BECCSとは？DACCSとの違いやメリット・デメリットを解説

「BECCSについて簡単に説明してほしい」

「BECCSとDACCSの具体的な違いを知りたい」

BECCSは、脱炭素社会を進める世界的な動向にも関わるため、導入するべきか悩んでいる方も多くいらっしゃるかもしれません。

本記事では、BECCSについて基礎的な説明を行うと共に、BECCSのメリットとデメリットやDACCSとの具体的な違いについて解説しています。この記事を読めば、建設業界企業でもBECCSを導入すべきか検討するための情報が分かりますので、是非参考にしてみてください。

BECCS（ベックス）とは？

BECCS（Bioenergy with Carbon Capture and Storage）は、ゼロカーボン・エネルギー技術の1つとして注目されている手法です。BECCSは、生物資源を燃料とするバイオマス発電と、CO2を回収し地中に貯留するCCS技術を組み合わせています。

バイオマス発電は、バイオマス資源を燃料とする発電方法です。バイオマス発電によって、資源となる植物が成長過程で大気から吸収したCO2を燃焼時に放出します。さらにCCS技術によってそのCO2を回収し地中に貯留することで、実質的に大気中のCO2を減少できることが特徴です。

BECCSはバイオマス発電とCCSを組み合わせることにより、CO2の排出量を実質ゼロ以下にすることから、地球温暖化対策として期待が寄せられています。

※CCS技術：発電所や工場から排出されるCO2を他の気体から分離して集め、地下に永久的に貯蔵する技術

BECCSの仕組み

BECCSは、バイオマス資源の活用からCO2の貯留まで、複数のステップで構成されます。最初のステップは、廃棄物や産業で未利用となるバイオマス資源の収集です。収集されたバイオマス資源は、燃焼やガス化、発酵などの方法によって熱や電気エネルギーに変換されます。

次に、バイオマス資源の燃焼や発酵の過程で発生するCO2の回収です。回収されたCO2は高圧をかけて、地下の安定した地層に注入されます。深い地層に貯留されたCO2は、大気に戻ることなく長期間にわたって保管することができます。

BECCSによって、成長過程で吸収したCO2を、エネルギー生成後に回収・貯留することで、実質的に大気中のCO2を減少させられます。BECCSの仕組みの上で重要となる、バイオマス発電とCCSは既に実施されていますが、現在も研究開発が進められており、より効率的な仕組みが検討されていくことが見込まれています。

地域の特性に応じた資源選択や、効率的な収集システムの構築が今後も求められます。

BECCSが注目される理由

BECCSが注目される背景には、2020年に策定された「革新的環境イノベーション戦略」が影響しています。この戦略では、日本が温室効果ガスの大幅な削減に向けて、世界全体で進められているCO2排出量削減への貢献を目指すことが発表されました。世界的に環境問題への取り組みが加速する中で、日本も積極的に対応を進めていかなければなりません。

2020年10月には日本政府が「2050年カーボンニュートラル」を目指すことを宣言しました。宣言によって、2050年までに温室効果ガスの実質ゼロを達成する目標が明確に示され、実現に向けて具体的な施策が求められるようになります。

2021年に発表された具体的な施策の中で、注目を集めたのが、脱炭素が困難な産業や領域に対してBECCS技術を活用する方針です。従来の技術では排出削減が難しい分野でBECCSを活用することで、持続可能なエネルギー供給とCO2の大幅な削減を両立させられると期待が高まっています。

一連の政府からの発表を受けた背景から、BECCSは日本の脱炭素戦略の中核を担う技術として注目されるようになりました。　

BECCSとDACCSの技術比較

BECCSと似た技術にDACCSがあります。ここでは、まずはDACCSの概要を説明した後に、BECCSとDACCSの2つの技術の比較を行います。この比較を通して、それぞれの技術の具体的な違いを解説します。

DACCS（ダックス）とは何か？

DACCS（Direct Air Capture and Carbon dioxide Capture and Storage）は大気中に存在するCO2を直接回収し、地中に貯留する技術です。DAC技術によって大気中からCO2を吸収し、その後、CCS技術を用いて安全に地中へと貯留することで、温室効果ガスの排出量削減を目的としています。

DAC技術は、世界中で開発が進められており、さまざまな方法が考案されていますが実用化はしておらず、まだ研究段階です。CO2を特定の吸着材に吸着させる方法や、化学的に分離して回収する技術が研究されています。また、CO2を冷却しドライアイスとして回収する技術も開発が進んでおり、さまざまなアプローチが検討されているのが現状です。

