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CO2の分離・回収・貯留技術の開発とプロセス設計

CO2の分離・回収・貯留技術の開発とプロセス設計

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本書のポイント

  • 二酸化炭素の分離・回収技術と材料開発
    • 比較的低温な回収プロセスを設計するには? 未利用熱の利用方法も詳解
    • 吸収特性に優れた吸収剤の設計指針と評価方法を徹底解説
    • アミン系材料を利用した回収プロセスは? 熱エネルギーを低減するには?
    • 二酸化炭素吸着速度の高速化、選択捕捉回収による高効率化
    • 膜分離を利用した回収プロセスによるエネルギーコストや環境負荷の低減
    • 分離膜の大型化、分離性能の向上、高熱・水熱安定化のアプローチ
    • 有機-無機ハイブリッド、MOF膜の設計、製膜技術と分離性能
    • DAC技術の動向とプロセス設計について理解を深める
    • 二酸化炭素の分離回収装置、プロセスの適用事例を多数掲載
    • プロセスシミュレーションを利用した回収プロセスの最適化手法
  • 二酸化炭素の吸収、固定技術と動向
    • 鉱物固定化、環境配慮型二酸化炭素吸収材料、微生物、微細藻類の利用、二酸化炭素の還元による化学的固定
    • それぞれの吸収・固定技術の大気中二酸化炭素の削減効果は? 削減効果を高めていくためのアプローチを徹底解説
  • 二酸化炭素の貯留技術と動向
    • CCS技術の動向、国内外の政策動向は? 技術、コスト等現状の課題は?
    • 地中、海域利用、バイオマスエネルギーを利用した貯留技術の展望は?

目次

第1章 カーボンニュートラルの実現に向けたCCUSの概要

第1節 CCUSにおけるCO2分離回収技術の現状と展望
  • 1.CO2分離回収源の技術的整理
    • 1.1 被分離ガス中のCO2濃度
    • 1.2 プロセスへの分離回収の適用
    • 1.3 分離回収方法の技術的整理
    • 1.4 分離回収のコスト
  • 2.CCUSの概要
    • 2.1 CO2分離回収貯留 (CCS) の概観
    • 2.2 CCUの概要
      • 2.2.1 エネルギー貯蔵技術としての水素およびカーボンリサイクル
      • 2.2.2 炭素のマテリアル利用産業
      • 2.2.3 水素とカーボンリサイクルメタンのコスト
      • 2.2.4 負の排出技術
第2節 CO2分離回収・利用・貯留 (CCUS) の国内外の最新動向から現状の課題と展望
  • 1.カーボンニュートラル社会の実現に向けて
  • 2.カーボンリサイクルの考え方
  • 3.CO2の輸送と有効利用
    • 3.1 CO2の輸送
      • 3.1.1 トラック輸送
      • 3.1.2 鉄道輸送
      • 3.1.3 パイプライン輸送
      • 3.1.4 船舶輸送
    • 3.2 CO2有効利用技術
      • 3.2.1 化学品製造
      • 3.2.2 燃料製造
      • 3.2.3 鉱物固定・炭酸塩固定
  • 4.国内の開発事例
    • 4.1 カーボンリサイクル・次世代火力発電等技術開発 (2016年〜2026年度) 17)
    • 4.2 CCUS研究開発・実証関連事業 (2018年〜2026年度)
    • 4.3 炭素循環型セメント製造プロセス技術開発 (2020年〜2021年度)
  • 5.海外の開発事例
    • 5.1 CO2からのメタノール製造
    • 5.2 CO2からの合成燃料製造 (e-fuel)
    • 5.3 CO2からのエタノール製造
