クリーンエナジー対話

直接空気回収（DAC）技術の現状とビジネス実装：費用対効果と大規模化への課題

Tags: DAC, 直接空気回収, 脱炭素技術, カーボンニュートラル, ネガティブエミッション, ビジネスモデル, LCA, ESG

はじめに：ネガティブエミッション技術としてのDACの重要性

地球温暖化対策において、温室効果ガス排出量の削減は喫緊の課題ですが、産業活動や既存インフラからの排出を完全にゼロにすることは容易ではありません。このような状況下で、大気中から直接二酸化炭素（CO2）を回収する「直接空気回収（Direct Air Capture, DAC）」技術は、達成が困難な排出量の相殺や、歴史的な排出量の削減に貢献する「ネガティブエミッション技術（Negative Emissions Technologies, NETs）」として、その重要性を増しています。特に、長期的なネットゼロ目標の達成に向けて、DAC技術の社会実装と大規模化は不可欠な要素として認識され始めています。

本稿では、DAC技術の基礎から最新動向、そしてビジネス実装における費用対効果と大規模化への具体的な課題について考察します。技術の詳細を理解しつつ、ビジネス視点での実現可能性や市場性、政策的な枠組みまでを多角的に分析することで、専門家の皆様の業務や戦略策定の一助となることを目指します。

DAC技術のメカニズムと最新動向

DAC技術は、大気中に希薄に存在するCO2（約420ppm）を効率的に捕捉する技術であり、主に以下の二つの方式に大別されます。

1. 固体吸着剤を用いたDAC（Solid Sorbent DAC）

この方式では、固体吸着剤が空気中のCO2を化学的または物理的に吸着します。吸着剤が飽和した後、加熱や減圧によってCO2を脱着・分離します。主要なプレイヤーとしては、スイスのClimeworks社が知られています。同社は再生可能エネルギーを用いてDACプラントを稼働させ、回収したCO2を地下に貯留する、あるいは合成燃料や飲料、温室栽培に利用する事例を展開しています。最新のプロジェクトでは、アイスランドのOrcaプラントが年間4,000トンのCO2を回収し、地下貯留しています。

2. 液体吸収剤を用いたDAC（Liquid Solvent DAC）

この方式では、液体吸収剤（例えば水酸化カリウム溶液）を空気と接触させ、CO2を化学的に吸収します。その後、高温での加熱により吸収剤からCO2を脱着・分離します。カナダのCarbon Engineering社がこの方式の代表であり、回収したCO2を地中貯留や合成燃料の原料として利用する計画を進めています。特に、米国Occidental Petroleum社との提携により、テキサス州で年間50万トンから100万トン規模の回収を目指す大型プラント「Stratos」の建設が進んでいます。

最新の技術動向

DAC技術はまだ発展途上にありますが、回収効率の向上、エネルギー消費量の削減、吸着剤・吸収剤の耐久性向上に向けた研究開発が活発に行われています。モジュール化や分散型システムの開発も進められており、様々な地域や規模での導入可能性が模索されています。

ビジネス活用と費用対効果：大規模化への挑戦

DAC技術のビジネス実装においては、回収されたCO2の利用方法と、その費用対効果が重要な焦点となります。

1. 回収CO2の利用と市場性

回収されたCO2は、主に以下の二つの経路で活用されます。 * 地中貯留（Carbon Storage）: 回収したCO2を安全な地層（塩水帯水層、枯渇油ガス田など）に圧入し、長期的に貯留します。これにより、大気中からのCO2除去効果が実現されます。 * 製品利用（Carbon Utilization）: 回収CO2を合成燃料、建材（コンクリート）、化学品、飲料など様々な製品の原料として利用します。これにより、製品のライフサイクル全体での炭素排出量削減に貢献できる可能性があります。ただし、この場合、最終製品の用途やライフサイクル全体での排出削減効果を慎重に評価する必要があります。

市場性については、ボランタリーカーボン市場（Voluntary Carbon Market, VCM）における高品位なCO2除去クレジットとしての需要が高まっています。特に、Microsoft、Stripe、Shopifyなどの先進的な企業が、DAC由来のCO2除去クレジットを積極的に購入する動きを見せています。

2. コスト構造と経済性評価

DAC技術の最大の課題の一つは、その高コストです。現在のCO2回収コストは、プロジェクトや技術の種類によって幅があるものの、概ね1トンあたり200ドルから1000ドル程度と見積もられています。これは、再生可能エネルギーを多量に消費するプロセスや、初期投資の大きさによるものです。

