1990年代初頭のUNFCCC交渉開始以来、政治関係者によって議論されてきたが、依然として非常に意見が分かれる問題である。 [ 87 ] [ 78 ]
化石燃料企業はCCSを革新的で費用対効果の高い分野として位置づけ、積極的に推進してきた。[ 11 ] [ 11 ] [ 11 ] [ 7 ] ：
化石燃料業界の代表者は、国連の気候変動会議で強い存在感を示してきた。[ 88 ] [ 88 ] 2023年の国連気候変動会議 では、少なくとも475人のCCSロビイストが参加を許可された。[ 89 ]
地球の友 などの多くの環境NGOはCCSに対して非常に否定的な見解を持っている。[ 90 ] [ 91 ] [ 12 ] [ 12 ] [ 12 ]
化石燃料削減 国際的な気候変動交渉では、化石燃料の使用を全般的に段階的に廃止するか、「抑制されていない」化石燃料の使用を段階的に廃止するかが議論の的となっている。2023年の国連気候変動会議では、抑制されていない石炭の使用を段階的に削減することで合意に達した。[ 92 ] 抑制されたという 用語は一般的にCCSの使用を意味すると理解されているが、合意ではその用語は定義されていない。[ 92 ]
削減済み と削減されていない という用語が定義されていなかったため、この協定は悪用される可能性があると批判された。[ 92 ] [ 92 ]
IPCCは、化石燃料が「ライフサイクル全体を通して排出されるGHGの量を大幅に削減する介入なしに生産および使用される場合、例えば、発電所からの90%以上、またはエネルギー供給からの漏洩メタン排出量の50～80%を回収する場合」に、未削減であるとみなしている。[ 93 ] 漏洩ガス排出量の大幅な削減の両方を要求することである。 [ 13 ]
社会的受容 一般市民のCCSに対する認識は概して低い。[ 50 ] ： [ 50 ] ：
一般市民が頻繁に懸念するのは、安全性、コスト、影響などの問題に関する透明性です。[ 94 ] [ 94 ] [ 94 ] [ 94 ]
政府プログラム 現在稼働しているCCSプロジェクトのほぼすべてが、主に設備投資補助金、そして程度は低いものの運営補助金という形で、政府の財政支援を受けている。[ 8 ] ： [ 95 ] [ 96 ] Questプロジェクト で8億4000万米ドル（8億6500万カナダドル）となっている。明確な炭素価格がCCS投資を支援したのは、これまでのところノルウェーのSleipnerプロジェクトとSnøhvitプロジェクトの2件のみである。[ 8 ] ：
北米 国内石油生産を促進する手段として、米国連邦税法は、原油がまだ連邦価格統制下にあった1979年以来、石油増進回収に対する何らかのインセンティブを設けてきた。1986年には、米国連邦EOR税制優遇措置として15％の税額控除が法制化され、その後、 CO2 を 使用したEORによる石油生産は急速に増加した。[ 97 ]
米国では、2021年インフラ投資・雇用法により、 さまざまなCCS実証プロジェクトに30億ドル以上が割り当てられています。同様の金額が、回収されたCO2のより広範な回収、輸送、貯蔵または利用に焦点を当てた地域CCSハブにも提供されています。さらに数億ドル が 、CO2 輸送 インフラを支援する融資保証に毎年充てられています。 [ 98 ]
2022 年インフレ削減法 ( IRA) は、炭素回収・貯留の利用を促進するために税額控除法を改正しました。同法に基づく税制優遇措置により、塩水地層でのCO 2回収・貯留には 1 トンあたり最大 85 ドル、石油増進回収に使用される CO 2 には 1 トンあたり最大 60 ドルが支給されます 。[ 99 ] 歳入庁は、どれだけの CO 2 が隔離されているかの主張を裏付けるために企業からの文書に依存しており、独立した調査は行っていません。[ 78 ] [ 3 ]
2023年、米国環境保護庁（EPA）は 、既存の石炭火力発電所および天然ガス発電所の排出量を90%削減するためにCCSを義務付けることを提案する規則を発表しました。この規則は2035年から2040年の間に発効する予定です。[ 100 ] 天然ガス発電所の場合、この規則では、2035年までにCCSを使用してCO2 を90%回収するか、2032年から30%の低GHG水素を混焼し、2038年から96%の低GHG水素を混焼することを義務付けています。 [ 100 ] [ 101 ] の 安全性は、 パイプラインおよび危険物安全管理局（ PHMSA）が監督していますが、[ 102 ] [ 103 ]
カナダは2022年から2028年までのCCS機器に対する税額控除を確立した。[ 96 ] [ 96 ] 石油生産者協会は 75%の控除を求めていた。[ 96 ] [ 96 ] 議会予算局が 57億カナダドルの費用がかかると推定した。[ 104 ] た 。[ 105 ]
