二酸化炭素の分離・回収に特化したDACとは｜効果や課題、導入事例

脱炭素を実現する手段のひとつとして、DACがあります。限られた土地や空間で効率的にCO2を回収する仕組みで、ネットゼロを達成する効果が見込まれることで今後さらに発展していく技術として注目されています。

本記事では、建設業界の方向けにDACについて解説します。DACの仕組みからCCSとの違い、効果や課題を紹介しているので、脱炭素に取り組む企業の方は参照してください。

DAC（直接空気回収技術）とは

DAC（Direct Air Capture、直接空気回収技術）は、大気中から直接CO2を分離・回収する技術です。大気中にはわずか0.04%程度の希薄なCO2しか存在していないため、効率よく回収するためには高い技術力が必要とされており、固体や液体への吸着・吸収、特殊膜による分離、冷却固化などさまざまな方法が研究されています。

DACはCCS（Carbon dioxide Capture and Storage）と組み合わせてDACCSと呼ばれ、回収したCO2を地中などに長期貯留します。気候変動対策では、排出量削減だけでなく既に排出されたCO2を回収・固定化するネガティブエミッション技術が不可欠です。

ネガティブエミッション技術には、DAC以外にも植林や鉱物への固定化、バイオマス発電と組み合わせたBECCS（Biomass Energy with Carbon Capture and Storage）など様々な手法が存在します。

注目を集める理由

DACは近年、2050年カーボンニュートラル実現に向けた重要な技術として注目を集めています。重要視されている理由は、限られた土地や空間で効率的にCO2を固定化できる特性があり、ネガティブエミッション推進に大きく貢献すると期待されているためです。

産業としてのDACは広範なサプライチェーンを形成し、触媒や基材の開発、プラントの設計・建設など多様なプレイヤーが関わる複合的なビジネスを構築します。

日本でも、DAC産業はカーボンニュートラル目標達成の鍵となるだけでなく、新たなビジネス機会の創出や技術革新の促進を通じて、経済全体に好影響をもたらす可能性を秘めていることも注目されている要因のひとつです。

環境・経済両面での貢献が、DACへの期待をさらに高めています。

仕組みについて

DACは、大気中に希薄に存在するCO2を効率的に捕捉するための複数のプロセスから成り立っています。

まず、大気中の低濃度CO2を含む空気を特殊な装置内に取り込みます。次に、取り込んだ空気からCO2を選択的に分離・回収します。

分離・回収の工程では、化学吸収法や物理吸着法、膜分離法、あるいは冷却してドライアイス化するなど、さまざまな技術的アプローチが研究・開発されています。

最終段階では、分離・回収したCO2を地中などに長期貯留したり、合成燃料や建材などの原料として再利用したりします。DACは大気からのCO2回収から貯留・利用までの一連のプロセスを通じて、温室効果ガス削減に貢献する技術です。

CCSとの違い

DACとCCSはCO2を回収する点で類似した技術ですが、本質的な違いは回収源にあります。

CCSは発電所や化学工場など特定の排出源から直接CO2を集め、地中深くなどの安全な場所に貯留する技術です。一方、DACは大気中に既に拡散してしまったCO2を直接回収する技術を指します。

DACで回収されたCO2も地中深くに貯留されることがあるため、貯留に関してはCCSと同様の仕組みです。つまり、DACはCCSの「回収」部分を担う技術でもあります。

DACの動向・市場規模について

DACの市場は、急速に拡大しています。IEA（国際エネルギー機関）の試算によれば、2050年のカーボンニュートラル実現には2030年に年間約400億ドル、2050年には年間約1,200億ドルものDAC投資が必要とされています。

世界全体でのCO2回収量は2030年に年間9千万トン、2050年には年間9.8億トンの膨大な規模が求められているのが現状です。

現在、欧米や英国を中心に制度整備が急速に進み、炭素除去市場が拡大しています。米国テキサス州では2025年半ばから年間50万トンのCO2を回収する大規模DAC事業が開始予定です。

