千代田化工建設のCCUSへの取り組み　CCUSとは何か？どのように貯蔵や回収を行うのか？

この記事で分かること

千代田化工建設のCCUSへの取り組み

　千代田化工建設は4日、オーストラリアの石油ガス開発会社、パイロットエナジーが計画する二酸化炭素（CO2）サプライチェーン（供給網）構築に向けた調査事業を同社から受注したと発表しました。

　https://www.nikkei.com/article/DGXZQOUC043220U5A400C2000000/

　同社はこれまでも、国内外でCO₂回収や資源化に関するさまざまな取り組みを行っています。

千代田化工建設はどんな会社か

　千代田化工建設株式会社（Chiyoda Corporation）は、日本の総合エンジニアリング会社で、主に石油・ガス・化学・エネルギー分野のプラント設計・建設（EPC：設計・調達・建設）を手掛けています。

会社概要

• 設立：1948年
• 本社所在地：神奈川県横浜市
• 事業内容：
  • LNGプラントの設計・建設（世界トップクラスの実績）
  • 石油精製・石油化学プラントの設計・建設
  • 再生可能エネルギー、CO₂回収・貯留（CCUS）、水素エネルギー関連事業
  • 医薬品・食品プラントの設計・建設
• 海外拠点：中東、アジア、北米など世界各地

特徴と強み

1. LNGプラントの豊富な実績
   千代田化工建設は、LNG（液化天然ガス）プラントのEPCで世界的に有名で、中東や東南アジアで多数のプロジェクトを手掛けています。
2. エネルギー転換・脱炭素技術の推進
   近年は、CO₂回収・貯留（CCUS）や水素エネルギー、アンモニア燃料などの新技術開発にも力を入れています。
3. グローバル展開
   海外プロジェクト比率が高く、特にカタール、アブダビ、マレーシア、インドネシア、オーストラリアなどでの実績が豊富です。

最近の動向

• 水素・アンモニア事業の強化：脱炭素社会に向けた新技術開発を推進
• CCUS（CO₂回収・貯留）プロジェクト：CO₂を回収して再利用する技術の開発
• 再生可能エネルギー関連事業：バイオマス発電や再エネ関連インフラの建設

CCUSとは何か

　CCUS（カーボン・キャプチャー・ユーティライゼーション・アンド・ストレージ）は、二酸化炭素（CO₂）を回収し、利用または貯留する技術の総称です。主に温室効果ガスの排出削減を目的とし、脱炭素社会の実現に向けた重要な技術とされています。

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CCUSの3つの要素

1. CO₂の回収（Capture）

　工場や発電所などの排ガスからCO₂を分離・回収する技術。

• 化学吸収法（アミン溶液を使う）
• 物理吸収法（高圧や低温を利用）
• 膜分離法（特殊な膜でCO₂を分離）

2. CO₂の利用（Utilization）

　回収したCO₂を有効活用する技術。

• 燃料・化学品への転換：合成燃料（メタノール、ジェット燃料）、プラスチック原料など
• コンクリートの強化：CO₂をコンクリートに吸収させ、強度を向上
• 農業利用：植物の光合成を促進

3. CO₂の貯留（Storage）

　地中や海底に安全にCO₂を封じ込める技術。

• 地層貯留：枯渇した油田・ガス田や深層帯水層にCO₂を圧入
• 海洋貯留（研究段階）：深海にCO₂を液体状態で貯留

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CCUSのメリット

• 温室効果ガスの削減 → 気候変動対策に貢献
• 産業の持続可能性 → CO₂排出産業でもカーボンニュートラル化が可能
• 新産業の創出 → CO₂を資源として活用する新たなビジネスモデルが誕生

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CCUSの課題

• コストが高い → 回収・輸送・貯留のコスト削減が必要
• 貯留場所の確保 → 地層や海底への安全な貯留技術の確立
• 法整備とインフラ → CO₂の輸送や国際的なルール作り

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CCUSの世界的な動向

• 欧州：EUは「カーボンニュートラル」に向け、CCUS技術の研究・実証を強化
• 米国：炭素回収・貯留のインセンティブ制度を導入（45Q税額控除）
• 日本：「グリーン成長戦略」でCCUSを重点技術に位置づけ、実証実験を推進

CO2の貯蔵はどのように行われるのか

　CO₂を貯蔵する方法にはいくつかの技術があり、地中貯留と海洋貯留が主流です。

1. 地中貯留（Geological Storage）

地中深くの適切な地層にCO₂を圧入し、長期間安定的に貯蔵する方法です。

① 枯渇した油田・ガス田への貯留

• 方法：石油や天然ガスを採掘した後の空間にCO₂を圧入し、閉じ込める
• メリット：
  • 既存の油田・ガス田インフラを活用できる
  • CO₂圧入によって**石油増進回収（EOR）**が可能（残存石油の採取率向上）
• 事例：
  • ノルウェー「Sleipner（スレイプナー）プロジェクト」（世界初の大規模CCSプロジェクト）
  • カナダ「Boundary Damプロジェクト」（石炭火力発電所でのCCS）

② 帯水層貯留（Saline Aquifer Storage）

• 方法：地下1,000m以上の塩水を含む多孔質岩層（帯水層）にCO₂を圧入
• メリット：
  • 貯留可能な地層が広範囲に存在
  • 油田・ガス田に依存せず、より多くのCO₂を貯留できる
• デメリット：
  • 岩層の適性評価が必要（地震の影響や漏出リスクを評価）
• 事例：
  • ノルウェー「Snøhvit（スノーヴィット）プロジェクト」（世界最大規模の帯水層貯留）

