二酸化炭素除去

二酸化炭素除去（CDR ）とは、二酸化炭素（CO₂ ）_を人間の意図的な活動によって地球の大気から除去し、地質学的、陸上、または海洋の貯留層、あるいは製品に永続的に貯蔵するプロセスである。 ^{[ 3 ]： 2221}このプロセスは、炭素除去、温室効果ガス除去、または負の排出とも呼ばれる。CDRは、気候変動緩和戦略の一要素として、気候政策にますます組み込まれている。^{[ 4 ] [ 5 ]}ネットゼロ排出を達成するには、まず何よりも排出量の大幅かつ持続的な削減が必要であり、それに加えてCDRの利用が必要となる（「CDRはネットゼロ排出にネットをもたらすものだ」 ^{[ 6 ]}）。将来的には、CDRは、農業や産業からの排出など、技術的に除去が困難な排出を相殺できる可能性がある。^{[ 7 ]： 114}

CDRには、陸上または水系で実施される方法が含まれます。陸上ベースの方法には、植林、再植林、土壌に炭素を隔離する農業慣行（炭素農業）、炭素回収と貯留を伴うバイオエネルギー（BECCS）、および直接空気回収と貯留の組み合わせが含まれます。^{[ 7 ] [ 8 ]}また、海洋やその他の水域を使用するCDR方法もあります。これらは、海洋施肥、海洋アルカリ度増強^{[ 9 ]} 、湿地再生、およびブルーカーボンアプローチと呼ばれます。^{[ 7 ]}特定のプロセスがどれだけの負の排出量を達成するかを評価するには、詳細な分析を実行する必要があります。この分析には、ライフサイクル分析とプロセス全体の「監視、報告、および検証」（MRV ）が含まれます。 ^{[ 10 ]}炭素回収と貯留（CCS）は、CCSがすでに大気中に存在する二酸化炭素の量を削減しないため、CDRとはみなされません。

2023年現在、CDRは年間約2ギガトンのCO2_{を除去すると推定されている。} ^{[ 11 ]}これは、人間の活動によって年間排出される温室効果ガスの約4%に相当する。 ^{[ 12 ] : 8}現在安全かつ経済的に展開可能なCDR方法を使用することで、年間最大10ギガトンの二酸化炭素を除去して隔離できる可能性がある。^{[ 12 ]}しかし、CDRによって大気から除去される二酸化炭素の正確な量を定量化することは難しい。

IPCCは二酸化炭素除去（CDR）を次のように定義している。「大気からCO2_{を除去し、地質学的、陸上、または海洋の貯留層、あるいは製品に永続的に貯蔵する人為的活動。これには、生物学的または地球化学的吸収源の既存および潜在的な人為的増強、および直接的な大気回収と貯蔵が含まれるが、人間の活動によって直接引き起こされていない自然の}CO2吸収は含まれない。」^{[ 3 ]： 2221}

CDRの同義語には、温室効果ガス除去（GGR）^{[ 13 ]} 、負の排出技術^{[ 12 ]}、炭素除去^{[ 14 ]}などがあります。大気からメタンなどのCO2_以外の温室効果ガスを除去する技術も提案されていますが^{[ 15 ] 、現在大規模に除去できるのは二酸化炭素のみです[ 13 ]}。したがって、ほとんどの場合、温室効果ガス除去とは二酸化炭素除去を意味します。

地球工学（または気候工学）という用語は、技術が地球規模で使用される場合、 CDRまたはSRM（太陽放射管理）の両方に対して科学文献で使用されることがあります。 ^{[ 16 ]： 6-11}地球工学または気候工学という用語は、IPCCの報告書ではもはや使用されていません。^{[ 3 ]}

CDR法は、異なる基準に基づいて異なるカテゴリーに分類することができる。^{[ 7 ]： 114}

• 炭素循環における役割（陸上生物、海洋生物、地球化学、化学）
• 保存期間（数十年から数世紀、数世紀から数千年、千年以上以上）

CDRの利用は、人間が大気中に二酸化炭素を排出する全体的な速度を低下させる。^{[ 7 ] : 114} 地球の表面温度は、世界の排出量が正味ゼロに削減された後にのみ安定する^{[ 18 ]。}そのためには、排出量削減のための積極的な取り組みとCDRの導入の両方が必要となる。^{[ 7 ] : 114}特定の種類の排出物は技術的に除去が困難なため、CDRなしで正味排出量をゼロにすることは実現不可能である。^{[ 19 ] : 1261}除去が困難な排出物には、農業からの亜酸化窒素排出^{[ 7 ] : 114}、航空排出^{[ 12 ] : 3 、および一部の産業排出[ 7 ] : 114など}がある。気候変動緩和戦略において、CDRの利用はこれらの排出を相殺する。^{[ 7 ] : 114}

正味ゼロ排出量が達成された後、CDR_{は大気中の}CO2濃度を下げるために使用でき、その日までにすでに発生した温暖化を部分的に逆転させることができる可能性がある。 ^{[ 19 ]} 2100年までに地球温暖化を1.5 ℃または2 ℃に抑えるすべての排出経路は、排出削減と組み合わせたCDRの使用を前提としている。^{[ 20 ] [ 21 ]}  

気候回復は本質的に二酸化炭素除去（CDR）に依存している。なぜなら、気候システムを回復させるには、大気中の二酸化炭素濃度を現在のレベル以下に下げる必要があるからである。

