炭素問題を解決するために、科学者は空に目を向ける(Scientists Look to the Sky in Effort To Mitigate Carbon Problem)

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NRELが支援するグローバルな取り組みで、直接空気捕捉技術の活用の可能性を検証 Global Effort Backed by NREL Examines Potential for Using Direct Air Capture Technologies

2022-06-29 アメリカ国立再生可能エネルギー研究所(NREL)

NREL、オランダ、ドイツ、スイス、ペンシルバニア、カリフォルニアの科学者が、大気中の二酸化炭素を分離して地中に貯留する2つの有望なDAC(大気中直接二酸化炭素回収・貯留)技術について、動的ライフサイクル評価を実施した。Nature Communications誌に掲載されたこの論文は、長期的な計画を視野に入れた、この技術の環境トレードオフを初めて評価したものです。
DAC技術は、統合評価モデルによって開発された気候変動緩和シナリオに照らし合わせて、新しいコンピューターモデルによって評価されました。研究者は、3つのシナリオのコンテキストでDACの環境パフォーマンスを評価しました。2035年までに国内電力部門を脱炭素化し、2050年までに脱炭素化経済に到達し、2100年に向けてパリ協定に沿った状態を維持するというバイデン政権の現在の目標に沿った気候変動緩和努力を最も厳しく求めた。
研究対象となったDAC技術は2つ。
溶媒系は、薬液が二酸化炭素と反応して炭酸カリウムを生成し、これが水酸化カルシウムと反応して炭酸カルシウムを生成する。この炭酸カルシウムを回収し、乾燥させ、約900℃の高温にさらすことで二酸化炭素を放出させ、回収してさらに貯蔵する。
吸着剤型:空気接触器のシリカ部分に二酸化炭素を結合させ、約100℃の蒸気で加熱して二酸化炭素を放出し、冷却してさらに水分を除去する。
どちらのシステムでも、二酸化炭素はさらに圧縮され、パイプラインを介して貯蔵サイトに輸送され、そこで圧縮されて、深さ約1.8マイルの井戸から地質貯留層に注入されます。
この分析は特定の技術を推奨するものではなく、政策の議論を導き、脱炭素化と長期的な気候変動の緩和目標をサポートする新興技術の研究開発の優先順位を設定するのに役立つことを目的としています。フレームワークは、勝者または敗者を選ぶのではなく、どのテクノロジーとシステムの要因が結果を促進する傾向があるかを特定するのに役立ちます。

一連の気候変動緩和シナリオにおいて、2つの有望な技術について前向きなライフサイクル評価を行った結果、環境問題の転嫁を避けるためには、電力部門の脱炭素化とDAC技術の改善が共に不可欠であることがわかった。
電力セクターの脱炭素化は、隔離効率を向上させますが、DACによって隔離されたCO2トンあたりの陸上生態毒性および金属枯渇レベルを増加させます。これらの増加は、DACの材料とエネルギーの使用効率を改善することで軽減することができます。
DACは地域によって環境影響に差があるため、エネルギーシステムの計画と統合に関連したスマートな立地の重要性が強調される。DACの導入は長期的な気候目標の達成を助けるが、その環境・気候パフォーマンスはセクターごとの緩和行動に依存するため、セクターごとの脱炭素化目標の緩和を示唆するものではない。

<関連情報>

2100年に向けた気候変動緩和のための直接空気捕捉技術の環境トレードオフ Environmental trade-offs of direct air capture technologies in climate change mitigation toward 2100

Yang Qiu,Patrick Lamers,Vassilis Daioglou,Noah McQueen,Harmen-Sytze de Boer,Mathijs Harmsen,Jennifer Wilcox,André Bardow & Sangwon Suh
Nature Communications   Published:25 June 2022
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-022-31146-1

Abstract

Direct air capture (DAC) is critical for achieving stringent climate targets, yet the environmental implications of its large-scale deployment have not been evaluated in this context. Performing a prospective life cycle assessment for two promising technologies in a series of climate change mitigation scenarios, we find that electricity sector decarbonization and DAC technology improvements are both indispensable to avoid environmental problem-shifting. Decarbonizing the electricity sector improves the sequestration efficiency, but also increases the terrestrial ecotoxicity and metal depletion levels per tonne of CO2 sequestered via DAC. These increases can be reduced by improvements in DAC material and energy use efficiencies. DAC exhibits regional environmental impact variations, highlighting the importance of smart siting related to energy system planning and integration. DAC deployment aids the achievement of long-term climate targets, its environmental and climate performance however depend on sectoral mitigation actions, and thus should not suggest a relaxation of sectoral decarbonization targets.

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