③ 石炭層貯留（Unmineable Coal Seams）

• 方法：石炭層の微細な隙間にCO₂を吸着させて貯留
• メリット：
  • CO₂を圧入するとメタン（CH₄）を回収できる（ECBM：Enhanced Coal Bed Methane）
• デメリット：
  • 石炭層の特性によって貯留量が制限される

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2. 海洋貯留（Ocean Storage）

　CO₂を海洋に貯留する方法ですが、環境影響の懸念から実用化は進んでいません。

① 深海貯留

• 方法：水深3,000m以上の深海にCO₂を液体の状態で沈める
• メリット：
  • 圧力が高いためCO₂が安定しやすい
• デメリット：
  • 海洋生態系への影響が不明（酸性化のリスク）

② 海底下貯留

• 方法：海底の帯水層や枯渇したガス田にCO₂を圧入
• メリット：
  • 地中貯留と同じ仕組みで安定的に貯留可能
• 事例：
  • ノルウェー「Sleipner CCS」（北海の海底下にCO₂を貯留）

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3. 固体化（Mineralization）

CO₂を鉱物と反応させて、炭酸塩（CaCO₃など）として永久的に固定化する方法。

• 方法：CO₂をカルシウムやマグネシウムを含む岩石（玄武岩など）と反応させて鉱物化
• メリット：
  • CO₂が化学的に固定され、漏出リスクがゼロ
• デメリット：
  • 反応速度が遅く、コストが高い
• 事例：
  • アイスランド「CarbFixプロジェクト」（CO₂を地下に圧入し、玄武岩と反応させて炭酸塩化）

CO2の回収はどのように行われるのか

　CO₂の回収方法にはいくつかの技術があり、主に燃焼後回収（Post-Combustion）、燃焼前回収（Pre-Combustion）、酸素燃焼回収（Oxy-Fuel Combustion）の3つのカテゴリーに分けられます。それぞれの方法と具体的な技術を詳しく解説します。

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1. 燃焼後回収（Post-Combustion Capture）

　工場や発電所などの排ガスからCO₂を分離・回収する方法で、既存の設備にも導入しやすい。

① 化学吸収法（Amine Scrubbing）

• 方法：アミン（MEA, MDEAなど）を含む溶液に排ガスを通し、CO₂を選択的に吸収。加熱してCO₂を分離・回収。
• メリット：
  • 既存の火力発電所や工場に適用可能
  • 高いCO₂回収率（90%以上）
• デメリット：
  • エネルギー消費が大きい（再生時の加熱が必要）
  • アミンの劣化や腐食リスク

② 物理吸収法（Physical Solvents）

• 方法：高圧下でCO₂を物理的に液体溶媒（Selexol, Rectisol）に吸収させる。減圧するとCO₂が分離。
• メリット：
  • 高圧ガス（ガス化炉など）に適用しやすい
  • 化学吸収よりも低エネルギーで回収可能
• デメリット：
  • 低圧の排ガスには不向き

③ 膜分離法（Membrane Separation）

• 方法：特殊な膜を使い、CO₂と他のガスを選択的に分離。
• メリット：
  • 連続運転が可能
  • 小型設備に適している
• デメリット：
  • 大量のガス処理には向かない（膜のコストが高い）
  • 高純度のCO₂回収が難しい

④ 吸着法（Adsorption）

• 方法：ゼオライトや活性炭などの吸着剤にCO₂を付着させ、加熱や減圧で放出させる。
  • PSA（圧力変化吸着）：圧力を変えてCO₂を吸着・放出
  • TSA（温度変化吸着）：加熱してCO₂を脱離
• メリット：
  • 繰り返し使用可能
  • 低コストで運用しやすい
• デメリット：
  • 吸着剤の劣化や性能低下

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2. 燃焼前回収（Pre-Combustion Capture）

　燃焼前に燃料（石炭、天然ガス）からCO₂を分離する方法。主にIGCC（石炭ガス化複合発電）などの発電システムで採用。

① 水性ガスシフト反応（Water-Gas Shift Reaction）

• 方法：燃料をガス化し、一酸化炭素（CO）と水（H₂O）を反応させてCO₂と水素（H₂）に変換。CO₂を分離し、水素を燃料として使用。
• メリット：
  • CO₂の高純度回収が可能
  • 水素エネルギーと組み合わせやすい
• デメリット：
  • ガス化炉が必要で、設備コストが高い
  • 既存の火力発電には導入が難しい

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3. 酸素燃焼回収（Oxy-Fuel Combustion）

　燃料を酸素（O₂）だけで燃焼させ、純粋なCO₂と水蒸気を生成し、CO₂を回収する方法。

① 酸素燃焼技術（Oxy-Fuel Combustion）

• 方法：通常の空気（O₂ 21%）ではなく**純酸素（O₂ 100%）**で燃焼させる。排ガスにはCO₂とH₂Oだけが含まれるため、簡単にCO₂を分離できる。
• メリット：
  • CO₂の高純度回収が可能（分離工程が簡単）
  • 排ガス処理が容易
• デメリット：
  • 酸素の製造コストが高い（酸素分離装置が必要）
  • 既存のボイラー・炉の改造が必要