    • 5.4 CO2の炭酸塩 (鉱物) 固定
第3節 メタネーションの取組みと課題
  • 1.メタネーションに係る国内外の取組み動向
    • 1.1 INPEXにおけるメタネーションの位置付け
    • 1.2 METIメタネーション推進官民協議会
    • 1.3 INPEXによるメタネーションに係るNEDO事業
  • 2.INPEXによるメタネーションの取組み
    • 2.1 NEDO-CO2有効利用可能性調査事業
    • 2.2 NEDO-CO2有効利用技術開発事業
    • 2.3 NEDO-CO2排出削減・有効利用実用化技術開発事業
  • 3.水素キャリアとしてのメタネーション (合成メタン)
    • 3.1 合成メタンの定量比較 (物性)
    • 3.2 合成メタンの定量的比較 (コスト)
第4節 二酸化炭素回収プロセスの消費エネルギーとコストの計算手法
  • 1.CO2分離プロセスの概要
    • 1.1 化学吸収法
    • 1.2 膜分離法
  • 2.プロセス計算
    • 2.1 物質収支計算
    • 2.2 エネルギー収支計算
    • 2.3 化学吸収プロセスの計算例
    • 2.4 膜分離プロセスの計算例
  • 3.コスト計算
    • 3.1 コスト計算の概要
    • 3.2 設備コストの計算
    • 3.3 処理費用の計算

第2章 二酸化炭素の吸収法による分離・回収技術と材料開発

第1節 未利用冷熱を用いたCO2の分離回収技術
  • 1.クライオジェニックポンピングによる圧力スイング型化学吸収法による低濃度CO2の分離回収
    • 1.1 プロセスの概要
    • 1.2 燃焼排ガスを対象とするCryo-Capture
    • 1.3 冷熱を利用する大気中CO2直接回収 Cryo-DAC
  • 2.Cryo-DACの開発状況
第2節 比較的低温で再生可能な二酸化炭素吸収材の開発
  • 1.湿潤下におけるアルカリ金属炭酸塩と二酸化炭素との特異的反応
  • 2.湿潤下における炭酸カリウム (K2CO3) による二酸化炭素回収
  • 3.湿潤下における炭酸ナトリウム (Na2CO3) による二酸化炭素回収
  • 4.湿潤下におけるNa2CO3による二酸化炭素回収における問題点と改良法
  • 5.Na2CO3?カーボンナノコンポジット (NaC-NC) によるCO2回収の特性
第3節 気体溶解技術を用いた低コスト型二酸化炭素分離プロセスの開発
  • 1.水へのCO2溶解実験による設計条件の検討
    • 1.1 実験装置と手順
    • 1.2 実験条件
    • 1.3 評価に用いるパラメータ
    • 1.4 実験結果および考察
  • 2.噴流の可視化によるCO2溶解機構の検討
    • 2.1 実験装置及び実験手順
    • 2.2 実験結果と考察
    • 2.3 高濃度気体溶解装置のCO2溶解機構について
第4節 イオン液体を用いたCO2分離技術の開発
  • 1.TSILsの合成
  • 2.カチオンに特性基を有するTSILsのCO2吸収
  • 3.アニオンに特性基を有するTSILsのCO2吸収
  • 4.カチオンとアニオンのそれぞれに特性基を有するTSILsのCO2吸収
  • 5.カチオンとアニオンの協働によるTSILsのCO2吸収
  • 6.DESsのCO2吸収
第5節 CO2固体吸収材の研究開発を加速する性能評価手法の構築
  • 1.KRIにおける脱炭素プロセス開発への取り組み
  • 2.CO2回収プロセスへの固体吸収材の適用
    • 2.1 固体吸収材の利点と課題
    • 2.2 CO2固体吸収材の開発トレンド
  • 3.熱天秤を用いた水分共存下での吸脱着性能評価
  • 4.中長時間のサイクル試験に対応する新たな評価装置の開発