ヨーロッパ ノルウェー では、CCSは化石燃料輸出を国の排出削減目標と両立させるための戦略の一部となっている。[ 106 ] 。 [ 107 ] : 20 課税は、好ましい、かつ十分に理解されている現場の地質と相まって、 Equinorが SleipnerとSnøhvit ガス田でCCSを実施することを選択した理由となった。[ 8 ] [ 108 ]
2022年、デンマークはCCSに最大50億ユーロの補助金を拠出し、 2030年までにCO2 排出量を0.9Mt削減することを目指した。[ 109 ]
英国では、CCUSロードマップは、CCUSの導入に関する政府と産業界の共同コミットメントを概説し、2030年までに年間20～30メガトンのCO2 を回収する4つのCCUS低炭素産業クラスターを実現するためのアプローチを示しています。 [ 110 ] [ 111 ]
アジア 中国国務院は現在、国家経済社会発展第14次五カ年計画（2021～2025年）の概要や中国のビジョン2035など、CCSを推進する10以上の国家政策とガイドラインを発表している。[ 112 ]
製品におけるCO2の使用 二酸化炭素を建築用骨材 に組み込むことで、二酸化炭素を永久的に固定化することができる。 CO 2 は 、さまざまな種類の製品を作るための原料として使用できます。2022 年現在、製品での使用は、毎年回収されるCO 2の約 1% を消費しています。 [ 14 ] 重要な農業肥料である尿素 の製造では、工業プロセス内で発生する CO 2 はしばしばリサイクルされ、再利用されます。しかし、慣例として、この種の内部リサイクルは炭素回収の数値には含まれません。[ 113 ] 2 もこれらの数値から除外されます。[ 113 ]
2023年現在、回収したCO2からメタノール、尿素、ポリカーボネート、ポリオール、ポリウレタン、サリチル酸などの製品を商業的に生産することが可能です。 [ 35 ] メタノールは 現在主 に他 の化学 物質の より広く使用される 可能性があります。 [ 114 ]
炭酸塩鉱物製品にCO₂ を隔離する技術は実証されているが、2023年時点では商業展開の準備はできていない。[ 35 ] CO₂を コンクリート や建築用骨材 に組み込むプロセスに関する研究が進行中である。建設資材へのCO₂ の使用は大規模な展開が期待されており、[ 115 ] 貯蔵 として適格とみなされるほど永続的な唯一のCO₂利用法である。 [ 116 ] 回収 されたCO₂ のその他の潜在的な用途として研究されているものには、合成燃料 、さまざまな化学物質、プラスチックの製造がある。 [ 35 ] CO₂ から燃料や化学物質を製造することは非常にエネルギー集約的である。[ 116 ]
製品にCO₂ を回収して 利用しても、必ずしも排出量が削減されるわけではありません。[ 8 ] : CO₂ 利用に伴う気候変動対策上のメリットは、主にライフサイクル排出量の多い製品を代替することによって得られます。[ 8 ] : 気候変動対策上のメリットの量は、製品がCO₂を 再放出するまでの期間、生産に使用されるエネルギーの量と供給源、製品が化石燃料を使用して生産されるかどうか、そして回収されたCO₂の供給源によって異なり ます。[ 8 ] : と 、より大きな排出量削減効果が得られます。 [ 8 ] :
製品におけるCO2 の利用可能性は、将来的に回収できると予想されるCO2の総量に比べて小さい。例えば、2050年までにネットゼロ排出量を達成するためのIEAシナリオでは、回収されたCO2の95%以上が地質 学的 に隔離され、製品に使用されるのは5%未満である。[ 116 ]
IEAによると、回収されたCO₂から作られる製品は、従来 の低炭素製品や代替低炭素製品よりもはるかに高価になる可能性が高い。[ 8 ] ： 回収されたCO₂ の重要な用途の1つは、合成炭化水素燃料 の製造である。これはバイオ燃料と並んで、長距離飛行における化石燃料の唯一の実用的な代替燃料である。持続可能なバイオマスの入手可能性には限界があるため、ネットゼロ排出量を実現するにはこれらの合成燃料が必要となる。CO₂をカーボン ニュートラルにするには、バイオエネルギー生産または直接空気回収から得る必要がある。[ 8 ] ：
直接空気中炭素回収・貯留 直接空気炭素回収・貯留（DACCS）は、化学的または物理的なプロセスを使用して 大気からCO2を直接抽出し、回収したCO2を長期 貯留 する技術です。[ 117 ] [ 118 ] 排出量取引 にまだ組み込まれていません。これは、二酸化炭素1トンあたりのコストが1,000米ドルを超えているため[ 119 ] 、これらの市場での炭素価格 の何倍にもなるためです。[ 120 ]
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