【図解付き】カーボンリサイクルの基礎知識や普及への動き、企業事例などを紹介

カーボンリサイクルとは、CO2を資源として再利用することです。回収し再利用するためには、現時点ではコスト面やエネルギー効率面で課題がありますが、今後カーボンニュートラル実現への寄与が期待できます。そのため、日本では政府、民間ともにさまざまな研究が進められています。

この記事を読めば、カーボンリサイクルの基礎知識に加え、どのような分野で応用されているのかも理解できます。すでに実用化している企業の事例も紹介していますので、最後までお読みください。

カーボンリサイクルとは？

カーボンリサイクルとは、どのようなことなのでしょうか。その仕組みを理解したうえで、メリットなどをみていきましょう。

CO2を資源として再利用する仕組み

カーボンリサイクルとは、CO2を資源（有価物）ととらえ、回収し、素材や燃料として再利用すること。工場での製造過程など産業活動から排出されるCO2をできる限り減らした上で、それでも排出されるCO2を適切に再利用するカーボンマネジメントの取り組みの一つです。なお、カーボンリサイクルというコンセプトは、日本で考えられました。

参考：資源エネルギー庁『カーボンリサイクル政策について』を加工して作成

カーボンリサイクルをすることで、CO2の排出を包括的に抑えられます。そのため、2050年カーボンニュートラルの実現につながると、大きな期待が寄せられています。

参考：資源エネルギー庁『カーボンリサイクル政策について』

カーボンリサイクルのメリット

カーボンリサイクルには、どのようなメリットがあるのでしょうか。主なものとして、以下が挙げられます。

■カーボンリサイクルのメリット

• 地球温暖化防止、カーボンニュートラルに貢献できる
• 関連する市場が拡大し、経済が活性化する
• 排出されたCO2を資源と捉え、循環型社会が実現できる
• 農業や工業、科学、燃料、鉱物など多分野へ応用できる

【試算】2050年には最大2億トンのカーボンリサイクルが可能

カーボンリサイクルは、どのくらいのリサイクル量が見込まれているのでしょうか。

経済産業省の資料を参考にみてみましょう。カーボンリサイクル製品の製造に伴うCO2利用量において、2050年時点でのCO2リサイクル量（国内利用されるカーボンリサイクル製品相当）は、1億トン以上、最大で約2億トンと試算されています。

このCO2リサイクル量約2億トンは、2022年度のCO2排出量約10億3700万トンの約19.3％に相当します。

リサイクルしなければただ排出されるだけになってしまうCO2ですが、こうして資源ととらえリサイクルすることで、CO2の排出量を包括的に抑えることができるのです。

参考：経済産業省『カーボンリサイクルロードマップ』
参考：環境省『2022年度の温室効果ガス排出・吸収量（概要）』

カーボンリサイクルの普及に向けた動き

カーボンリサイクルの普及に向け、政府と民間でさまざまな動きがみられます。ここでは、時系列に沿って、大まかな展開を確認しましょう。

【政府】2019年2月｜資源エネルギー庁に「カーボンリサイクル室」を設置

2019年2月、経済産業省資源エネルギー庁は、CO2の分離・回収や、その利用に関する技術のイノベーションを促進するため、資源エネルギー庁長官官房にカーボンリサイクル室を設置しました。

背景には、2050年カーボンニュートラルに向けてあらゆる技術革新が求められている中、政府としてカーボンリサイクルを重要な技術の一つとして位置づけたことが挙げられます。カーボンリサイクル室では、カーボンリサイクルの推進に向け、さまざまな政策や情報発信などを行っています。

【政府】2019年6月｜カーボンリサイクル技術ロードマップの策定

2019年6月、経済産業省はカーボンリサイクル技術ロードマップを策定。各技術分野における学識経験者・技術者を中心に、内閣府、文部科学省、環境省の協力を得て、進められました。

同ロードマップでは、カーボンリサイクルの拡大と普及の道筋や、カーボンリサイクル技術について目標や課題などを提示・整理し、イノベーションを加速させることを目的としています。

2021年7月｜カーボンリサイクル技術ロードマップの改訂

2019年に策定されたカーボンリサイクル技術ロードマップでしたが、策定後に国内外でカーボンリサイクル技術の研究が進んだり、事業が展開されたりなど、状況が大きく変化。また、日本政府による技術向上に対する動きもありました。こうした事項を反映し、カーボンリサイクルの取り組みをさらに加速するために、2021年7月、同ロードマップが改訂されました。

■改訂のポイント

1. 進展のあった新たな技術分野（DAC、合成燃料）を追記
2. カーボンリサイクル製品（汎用品）の普及開始時期を2040年頃に前倒し
3. 国際連携の取り組みを追記

