ビル・ゲイツ氏も支援する、CO2を地下に貯蔵する新技術

[Publisher] Bloomberg

この記事はBloombergのMichelle Maが執筆し、Industry Diveの DiveMarketplaceを通じてライセンスされたものです。ライセンスに関するお問い合わせはlegal@industrydive.comにお願いいたします。

ビル・ゲイツ氏らが創設した投資ファンド「ブレイクスルー・エナジー・ベンチャーズ(BEV)」がインキュベートし支援するスタートアップが、自然の光合成プロセスと工学を組み合わせて大気からCO2を除去して地下に貯留するハイブリッド技術を開発しました。

BEVが2023年11月13日に発表した報告書「State of the Transition 2023(2023年の移行状況)」のなかで、ゲイツ氏はこう述べています。「炭素除去は、炭素排出を続けるための口実ではなく、またクリーンなエネルギー経済への移行を遅らせるための手段でもありません。私たちはできるだけ速いスピードで革新を続ける必要があります。ただし、炭素除去は私たちのツールキットに含めるべき技術になることは明確になりつつあります」

植物は、大気からCO2を吸収し自らの組織の中に蓄えますが、そのCO2は植物が分解するときに大気に再び放出されます。これに対して、2023年11月13日に事業を開始したスタートアップのグラファイト社では、捨てられた廃材やもみ殻のような廃棄物系バイオマスを回収し、乾燥・殺菌して腐敗や分解を防ぎます。次に、それらを圧縮し高密度のカーボンブロック(炭素質材料のブロック)に変えます。その後、このブロックを独自開発したポリマー層で包み、準備された場所に貯留します。内部の炭素は完全に閉じ込められ、再び放出されることはありません。

グラファイト社が「カーボンキャスティング」と呼ぶこの炭素除去プロセスのアイデアを最初に考えたのは、BEVのパートナーであるクリス・リベスト氏でした。リベスト氏は、バークレー・ロジャース氏を迎え入れ、この技術を商業化して同社のかじを取るよう依頼しました。共同創設者となったロジャース氏は現在、グラファイト社の最高経営責任者(CEO)も務めています。

ロジャース氏は、「リベスト氏と私は、バイオマスに含まれる炭素を最大限に利用できる方法を探し、炭素が確実に再び放出されないようにする方法を特定しました。こういった協力的な討論を通じてグラファイト社が生まれたのです」

この炭素除去技術にリベスト氏が魅力を感じた理由は、耐久性が高く、費用が手頃で、すぐに規模を拡大できる可能性があったからです。「既存の方法、特に工学的な方法のなかには、エネルギーを大量消費したり、大きな資本が必要になったりするものがあるという懸念があります」

グラファイト社では、地域で廃棄物系バイオマスを購入し、一方で同社の炭素除去サービスを企業の買い手に販売する計画を進めています。現在、このような買い手のほとんどは、マイクロソフト社やショッピファイ社のようなテクノロジー系企業です。これらの企業は、新たに展開されつつある炭素除去業界の発展を促進するため、数億ドルの提供を約束しています。持続可能性(サステナビリティ)に対する自分たちのコミットメントを果たすためにはそうした業界が不可欠だと考えて支援を行っています。

「直接空気回収(DAC:direct air capture)」のような既存の炭素除去技術は、現在の段階では1トンのCO2除去するために数百から数千ドル(数万から数十万円)の費用がかかるうえ、大量の再生可能エネルギーを必要とします。木を植えるなど自然に基づく低コストな選択肢もありますが、耐久性や測定において課題があります。

これに対して、グラファイト社の炭素技術の生産原価(levelized cost of production)は、同社によると現時点で1トンあたり100ドル(約1万4500円)未満となります。これは、炭素除去では極めて難しい目標値であり、直接空気回収の分野で達成するには程遠いものです。さらに、必要とするエネルギーも、直接空気回収の10分の1になるうえ、作られるカーボンブロックは数千年以上の耐久性を持つと推定されています。その理由の一つは、ブロックを保護する独自開発のポリマー層だとロジャース氏は話しています。このプロセスは、土地を効率的に利用することにもつながり、1エーカー(約4000平方メートル)あたり1万トン相当のCO2を除去できる可能性があると、ロジャース氏は述べています。

ロジャース氏によるとグラファイト社は、アーカンソー州パインブラフに最初の工場を建設中であり、近くにはバイオマスの供給源として機能する地元の製材所や精米所があるといいます。さらに同社は顧客企業とのオフテイク契約、つまり、あらかじめ定められた価格で炭素除去サービスを販売するための契約を締結しているところです。最初のカーボンブロックは、2024年1月に生産される予定です。グラファイト社はこのプロジェクトによって、2023年末までに年間5000トンのCO2を除去し、2024年7月までには5万トンを除去できるようになると見込んでいます。

グラファイト社は急速な規模拡大を目指していますが、その道は決して保証されたものではありません。商業化への課題は、除去サービスに賛同し購入しようとする十分な数の買い手を獲得するということから、規制当局や地域社会の同意を得ることまで、数多くあります。

このプロジェクトで不可欠とされるのは、ブロックが埋められた状態が維持されることと、ブロック内に閉じ込められたCO2がブロックの劣化や分解によっても確実に放出されないようにすることです。カリフォルニア大学バークレー校のアシスタントプロフェッサーで、グラファイト社の科学技術顧問を務めるダン・サンチェス氏によると、バイオマスがぬれたり、著しい微生物活動を受けたりした場合は、漏れが起こる可能性はあると言います。

ブロックを乾燥させ圧縮することに加えて、さらにポリマー層がブロックの劣化を防ぐための「有用な保険証書」として機能すると、サンチェス氏は説明します。

ルイジアナ州立大学環境科学部アソシエイトプロフェッサーのブライアン・スナイダー氏によると、この「保険証書」はCO2が埋められた状態を維持し、ブロックからメタンが発生または放出されないことを確実にする鍵になるといいます。バイオマスに基づく炭素除去方法のおもなリスクは、これらのバイオマスがゴミの埋め立てと同様に堆積し嫌気性発酵を行うバクテリアに晒(さら)された場合に、有害な温室効果ガスであるメタンが放出される可能性があるという点です。バイオマスを乾燥させ圧縮して包み込むというグラファイト社の方法はメタンの放出を防ぐのに役立つ、とスナイダー氏は話しています。

グラファイト社は、ブロック内のCO2を監視・測定するために、貯留場所にセンサーと独自に開発した追跡システムを設置する計画を立てています。さらに同社は、検証済みCO2除去証書(CORCs)を発行するピューロ・アース社をカーボンレジストリとして選んでいます。これは、自社が行う炭素除去を独立機関が検証することに向けた最初のステップとなっています。

廃棄バイオマスに関連する炭素除去のプロセスにおいて、もう一つの大きな懸念事項が、材料の入手です。しかし、サンチェス氏は、アメリカにはグラファイト社の目的に合う未処理のバイオマスが十分にあり、その量は「一社の企業が処理するには十分すぎるほど」だと言います。

グラファイト社のカーボンブロックは、本質的には炭素の埋め立てであり、建設廃棄物の埋め立てと同様の許可要件に従って地下に埋められることになります。例えば、ブロックが埋められている地面は太陽光発電所として利用することができます。ただし、炭素除去プロジェクトを大規模に実施するために規制当局の同意を得るのは「困難であることが多い」という見解です。

グラファイト社が工場の地元であるパインブラフの地域社会と交わした取り決めについて、ロジャース氏は、「何か懸念があるのであれば、私たちはその懸念に対処します」と話しています。

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