本研究旨在调查当前在日本国外使用的碳捕集与利用（CCU）技术，以及CCU甲醇的CO₂削减潜力。本文中，研究了56个在商用、示范和计划阶段的CCU案例，并研发了19种通过日本国外使用的CCU技术生成的CCU产物，其中9种处于商用阶段，其余处于示范或计划阶段。最常见的CCU商业化产物是多元醇，共有3例，其用于燃料的商业化程度不如化学品和矿物，但是对于示范和计划阶段来说是最佳的。在甲醇生产中，文中对CCU系统和常规参照系统的CO₂排放量进行了比较，发现CCU系统的直接排放量低于参照系统，因此，当使用零排放电源时，CCU甲醇的CO₂削减潜力约为1.96-2.12t_CO2/t_MeOH。然而，CCU系统中每吨甲醇的电力消耗量大约是参照系统的12倍，因此，CCU系统的间接排放量要比参照系统高，除非发电排放系数小于约0.2t_CO2/MWh。使用零排放量的CCU甲醇代替日本进口的近200万吨常规甲醇，可减少约400万吨的CO₂排放量。此外，如果发电排放系数接近目前的世界平均水平（约0.48t_CO2/MWh），则CO₂排放量将增加近600万吨。

背景

日本的长期战略¹是将CO₂的转化利用作为实现“碳循环（以下，简称CR）”的对策。日本经济产业省的“CR技术路线图”示出利用CO₂转化利用的主要产物的现状、课题和目标。为了评价CO₂转化利用在日本的应用可能性，有必要进一步了解各种产物的开发阶段、CO₂削减量等信息。

目的

为了有助于评价CO₂转化利用的应用可能性，本文中通过调查日本国外案例中利用CO₂转化利用的产物（以下，简称CCU产物）的种类和开发阶段，并以日本国外案例较多的CCU产物中的甲醇为例，估算将CO₂转化利用引入日本后的CO₂削减量。

主要成果

1．CCU产物的种类和开发阶段

根据日本国外的56个案例，将CCU产物分为燃料、化学品、矿物三大类别，并整理出19种开发阶段²（图1）。商用阶段的CCU产物有9种，其中化学品的案例较多。在示范、计划与初期阶段，由于燃料的种类、案例数都很多，还包含CO₂利用规模为每年数万吨的计划，所以预计今后燃料用途的CO₂转化利用将会扩大。

2．由CO₂转化成的甲醇（CCU甲醇）引进带来的CO₂削减量

将CO₂削减量定义为CCU系统（CCU甲醇生产~消费）与参照系统（常规甲醇生产~消费）的CO₂排放量（图2）之间的差。由于两个系统在电力消耗上的差异较大，因此确认了由发电排放系数决定的CO₂削减量的变化（图3）。

文中估算了从日本国外进口CCU甲醇和在日本国内生产CCU甲醇时的CO₂削减量。通过估算可知，如果日本国内的甲醇总消耗量即200万吨全部依靠进口³，则在生产国的发电排放系数为0.476t_CO2/MWh（世界平均水平）时，会增加约420~800万吨CO₂，在发电排放系数为0t_CO2/MWh时，会削减约390~420万吨CO₂，在发电排放系数小于0.193t_CO2/MWh时，有望实现CO₂削减（图4）。

另外，在使用日本国产CCU甲醇代替进口甲醇的情况下，如果进口国与日本的发电排放系数之间没有一定量以上的差异⁴，则不会削减CO₂排放量。日本的主要合作伙伴中东地区与日本之间的发电排放系数差异较小，因此无法通过引进日本国产CCU甲醇来削减CO₂排放量。

未来展望

今后，将进行CO₂转化利用的商业化课题的整理以及各种CCU产物的成本效益分析。

注：

¹正式名称是“基于巴黎协定的长期发展战略”。

²本报告中，将开发阶段分为商用、示范、计划与初期三个阶段。

³根据过去10年日本甲醇进口量的变化趋势设定的上限值。

⁴根据进口国和日本的海上运输距离，为取得CO₂削减效果所需的发电排放系数的差异也不同。

CO2转化工艺的动向和现有技术应用可能性的评价