「炭素の捕捉」

Carbon capture

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激しい嵐、猛暑、凶暴な山火事が新たな常態として現れる中で、気候変動の緩和が急務となっています。もちろん、解決策の一部は二酸化炭素（CO2）排出量を減らし、炭素中立状態に達することです。しかし、これによって大気中に閉じ込められた温室効果ガスの量を減らすことはできません。

「二酸化炭素排出量と温度の間には相当の遅れがあります」と、Deep Skyの主任炭素科学者兼エンジニアリング責任者であるPhil De Lunaは述べています。Deep Skyは、カナダのモントリオールに拠点を置く会社で、大規模な炭素除去インフラの構築に焦点を当てています。「これは重要なことです。なぜなら、出力を減らし、既存の大気中の温室効果ガスレベルを下げる方法を見つけない限り、気候変動は加速するでしょう」。

答えは大気中から二酸化炭素を取り出すことにあるかもしれません。

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最初の炭素捕集方法は約100年前に現れましたが、技術の進歩によりこの分野は急速に変わりつつあります。これには空気からCO2を直接取り出すシステムや、海水からCO2を抽出するシステムなどが含まれます。その時点では、CO2を鉱物化した岩に変換し、地下に貯留することも可能です。

「これらの技術は、大幅に高い地球温暖化とともに起こる損害と破壊を最小限に抑える上で、非常に大きな影響を持つ可能性があります」と、オレゴン州ポートランドの太平洋北西国立研究所の先端エネルギーシステムグループの研究員であるDavid Heldebrantは述べています。

空中から薄く

この状況の緊急性は無視できません。カーボンニュートラルの状態になるためには何十年もかかるでしょうが、人間は毎年350億トンの炭素を大気中に放出し続けています。その結果、地球はパリ協定が重要視する1.5度セルシウス（2.7度華氏）の閾値を超える暖化に危険に近づいています。

炭素捕捉は、大気の温暖化の影響を逆転させる可能性があります。国際エネルギー機関（IEA）によると、2030年までに世界の炭素捕捉能力は2022年からほぼ700％増加する見込みです。IEAによると、2023年には約300 MtCO2/年の能力を持つ338のプロジェクトが稼働する予定です。また、バイデン政権はテキサス州とルイジアナ州の別々の炭素捕捉プロジェクトに12億ドルを投資すると発表しました。それぞれの拠点は、既存の施設よりも大気中から二酸化炭素を250倍多く除去することを目指しています。

機械や煙突レベルでの排出物の回収は新しいものではありませんが、研究者たちはその技術を従来の枠組みを超えて進化させています。例えば、Pacific Northwest National LaboratoryのHeldebrant氏と科学者チームは、既存のシステムよりも19％低いコストでCO2を一回限りの再利用可能な材料に変換するクローゼットサイズの試作機を開発しました。このシステムは、発電所からの排気を捕捉し、特許取得済みの溶媒を使用してCO2を抽出し、その結果得られる材料をメタノールなどの物質に変換します。

他の炭素捕捉システムは異なる方向に進んでいます。例えば、ダイレクトエアキャプチャ技術は通常の空気を大量に吸い込み、CO2を抽出し、それを液体に変換します。その後、燃料として使用するか、地球の深部に鉱化されて封じ込められ、漏れ出すことはありません。これらのシステムの効率性と拡張性は向上しており、コストも下がっています。また、移動する列車や他の車両を介した炭素捕捉など、新たなアイデアも現れています。

海上での炭素捕捉も注目されています。例えば、公私の研究機関であるAltaSeaと炭素抽出企業Equaticによる共同プロジェクトでは、水から二酸化炭素を直接取り出す100フィートの浮遊バージをテストしています。UCLA Institute for Carbon Managementの研究者が発明した電気化学プロセスにより、CO2は固体の鉱物炭酸塩として安定化されます。この技術はまた、水素も生成し、緑の燃料として利用できます。

また、Capturaというスタートアップ企業は、海洋再生可能エネルギーによって駆動される直接海洋キャプチャシステムを開発しました。これは海水淡水化プラントのように機能し、約100ドルのコストで二酸化炭素を除去し、水中の貯蔵場所に封じ込めます。同社は独自の膜システムと電気透析を使用してCO2を抑えます。

ただし、炭素の捕捉は問題の半分しか解決しません。漏れ出すことがないように炭素を封じ込める必要もあります。例えば、炭酸ガスの分子量である44.01という名前の会社は、CO2を岩に変える技術を開発しました。44.01は水中に溶解したCO2をペリドタイトの地層に注入し、温度と圧力によって自然に起こる鉱物化を加速させます。「自然界ではこのプロセスに数十年かかりますが、私たちはそれを数年未満に短縮します」と、44.01の共同設立者であり最高商業責任者のKaran Khimji氏は述べています。

気候変動への対応

驚異的な進展にもかかわらず、炭素捕捉は依然として困難な状況に直面しています。まず、コストがかかり、財政的なインセンティブが不足していることがあります。また、再生可能エネルギーに接続しない限り、純粋な炭素削減はほとんどありません。

スケーラビリティも問題です。Khimji氏は次のように述べています。「有望な炭素除去技術は、パイロットプロジェクトや小規模なデモンストレーションで効果を示していますが、年間ギガトンのCO2を大気から除去するためにはそれらを拡大することが不可欠です。そして、それによって気候変動の最悪の影響を回避することができます」。

実際、経済学や新興システムの実現可能性、CO2の貯蔵場所や方法についてはまだ疑問が残っています。一部の炭素捕捉システムには、大量の水と電力が必要な場合もあります。国連のパネルは、多くの新興技術を「未検証」とし、「未知の」リスクを伴うと述べています。その代わりに、温室効果ガス削減を中心にしたアプローチを支持しています。

それにもかかわらず、Deep SkyのDe Luna氏は、経済学的な基盤と実用的な面での炭素捕捉の可能性は整ってくると信じています。特に、企業がネットゼロを含む野心的な炭素削減目標を達成しようとする中で、技術的な知識は急速に進歩しており、異なる炭素削減システムを効果的に使用する方法について以前よりも理解が深まっています。また、環境・社会・企業統治（ESG）と規制フレームワークも整備されつつあります。「全ての要素を結びつけることが可能になってきています」と彼は述べています。

炭素捕捉と貯留ツールは人類の運命を決めるかもしれません。デルナは言います。「私たちは岐路に立っています。私たちは大気中から炭素を取り除く方法を見つける必要があります – 同時に人間が生成する炭素の量を減らし続けることも必要です。科学的な研究を行う必要がありますが、炭素捕捉を商業化し、インセンティブを創出する方法も見つける必要があります。」

サミュエル・グリーンガードは、オレゴン州ウェストリンに拠点を置く著者兼ジャーナリストです。

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