    • 4.1 サイクル評価試験装置の設計思想
    • 4.2 サイクル評価試験によるCO2吸脱着性能の評価と耐久性の確認
第6節 溶融イオン酸化物型 (Molten Ionic Oxides) CO2吸収剤の開発
  • 1.新型CO2吸収剤の開発コンセプト
    • 1.1 各種CO2吸収剤の開発状況
    • 1.2 溶融イオン酸化物型CO2吸収剤の開発のねらいとコンセプト
  • 2.溶融アルカリ金属ホウ酸塩 (A1-xBxOy) の発見とその特性
    • 2.1 材料探索の方針
    • 2.2 溶融アルカリ金属ホウ酸塩の特性
      • 2.2.1 合成方法とその材料特性
      • 2.2.2 CO2吸・脱着特性
      • 2.2.3 サイクル特性
      • 2.2.4 部材材料の反応性
      • 2.2.5 不純物ガス (SO2, NO2) 反応性
      • 2.2.6 溶融イオン酸化物型CO2吸収剤の特性のまとめ
  • 3.システム経済性評価
    • 3.1 プロセスデザイン (溶融イオン型ガススクラバー)
    • 3.2 石炭およびバイオマス発電プラントにおけるシステム経済性評価
  • 4.社会実装へ向けた課題と展望
第7節 リチウム複合酸化物を用いた二酸化炭素回収システムの開発
  • 1.Li2ZrO3のCO2吸収特性評価
    • 1.1 Li2ZrO3試料の作製
    • 1.2 室温において空気暴露されたLi2ZrO3のCO2吸収特性評価
    • 1.3 室温において空気暴露されたLi2ZrO3からのCO2放出特性評価
  • 2.Li2ZrO3のCO2吸収放出特性
    • 2.1 Li2ZrO3のCO2吸収特性
    • 2.2 Li2ZrO3のCO2放出特性
第8節 アミン系CO2回収材の反応と設計指針
  • 1.アミンスクラビング法の発展
  • 2.アミン系CO2回収材の課題
  • 3.アミンの塩基性
  • 4.アミンとCO2の反応
  • 5.反応分岐比
  • 6.アミン系CO2回収材の設計
第9節 石炭ガス化プラントにおけるCO2分離回収技術
  • 1.CO2分離・回収システム
    • 1.1 石炭火力発電からのCO2分離・回収方式
  • 2.シフト反応プロセス
    • 2.1 シフト反応について
    • 2.2 スイートシフト方式
    • 2.3 サワーシフト方式
  • 3.CO2吸収・脱離プロセス
    • 3.1 化学吸収法と物理吸収法
    • 3.2 物理吸収法の種類
    • 3.3 Selexol法によるCO2分離回収
第10節 液-固相分離を利用した二酸化炭素吸収放出システム
  • 1.相分離を利用したCO2回収技術
    • 1.1 液-液相分離を利用したCO2回収技術
    • 1.2 液-固相分離によるCO2回収技術
  • 2.シクロヘキシルアミン骨格を持つジアミン化合物を用いたCO2回収技術
    • 2.1 種々のアミンを用いたCO2吸収実験
    • 2.2 イソホロンジアミンを用いた液-固相分離による高濃度CO2吸収実験
    • 2.3 イソホロンジアミンを用いた液-固相分離によるdirect air capture実験
    • 2.4 固体のカルバミン酸が懸濁した溶液からのCO2脱離実験
    • 2.5 CO2吸収・脱離に対するIPDA溶液の再利用実験
  • 3.IPDAを用いた液-固相分離によるCO2吸収・脱離の特徴と反応機構
  • 4.水溶媒中におけるIPDAを用いた液-固相分離によるDAC実験
第11節 相分離型ゲルを用いたCO¬¬2吸収システムの開発
  • 1.CO2吸収による溶媒極性の変化
    • 1.1 CO2吸収による極性変化が生じる混合溶媒
