カーボンリサイクルとは？仕組みや事例を詳しく解説！

「カーボンリサイクルに興味があるけど、詳しいことはわからない…」という方は多いでしょう。

そこで今回は、カーボンリサイクルとは何かということや仕組みをご紹介します。さらに、カーボンリサイクル製品などの取り組み事例や課題についても解説しますので、ぜひ参考にしてみてください。

カーボンリサイクルとは

カーボンリサイクルとは、CO2を資源として考えて製品や燃料に再利用し、CO2排出を減らす取り組みのことです。排出されたCO2を回収・再利用することで、地球温暖化の改善につながるなどのメリットが期待されています。

このカーボンリサイクルは、日本が2050年までに達成すると宣言した「カーボンニュートラル」への足がかりともなる取り組みです。

カーボンニュートラルとは、「温室効果ガスの排出を全体としてゼロにする」こと、あるいは、そのための取り組みを指します。脱炭素社会の実現に向けて、CO2はもちろん、メタンや一酸化二窒素といった温室効果ガスの排出量をできるだけ抑え、排出したとしても同じ量を吸収・除去することを目標にしています。

つまり、カーボンリサイクルは、2050年に向けたカーボンニュートラルに大きく貢献できる可能性がある取り組みなのです。

カーボンリサイクルの仕組み

カーボンリサイクルを実現するためには、「CO2を分離・回収するステップ」と「CO2を資源として使用するステップ」を踏む必要があります。

こちらでは、上記2つのステップやカーボンリサイクルと関連する技術について解説します。

CO2を分離・回収する

カーボンリサイクルに取り組むうえで大切なのがCO2を分離・回収するステップです。火力発電や都市ガスといったさまざまなエネルギーから、物理吸収法・化学吸収法などで回収する他、大気からの直接回収も行なわれています。

CO2回収プラントの実績では日本企業が回収率でトップを走っており、化学用途向けに発電所から高濃度のCO2を分離・回収する設備もすでに実証段階へ進んでいます。

CO2を資源として使用する

CO2を回収した後は、資源として活用するステップです。さまざまな分野でCO2再利用の技術開発が行なわれており、再利用先としては以下のものが挙げられます。

上記のように、カーボンリサイクルでは化学品・燃料・鉱物など多用なものに再利用できるのです。

【番外編】カーボンリサイクル関連技術

カーボンリサイクルの仕組みを知った後は、カーボンリサイクルの上位概念である「CCUS」をもとに、ぜひ関連技術も押さえておきましょう。

CCUSとは、分離・貯留したCO2を利用しようという取り組みであり、以下2つの技術と関連しています。

• CCS：発電所や工場などから排出されたCO2を、他の気体から分離して、貯める技術
• CCU：分離・回収したCO2を利用する技術

また、太陽エネルギーとCO2で化学品をつくる技術「人工光合成」も、「CO2を活用する」という意味でカーボンリサイクルの関連技術といえるでしょう。

出典：未来ではCO2が役に立つ？！「カーボンリサイクル」でCO2を資源に（経済産業省 資源エネルギー庁）

カーボンリサイクルのメリット

カーボンリサイクルのメリットは、以下3つです。

1. 気候変動問題の解決につながる
2. 安定供給できる資源になる
3. 幅広い事業での取り組みが可能

では、上記3つそれぞれを詳しく解説します。

気候変動問題の解決につながる

カーボンリサイクルに取り組むことでCO2の排出削減ができるので、気候変動問題の解決へと歩みを進められるでしょう。地球温暖化を加速させる温室効果ガスを減らすことは、気候変動への対策としてSDGsの実現にもつながります。

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安定供給できる資源になる

カーボンリサイクルによって、排出されたCO2を新たな燃料として再利用することができれば、安定供給できる資源として捉えることができます。また、カーボンリサイクルの技術開発や低コスト化が進めば、さらに安定的な供給が可能となり、広く利用される資源となり得るのです。

