空から炭素を吸い出すことで気候を救うことができるでしょうか?

想像してみてください。スイッチがオンになると、致命的な汚染を天に吐き出すすべてのプロセスが、瞬時にクリーンで持続可能なものに置き換えられます。悲しいことに、そのときでさえ、私たちがすでにそこに捨てた炭素のおかげで、地球は依然として居住不可能な状態に傾くでしょう。私たちが種として生き残るためには、そのゴミをすべて地球に早急に引き戻す必要があります。直接航空捕獲の支持者は、それがその任務を達成するために不可欠な武器であると信じています。批評家たちは、これはあまりにも非効率なので、最初に何か他のことを試したほうがよいと言っています。

直接空気捕捉

簡単に言えば、直接空気回収 (DAC) は、機械フィルターまたは化学フィルターを通して空気を引き込むことによって大気から CO2 を除去する方法です。通常、空気は 1 つ以上のファンを介して DAC システムに取り込まれますが、濾過は固体 (吸着剤として知られる) または液体 (溶媒として知られます) を使用して行われます。捕集されたら、熱または電気をフィルター素材に加えて CO2 を除去します。これによりフィルターを再利用し、CO2 が次に進む準備が整います。この最後の段階は、多くの場合、プロセスの中で最もエネルギーを消費し、したがってコストがかかる部分です。これが機能するには空気の量 (すべて) を浄化する必要があることを考えると、DAC は可能な限りエネルギー効率が高い必要があります。

これを行うための最も費用対効果の高い方法は、工場や化石燃料発電所などの炭素集約的なプロセスの煙突に蓋をして、さらなる CO2 放出を防ぐことです。しかし、それは既に大気中に存在する過剰な CO2 を減らすことには何の役にも立ちません。一部の科学者や起業家が、大気をきれいにするために自由空気中でDACプラントに賭ける傾向があるのはそのためだ。

の NOAAが説明する 1960 年には、人類は毎年 110 億トンの二酸化炭素を空気中に排出していました。半世紀が経ち、その数字は現在 400 億近くに達しており、それが排出削減活動が非常に重要である理由です。しかし、たとえ新たな排出量をすべてゼロに減らすことができたとしても、すでに大気中に潜んでいる 950 ギガトン程度の CO2 に対処しなければなりません。この記事の執筆時点で、大気中の CO2 は、 NOAA の地球監視研究所 マウナロアでは422.38ppmです。科学的なコンセンサスは、350ppmを超える数値は人類と地球の状態に壊滅的な破滅をもたらすということです。

この6月には、 オックスフォード大学 発表された研究によると、温暖化をわずか 1.5 度に抑えたい場合 (これは壊滅的です)、人類は 2050 年までに毎年 70 億トンから 90 億トンの二酸化炭素を大気中から取り出す必要があるとのことです。 COP28宣言 二酸化炭素回収技術を重視する署名国を支援します。気候変動に関する政府間パネル (IPCC) 言う がある 実行可能な経路がない 大量の二酸化炭素を空気から取り込まない限り、気候変動を回避することはできません。これはしばらく現状維持だった。2017年、ジム・ハンセン教授率いる著名な科学者の連合は、人類が大気中のCO2の大量除去を開始することが不可欠であると述べた。

全てのCO2をどうするか

DAC が空気中から不要な炭素を吸引したら、それをどこかに置く必要があります。一つの選択肢として、 英国地質調査所 氏は、CO2 を簡単かつ手頃な価格で、液体のように振る舞う超臨界状態に変換することだと説明しています。この液体は多孔質の岩石に注入した後、地下に貯蔵することができ、古い油田や炭層は理想的な場所と思われます。石油・ガス産業 実際にこのアプローチを使用して既存の分野の生産を向上させています液体 CO2 が空間を満たし、より多くの石油が抽出場所に押し出されます。しかし、国際エネルギー機関（IEA）は、 ブリーフィングペーパー 直接空気回収に関する研究は、回収される大気中の CO2 排出量の半分以上を隔離する必要があることを示唆しています。

明らかに、より多くの化石燃料を地中から取り出して燃やすことは気候にあまり良い影響を与えず、理想的には、世界中の政府は、私たちが沸騰死するのを防ぐために効果的な炭素回収に投資するだけです。人類が市場の解決策に執着しているのは幸いなことに、隔離されていない CO2 の一部をリサイクルすること自体が産業になる可能性があります。

CO2 は、従来の内燃エンジンで合成燃料に変えることもできます。航空旅行は最も明白な例であり、特にバッテリーのサイズと重量により電動ジャンボジェット機の製造がほぼ不可能であることを考慮すると、そうです。回収されたCO2は、飲料に炭酸を入れるだけでなく、建築資材や化学製品、農産物など、一般的な非燃料製品のベースとしても使用できます。

Holocene は、大企業に炭素除去クレジットを販売することで、CO2 抽出を実行可能な長期的なビジネスに変えようとしている多くの企業のうちの 1 つです。そのアプローチは、CO2に結合する羊酸が埋め込まれた水を通して空気を引き込むことです。次に、水と CO2 の混合物をグアニジンと組み合わせると、CO2 がろ過しやすい固体に変わり、アミノ酸水の再利用が可能になります。固体 CO2 は低温に加熱され、ガス状 CO2 からグアニジンが分離され、使用または隔離の準備が整います。 Holocene は、再利用可能な溶媒 (および再利用可能な化学処理) と低温熱を組み合わせることで、自社のアプローチが競合他社のアプローチよりもはるかに費用対効果の高いものになると考えています。