一方、日本ではまだベンチ・ラボスケールでの実証実験にとどまっています。そのため短期的戦略として、海外技術展開やすでに大規模化が進む海外DACCSプロジェクトへの早期参入が検討されています。

なお、海外DACCSプロジェクトで実現した炭素除去価値を日本国内に移転する仕組みがまだ作られていないため、二国間クレジット（JCM）枠組みの見直しなど、制度改革が望まれています。

参照：経済産業省/DACロードマップの策定に向けた検討

DACによる効果

DACによる効果として、次の内容が挙げられます。

• 二酸化炭素の排出がない燃料の創造
• ネットゼロの達成
• カーボンオフセットを通じた市場活性化

それぞれがどのような効果をもたらすのか、具体的に解説します。

二酸化炭素の排出がない燃料の創造

DAC（直接空気回収技術）の重要な活用法のひとつが、二酸化炭素の排出がない燃料の創造です。従来の燃料は使用時に新たなCO2を排出しますが、DACは大気中から回収したCO2を再利用することで、実質的に排出ゼロの燃料サイクルを実現できます。

特に注目されているのは「E-Fuel」と呼ばれる合成燃料です。E-Fuelは、DACで回収したCO2と、再生可能エネルギーで水を電気分解して得た水素を組み合わせて製造されます。

仮に使用時にCO2を排出しても、あくまで大気から取り出したものであるため、大気中のCO2総量は増加しません。

CO2の排出がない技術は、航空業界で特に注目されています。航空分野では電化が技術的に困難とされており、代替燃料としてのE-Fuelは脱炭素に向けた重要な解決策となり得ます。

ネットゼロの達成

DAC技術の特徴として、排出源に依存しないCO2の回収能力があります。従来のCO2回収装置は発電所や工場などの特定の排出源に設置する必要があるのに対し、DACは場所を選ばず大気中のCO2を直接的に回収できます。

DACは、将来的にCO2排出量が大幅に削減された社会でも、完全に排除できず大気中に残存するCO2を効果的に除去する手段として期待されています。農業や一部の産業プロセス、長距離輸送など、技術的・経済的に脱炭素が難しい分野からの排出に対応できることも効果のひとつです。

このため、DACはCO2排出量実質ゼロとなるネットゼロを達成するための重要な技術として位置づけられています。

カーボンオフセットを通じた市場活性化

カーボンオフセットのメリットとして、カーボンクレジットの売買を通じた市場活性化が挙げられます。

従来のカーボンオフセットでは植林など自然を活用した手法が中心でしたが、DACを導入することでより計画的かつ高効率にCO2の回収が可能です。DACは、植林における土地の制約や成長に時間がかかるなどの制限を受けにくい特徴があります。

DACによるCO2除去は、計測可能性と追跡可能性の高さから、信頼性の高いカーボンクレジットとして認められやすく、炭素クレジット市場の活性化につながる原動力となる可能性を秘めています。

DACには課題もある

DACには、次に挙げる課題もあることを把握しておかなければなりません。

• 初期投資におけるコスト
• 二酸化炭素の貯留地不足
• 実用化までの道のり

どのような課題なのか、具体的に解説します。

初期投資におけるコスト

DAC技術の顕著な課題として挙げられるのが、高額な初期投資コストです。

DAC技術は、CO2回収プロセスで多量のエネルギーを消費します。大気中の希薄なCO2を効率的に捕捉するためには大量の空気を処理する必要があり、相当なエネルギーを要します。加えて、専用の設備や施設の建設費用も膨大となり、プロジェクト立ち上げには多額の初期投資が欠かせません。

現状では、DACによるCO2回収コストは1トン当たり400〜1,000ドルと推定されており、他の炭素削減技術と比較しても高額です。技術の成熟と規模の拡大により将来的なコスト低減が期待されますが、短期的には経済的実現可能性が課題となることが見込まれます。

参照：科学技術振興機構/低炭素社会の実現に向けた技術および経済・社会の定量的シナリオに基づくイノベーション政策立案のための提案書

二酸化炭素の貯留地不足

DAC技術で回収したCO2の貯留場所の担保は、日本のような国土が限られた国では重大な課題となりかねません。効果的なCO2貯留には、漏洩リスクがなく長期間安定して保管できる地質構造が必要ですが、日本では適した土地を探すのが困難な状況です。