回収されたCO2は、CCS技術によって地中深くに貯留され、再び大気中に戻らないように管理されます。このDAC技術とCCS技術を組み合わせたのがDACCSです。DACCSは、再生可能エネルギーなどと併用して、脱炭素を実現するための選択肢として研究が進められています。

※DAC技術：大気中のCO2を直接回収し、貯蔵または利用する技術

BECCSとDACCSの具体的な違い

BECCSとDACCSの違いは次の通りです。

技術	特徴
BECCS	・回収にかかるエネルギー消費が少ない ・森林管理のコストがかかる ・面積の担保が必要
DACCS	・分離と回収にコストがかかる ・資源に依存しない ・技術的なハードルが高い

BECCSとDACCSは、どちらもCO2の回収と貯留を目的としていますが、回収方法に違いがあります。BECCSは、生物由来のバイオマス資源を利用してCO2を回収する仕組みです。

植物は成長過程で大気中のCO2を吸収し、発電と同時に分離を行うため、エネルギー消費が少ないとされています。一方、DACCSは大気中の希薄なCO2を直接回収する技術であり、分離と回収には多大なコストとエネルギーが必要です。

BECCSはCO2回収のコストがDACCSよりも低いと考えられていますが、植樹や森林の管理にかかるコストを考慮しなければなりません。また、日本国内では、バイオマス資源の入手が容易ではなく、供給の安定性が課題です。さらに、森林を活用するためには広大な土地が必要となり、森林面積の確保も問題となることが見込まれています。

DACCSはバイオマス資源に依存せず、場所を選ばずに大気中からCO2を回収できるメリットがありますが、技術的・経済的なハードルが高いことが課題です。

BECCSのメリット

BECCSのメリットとして次の内容が挙げられます。

• CO2の大幅な削減が見込める
• バイオマスを有効活用できる
• 脱炭素社会の実現が期待できる

それぞれのポイントを詳しくみていきましょう。

CO2の大幅な削減が見込める

BECCSは、CO2の大幅な削減が期待できる技術です。バイオマス資源を燃焼や発酵によってエネルギーに変換し、その際に発生するCO2を回収する点にあります。バイオマス資源の燃焼や発酵によって発生するCO2はもともと大気中に存在していたCO2なので、排出しても大気中のCO2の量は変化しません。

そのため、バイオマス資源を使ったエネルギー生産によるCO2排出量は実質ゼロとされ、脱炭素の実現に貢献します。さらに、CCS技術を用いて回収し、地中に貯留するため、大気中のCO2量を低下させることが出来ます。

単に脱炭素を達成するだけでなく、実質的にCO2排出量をゼロ以下に削減可能です。このため、BECCSはCO2の大幅な削減に大きく貢献する技術として期待されており、持続可能なエネルギー供給と大気中のCO2削減の両立を実現できる手段とされています。

バイオマスを有効活用できる

BECCSはバイオマス資源を有効活用できることもメリットです。バイオマスは再生可能な資源のため、資源が枯渇する心配がありません。そのため、持続可能なエネルギー源として利用可能です。また、廃材などの廃棄物を燃料として使用することで、資源の無駄を減らし、廃棄物問題の対策にもなることが見込まれています。

固体燃料としては、木質ペレットが代表的です。木質ペレットは、製材工場から出る廃材や廃棄物を粉砕し、円筒状に圧縮して製造されます。液体燃料としては、トウモロコシやサトウキビを発酵・蒸留して生成されるエタノールが挙げられ、燃料として広く使用されているのが特徴です。

さらに、気体燃料としては、食品廃棄物や下水汚泥を原料に発酵を行って生成されるバイオガスがあります。BECCSはこのようなバイオマス資源を活用し、再生可能エネルギーの創出とCO2削減を両立できる技術であり、持続可能な社会を実現できると見込まれています。

脱炭素社会の実現が期待できる

BECCSにより温室効果ガスの排出を削減することにより、地球温暖化の進行を抑制し、脱炭素社会の構築が期待できます。再生可能エネルギーと組み合わせていることもポイントです。エネルギー供給を行いながらCO2を地中に貯留するプロセスにより、CO2の排出削減が進み、脱炭素社会の実現が期待されています。

一方、温室効果ガス削減を植林などの自然の力に頼る場合、限界があると共に維持管理の難しさや山火事などによる焼失リスクが懸念されます。森林に出来る面積には限りがある上に、森林を管理するには長期的な視点と手間がかかり、自然災害による影響も避けられません。BECCSは、技術的にCO2を回収し、地中に安全に貯められるため、リスクを軽減しつつ確実な削減を実現します。