    • 1.2 CO2吸収によるDBUとアルコール混合溶媒の極性変化
  • 2.CO2吸収後の溶媒極性による相分離型ゲルを用いたCO2吸収と放散
    • 2.1 相分離型ゲルへのCO2吸収速度
    • 2.2 相分離型ゲルを用いたCO2吸収・放散システム

第3章 二酸化炭素の吸着分離法を利用した分離・回収技術と材料開発

第1節 CO2選択的吸収・放出剤の開発
  • 1.低分子アミン化合物を用いたDAC技術の開発
    • 1.1 低分子アミン化合物の選定3)
    • 1.2 選定したアミンが吸収した成分解析
  • 2.疎水性官能基含有アミンによる耐水性DACの実現
    • 2.1 フェニル基含有アミンの吸収性
    • 2.2 耐水性メカニズムの解明
第2節 高分子モノリス構造体をテンプレートとする多孔質CO2吸着剤の開発
  • 1.K-Al系複合酸化物のCO2吸着特性
  • 2.K-Al-Fe系複合酸化物の多孔化
    • 2.1 高分子モノリス構造体を用いた多孔質K-Al-Fe系複合酸化物の合成
    • 2.2 多孔質K-Al-Fe系複合酸化物のCO2吸着特性
第3節 熱重量測定及び熱力学計算による二酸化炭素吸収材料の開発と評価
  • 1.固相-気相反応を利用したCO2吸収セラミックス
    • 1.1 単斜晶Ba2Fe2O5
      • 1.1.1 平衡熱力学的評価
      • 1.1.2 反応速度論的評価
      • 1.1.3 熱力学計算による反応の向きの予測
    • 1.2 固溶体合成によるCO2吸収放出特性の変化
第4節 ゲート型吸着剤を活用した二酸化炭素の高効率分離システム
  • 1.CO2分離技術と材料の現状
  • 2.ゼオライトを使用した分離技術の問題点
  • 3.PCP/MOFを利用したCO2分離
  • 4.ゲート型PCPの登場と分類
  • 5.ゲート型PCPの基本特性
  • 6.ゲート型PCPによるCO2分離のメリット
    • 6.1 CO2脱着圧の高さ
    • 6.2 CO2選択性の高さ
    • 6.3 自己熱補償現象
  • 7.特殊なCO2分離へのゲートPCPの応用
  • 8.ゲートPCPの実用化と課題
第5節 ゲート型吸着剤を活用したCO2吸着分離プロセスの可能性
  • 1.自己熱補償能
    • 1.1 ゲート吸着の熱力学
    • 1.2 ELM-11の自己熱補償能評価
  • 2.吸着速度
  • 3.従来材料との吸着性能比較
    • 3.1 等温過程における吸着性能評価
    • 3.2 断熱過程における吸着性能評価
  • 4.ゲート型吸着剤を用いたPSAプロセス
    • 4.1 Slipping-off問題とその解決策
    • 4.2 PSAプロセス性能の試算
第6節 劣質炭素資源からの CO2 吸着剤の開発
  • 1.劣質炭素資源から調製した活性炭の CO2 吸着性能
    • 1.1 劣質炭からの活性炭調製の最適化とその CO2 吸着性能
      • 1.1.1 試料ならびに実験方法
      • 1.1.2 劣質炭から調製した活性炭の細孔性状
      • 1.1.3各条件で調製した活性炭の CO2 吸着性能
    • 1.2 種々の炭素源からの活性炭の調製とその CO2 吸着性能
      • 1.2.1 試料ならびに実験方法
      • 1.2.2 調製した活性炭の表面積と細孔容積
      • 1.2.3 調製した活性炭の表面積と炭素源の炭素量、灰分含有量との関係
      • 1.2.4 調製した活性炭の細孔径分布
      • 1.2.5 調製した活性炭の CO2 吸着量と細孔の影響
第7節 アミン官能化架橋型シルセスキオキサンによる二酸化炭素吸着材の開発
  • 1.CO2ガスバブリング下の水中でのゾル-ゲル反応によるアミン官能化架橋型PSQの調製
