二酸化炭素回収・貯留（CCS）は、二酸化炭素排出量を削減することで地球温暖化を緩和するための重要な手法です。このプロセスは、発電や鉄鋼・セメント製造などの産業プロセスから排出される二酸化炭素を回収し、回収した二酸化炭素を輸送し、地下に安全に貯留するという2つのステップから構成されます。
CCS はどのように機能しますか?
CCS プロセスには、次の 3 つの重要なステップが含まれます。
- 二酸化炭素回収: 二酸化炭素 (CO2) は、石炭、天然ガス発電所、製鉄所、セメント工場などの産業活動で生成される他のガスから分離されます。
- 交通： 回収された CO2 は圧縮され、パイプライン、道路輸送、または船舶を通じて指定された貯蔵場所に輸送されます。
- ストレージ： その後、CO2は地下深くの岩層に注入され、長期にわたって安全に保管されます。
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CCS は地球温暖化対策にどのように貢献するのでしょうか?
パリ協定の目標である気温上昇を1.5℃（2.7°F）に抑えるためには、排出削減努力を強化するだけでなく、大気から二酸化炭素を抽出する技術を採用する必要性がIPCC（気候変動に関する政府間パネル）によって強調されている。CCS（二酸化炭素回収・貯留）はそのような技術の一つであり、地球温暖化対策において重要な役割を果たすことができる。
CCS では炭素排出物はどこに貯蔵されるのでしょうか?
二酸化炭素排出物は様々な場所に貯蔵することができ、一般的な貯蔵場所としては、塩水帯水層や枯渇した石油・ガス貯留層などがあり、これらは通常、地下1km以上の深さに位置している。
例えば、英国が提案しているゼロカーボン・ハンバー・プロジェクトでは、二酸化炭素排出量をエンデュランスと呼ばれる塩水帯水層に貯蔵する予定で、この帯水層は北海南部に位置し、海底から約1マイル（1.6km）下にあり、相当な貯蔵容量を備えている。
同様に、米国にはアラバマ州のシトロネル・プロジェクトのような大規模な炭素貯留施設が複数存在し、そこでは炭素が深さ約1.8マイル（2.9km）の塩水貯留層に注入される。
炭素回収はどのように機能しますか？
これは、二酸化炭素を再利用するか、廃止された石油・ガス貯蔵所、鉱山、または塩水帯水層などの浸透性岩石などの地下に貯蔵することにより、二酸化炭素排出が大気中に放出されるのを防ぐプロセスです。
このプロセスでは、大気中の炭素をバイオマスに変換する自然生態系、特に植林など、さまざまな方法を利用して二酸化炭素排出量を削減します。また、次のことも含まれます。
1. 燃焼後回収：石炭火力発電所や天然ガス火力発電所の煙突から排出される排ガス、およびコンクリートや鉄鋼などの材料を生産する工業施設からの排ガスに焦点を当てています。中西部のエタノール工場など、さまざまな発生源からの排出ガスを回収します。燃焼後回収技術では、アミンなどの化学物質を使用して排ガスから二酸化炭素を効率的に回収します。アミンは低温で二酸化炭素と結合し、加熱すると放出されるため、ほぼ純粋な二酸化炭素が得られます。
2. 直接空気回収：巨大な空気フィルターとして概念化されることが多いこの方式は、大量の二酸化炭素を吸収する能力があるため、間違いなくコストとエネルギーを大量に消費します。インフラ投資雇用法を通じて試験設置場所への資金提供を受けているにもかかわらず、コストとエネルギー消費に関して依然として制約があります。二酸化炭素回収は、エタノール生産やセメント製造からの排出物など、二酸化炭素濃度が高い発生源を対象とした場合に最も効率的であることが証明されています。
3. 輸送と貯蔵：回収された二酸化炭素は、加圧されて液体状態になり、パイプラインを通して利用場所または貯蔵場所に輸送されます。パイプラインプロジェクトでは、中西部のエタノール工場からノースダコタ州とイリノイ州へ二酸化炭素を輸送しようとしています。しかしながら、パイプラインの安全性と管理に関する懸念は依然として残っています。
4. 利用と隔離：二酸化炭素には、飲料の炭酸化や、老朽化した油井への注入による原油抽出効率の向上など、商業的な用途があります。しかし、環境保護主義者は、捕捉された炭素を利用して化石燃料をさらに抽出する技術には懐疑的で、これは炭素排出量の増加につながる可能性があると考えています。
あるいは、二酸化炭素を大気中に放出するのを防ぐために、地下に貯蔵することも可能です。これは、二酸化炭素を適切な岩盤層に地下深く注入し、砂岩や石灰岩のような多孔質で透水性の高い岩盤層を利用することで長期貯蔵を確保し、その上に密度の高い岩盤層を設けることで二酸化炭素が地表に漏れ出すのを防ぐというものです。
炭素回収・貯留（CCS）と炭素回収・利用・貯留（CCUS）の違いは何ですか?
CCSに加えて、CCUS（Carbon Capture Utilisation and Storage：炭素回収・利用・貯蔵）と呼ばれる関連概念も存在します。CCSとは異なり、CCUSは炭素貯蔵のみに焦点を当てるのではなく、回収した炭素をプラスチック、コンクリート、バイオ燃料の製造など、産業用途に再利用する可能性も探求します。
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