経済性評価においては、「CO2回収の均等化コスト（Levelized Cost of Carbon Capture, LCOC）」が指標として用いられます。LCOCは、DACプラントの建設費、運用費、エネルギー費、維持管理費などをライフサイクル全体で評価し、回収されるCO2量で割ることで算出されます。大規模化によるスケールメリット、再生可能エネルギーの低コスト化、技術革新による効率向上により、将来的には1トンあたり100ドル以下への低減が目標とされていますが、依然として大きな挑戦です。

3. 成功・失敗要因

LCA、ESG評価、サプライチェーンの脱炭素化戦略との関連性

1. ライフサイクルアセスメント（LCA）の重要性

DAC技術の真の環境効果を評価するためには、LCAが不可欠です。プラントの建設、運用（特にエネルギー源）、CO2の輸送・貯留・利用、吸着剤・吸収剤の製造・廃棄に至るまで、ライフサイクル全体で発生するCO2排出量やその他の環境負荷を定量的に評価する必要があります。例えば、DACプラントが化石燃料由来の電力で稼働した場合、大気中からCO2を回収しても、全体の排出削減効果が相殺されてしまう可能性があります。このため、再生可能エネルギーの利用はLCAにおいて極めて重要な要素となります。

2. ESG評価と投資機会

ESG（環境・社会・ガバナンス）投資の観点から見ると、DACは「環境（E）」側面において高い評価を受ける可能性があります。特に、ネットゼロ目標達成への貢献、持続可能な社会へのコミットメントを示す技術として、企業の評価を高める要素となり得ます。また、DAC技術開発企業への投資は、新たな成長分野への投資機会として注目されています。しかし、前述のコストやエネルギー消費、社会受容性といった課題に対するリスク評価も同時に求められます。

3. サプライチェーンの脱炭素化戦略への応用

企業は、自社のサプライチェーン全体で排出されるスコープ1、2、3排出量の削減に注力しています。DACによって回収されたCO2は、直接的な排出削減が困難なプロセスからの排出を相殺するカーボンオフセットとして活用可能です。特に、航空業界における持続可能な航空燃料（SAF）の製造や、コンクリート産業における低炭素コンクリート製造への利用は、サプライチェーンの脱炭素化に直接貢献する具体的なアプローチとして期待されます。

考察と展望：次世代DAC技術と市場の発展

DAC技術は、脱炭素社会実現のための強力なツールとしての潜在力を秘めていますが、その道のりはまだ始まったばかりです。

1. 技術の方向性

今後は、より低コストで高効率な吸着剤・吸収剤の開発、モジュール化されたプラント設計による導入コストの削減、そして再生可能エネルギーとの統合によるエネルギー効率の最大化が技術開発の主要な方向性となるでしょう。特に、既存の熱源や産業排熱を活用するハイブリッド型DAC、海洋を活用したDACなど、多様なアプローチが検討されています。

2. 市場のトレンドと政策動向

ボランタリーカーボン市場における高品質な除去クレジットへの需要は継続的に高まることが予想されます。各国政府も、DAC技術への研究開発投資や導入補助金、炭素除去クレジットの創設といった政策支援を強化する動きを見せています。例えば、米国ではインフレ削減法（IRA）において、DACプロジェクトに対する税額控除が大幅に引き上げられました。このような政策動向は、DAC技術の商業化と大規模化を加速させる重要な要素です。

3. 新たなビジネスチャンス

CO2を原料とする合成燃料や化学品の市場は拡大が見込まれ、DACはこれらの産業に新たなサプライチェーンを構築する機会を提供します。また、地域社会との連携による分散型DACの導入や、未利用バイオマスからのCO2回収とDACを組み合わせたBECCS（Bioenergy with Carbon Capture and Storage）のような統合型ソリューションも、新たなビジネスチャンスを生み出す可能性があります。

まとめ

直接空気回収（DAC）技術は、ネットゼロ目標達成のための不可欠な手段として、その重要性が高まっています。技術開発は着実に進展しており、主要プレイヤーによる大規模プロジェクトが進行中です。しかし、高コスト、エネルギー消費、大規模なCO2貯留場所の確保といった課題は依然として存在します。

これらの課題を克服し、DAC技術の社会実装を加速させるためには、技術革新、再生可能エネルギーとの統合、強力な政策支援、そしてLCAに基づいた環境評価の徹底が不可欠です。企業は、DACをサプライチェーンの脱炭素化戦略の一環として位置づけ、ESG投資の観点からもその可能性を評価していく必要があるでしょう。本稿が、脱炭素技術の専門家の皆様にとって、DAC技術の理解を深め、今後のビジネス戦略や技術選定に役立つ具体的な示唆を提供できたのであれば幸いです。