脱炭素化が進む世界の中で、カーボンリサイクルによって生まれる資源は重要なものとなるでしょう。

幅広い事業での取り組みが可能

カーボンリサイクルには、幅広い事業での取り組みが可能というメリットもあります。

化学・セメント・機械・エンジニアリング・化石燃料・バイオなど、多くの事業分野で取り組めるからこそ、国内の産業発展を考慮しても普及させるメリットが大きいのです。

カーボンリサイクルの製品3選

カーボンリサイクルによって生み出された製品はさまざまですが、こちらでは、以下の3つをご紹介します。

1. CO2吸収型コンクリート
2. CO2でつくるパソコン
3. CO2でつくる容器

カーボンリサイクルの活用事例を押さえながら、脱炭素社会に向けた一歩を踏み出していきましょう。

CO2吸収型コンクリート

「CO2吸収型コンクリート」は、CO2を吸収できる素材を使っているうえ、セメントの使用量も減らしていることで、CO2の排出削減が期待できる製品です。

歩車道境界ブロックや天井パネルなど、さまざまなシーンですでに実用化されています。

CO2でつくるパソコン

CO2・アルコール・フェノールを原料として開発された「ポリカーボネート」を使用して、パソコンの生産などが行われています。ポリカーボネートは、その他にも自動車のヘッドライトカバー、ヘルメット、水ボトル などさまざまな用途で使用されています。

CO2でつくる容器

排ガスから回収したCO2を再利用して作られたポリエチレン容器も存在します。化粧品用ポリエチレン容器が開発されている他、シャンプーなどさまざまな用途で利用可能な容器の生産も進んでいます。

カーボンリサイクル普及のための活動

カーボンリサイクル普及のための活動としては、以下の4つが挙げられます。

1. カーボンリサイクル技術ロードマップ
2. カーボンリサイクル産学官国際会議
3. カーボンリサイクル研究開発拠点の整備
4. 一般社団法人カーボンリサイクルファンドの設立

こちらでは、上記4つの活動例を解説します。

カーボンリサイクル技術ロードマップ

経済産業省が普及促進のために策定した「カーボンリサイクル技術ロードマップ」には、以下3つのフェーズによってカーボンリサイクルを拡大していく計画が記載されています。

• フェーズ1：カーボンリサイクルの研究・技術開発・実証
• フェーズ2：2030年に普及する技術のコスト削減
• フェーズ3：2040年以降を目指して、さらなるコスト削減

フェーズ1は、特に水素が不要な技術や高付加価値製品を製造する技術を重要視して、技術課題に取り組む期間です。

フェーズ2では、2030年頃に普及すると見込まれるポリカーボネート・バイオジェット燃料・コンクリート製品・セメントなどに対して、低コスト化を実施します。

フェーズ3では、さらなる低コスト化を目指し、オレフィン・メタン・コンクリート製品といった、需要の多い汎用品の普及にもつなげる計画です。

カーボンリサイクル産学官国際会議

経済産業省と国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）は、カーボンリサイクル分野の活性化や、各国における協力関係の強化を目的に「カーボンリサイクル産学官国際会議」を開催しています。

この国際会議では各国の産学官による講演が行われ、カーボンリサイクル分野の進展や取り組むべき課題について確認しながら、各国間の協力関係強化のための議論がなされます。

カーボンリサイクル研究開発拠点の整備

全国各地で、カーボンリサイクル研究開発拠点も整備され始めています。

例えば、広島県大崎上島では次世代型の石炭火力発電における実証や、排出されるCO2の回収試験がされています。北海道苫小牧でも、CCS技術に関して大規模実証試験が行われています。

一般社団法人カーボンリサイクルファンドの設立

2019年8月には、民間主導で「一般社団法人カーボンリサイクルファンド」も設立され、カーボンリサイクルを普及させるための研究に対する助成や広報活動などを行っています。