さらに、回収したCO2を再利用することで、カーボンリサイクルも可能です。回収したCO2を新たな製品やエネルギー源に転用することで、炭素の循環を促進し、資源の有効利用を促します。

BECCSのデメリット

BECCSのデメリットとして次の内容が挙げられます。

• 高コストと技術的課題
• 資源を巡る競争への懸念

それぞれのポイントを詳しくみていきましょう。

高コストと技術的課題

BECCSの導入は、分離と回収にかかるコストが高いことが課題です。CO2を分離し、回収するための技術は、初期投資や運用コストが高く、設備の設置や整備にも費用がかかります。このため、企業や国が導入を進める際の経済的なハードルが高く、実用化が難しいことが要因です。

さらに、回収したCO2をCCS技術を用いて地中に貯める際に、輸送コストも考慮しなければなりません。回収場所と貯留場所が離れている場合、CO2を長距離輸送する必要がありますが、現状では長距離輸送技術が十分に確立されていないため、効率的な輸送が難しい課題があります。

また貯留に関しては、安全面やモニタリング技術が必要です。地中にCO2を貯留する際には、漏出のリスクを低減するための技術や、長期的な監視が欠かせません。特に海底に貯留する場合は、地質的な安定性や環境への影響の技術的課題も残されています。

資源を巡る競争への懸念

バイオマス資源の供給量は不確実であり、供給量の変動がBECCSの実行に影響を与える可能性があります。バイオマス資源は農業や森林から供給されるため、食料需給の状況や気候変動、土地利用の変化など、さまざまな要因によって供給量が制約されることがあるかもしれません。

資源獲得のための競争は、特に農業地帯や森林地域で顕著です。例えば、農作物がエネルギー生産のために転用される場合、食料生産が減少し、食料安全保障への悪影響を及ぼす可能性があります。

さらに、大規模にBECCSを導入する際には、生態系や地球環境への影響も考慮しなければなりません。バイオマスの生産に伴い森林の管理や農地開発が必要になるため、持続可能な方法を検討するなど、環境にやさしい取り組みを進めていくことが求められます。

資源の競争が経済や環境問題に悪影響を及ぼさないよう、慎重な計画と管理が必要です。

BECCSを取り入れている国内企業の事例

BECCSを取り入れている国内企業の事例として、次の2つの事例を紹介します。

• 大成建設株式会社
• 千代田化工建設株式会社

それぞれの内容をみていきましょう。

大成建設株式会社

大成建設株式会社（代表取締役社長：相川善郎）は、2024年4月1日付で土木本部土木技術部に「CCS※1事業推進室」を新設し、CCS事業に向けた活動を本格化します。

　2016年に発効したCOP※221パリ協定により、「世界の平均気温上昇を産業革命以前に比べて2℃より十分低く保ち、1.5℃に抑える努力をする」との目標が設定され、日本を始めとする数多くの国が2050年でのカーボンニュートラルの目標を掲げました。その目標達成に向け、昨今世界各地で頻発する気象変動をもたらす地球温暖化の要因であるCO2の削減策として、CCSの重要性が国内外でますます認識されてきています。

　日本では2050年カーボンニュートラル宣言を受けて、2022年にCCS長期ロードマップ検討会が開催され、2023年3月に公表された最終とりまとめの中で、2030年までの事業開始を目標とし事業者主導による「先進的CCS事業」を選定し、国により集中的に支援する方針が示されました。また、2050年には年間1.2億トン～2.4億トンのCO2の貯留が必要となるという普及見通しが掲げられ、2024年にはCO2の貯留事業に関する法律も成立する予定であり、日本国内でのCCS事業実施の準備が着々と進んでいます。

　CO2の地中貯留技術は、1970年代より石油増進回収法（EOR※3）の一つとして開発され、1990年代からは天然ガスに含まれるCO2を分離し、地中の深部塩水層に圧入する方法が開発・適用されてきました。CCSに必要とされる技術は、石油･天然ガスを開発･生産する技術と共通部分が多く､これまで石油開発会社が中心となって技術開発が行われてきました。

　一方、当社は2000年初頭より、CO2の地中貯留シミュレーションの技術開発を開始し、海外プロジェクトへの参画に加え、国内の主要CCS実証プロジェクトで貯留シミュレーションを担当し、数々の実績を積み上げて来ました。昨今では環境省実証事業や二酸化炭素地中貯留技術研究組合等に参画しています。その実績が認められこれまでゼネコンとして唯一Global CCS Institute※4や石油技術協会への加入が認められてきました。