  • 2.アミン官能化架橋型PSQのCO2吸着能の評価
  • 3.繰り返し単位中のアミノ基の数および有機鎖の長さがCO2吸着能に及ぼす影響
  • 4.単独の出発原料から調製されたアミン官能化PSQのCO2吸着能
  • 5.アミン官能化PSQの調製におけるCO2ガスバブリングの効果
  • 6.アミン官能化PSQのリサイクル利用
第8節 二酸化炭素吸着/分離特性を有する細孔性配位高分子の開発
  • 1.細孔性配位高分子について
    • 1.1 細孔性配位高分子の吸着について
    • 1.2 柔軟性配位高分子の吸着
    • 1.3 配位高分子の二酸化炭素吸着について
    • 1.4 ELM-13について
      • 1.4.1 ELM-13の合成と構造
      • 1.4.2 ELM-13の熱的評価
      • 1.4.3 ELM-13の各種ガス吸着等温線
      • 1.4.4 ELM-13の高圧吸着
      • 1.4.5 ELM-13の高圧混合ガス分離
第9節 混合ガスから選択的にCO2を捕捉する材料の開発
  • 1.多孔性配位高分子による選択的なCO2捕捉材料の開発
    • 1.1 PCPによる選択的CO2吸着材料の設計指針
    • 1.2 低濃度のCO2を選択的に吸着するPCPの開発
      • 1.2.1 SIFSIX群
      • 1.2.2 MOF-74類縁体
      • 1.2.3 近年の研究動向
    • 1.3 アセチレンを含む混合ガスからのCO2の捕捉材料
    • 1.4 柔軟なPCPによる選択的なCO2の捕捉
      • 1.4.1 [Cu (dhbc) 2 (4,4’-bpy) ]
      • 1.4.2 ELM-11
      • 1.4.3 MIL-53
第10節 イオン液体‐プロパノール混合系のCO2吸収特性
  • 1.イオン液体の空孔へのCO2の取り込み
  • 2.イオン液体?アルコール混合溶液
  • 3.イオン液体?プロパノール混合系のCO2吸収特性
  • 4.イオン液体?プロパノール混合系のCO2吸収メカニズム
  • 5.他の分子性液体とイオン液体混合系のCO2吸収
第11節 粘土系多孔質材料による二酸化炭素吸着剤の開発
  • 1.二酸化炭素吸着剤ハスクレイについて
    • 1.1 ハスクレイの概要
    • 1.2 合成方法
    • 1.3 粉末X線回折図形
    • 1.4 窒素吸着および比表面積
    • 1.5 二酸化炭素吸着性能
  • 2.PSAにおけるハスクレイの吸着性能について
    • 2.1 PSA法の原理
    • 2.2 ハスクレイおよびゼオライトの二酸化炭素吸着性能の概要
    • 2.3 二酸化炭素回収量
第12節 超音波を利用したアミン溶液からの二酸化炭素の低温脱離
  • 1.超音波を用いた第一級アミン水溶液からの二酸化炭素の低温脱離
    • 1.1 モノエタノールアミン水溶液を用いた二酸化炭素の吸収
    • 1.2 超音波を用いたモノエタノールアミン水溶液からの二酸化炭素の低温脱離
      • 1.2.1 二酸化炭素を吸収したモノエタノールアミン水溶液の調製
      • 1.2.2 超音波照射によるモノエタノールアミン水溶液からの二酸化炭素の脱離
      • 1.2.3 超音波と塩化カルシウムを用いたモノエタノールアミン水溶液からの二酸化炭素の脱離
  • 2.超音波を用いた第三級アミン水溶液からの二酸化炭素の低温脱離
    • 2.1 第三級アミン水溶液を用いた二酸化炭素の吸収
    • 2.2 第三級アミン水溶液からの二酸化炭素の低温脱離
第13節 分子の鎖を並べた柔らかい結晶の開発とその二酸化炭素吸着材料への応用
  • 1.トポロジカル結合