地中に安全に貯留できる場所の不足は、DAC技術の国内展開のボトルネックです。そのため、単にCO2を回収するだけでなく、回収したCO2の有効利用や海外の適地への貯留などの事業戦略を同時に展開していくことが欠かせません。

DAC技術の真価を発揮するためには、回収技術の向上と同時に、貯留・利用の両面で革新的解決策の開発も急務です。

実用化までの道のり

DAC技術は海外で一部実用化が始まっているものの、CO2を効率的に分離・回収するには、依然多くの技術的革新と進歩が求められる状況です。

実用化までの課題は、CO2の分離・回収技術だけではありません。大気を施設内へ大量かつ効率的に取り込む技術や、分離・回収したCO2を安全に取り扱い、輸送・貯留・利用するための効率的なハンドリング技術も同時に開発することが求められます。

さらに重要なのが、DAC自体の運用に必要なエネルギー確保です。CO2回収のためにCO2を排出する矛盾を避けるため、太陽光・風力・地熱などの再生可能エネルギーを効率的に利用する技術開発も並行して進められています。

DACの実用化と普及には、複数の技術分野が同時に進展し、コスト効率を高めながら統合されていくことがポイントです。

DACの実用化を想定した取り組み

化学吸収法や化学吸着法は、CO2を効率的に捕捉できる一方で、吸収・吸着したCO2を回収する際に多量の熱エネルギーを消費することが欠点です。対して膜分離法は、特殊な膜と反対側を減圧する真空ポンプを組み合わせることで、CO2を選択的に通過させます。

膜分離法のメリットは、原理的に熱エネルギーを必要としないことです。DAC用のCO2分離材料開発では、本質的に相反する以下の性質が同時に求められています。

• 大気中の希薄なCO2を強力に捉える能力
• 捉えたCO2を容易に放出できる能力

この相反する要求をバランスよく満たす新材料の開発が、DAC技術の実用化と低コスト化のポイントです。

建設業界におけるDAC技術の導入事例

建設業界におけるDAC技術の導入事例として次の3社を紹介します。

• 大林組
• 清水建設
• 鹿島建設

それぞれの事例を、自社の取り組みの参照としてください。

大林組｜「静岡ＤＡＣプロジェクト」

大林組は、静岡市、タケ・サイト株式会社、鈴与商事株式会社、三菱商事建材株式会社の5者で「静岡DACプロジェクトの実現に向けた連携に関する協定書」を2023年1月31日に締結しました。

本プロジェクトは、脱炭素社会の実現に向けて、コンクリート産業の廃棄物である生コンスラッジ(＊)を用いて大気中の二酸化炭素を直接回収する技術（DAC）を活用し、炭酸塩を生成し、カーボンネガティブなコンクリートの材料や、多種多様な用途で使用されている工業用炭酸カルシウムの代替品として利用できるよう技術開発を進める取り組みです。

大林組は、低炭素型のコンクリート「クリーンクリート」を開発・現場に適用しています。さらに、カーボンネガティブ（CO2排出量を実質ゼロ以下）を実現する「クリーンクリートN」を開発しました。本プロジェクトにおいてもその強みを活かし、カーボンネガティブなコンクリートの開発と産業廃棄物の削減に貢献します。

(＊)生コンスラッジ

生コン工場において、現場からの残コン・戻りコン（建設現場で使用されずに生コン工場へ持ち帰ったコンクリート）等を水で洗浄して骨材を回収した後の汚泥です。ミキサー設備や生コン車を洗浄した際にも発生します。強アルカリ性を示し、産業廃棄物として処分されています。

