大気中CO2直接回収技術 (DAC) の開発動向と省エネルギー化

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第1部 冷熱を利用した化学吸収法によるDAC技術の開発状況

(2023年10月25日 10:15〜11:35)

　IEA Net Zero by 2050に拠れば、2050年に炭素中立を達成するために回収すべき二酸化炭素量は、全世界で76億トンである。大気中からの二酸化炭素直接回収 (DirectAir Capture、DAC) は、そのうちの9.8億トンとされる。 大気中400ppmの二酸化炭素を分離回収することは極めて困難である。化学吸収、物理吸着、膜分離など、いくつかの分離技術があるが、そのうち化学吸収法は、二酸化炭素分離回収技術として最も古くから利用されている。化学吸収法は、二酸化炭素を取り出す際に、多くのエネルギーを要するが、大気中の超低濃度の二酸化炭素をより確実に捕捉するという観点からは、化学反応を利用する手法が優位と考えている。 　本講演は、各地で進む大気中二酸化炭素の技術開発の動向、演者が開発を進めている冷熱を利用した化学吸収法による大気中二酸化炭素直接回収技術の開発状況や展望について述べる。

  1. 予想される二酸化炭素回収市場規模
    1. IEA NET Zero シナリオ
    2. 2050年我が国で想定される二酸化炭素回収・除去設備の設置状況
    3. 二酸化炭素回収設備の資本コスト
  2. 各地で進む大気中二酸化炭素の技術開発の動向
    1. 商業運転中の二酸化炭素回収貯留
    2. 火力発電排ガス中二酸化炭素回収設備
    3. 大気中二酸化炭素直接回収 (DAC)
  3. 低濃度二酸化炭素回収に適した分離技術と何か
    1. 二酸化炭素分離回収技術の概要
      • 化学吸収
      • 物理吸着
      • 膜分離
    2. 二酸化炭素回収技術の比較
    3. 低濃度二酸化炭素回収に適した技術
    4. 二酸化炭素分離回収コスト比較 (石炭火力排ガス)
  4. 冷熱を利用した大気中二酸化炭素直接回収の開発状況と展望
    1. 冷熱を利用した大気中二酸化炭素直接回収Cryo – DACR
    2. Cryo-CaptureRの展望

第2部 水分を分離するCO2吸収/放出剤の開発とDAC技術

(2023年10月25日 12:20〜13:40)

　近年大気中のCO2を直接回収するDAC技術が、CO2削減技術のひとつとして注目されています。我々は、永年課題であった大気中CO2を選択的に回収する技術を開発しました。大気中の水分を吸収しないことに特徴を有しており、CO2の加熱放出/濃縮時に水加熱分の余分なエネルギーが不要となります。また、基質によってはCO2のみを回収できるため、回収時に高純度CO2を直接得られる利点も併せ持っています。 　本発表にて、大気中CO2選択的回収技術の開発経緯や最新動向を含め、我々の技術を中心に紹介します。

  1. CO2回収技術の概説
    1. CCS (Carbon dioxide Capture and Storage) とDAC (Direct Air Capture) 技術
    2. CCSとDACの長所, 短所
  2. 低分子アミンによるDAC開発
    1. 開発経緯
    2. 化学吸収法の課題点
  3. 水分を分離するCO2選択的DAC開発
    1. 初期研究成果
    2. 応用技術最新情報

第3部 光熱変換機能を活用した大気中CO2直接回収システム

(2023年10月25日 13:50〜15:10)

　大気中CO2直接回収システムは近年多くの注目を集める一方、CO2放散における加熱操作が必要となり、システムで消費されるエネルギーが膨大となる課題がある。 　本講座では、光熱変換機能を活用したCO2放散市末テムに関して、光熱変換材料の形成、ならびにCO2回収システムの評価について紹介する。

  1. 大気中CO2直接回収システムの動向
    1. 大気中CO2直接回収システムの課題
    2. 分離技術を用いた大気中CO2直接回収システム
  2. 光熱変換機能を有する複合体を利用したCO2回収システム
    1. 光熱変換複合体の形成
    2. 光熱変換複合体によるCO2吸着・脱着の評価
  3. 光熱変換機能を有するエアロゲルを利用したCO2回収システム
    1. 光熱変換複合体の形成
    2. 光熱変換複合体によるCO2吸着・脱着の評価
  4. まとめと今後の展望

第4部 熱エネルギー必要としない湿度スイング法による直接空気回収技術

(2023年10月25日 15:20〜16:40)

　カーボンニュートラルを実現するために不可欠な技術として大気中CO2を回収する技術である直接空気回収が注目を集めています。この講座では直接空気回収の技術について講演します。特に、吸着剤の湿潤状態でCO2の吸脱着を制御することができ、直接空気回収に要するエネルギーを大幅に低減できる可能性がある湿度スイング法について、原理や特徴、今後の展望についてお話致します。

  1. 直接空気回収技術の状況
    1. 直接空気回収の必要性
    2. 技術動向と課題
  2. 熱エネルギーを必要としない湿度スイング法
    1. 湿度スイング法の概要
    2. 基本原理
    3. 特徴と課題
    4. 研究動向
    5. 今後の展望
  3. まとめ

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