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CO₂(二酸化炭素)は回収して 大気への放出を防ごう


CO₂(二酸化炭素)は回収して 大気への放出を防ごう

この記事の要点は…

新しい発電所だけじゃない、既設の火力発電所から排出されるCO₂も、産業分野から排出されるCO₂も、回収できる

嫌われ者のCO₂でタービンを回して発電しながら、CO₂を回収できる

温室効果ガスの排出抑制のためには、化石燃料を使った火力発電を減らし、太陽光や風力など、再生可能エネルギー中心の発電方式へのシフトが必要となる。しかし、再生可能エネルギーは天候や昼夜など自然条件により出力が大きく変動するものもあり、供給が不安定になりやすい。大規模な電力に対応するためにも、また再生可能エネルギーによる変動を補い調整するためにも、当面は安定的に継続して発電可能な火力発電が、ベースロードと調整電源としての両方の役割を期待されつつある。
だが、需要があるからといって地球環境への悪影響を無視していいわけではない。火力発電に課せられた命題は、いかにして排出されるCO₂などの温室効果ガスによる影響を抑えるかを考えることだ。

前編では、発電効率の向上によるCO₂排出量の抑制と、供給が変動する再生可能エネルギーの調整機能としての火力発電の役割について紹介した。

今回はCO₂排出量をさらに抑制する技術として、様々な排出ガスからCO₂を分離回収する技術と、同じ火力でもCO₂を大気に放出しない新しい発電システムをご紹介する。

火力発電所から「CO₂だけ」を回収せよ!

物を燃やすと、CO₂が発生する。これは、化石燃料の燃焼を熱源とする火力発電でも同様。温室効果ガスの一つであるCO₂の大気中への排出を抑制するためには、火力発電所で排出されるCO₂を回収して地中深く隔離する必要があり、CCS(Carbon dioxide Capture and Storage)と呼ばれる。では、どうやってCO₂を回収するのか?

火力発電所から排出されるガスは、CO₂だけではない。化石燃料といっても、石炭や石油、天然ガスなどもある。燃料により排出されるガスの構成は異なってくるが、基本的にCO₂だけが排出されるわけではなく、ここにCO₂回収の難しさがある。
例えば、すべての排出ガスを回収するのならば、煙突に袋をかぶせてしまえばいい。しかし、それでは回収量はあまりに膨大で現実的ではない。
そこで、CO₂だけを分離して回収する必要がある。

排出ガスからCO₂を分離する方法はいくつかあるが、東芝では化学吸収法による「燃焼後回収方式」を採用し、実用化をすすめている。この燃焼後回収方式の利点は、CO₂分離回収設備を、CO₂を発生するあらゆるプラント形態に適用可能で、新設だけではなく、既設の設備へ後から付設することもできる点にある。
化学吸収法では、アミン水溶液という物質を利用してCO₂を分離する。このアミン水溶液は、低温の状態ではCO₂を吸収し、高温になるとCO₂を放出するという性質がある。この性質を利用してCO₂を分離回収する。

佐賀市発で世界初 最先端のCO2分離回収プラント

東芝Clip「佐賀市発で世界初 最先端のCO₂分離回収プラント」より

東芝では、2009年以来、グループ会社である株式会社シグマパワー有明の三川発電所(福岡県大牟田市、50MW)内にCO₂分離回収設備のパイロットプラントを建設し、実際の発電所の排出ガスからCO₂を分離回収する設備の開発・改良・実証を積み重ね、検証を進めてきた。

また、2016年に環境省の「環境配慮型CCS実証事業」として採択された事業の一環で、火力発電所から排出されるCO₂を分離回収する大規模な実証設備を三川発電所の隣接地において現在建設中である。

環境配慮型CCS実証事業の実証設備完成予想図

環境配慮型CCS実証事業の実証設備完成予想図

この三川発電所は、現在、パーム椰子殻(PKS)を主燃料とした「バイオマス発電」を行っているため、上記の実証設備の完成時には、世界に先駆けた大規模BECCS(bio-energy with carbon capture and storage)対応設備となる予定である。
植物由来のバイオマス燃料を使った火力発電を行い、排出ガスから分離回収されるCO₂を地中に貯留すれば、大気中に存在していたCO₂を地中に隔離することになるので、カーボンネガティブとなり、大気中のCO₂量を削減したことになる。

この化学吸収法による燃焼後回収方式は、一般産業分野にも適用可能であり、2016年8月より佐賀市環境センター清掃工場に納めたCO₂分離回収プラントが稼働している。本プラントでは、回収されたCO₂はパイプラインで運ばれ、藻類培養工場で利用するために、佐賀市が事業者に売却しており、清掃工場で商用利用される世界初のCCU(Carbon dioxide Capture and Utilization:CO₂を分離回収して活用する)プラントとして活躍中である。CO₂は植物にとっては光合成のために必要な物質であり、化学吸収法では純度の高いCO₂を回収することができるので、このように分離回収したCO₂を地中隔離するだけでなく農業に利用することもできるのである。

二酸化炭素分離回収プラントの外観

二酸化炭素分離回収プラントの外観

このように、今まではCO₂の発生源と思われていた施設でも、排出するCO₂を分離回収する設備を付設することにより地球温暖化対策に貢献することが可能なのだ。

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