各ポイントの詳細は、経済産業省の『「カーボンリサイクル技術ロードマップ」を改訂しました』をご覧ください。

【民間】2019年8月｜カーボンリサイクルファンドの設立

2019年8月、地球温暖化問題と世界のエネルギーアクセス改善の同時解決を目指し、一般社団法人カーボンリサイクルファンドが設立されました。科学や電気、輸送機器、製造、エネルギー、商社などさまざまな業種の企業などが会員として参加しています。

活動内容は、カーボンリサイクルに関わる研究の助成活動、啓発活動などの広報活動、国内外の各種調査、政策提言などです。

【政府・民間】2019年9月｜カーボンリサイクル産学官国際会議の開催

2019年9月、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）による「第1回カーボンリサイクル産学官国際会議」が開催されました。日本発のコンセプトであるカーボンリサイクルを、世界各国と共有して普及し、促進を図ることを目的としています。

第1回の会議には、アメリカやオーストラリア、オランダ、カナダ、アラブ首長国連邦、パキスタン、フィリピン、ベトナム、ブルネイなど、日本も含め20の国・機関が参加。各参加国や民間企業がそれぞれの取り組みを発表し、最新の技術の共有と国際的なネットワークを構築することで得られる可能性を確認しました。

2019年以降も年に1回のペースで会議が開かれ、2024年10月には第6回目が開催されました。テキストテキストテキスト

参考：資源エネルギー庁『日本発の革新的なCO2削減対策を世界へ～「カーボンリサイクル産学官国際会議」』

【政府】2022年9月｜環境と調和したCCS事業のあり方に関する検討会の開催

2022年9月、環境省はカーボンリサイクル技術の一つであるCCS（詳細は後述）の実施にあたり制度的な課題などの検討・整理を目的に、「第1回環境と調和したCCS事業のあり方に関する検討会」を開催しました。

その後、5回の論議を重ね、同年12月27日にとりまとめを公表。法制度のあり方を含め、技術促進やCO2の輸出などについても提言がなされました。

参考：環境省『環境と調和したCCS事業のあり方に関する検討会』

【政府】2023年6月｜カーボンリサイクルロードマップの策定

2023年6月、政府は、技術に限らずカーボンリサイクル全体の意義、課題やアクションなどを整理した総合的なロードマップとして、カーボンリサイクルロードマップを策定しました。

■策定のポイント

1. 技術開発の具体化・社会実装の推進
2. 産業間連結（大規模産業集積型、中小規模分散型、オンサイト型）の検討
3. 環境価値評価、国際展開の検討
4. 担い手の創出、エコシステムの確率

詳しい内容については、経済産業省の『カーボンリサイクルロードマップ』をお読みください。

カーボンリサイクルに関連する技術

カーボンリサイクルは高度な技術が要求され、エネルギーやコストもかかります。普及させるためのカギとなる技術について、紹介します。

参考：経済産業省『知っておきたいエネルギーの基礎用語 ～CO2を集めて埋めて役立てる｢CCUS｣』
参考：環境省『CCUSを活用したカーボンニュートラル社会の実現に向けた取り組み』

【CCS】CO2を分離・回収して地中に貯留する

CCSとは、Carbon dioxide Capture and Storageの略で、日本語では「二酸化炭素回収・貯留」技術と呼ばれます。

まずは、製油所や発電所、化学プラントなどから排出されたCO2を、ほかの気体から分離して集めます。その後、CO2を圧入し、CO2を通さない泥岩などの層などの下、地中深くに貯留するというものです。CO2を岩石のすき間に貯めることが重要になるため、貯留する場所としては、砂岩などすき間の多い層が適しています。

CO2を貯留できそうな場所が海域に多い日本では、火力発電所などの大規模なCO2の排出源も沿岸部に多いこともあり、海底下への貯留が適していると考えられます。

CCSにより、大気へのCO2排出を大幅に削減できます。例をみてみましょう。

【CCSによるCO2排出量削減例】
導入：約27万世帯分の電力を供給する出力80万kWの石炭火力発電所にCCSを導入
効果：年間約340万トンのCO2が大気に放出されるのを防止（貯留）

CCSは今後の活用が見込まれており、国際エネルギー機関（IEA）の報告書によると、2060年までのCO2削減量の合計のうち14％をCCSが担うことになるとしています。

【CCUS】CO2を分離・回収して有効利用する

CCUSは、Carbon dioxide Capture, Utilization and Storageの略で、「二酸化炭素回収・有効利用・貯留」技術と呼ばれています。分離・貯留したCO2を貯留して終わりではなく、有効利用しようというものです。