　さらに、2022年4月には土木本部土木技術部内にCCSプロジェクト推進チームを設置し、「先進的CCS事業」に参画すべく活動を開始しました。また、2023年7月には独立行政法人エネルギー・金属鉱物資源機構（JOGMEC）による「先進的CCS事業の実施に係る調査」の公募に応募し、「日本海側東北地方CCS」※5の事業が選定されました。

　これらの状況を踏まえ、当社ではこの度CCS事業推進室を新設し、当社が保有する地中貯留シミュレーション技術に加え、必要な地質、物理探査、坑井掘削、貯留層、安全設備など各分野の専門性を持った人材を外部から招き入れCCS事業活動に本格的に取り組むこととなりました。

　CO2排出に係わっている建設事業者としてもCO2排出量削減への積極的な取り組みは社会的責任であり、国が目標としているCO2貯留の実現には産業規模での大幅な拡大が必須となることから、今回のCCS事業活動の推進は新規参入に繋がる絶好の機会と捉えています。

　今後当社は、建設事業で培った技術と経験を活かし産業規模でのCCS事業の拡大を図るとともに、将来的には二酸化炭素を排出者から有料で引き取り、恒久的に地下貯留するCO2処理事業者として探鉱・開発/建設・圧入操業などCCS事業の運営を目指し、カーボンニュートラルの実現に貢献してまいります。

※1CCS：Carbon dioxide Capture and Storage、二酸化炭素回収・貯蔵
※2COP：Conference of Parties、国連気候変動枠組条約締結国会議
※3EOR：Enhanced Oil Recovery、油層内へのCO2圧入による原油の回収率を上げるための技術
※4Global CCS Institute：オーストラリアで設立されたCCSの国際的シンクタンクで日本政府も加入
※5日本海側東北地方CCS：独立行政法人エネルギー・金属鉱物資源機構（JOGMEC）による「先進的CCS事業の実施に係る調査」の公募により選定された7プロジェクトのうちの一つで、7プロジェクトの合計で年間1,300万トンのCO2貯留を目指す。本プロジェクトでは、製造工場などから回収したCO2を液化して船舶で輸送し、受入基地で荷揚げしたCO2を地中に圧入する事業モデルを想定しており、当社はINPEX社と共同で貯留に関わる地層のモデル化およびシミュレーションによる評価からCO2を圧入する井戸の掘削計画などを担当。2030年の圧入開始に向けて貯留層評価や評価井掘削といった一連の作業に参画し先進的CCS事業の実現に貢献していくことに加え、本件以外にも更なるCCS事業の可能性も検討していく予定

引用：カーボンニュートラル実現に向けCCS事業推進室を新設｜2024年4月3日｜大成建設株式会社

千代田化工建設株式会社

地球温暖化対策として温室効果ガスである二酸化炭素(CO2)を火力発電所の燃焼排ガスから回収する技術開発が求められており、特にCO2発生量の多い石炭火力発電所を中心として世界各国で精力的に進められています。

この技術はCCS (Carbon dioxide Capture and Storage)と呼ばれています。 CO2を分離回収し地中や海洋に貯留するにはエネルギーが必要ですが、そのエネルギーが多大では地球温暖化対策として効果的ではありません。従って、分離回収・貯留エネルギーの低減が非常に重要な技術開発課題となっています。

千代田はクリーンコールテクノロジー(CCT)の一環として、CCSに取り組んでいます。

CO2を分離回収する方法は次の3通りがあります。

1.化学吸収法

2.物理吸収法

3.膜分離法

燃焼排ガスはCO2濃度が低く、また圧力が低いため、「化学吸収法」が適していると言われており、千代田はこの化学吸収法に着目し、発電所全体のエネルギー効率が高いCO2分離回収装置の実用化に取り組んでいます。また、日本CCS調査株式会社に参画し、CO2の貯留に関する調査研究にも注力しています。

引用：燃焼排ガスからのCO2分離回収貯留(CCS)｜千代田化工建設株式会社

まとめ

今回の記事では、BECCSの概要とDACCSとの具体的な違いを解説しました。BECCSの技術は、植物や植林などの生物由来の資源を燃料とするバイオマス発電と、CO2を回収し地中に貯留するCCS技術を組み合わせています。ゼロカーボン・エネルギー技術の1つとして建設業界でも注目されている手法です。