◆当該資料の全体サマリー

１．カーボンリサイクルの世界市場

2050年のカーボンニュートラル目標達成に向けて世界的にカーボンリサイクルの取り組みが進展し、2050年の市場は2021年比19.2倍の276兆6,405億円が予測されます。2022年時点ではCO2分離技術(自然吸収型)とCO2利活用製品の規模が大きく、CO2分離技術(装置型)とCO2分離技術材料は技術が確立し普及が進む2030年以降に大きく伸長するとみられます。

CO2分離技術(装置型)は、化学吸収や物理吸収、膜分離、DAC(Direct Air Capture)などがあります。今後普及が進む化学吸収や物理吸収に加え、CO2を大気から回収するDACが近年欧米で大型DAC装置の建設プロジェクトが増加しているため、2050年に向けて大幅な伸長が予想されます。

国内では2022年時点で化学吸収が主体であり、その他の技術は開発や実証段階にあります。2030年以降に物理吸収や固体吸収/固体吸着のCO2回収商用装置の設置数が増加し、市場が本格化するとみられます。また、政府主導のDAC開発プロジェクトにより、2050年頃にはDAC装置の導入が増加すると想定されます。

CO2分離技術(自然吸収型)は近年ネガティブエミッション技術、またCO2クレジットの創出方法として注目されています。グリーンカーボンとブルーカーボンに大別され、グリーンカーボンは大気中から取り込まれ、陸上の植物中に固定されている炭素、ブルーカーボンは海洋生物の作用によって大気中から海中に吸収された炭素を指します。既にCO2吸収量算定方法が確立されたグリーンカーボンの市場が先行しており、今後はブルーカーボンもCO2吸収量算定方法が確立されカーボンクレジット申請目的の参入が増加することで拡大していくとみられます。

CO2分離技術材料はCO2分離技術(装置型)に用いられる材料を対象としています。市場は膜分離に用いる高分子膜が70%強を占めています。ほとんどの品目はCO2分離技術(装置型)の伸びに連動して、2030年以降拡大していくとみられます。特に、化学吸収に用いる化学(CO2)吸収液はCO2分離回収装置の大型化により使用量が増加するため、2050年には市場の40%程度を占めるとみられます。

CO2利活用製品は既に商用化されている尿素が90%弱を占めています。主に肥料向けに供給され、ロシアやアジア、アフリカ圏の農業作物生産増加に伴って需要が増加しています。2030年から2050年にかけては炭酸塩化やe-Fuelが伸び、2050年の市場は2021年比で10倍以上が予測されます。

国内では尿素に加え、液化炭酸ガス・ドライアイスが主体ですが、将来的には炭酸塩化や合成ガス化などの市場が形成され拡大していくとみられます。

２．CO2発生量削減と分離、利活用の状況【世界】

※2030年予測を基準値としました

CO2発生量の予測から2050年のCO2削減状況を算出しました。世界のCO2発生量は、各国の排出量削減やカーボンニュートラルに向けた取り組みによって2030年をピークに減少していき、2050年のCO2発生量は2030年比で60%強まで減少すると予想されます。

CO2分離率はCO2発生量に占めるDACと自然吸収型以外のCO2分離技術を用いて分離した量の比率、CO2利活用率はCO2発生量に占めるCO2利活用量の比率です。CO2分離率やCO2利活用率は、2030年ごろまでは技術開発や実証から商用化へ徐々に移行するため増加は緩やかであり、CO2分離率は3%未満、CO2利活用率は1%未満とみられます。2030年以降は実用化と普及のフェーズとなり大幅な上昇が予想されます。

国内では2030年までは実証が中心となるため、CO2分離率・利活用率は緩やかな増加であり、2030年時点では共に1%未満と予測されます。CO2利活用は2030年ごろまでは既存市場のガス・ドライアイスとしての利用に加えて炭酸塩化の利用量が増えていき、それ以降はメタンやメタノール、e-Fuel、その他製品が伸びるため利活用率が高まっていくとみられます。

◆注目個別市場サマリー

１．CO2分離技術(自然吸収型)

植物や海洋によって吸収されるCO2を「自然吸収型」とし、市場はグリーンカーボンとブルーカーボンに大別されます。促進の手段としてグリーンカーボンは植林や再造林などがあり、ブルーカーボンはマングローブの植林や藻場の造成・保護などがあります。グリーンカーボンは植林・再造林造成の費用、ブルーカーボンは吸収源造成の費用から市場を算出しました。

グリーンカーボンは製紙企業や製材企業が中心となって植林や再生林を推進しています。普及には民間企業がカーボンクレジットを目的として幅広く参画することが不可欠ですが、クレジット申請のために継続的な森林の維持やモニタリングを行う必要があり、ハードルが高いことが障壁となっています。今後、条件の簡略化などでカーボンクレジット目的の参入が促進されるとことが期待されます。 国内では森林の高齢化でCO2吸収能力が下がっているため、再造林が必要となっています。また現在成長が早く従来の1.5倍以上のCO2吸収量を有するエリートツリーの研究開発が行われており、2050年までには再造林の90%以上をエリートツリーにすることを目指しています。