CCSの技術をベースに、CO2を資源ととらえ利用するという新たな側面を加えたものがCCUSであると考えるとよいでしょう。

アメリカにおける油田の実例を紹介しましょう。CCUSとして、CO2を古い油田に注入することで、油田に残った原油を圧力で押し出しつつ、CO2を地中に貯留するというものです。全体としてCO2削減が実現できるだけでなく、採掘しきれなかった石油を利用できるため、石油の増産にもつながっています。この利用方法はEOR（石油増進回収）と呼ばれています。

リサイクルしたCO2を活かせる主な産業

カーボンリサイクルの技術によりリサイクルされたCO2は、どのような産業での活用が見込まれているのでしょうか。製品を含めて紹介します。

参考：資源エネルギー庁『CO2削減の夢の技術！進む「カーボンリサイクル」の開発・実装』『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』

化学品｜含酸素化合物、バイオマス由来化学品など

化学品としては、ウレタンや、プラスチックの一種でDVDやパソコンの外装などにも使われるポリカーボネートといった含酸素化合物（酸素原子を含む化合物）が挙げられます。

旭化成はポリカーボネートを世界で初めて開発・実用化しました。また、同社はCO2からウレタン製造に関する技術開発も進めており、断熱材や衣料品に活かしたいとしています。

ほか、バイオマス原料を用いた繊維などバイオマス由来化学品もあります。

燃料｜バイオ燃料など

燃料としての活用は、光合成をおこなう微細藻類を使ったバイオ燃料や、バイオマス由来のバイオ燃料があります。実証段階に入っていたり、一部は実用化されていたりと、研究が進んでいます。

一方で、コストの面では大幅な改善が課題となっており、さらなる生産性向上、低コスト化が求められます。

鉱物｜コンクリート製品など

鉱物の分野では、コンクリート製品やコンクリート構造物があります。

コンクリート製品としては、コンクリートの混和材にCO2を吸収する材料を使っています。また、セメント使用量を減らして製造時のCO2排出量の削減にも貢献。すでに、歩車道境界ブロックやフェンス基礎ブロック、天井パネルなどに実用化されています。

その他｜ネガティブ・エミッション

大気中のCO2を回収・吸収し、貯留・固定化することで正味としてマイナスのCO2排出量を達成するネガティブ・エミッション技術の分野からも注目されています。

具体的には、以下のようなものがカーボンリサイクルという考え方に当てはめられるでしょう。

• BECCS：バイオマスエネルギー利用時の燃焼により発生したCO2を回収・貯留する技術
• ブルーカーボン：藻場・浅場などの海洋生物によって取り込まれ、そのバイオマスやその下の土壌、海中に蓄積された炭素

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【全国で展開】カーボンリサイクル実証研究拠点の紹介

カーボンリサイクルをより広く展開していくために、さまざまな研究や実証実験が日本各地で行われています。

国内のカーボンリサイクルを牽引しているのが、2020年1月に設立されたゼロエミッション国際共同研究センター（Global Zero Emission Research Center、GZR）です。同センターは、革新技術のプラットフォームとして機能しています。

全国各地でどのような動きが展開されているのかを見ていきましょう。

参考：資源エネルギー庁『CO2削減の夢の技術！進む「カーボンリサイクル」の開発・実装』

北海道苫小牧市｜CCS・メタノール製造の大規模実証

経済産業省、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）、日本CCS調査株式会社（JCCS）が中心となり、CCS技術について初の大規模実証試験が、北海道苫小牧市で実施されています。

■主な活動内容

今後の目標として、「2025年度までに実用規模の安全管理技術の確立すること」と「2030年までのCCS事業化、商業化」を掲げています。

参考：資源エネルギー庁『CO2を回収して埋める「CCS」、実証試験を経て、いよいよ実現も間近に（前編）』『CCUS研究開発・実証関連事業』

福島県浪江町｜再エネ由来水素の研究拠点

カーボンリサイクル技術として期待される技術の多くは、水素が必要となります。

そこで、日本政府は、世界最大級の水電解装置を備えた「福島水素エネルギー研究フィールド（FH2R）」を福島県浪江町に設置し、再エネからの水素製造の技術実証を行っています。水素を再エネから製造することができれば、製造段階でもCO2を排出しない「クリーンな水素」が実現できるのです。

具体的な仕組みとしては、フィールドに整備された太陽光発電で作った再エネ電気を使い、「水電解装置」で水素を製造します。この装置は、1日の運転で燃料電池自動車（FCV）約560台分の水素を製造できます。