  • 2.金属-有機構造体 (Metal?organic framework; MOF)
  • 3.カテナンからなるMOF
    • 3.1 MOF合成
    • 3.2 MOFの結晶構造
    • 3.3 MOFの構造柔軟性
    • 3.4 MOFの力学的な特性
    • 3.5 MOFの高圧下 (ギガパスカルレベル) での挙動
    • 3.6ガス吸着への応用可能性
第14節 熱天秤によるアルカリケイ酸塩のCO2吸収特性解析
  • 1.試料合成方法
  • 2.CO2吸収・放出特性評価
    • 2.1 評価方法
    • 2.2 熱力学的解析
    • 2.3 速度論の解析
    • 2.4 CO2吸収・放出特性

第4章 二酸化炭素の膜分離法を利用した分離・回収技術と材料開発

第1節 ナノ多孔性セラミック分離膜の開発とそれを利用した二酸化炭素分離プロセスの開発
  • 1.ナノ多孔性セラミック分離膜の開発動向
  • 2.反応分離場における二酸化炭素分離プロセス開発の現状
  • 3.プロセスシミュレーターを活用した膜分離プロセスの最適化
第2節 複合化ゼオライト膜の開発と二酸化炭素の分離
  • 1.実験方法
    • 1.1 CHA膜
    • 1.2 MF膜
    • 1.3 キャラクタリゼーション
  • 2.結果と考察
    • 2.1 CHAゼオライト膜
    • 2.2 MFIゼオライト膜
第3節 ゼオライト膜のCO2分離への応用
  • 1.ゼオライト膜による二酸化炭素分離
    • 1.1 ゼオライト膜の概要
    • 1.2 種々のゼオライト膜による二酸化炭素分離
  • 2.高シリカCHA膜 (ZEBREXTM) の開発
    • 2.1 高シリカCHA型ゼオライト膜 (ZEBREXTM) の特徴と浸透気化特性
    • 2.2 高シリカCHA型ゼオライト膜 (ZEBREXTM) のガス分離特性
  • 3.最近の高シリカCHA膜の研究開発状況
第4節 CHA型チタノシリケート膜の合成技術とCO2分離・回収への応用展開
  • 1.Ti-CHAの安定性評価
  • 2.Ti-CHA膜の調製
  • 3.Ti-CHA膜のCO2分離特性に及ぼす種結晶サイズの影響
  • 4.供給ガス中の水分濃度の影響
  • 5.支持体の影響
第5節 サブナノセラミック膜の開発
  • 1.DDR型ゼオライト膜
    • 1.1 DDR型ゼオライト膜の特徴
    • 1.2 DDR膜の製造方法
    • 1.3 DDR膜の用途例
  • 2.大型DDR膜の開発
    • 2.1 大型化の必要性
    • 2.2 大型DDR膜の仕様
    • 2.3 DDR膜のガス分離性能
  • 3.商業化に向けた実証試験
    • 3.1 米国での実証試験
    • 3.2 実証試験後の展開
第6節 有機-無機ハイブリッド二酸化炭素分離膜の創製
  • 1.多分岐PBO-SiO2ハイブリッド膜の作製と気体透過・分離性評価方法
    • 1.1 合成および製膜方法
    • 1.2 気体透過・分離性評価方法
  • 2.多分岐PBO-SiO2ハイブリッド膜のキャラクタリゼーション
    • 2.1 基礎物性
    • 2.2 CO2/N2およびCO2/CH4分離特性
第7節 ナノレベルで厚さを制御した自立型COF膜の作製と二酸化炭素分離での応用
  • 1.共有結合性有機構造体 (Covalent Organic Framework) とは
  • 2.交互蒸着法によるCOFの合成法
  • 3.合成したCOFの評価・解析
  • 4.CO2/N2混合ガスからのCO2分離性能の評価
第8節 アミン/イオン液体混合液体膜によるCO2濃縮空気供給装置
  • 1.空気中のCO2分離のためのアミン液とイオン液体の混合液
  • 2.液体膜モジュールの構成