ミッション ゼロは、大気中から大量の CO2 を低コストで調達する方法の開発も目指しています。ハードウェア内に空気を取り込み、水ベースの溶剤を塗布します。ただし、この混合物を化学的に処理するのではなく、電気透析とイオン交換プロセスを使用して液体を浄化し、CO2を抽出します。そこから、液体は再利用され、CO2 は再び地下に埋められるか、実行可能な製品に変換されます。同社は、同様に、同社の電気化学プロセスは、この分野で事業を展開している他の多くの企業よりもはるかにコストとエネルギー効率が高いと述べています。

商業上の配慮を考慮すると、屋外で DAC を使用して大気中から CO2 を抽出するのにどれくらいのコストがかかるかを正確に把握するのは簡単ではありません。見る場所によっては、1 トンあたり 600 ドルに達することもありますが、より一般的な数字は 300 ドルから 400 ドルの間です。長年にわたり、DAC は次の目標に達する必要があるというのが通説でした。 経済的に成り立つためには 1 トンあたり 100 ドルのコストがかかる。

今年初め、気候変動に焦点を当てたドイツのベンチャーキャピタル会社エクスタンシア・キャピタルは、 その根源を掘り下げる 100ドルのシボレスを追跡すると、初期のDAC企業の論文に遡る 2018 年のカーボン エンジニアリング 長期的なコストはトン当たりわずか94ドルまで下がると予測する論文を発表したとき。突然、「トン当たり 100 ドル未満」というフレーズが、他のすべての DAC 企業の基準となりました。しかし、ExtantiaのTorben Schreiter氏が書いているように、この数字も2016年のドル価格に固定されているため、インフレに伴って増加したわけではない。 2023 年には、 世界経済フォーラム 同氏は、直接空気回収が広く採用されるには、そのコストが「トン当たり200ドル以下」に下がる必要があると述べた。

目的が環境目的か産業目的かは関係ありません。大気から抽出する必要がある CO2 の量が膨大であることはわかっています。それを実現するには、抽出コストを大幅に下げる必要があります。より成熟した指標は、価格が商品としての二酸化炭素の絶え間なく流入するコストと一致するか、それ以下になるというものでしょう。

「これらすべての DAC アプローチでは、 束 のエネルギーです」とホロセンの CEO キートン・ロス氏は述べています。ロス氏は、このエネルギーのコストがダイレクト・エア・キャプチャーの価格を必要以上に高めにしていると語る。同氏は、熱は手頃な価格の供給源からいくらでも得られるため、最終的には熱ベースのシステム（完新世のような）が勝つ可能性が高いと考えている。 DAC のコストを削減できるというこうした主張は十分に説得力があったため、9 月に Google は完新世に投資し、将来そこから炭素クレジットを購入することを約束しました。

Mission Zero の CEO であるニコラス・チャドウィック博士は Engadget に対し、同社は 2026 年までに 1 トンあたり約 350 ドルを目標としているが、その数字は「特定の電力価格に依存する」と語った。この価格は「商品市場で入手可能な価格よりも大幅に優れている」ため、CO2 に依存している業界がミッション ゼロから購入し始めるのは簡単だと同氏は考えている。

障害物

直接空気捕捉に対する明らかな反対は、大気中には大量の二酸化炭素が存在するものの、それが全体に占める割合はまだ比較的小さいということです。このプロセスは海での金の採掘と説明されていると聞いたことがありますが、エネルギーコストだけを考えれば、必要な規模でそれを実行することは不可能です。 2022 年には、 エネルギー経済・財務分析研究所 このプロセスは「まったくうまくいかない」と率直に主張した。反対意見の一部は、石油回収の強化に使用できる（そして実際に使用されている）ということでしたが、DAC施設が稼働している場合、CO2の回収効率が当初の約束よりもはるかに低いことが多いということでした。

2023年に、 原子科学者の会報 米国エネルギー省がそのようなプロジェクトの1つに6億ドルを投資したことに怒りを表明した。その著者らは、これだけの量の空気をろ過して全体のわずか0.04パーセントを取り出すのに必要なエネルギーコストは、既に排出を削減するための他の安価な方法をはるかに上回っており、物理学と化学の劇的な改善はないだろうと述べている。これにより、直接空気捕捉の効率が劇的に向上します。彼らは、「たとえあったとしても50年は必要ないものを今作るのは愚かだ」と率直に言いました。

チャドウィック氏は、DACに関する批判の多​​くはその技術的な実現可能性に集中しているが、それは間違っていると述べた。 「熱力学が影響する工業プロセスはたくさんあります。 ひどいアンモニアを見てください」と彼は言い、「現在の収量に達するまでに何年もかかりました。」こうした非効率なプロセスを推進したのは、「市場における経済的要請」だったと同氏は語った。 「誰かが自分にできることを証明したとき、 [Direct Air Capture] 1 トン当たり 200 ドルであれば、こうした議論はすべて解消されます。」

チャドウィックとロスの両氏は、まだ初期段階にある業界を加速させるためには規模の重要性について語った。 2023 年、カーボン エンジニアリング、1PointFive、オクシデンタルが、 ストラトス工場 テキサス州にあるこの発電所は、完成すると大気中から年間 50 万トンの CO2 を吸収すると予想されています。しかし、両者とも、現在建設中のプロジェクトがエンジニアにとってそれらの疑問を解決するのに役立つだろうと楽観視している。私たちが生き残る希望を得るために抽出する必要があると専門家が考えている数十億トンに達するまでには、長い長い道のりがあります。