参考：資源エネルギー庁『2020年、水素エネルギーのいま～少しずつ見えてきた「水素社会」の姿』

東京湾岸｜「ゼロエミベイ」大規模企業連携

2020年に、官民協議会として「東京湾岸ゼロエミッションイノベーション協議会」（略称：ゼロエミベイ）が設立されました。

多くのエネルギーサプライヤーや研究所、製造拠点、大学などが集まる東京湾岸エリアを、世界初のゼロエミッション・イノベーション・エリア（ゼロエミッション版シリコンバレー）とすることを目指しています。海外との連携も視野に入れています。

■主な活動内容

1. エリア内の会員機関（企業・大学・国研など）の活動情報を含むゼロエミベイマップの作成と世界への発信
2. 研究開発・実証プロジェクトの企画・推進や成果普及・活用
3. 会員間の情報交換・連携の推進

参考：経済産業省『ゼロエミッション国際共同研究センター・ゼロエミベイのご紹介』

広島県大崎上島町｜カーボンリサイクル技術の集中的な実証研究

カーボンリサイクルの要素技術開発や実証研究をひとつの場所で集中的・横断的に実施するため、2022年9月、広島県大崎上島町にカーボンリサイクル実証研究拠点が開所されました。

同拠点は、「実証研究エリア」「藻類研究エリア」「基礎研究エリア」の3区域で構成されており、カーボンリサイクルの技術開発や実証研究が各施設で行われています。

参考：カーボンリサイクル実証研究拠点『施設について』

【企業事例】カーボンリサイクル技術に関連する取り組み

実際、どのようにカーボンリサイクル技術が活用されているのか気になる方も多いのではないでしょうか。ここでは、カーボンリサイクル技術に関する企業の取り組み事例を3つ紹介します。

参考：経済産業省『カーボンリサイクル技術事例集』

【事例1】スマートアグリ技術開発

社会基盤や産業の根幹を成す商品・サービスを提供するJFEエンジニアリング株式会社は、北海道でカーボンリサイクルによるスマートアグリを展開。札幌工場や苫小牧工場で、植物の光合成にカーボンリサイクルしたCO2を有効利用しています。

【事例2】バイオジェット・ディーゼル燃料製造実証

総合エンジニアリング企業である千代田化工建設株式会社と、ヘルスケア事業やバイオ燃料事業などを展開する株式会社ユーグレナによる、バイオジェット・ディーゼル燃料製造実証です。

2020年以降CO2排出量の増加を抑制することが、国際民間航空機関の加盟国間で合意されました。バイオジェット燃料はその手段の一つとして注目を浴びていることもあり、開発が続けられています。

【事例3】排ガス由来低濃度CO2の有用化製品への直接変換

石油化学事業やエンジニアリング事業などを展開する東ソー株式会社は、DAC（大気からの直接回収）によるカーボンリサイクルに着目。塗料や樹脂・繊維、断熱材など、多業界でニーズの高いポリウレタン原料に変換する技術の開発と実用化を目指しています。

カーボンリサイクルのデメリットと課題

大きな期待や寄せられるカーボンリサイクルですが、技術確立や普及におけるデメリットや課題もあります。

■デメリット

• 炭素と酸素が強固に結合したCO2を炭素と酸素に分解するには、大きなエネルギーと技術が必要
• 技術開発や設備投資、エネルギー消費などにより、コストが増加
• 低コスト化・エネルギー削減のため、高度な専門知識を持つ人材の確保し、研究を進めることが必須

■課題

• コンビナートなどの産業集積地では、既存インフラが整備されているが、CO2は日本全国から排出されており、産業集積地以外のインフラの構築などが求められる。将来的な社会デザインを視野に入れた取り組みが必要
• 多くの技術において安価なCO2フリーな水素が必要となるため、安定的な水素供給が不可欠
• CO2排出者と利用者を連携させる産業間連携を図り、社会実装させることが重要

カーボンリサイクルを正しく理解するために、こうした点もしっかり押さえておきましょう。

参考：経済産業省『カーボンリサイクル政策について』

カーボンリサイクルの現状を理解し、動向を注視しよう

カーボンリサイクルとは、温室効果ガスの大部分を占めるCO2を資源として回収し再利用することです。CO2の排出を包括的に抑えられるため、2050年カーボンニュートラルの実現に向け、期待が寄せられています。

多分野に応用できるカーボンリサイクルは、一部で実用化が始まっていますが、高い技術を要する点やコストがかかることなどもあり、大規模な実用化にはまだまだ改良が必要です。

企業としては、カーボンリサイクルの知識をしっかり理解したうえで、国内外の動向を注視していきましょう。