ブルーカーボンは、国内では一部地域でアマモの保全活動が行われており、海外ではマングローブの植林が主体となっています。国内では自治体やNPO法人による保全活動が中心でしたが、将来的な拡大には民間企業の参入による市場の活性化が求められます。多くの国においてCO2吸収・固定量の算定手法やモニタリング手法は未確立であり、2030年頃に算定手法が確立され、カーボンクレジットの申請をしやすい環境が整うことが予想されます。今後、造成プロセスの高効率化で面積当たりの単価は減少しますが、造成地が増加することで市場拡大が予想されます。また、現状グリーンカーボンでは植林した樹木を木材や製紙として販売することができる一方、ブルーカーボンは海草藻場やマングローブのなどから創出される製品が存在しないため、民間の参入促進にはブルーカーボン由来の新産業の創出に取り組む必要があります。

２．炭酸塩化【CO2利活用製品】

カルシウムやマグネシウムといったアルカリ性の金属イオンを含む素材と、CO2を反応させて炭酸塩を生成し、CO2固定化させたものを指します。ここではコンクリートを被CO2固定材料とした炭酸塩化を対象とし、市場はCO2を固定化したコンクリートの出荷額から算出しました。

2022年時点では、CO2固定化は生コンクリートを主体として、欧米を中心に市場が確立されています。2025年頃までは生コンクリートへのCO2固定化製品の低価格化が進行し、需要が増加すると予想されます。2030年頃からは生コンクリートに加え、プレキャストコンクリートや廃コンクリートへの固定化も普及するとみられます。製品の用途が建築・インフラであるため、安定的な需要があり、各国の経済成長に合わせて需要が高まっていくと予想されます。

生コンクリートは、CO2固定化により強度が増し使用するセメントの量が減るため、コストダウンが可能です。また価格面でも特定技術の導入により既存の生コンクリートと同等の価格での販売が可能とされ、価格競争力を有しつつあります。課題としては、CO2を取り込むことでコンクリートがアルカリ性から中性になり、内部が酸化するため鉄筋が腐食することから、鉄筋コンクリートとして使用できないことが挙げられます。現在これを解決する製造技術が開発され、実証が始まっています。

国内では2025年以降に生コンクリートとプレキャストコンクリートへのCO2固定化技術が普及して市場が形成されるとみられます。プレキャストコンクリートは価格の高さが課題ですが、炭素税など脱炭素技術の導入を優遇する政策が開始されることで需要増加が期待されます。また、2030年以降は使い勝手の良い生コンクリートへのCO2固定化が主流になるとみられます。

３．CCS【CO2利活用製品】

CCS(Carbon dioxide Capture and Storage)は従来大気中に放出されていた排ガス中のCO2を分離・回収し地中に貯留する技術です。市場は貯留プラントの材料費施工費一式の価格から算出しました。

技術的には1990年代に確立されましたが、2050年のカーボンニュートラル目標の設定をきっかけに、2018年以降CCSの施設数やCO2回収貯蔵量が増加しています。北米や欧州で先行して市場が形成されており、2020年代の半ばまでは、税額控除や補助金によりCCSプロジェクトが推進されていくとみられます。

中長期的には、補助金に依拠しないビジネスモデルの確立が求められます。2030年頃には炭素税の導入などにより、CO2排出削減の利点が向上していき、エネルギー関連企業によるCCS活動が促進されるほか、ブルーアンモニアやブルー水素の需要増加も拡大要因となって、2050年の市場は4,830億円が見込まれます。

４．化学吸収【CO2分離技術】

化学吸収はCO2吸収液の化学反応を利用してCO2を分離する技術であり、この市場では各種吸収液を採用した化学吸収法CO2分離・回収プラントを対象とします。市場はCO2分離回収プラントの建設費から算出しました。

技術としては既に成熟しており、天然ガス、アンモニアの脱炭酸工程でのCO2回収に化学吸収が活用されるのが一般的です。国内では、アンモニアの脱炭酸工程や石油精製の不純物除去工程で導入されています。

技術革新によってコストダウンが実現し、プラント1基あたりの建設費が下落するため、2025年頃までは市場は微減が続くとみられます。2030年以降、従来導入されてきた小型CO2回収装置だけではなく、発電所などでコストパフォーマンスの高い大型CO2回収装置の導入が増加します。大型化で1基あたりの単価が上昇するため市場は拡大し、化学吸収によるCO2分離量も大幅に増加すると想定されます。

【参考】本記事で使用した「カーボンリサイクルCO2削減関連技術・材料市場の現状と将来展望 2022」に掲載している調査対象市場

CO2原料ソース

• 発電所
• 鉄鋼
• セメント
• 天然ガス
• 石油精製
• アンモニア
• バイオガス
• 輸送

CO2分離技術

• 化学吸収
• 物理吸収
• 物理吸着
• 膜分離
• 固体吸収/固体吸着
• 深冷分離
• DAC（Direct Air Capture）
• 自然吸収型（グリーンカーボン、ブルーカーボン）

CO2分離技術材料

• 化学吸収液
• 物理吸収液
• ゼオライト
• 活性炭
• その他吸着材
• 高分子膜
• その他膜
• PCP/MOF

CO2利活用製品

• CCS
• EOR
• 液化炭酸ガス・ドライアイス
• 温室栽培
• 尿素
• ポリウレタンおよび中間原料
• ポリカーボネート
• エチレングリコール
• その他化学品
• 炭酸塩化
• メタン
• メタノール
• その他燃料（e-Fuel）
• 藻類利用（油、肥料、飼料など）
• 合成ガス化
• 人工光合成
• 炭素変換

◆本記事は「カーボンリサイクルCO2削減関連技術・材料市場の現状と将来展望 2022」より一部取り上げ、概要をご紹介しました。当該資料の目次や内容の詳細はこちらでご紹介しています。