CDRのコストは、採用される技術の成熟度と、自主的な炭素除去市場と物理的な出力の両方の経済性によって大きく異なります。たとえば、バイオマスの熱分解によって生成されるバイオ炭は、土壌再生や廃水処理など、さまざまな商業用途があります。^{[ 56 ]} DACのコストは1トンあたり94ドルから​​600ドル、^{[ 57 ] [ 58 ] [ 59 ]}バイオ炭は1トンあたり200ドルから584ドル^{[ 60 ]}、自然ベースのソリューション（再植林や植林など）は1トンあたり50ドル未満です。^{[ 57 ]}バイオ炭が炭素除去市場で自然ベースのソリューションよりも高値で取引されているという事実は、バイオ炭が炭素を数百年、あるいは数千年も隔離するより耐久性のある吸収源であるのに対し、自然ベースのソリューションは森林火災、害虫、経済的圧力、変化する政治的優先事項に関連するリスクがある、より不安定な貯蔵形態であることを反映しています。^{[ 61 ]}さまざまな CDR 除去技術には設計上および運用上の利点がある可能性があります。たとえば、自然ベースのソリューションは安価ですが、 0.4～1.5 km ² (99～371 エーカー)の土地を使用して年間1 MtCO ₂を回収する DAC プラントは、約 4,600 万本の樹木のCO _{2回収率に相当し、約 3,098～4,647 km} ² (765,494～1,148,241 エーカー) の土地を必要とします。^{[ 58 ] [ 62 ] [ 63 ]}ネットゼロに整合したカーボンオフセットに関するオックスフォード原則では、パリ協定に適合するためには、「...組織は、今世紀半ばまでにカーボン除去を完全に調達することを目的として、調達するカーボン除去オフセットの割合を徐々に増やすことを約束しなければならない」と述べています。^{[ 61 ]}これらの取り組みは、Puro Standardなどのエンジニアリングされた炭素除去のための新しい業界標準の開発とともに、炭素除去市場の成長を支えるのに役立つでしょう。^{[ 64 ]}

2021年現在、 CDRはEU排出枠の対象ではないが、欧州委員会は炭素除去認証の準備を進めており、差金決済取引（CDC）を検討している。^{[ 65 ] [ 66 ]} CDRは将来、英国排出量取引制度にも追加される可能性がある。^{[ 67 ]} 2021年末現在、炭素除去ではなく炭素削減に基づいているこれらのキャップ・アンド・トレード制度の炭素価格は、いずれも100ドルを下回っている。^{[ 68 ] [ 69 ]}ネットゼロ目標の普及後、CDRは主要な新興経済国（ブラジル、中国、インドなど）でより重要な役割を果たしている。^{[ 70 ]}

2023 年初頭の時点で、ハイテク CDR 手法が気候変動緩和に大きく貢献するために必要な資金は不足している。ただし、利用可能な資金は最近大幅に増加している。この増加の大部分は、民間セクターの自主的な取り組みによるものである。^{[ 71 ]}例えば、Meta、Google、Shopifyなどの著名なメンバーを含むStripeが主導する民間セクターのアライアンスは、2022 年 4 月に、炭素を永久的に回収および貯蔵できる企業に報いるための 10 億ドル近い基金を発表した。Stripe の上級社員 Nan Ransohoff 氏によると、この基金は「2021 年に存在した炭素除去市場の約 30 倍」だが、「2050 年までに必要となる市場にはまだ 1,000 倍足りない」とのことである。^{[ 72 ]} 民間セクターの資金が圧倒的に多いことは、歴史的に自主的な市場は政府の政策によってもたらされる市場よりも「桁違いに」小さいことが証明されているため、懸念を引き起こしている。 ^{[ 71 ]} しかし、2023 年現在、さまざまな政府が CDR への支援を増やしている。これらには、スウェーデン、スイス、米国が含まれます。米国政府の最近の活動には、2022年6月の超党派インフラ法の35億ドルのCDRプログラムへの資金提供の意向表明、およびCDR市場を強化するための45Q税を含む2022年インフレ削減法の署名が含まれます。 ^{[ 71 ] [ 73 ]}

メタンを除去する方法を提案した研究者もいるが、亜酸化窒素は大気中での寿命が長いため、研究対象としてより適していると言う研究者もいる。 ^{[ 74 ]}

• 生物学的炭素固定― 相互に関連した一連の生化学反応 
• 二酸化炭素除去装置 – 循環ガスから二酸化炭素を吸収する装置 
• カーボンニュートラル燃料– 温室効果ガスの正味排出量がゼロの燃料 
• 気候変動シナリオ– 将来起こりうる状況の仮説的表現 
• 低炭素経済― 気候変動に配慮した経済 
• ヴァージン・アース・チャレンジ― 温室効果ガスの恒久的除去を目指すコンテスト 

• IPCC第6次評価報告書第3作業部会によるCDRに関するファクトシート
• Carbon180による「Deep Dives」は、2023年4月5日にWayback Machineにアーカイブされました。炭素除去ソリューションに関する情報です。
• 10ギガトンへの道 - 二酸化炭素除去規模拡大チャレンジゲーム。
• 二酸化炭素除去の現状報告書、第2版、2024年6月3日。
• 陸地 ― 地球の炭素吸収源、国連。
• Edwards, MR、Geden, O.、Gidden, MJ、Lamb, WF、Minx, JC、Nemet, GF、Smith, SM、Bellamy, R.、Brutschin, E.、Diaz Anadon, L.、Fuss, S.、Grassi, G.、Johnstone, I.、Lebling, K.、Lunstrum, A.、Müller-Hansen, F.、Portugal-Pereira, J.、Probst, B.、Vaughan, NE (編) 「二酸化炭素除去の現状 / 二酸化炭素除去に関する世界的かつ独立した科学的評価 / 第3版」 ( PDF)。2026年6月2日。doi : 10.17605/OSF.IO/ZRD65。2026年6月2日にオリジナルからアーカイブされた(PDF) 。