炭素隔離とは

炭素隔離は、生物学的および地質学的プロセスを通じて、また人為的技術を使用して自然に行われます。どちらの方法も大気中のCO₂を除去し、気候変動の影響を緩和するのに役立ちます。そのため、各国がネットゼロエミッションの目標を追求し、企業がより持続可能な慣行を模索するにしたがって、炭素隔離への関心が高まる可能性があります。

地球の大気は、化石燃料の燃焼や森林伐採などの人間の活動が主な原因で、温室効果ガスの排出量が増加し、かつてないレベルの二酸化炭素濃度を経験しています。汚染物質によるCO₂の増加は熱を閉じ込め、海面上昇、異常気象、生態系の破壊など、地球温暖化とその結果をもたらします。

気候変動に関する政府間パネル（IPCC）によると、地球温暖化を産業革命前のレベルから1.5 °C（34.7 °F）の上昇に抑えるための措置を直ちに講じる必要があります。¹炭素隔離は、この目標を達成するために重要な役割を果たすことができます。CO₂を捕捉して貯蔵すると、大気中からその存在が直接的に減少し、地球温暖化の速度が遅くなり、気候変動に関連する事象の深刻度と頻度が減少します。

気候変動の緩和に加えて、炭素隔離には他の利点があります。光合成などの自然の炭素隔離プロセスは、健全な生態系を維持する上で重要な役割を果たします。隔離の取り組みは、炭素吸収源（森林や湿地など）の成長を促進することで、土壌の健康を改善し、農業生産性を高め、生物多様性を保護することにもつながります。

炭素隔離の方法は、一般的に次の4つのカテゴリーに分類されます。

生物学的炭素隔離では、自然のプロセスが炭素を回収して生態系に貯蔵します。たとえば、植物は大気中のCO₂を光合成によって吸収し、有機物に変換します。森林や草原、湿地などの自然地域は、重要な炭素吸収源として機能し、大量の炭素を長期間にわたって貯蔵することができます。また、土壌は自然に炭素を隔離できますが、農業活動によって土壌が起こされてひっくり返されることで、閉じ込められていた有機炭素が放出されると、この能力は損なわれます。

いくつかの土地管理慣行は、生物学的炭素隔離を支援します。森林再生と植林は、炭素貯蔵能力を大幅に増加させます。土壌炭素の破壊を最小限に抑える減耕起栽培や不耕起栽培などの持続可能な農業や、作物や家畜と樹木や低木を統合する森林農法なども、隔離の促進につながります。湿地帯やマングローブなどの劣化した湿地を回復すると、堆積物やバイオマス内の炭素貯蔵量が改善されます。しかし、これらの生態系はメタンを放出することもあります。

海洋炭素隔離は、海洋に二酸化炭素を貯蔵することです。海洋は、人間が生産するCO₂の約4分の1を自然に吸収します。

海洋炭素隔離を支援するための主な戦略は2つあります。

• 直接注入法は、排出源からCO₂を回収し、深海に直接注入する方法です。海洋の高い圧力と低温によって、CO₂は溶解したり、ハイドレートと呼ばれる固体構造を形成したりします。
• 海洋肥沃化法は、海の表面に栄養素（通常は鉄）を追加することで、海洋の自然な吸収力を高めることを目的としています。この方法は、光合成によって大気中のCO₂を吸収する微細な植物や微生物の成長を刺激します。これらは死ぬと、吸収された炭素と一緒に海底に沈みます。しかし、この方法はまだ実験的なもので、海洋生態系に対する長期的な影響については完全には理解されていません。

地質学的炭素隔離はCO₂を回収し、地下深くの多孔質岩盤に注入して、長期的つまり数千年単位で貯蔵するものです。CO₂は圧縮され、パイプラインで輸送され、枯渇した石油や天然ガスの貯留層、使用不可能な石炭層、深い帯水層などに貯蔵されます。少なくとも800mの深さで注入され、高圧および温度条件により、地層の多孔質砂岩層の隙間での効率的な貯留が確保できます。

技術的炭素隔離は、大規模な発生源からまたは大気から直接二酸化炭素を回収して貯留するように設計された、人為的なさまざまな方法です。これらの技術は、炭素サイクルから炭素排出物を除去し、大気中への放出を防ぐことを目的としています。

炭素隔離の最もよく知られた技術的アプローチは、炭素回収・貯留（CCS）です。これは、発電所、工場、工業施設などの主要な原因となる設備から排出されるCO₂を回収するものです。回収されたCO₂は圧縮され、（通常はパイプラインを通じて）適切な地中貯留場所に輸送されます。地質学的炭素隔離はプロセスの一部ですが、CCSは炭素の回収、輸送、貯蔵のプロセス全体を包含する広義の用語です。

その他の技術的手法には、次のものがあります。

• 直接空気回収（DAC）は、周囲の空気から直接CO₂を抽出するもので、すでに大気中にある過去の排出物を除去する方法を提供します。
• 炭素回収・貯留を使用するバイオエネルギー（BECCS）は、バイオマス（植物または農業要素）を燃焼させてエネルギーを生成し、その結果生じるCO₂排出を回収して貯蔵します。この方法では、成長中にバイオマスに吸収されたCO₂が大気から除去されて貯蔵されるため、「マイナスの排出」が発生する可能性があります。
• ミネラルカーボネーションは、CO₂を金属酸化物やケイ酸塩との反応によって安定した炭酸塩鉱物（石灰岩など）に変換する方法です。この変換により、大気に影響を与えるのを防ぎます。

「炭素貯蔵」と「炭素隔離」という用語は同じ意味で使用されることもありますが、この2つには大きな違いがあります。

炭素貯蔵とは、炭素プールまたは貯留層として知られる、システム内に炭素が保持されている静的状態のことです。これは、特定の時点における炭素含有量のスナップショットです。

炭素隔離は、大気中の二酸化炭素を回収し、長期貯留層に移す積極的なプロセスです。CO₂を大気中から除去する動的な活動です。

炭素隔離は、気候変動の原因となる二酸化炭素の量を削減する有望な方法ですが、いくつかの課題と限界もあります。

これらの課題はありますが、技術と政策の進歩により、炭素隔離は気候変動との闘いにおける重要なツールになると期待されています。

炭素隔離は、気候変動との闘いにおいてますます重要な役割を果たすことが期待されています。ある研究では、さまざまなCCS手法により、年間で少なくとも5億5,000万トンの二酸化炭素を隔離できることがわかりました。これは、10億台以上の乗用車を道路から取り除くのに相当します。²

国や企業が野心的な排出削減目標を設定するにしたがって、効果的な炭素隔離ソリューションに対する需要は高まる一方です。DACやBECCSなどの分野で進行中の研究開発により、今後数年間で炭素隔離の範囲と影響が拡大することが期待されています。そして、森林再生、土地管理の改善、湿地の回復による自然の炭素吸収源の強化が、勢いを増しています。

政府はまた、国内で、また国境を越えたパートナーシップや協力を通じて、炭素隔離プロジェクトへの投資を奨励するために、カーボンプライシングメカニズム、税額控除、その他のインセンティブを実施しています。たとえば米国では、CO2を回収して貯蔵する企業は、隔離された二酸化炭素1トンあたりの税額控除を受けることができます。³