カーボンリサイクルに取り組む企業事例

カーボンリサイクルに取り組む企業事例として、以下3つがあります。

1. 積水化学工業株式会社（廃棄物資源化技術開発）
2. 株式会社ちとせ研究所（微細藻類を用いたCO2資源化プロセス技術開発）
3. 東レ株式会社（植物由来原料を用いた化学品の製造）

では、上記3つそれぞれについて解説します。

積水化学工業株式会社│廃棄物資源化技術開発

積水化学工業株式会社は、廃棄物から発生したCO/H2を原料に、プラスチック原料などを製造するプロセスの開発に着手しています。

化石資源の代替として、現在焼却処分されている廃棄物の資源化に向けた試みであり、排出されるCO2の削減や、廃棄物からエタノールへの合成が期待されています。

株式会社ちとせ研究所│微細藻類を用いたCO2資源化プロセス技術開発

株式会社ちとせ研究所では、微細藻類培養技術を活用し、CO2と太陽エネルギーを使って機能性化学品やプラスチック原料などの製造に取り組んでいます。

CO2の削減はもちろん、副産物としてタンパク質なども生産されるため、化学産業のみならず食品産業などへの波及効果も期待されています。

東レ株式会社│植物由来原料を用いた化学品の製造

東レ株式会社は、サトウキビ搾汁後の残さから、化学製品の原料となるセルロース糖へ変換、そして廃糖蜜からエタノールへの変換を試行しています。

カーボンニュートラルなバイオマスによって、大気中のCO2を増やさないことが期待されるうえ、従来のプロセスよりもCO2削減効果が見込まれています。

カーボンリサイクルの課題

カーボンリサイクルに取り組む前に、以下3つの課題についても押さえておきましょう。

1. 多くのCO2フリー水素が必要
2. ゼロエミッション電源が必要
3. コストが高い

上記3つについて解説していきます。

多くのCO2フリー水素が必要

カーボンリサイクルの課題として、技術の実現のためには安価なCO2フリー水素が必要になり、その生成のために多くのエネルギーが必要だということが挙げられます。カーボンリサイクルに取り組むうえで必要な原料の生成にも、一定のエネルギーが求められるのです。

有用物質の原料生成にもCO2を排出しないよう配慮する必要があるため、同時にゼロエミッション電力が安定的に供給ができる環境が必要です。費用対効果を意識しながら、技術の確立を進めていく必要があるでしょう。

製造時のCO2排出を抑える必要がある

製造時のCO2排出も課題としてあります。安定物質であるCO2を有用物質に転換するためには、多大なエネルギーが必要となります。そのエネルギーを発生させる過程でCO2が多量に排出されないような製造方法を取らなければなりません。

カーボンリサイクルにおいて製造時にCO2をできるだけ排出しないためにも、CO2フリー水素のみならず再生可能エネルギー、原子力発電、アンモニア混焼などのCO2の発生を抑えた燃料を利用する必要があるでしょう。

コストが高い

カーボンリサイクルの大きな課題として、コストが高いということが挙げられます。

カーボンリサイクルのプロセスを既存の製品と同程度まで低コスト化しなければ、市場で大規模に流通させるのは難しいでしょう。

カーボンリサイクル技術ロードマップでも構想されているコスト削減は、企業だけではなく日本全体で取り組んでいくべき課題です。

まとめ：カーボンリサイクルも取り入れつつまずは大本のCO2排出量削減を

カーボンリサイクルは、今後も脱炭素の実現に向けたテクノロジーとして、開発が進み、普及していくことが期待されています。

企業の脱炭素施策においては、まずは大本のCO2排出量削減を実施しつつ、今後新たに開発されるカーボンリサイクルの技術を取り入れていくことになるでしょう。

「これから会社で脱炭素の取り組みをしていきたい。でも、何から始めよう？」という方は、まずCO2を普段の活動で排出しないよう、CO2削減についてできることから取り組んでみるのはいかがでしょうか。

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