  • 3.空気中のCO2分離 (CO2濃縮空気の供給)
  • 4.アミン/イオン液体混合液体膜の特性
第9節 Mixed Matrix 膜によるCO2分離とシミュレーションによる理論設計
  • 1.Mixed Matrix 膜について
    • 1.1 概要
    • 1.2 MMMのCO2分離のメカニズム
    • 1.3 分子動力学法シミュレーションによるMMMの性能評価手法
  • 2.MMMの透過シミュレーション方法
    • 2.1 MMMの分子モデリング
    • 2.2 非平衡法による透過分子動力学法シミュレーション
  • 3.MMMへのCO2収着シミュレーション
  • 4.非平衡分子動力学法による膜透過シミュレーション
第10節 MOF分離膜の製膜方法と分離性能
  • 1.MOFの特性
    • 1.1 構造柔軟性
    • 1.2 構造安定性
  • 2.MOF膜の種類と課題
    • 2.1 MOF多結晶膜
    • 2.2 MOF-based MMM
  • 3.MOF膜の製膜方法
    • 3.1 MOF多結晶膜の製膜方法
      • 3.1.1 二次成長法
      • 3.1.2 in situ法
      • 3.1.3 対向拡散法
      • 3.1.4 その他の製膜方法
    • 3.2 MOF-based MMMの製膜方法
  • 4.CO2分離性能
    • 4.1 MOF多結晶膜の分離性能
    • 4.2 MOF-based MMMの分離性能
第11節 二酸化炭素分離膜の現状と将来展望
  • 1.TR (Thermally Rearranged) 系高分子膜
  • 2.PIM (Polymer of intrinsic microporosity) 系高分子膜
  • 3.MMM (Mixed-Matrix Membrane)
  • 4.将来展望

第5章 二酸化炭素の吸収、固定技術と動向

第1節 二酸化炭素鉱物固定化技術
  • 1.二酸化炭素鉱物固定化 (Cガード法) の開発と利用
    • 1.1 二酸化炭素の鉱物固定化技術の開発経緯
    • 1.2 二酸化炭素固定化後の利用 (ケイ酸塩鉱物固定の海洋浄化利用)
    • 1.3 水酸化物とCO2の反応量並びに反応速度の考察
    • 1.4 二酸化炭素固定化種組み合わせの検討 (肥料化)
    • 1.5 混合肥料の実証試験
    • 1.6 その他の利用法
  • 2.LCAの検討
第2節 炭酸塩鉱物化による二酸化炭素の固定と利用
  • 1.技術の概要と特徴
  • 2.研究動向や開発事例の紹介
    • 2.1 研究事例とその動向
    • 2.2 国内の動向
    • 2.3 海外の動向
第3節 コンクリートにおけるCO2排出削減・固定技術の現状と将来像
  • 1.コンクリート分野におけるCO2削減・固定技術に関する世界の潮流
    • 1.1 コンクリートへの着目
    • 1.2 技術の整理
  • 2.環境配慮型コンクリートの全体像
    • 2.1 セメントを置換する材料技術
    • 2.2 骨材・粉体へのCO2固定技術
    • 2.3 コンクリートへのCO2固定技術
  • 3.コンクリートの炭酸化反応
  • 4.CO2と反応して硬化する特殊な混和材
    • 5.2つの技術が融合して生まれたCO2-SUICOM
  • 6.CO2-SUICOMの適用実績
  • 7.環境配慮型コンクリートの将来像
第4節 コンクリートスラッジを利用した二酸化炭素の鉱物化技術
  • 1.コンクリートスラッジとは
    • 1.1 コンクリートスラッジの種類
      • 1.1.1 残コン・戻りコン
      • 1.1.2 セメントスラッジ
      • 1.1.3 洗い水