カルシウムを多く含み、二酸化炭素と反応して炭酸塩を生成することで、二酸化炭素を吸収します。

引用：公民連携の循環経済（サーキュラーエコノミー）構築に向けた 「静岡ＤＡＣプロジェクト」が始動｜2023.02.22｜大林組技術研究所

清水建設｜DACとメタネーションによるカーボンリサイクル技術

国立大学法人北海道大学＜総長 寳金清博＞と清水建設株式会社＜社長 井上和幸＞はこのほど、環境配慮型コンクリートの研究開発の一環として、既設のコンクリート構造物を利用して大気からのCO2吸収を促進するCO2固定化技術「DAC（Direct Air Capture）コート」を開発しました。この技術は、表層に塗布した含浸剤を介してコンクリート構造物に大気中のCO2を吸収・固定化させるもので、CO2吸収量を含浸剤塗布前の1.5倍以上に増大させることができます。含浸剤の主材となるアミン化合物は、CO2の吸収性能に加え、防食性能も有しているため、コンクリートの中性化に起因する鉄筋の腐食を抑制し、鉄筋コンクリートの長寿命化に寄与します。

温室効果ガスの排出を2050年までに実質ゼロにする目標を掲げた政府のカーボンニュートラル宣言を受け、建設業界では、主要建材であるコンクリート由来のCO2排出削減に向けた技術開発が加速しています。そうした取り組みの多くは、製造時に多量のCO2排出を伴うセメントの使用量削減や、原材料へのCO2固定化など、生産段階における対策に主眼が置かれており、対象は新築構造物に限られます。一方、今回の技術開発では、供用段階の既設構造物のCO2吸収体としてのポテンシャルに着目し、CO2吸収性能の高いアミン化合物をコンクリート内部に含浸させることで、大気中のCO2の固定化を促進させることを企図しました。

引用：コンクリート表層に塗布した含浸剤でCO2吸収を促進｜2022.05.30｜清水建設

鹿島建設｜CO2を用いたコンクリート製造を実証

鹿島（社長：天野裕正）と川崎重工（社長：橋本康彦）は、川崎重工が保有するDAC（Direct Air Capture）技術を用いて大気から回収したCO2を利用して、鹿島らが開発したCO2吸収コンクリート「CO2-SUICOM®（シーオーツースイコム）」を製造することに成功しました。

　川崎重工が開発したDACは、独自開発した固体吸収材によって、大気中からCO2を直接分離・回収する技術です。このたび、1日5kg以上のCO2を99％以上の高純度で回収できるCO2分離・回収装置を開発し、この装置とCO2-SUICOMにCO2を吸収・固定させるための炭酸化養生槽※1とを組み合わせたシステムを構築しました。

　このシステムをプレキャストコンクリート製品工場に設置して実証実験を行った結果、所定のCO2固定量ならびにコンクリートとしての品質が得られることを確認しました。

　また、この結果を受け、同システムを用いて舗装ブロック「CUCO®-SUICOMブロック※2」を製造し、2025年日本国際博覧会の「CUCO-SUICOMドーム（愛称：サステナドーム）」のエントランスの一部に敷設しました。

※1 安定した環境でCO2を吸収・固定させることを目的とした、CO2を封入したコンクリートの養生装置

※2 NEDO（国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構）のグリーンイノベーション基金「CO2を用いたコンクリートなど製造技術開発」プロジェクトにおける研究開発の一環として製造したブロック

引用：大気中から回収したCO2を用いたコンクリート製造を実証｜2025.03.12｜鹿島建設

まとめ

本記事では、建設業界向けにDACの解説をしました。DAC（Direct Air Capture、直接空気回収技術）は、大気中から直接CO2を分離・回収する技術です。大気中のCO2はわずか0.04%程度と希薄であるため回収が難しく、固体や液体への吸着・吸収、特殊膜による分離、冷却固化などさまざまな方法が研究されています。

DACが特に重要視されているのは、限られた土地や空間で効率的にCO2を固定化できる特性があり、ネガティブエミッション推進に大きく貢献すると期待されているためです。

世界全体でのCO2回収量は2030年に年間9千万トン、2050年には年間9.8億トンの膨大な規模が求められているのが現状です。現在、欧米や英国を中心に制度整備が急速に進み、炭素除去市場が拡大しています。

DACによる効果や抱えている課題、建設業界の事例も紹介しているため、脱炭素に取り組む企業の方は参照してください。