    • 1.2 コンクリートスラッジの処理方法
    • 1.3 コンクリートスラッジの性質
  • 2.炭酸塩鉱物化およびその利活用技術
    • 2.1 炭酸塩鉱物化およびその利活用技術のフローチャート
    • 2.2 技術の特長
  • 3.軽質炭酸カルシウム (エコタンカル ® )
    • 3.1 エコタンカル ® の物性
    • 3.2 エコタンカル ® のCO2固定量
    • 3.3 利活用の事例
      • 3.3.1 プレキャストコンクリート製品の混和材
      • 3.3.2 現場打ちのコンクリートの混和材
  • 4.環境浄化材 PAdeCS ®
    • 4.1 PAdeCSの物性
    • 4.2 利活用の事例
      • 4.2.1 リン除去材
      • 4.2.2 中和剤
      • 4.2.3 畜産資材
第5節 微細藻類を利用した二酸化炭素の固定化技術
  • 1.微細藻類は多様な「ものつくり」の匠である
    • 1.1 生態の多様性
    • 1.2 生化学的な多様性
    • 1.3 二酸化炭素固定における微細藻類の優位性
  • 2.微細藻類による二酸化炭素固定でどの様な有価物が得られるか
    • 2.1 バイオ燃料
      • 2.1.1 メタン
      • 2.1.2 エタノール
      • 2.1.3 水素
      • 2.1.4 脂肪酸メチルエステル
      • 2.1.5 炭化水素
      • 2.1.6 アルケノン
    • 2.2 その他の有価物
      • 2.2.1 カロテノイド
      • 2.2.2 フィコビリタンパク質
      • 2.2.3 多糖類
      • 2.2.4 生理機能脂肪酸
      • 2.2.5 バイオプラスチック
      • 2.2.6 難分解性化合物
  • 3.“意義”ある微細藻類による二酸化炭素固定を行うためには
    • 3.1 既存の技術を越えた優れた培養法はあるか?
    • 3.2 望ましい形質を持つ藻種・藻株は十分か?
第6節 微生物によるカーボンリサイクル
  • 1.二酸化炭素の固定化
  • 2.酸素発生型光合成生物
  • 3.酸素“非”発生型光合成生物
  • 4.好気的非光合成生物
    • 4.1 水素酸化細菌
      • 4.1.1 水素酸化細菌によるタンパク質生産
      • 4.1.2 水素酸化細菌による生分解性プラスチック生産
      • 4.1.3 水素酸化細菌によるバイオ燃料生産
    • 4.2 ギ酸酸化菌およびギ酸資化菌
    • 4.3 アンモニア酸化菌 (硝化細菌)
    • 4.4 鉄酸化菌
  • 5.嫌気的非光合成生物
    • 5.1 メタン生成菌
    • 5.2 アセトジェン
第7節 二酸化炭素をギ酸などの化成品に変える化学的固定化技術
  • 1.電気化学的二酸化炭素還元によるギ酸電解合成
    • 1.1 エネルギーキャリアとしてのギ酸
    • 1.2 ギ酸電解合成用触媒の反応制御要素
    • 1.3 触媒表面へのCO2供給能力向上による高速ギ酸電解合成用触媒開発
  • 2.ポリマー被膜多孔質スズ触媒によるギ酸電解合成
    • 2.1 ポリマー被膜多孔質スズ触媒の合成
    • 2.2 ポリマー被膜多孔質スズ触媒を用いたギ酸電解合成反応試験
    • 2.3 第一原理計算による二酸化炭素分子輸送メカニズムの理解
第8節 CO2を吸収、光還元するMOF、人工光合成
  • 1.CO2の光還元、人工光合成
  • 2.MOFを用いた光触媒、CO2の光還元、人工光合成
  • 3.MOFの調整、最適化
  • 4.MOFの有機リンカーの調整、最適化
    • 4.1 アミン導入
    • 4-2. ポルフィリン系有機リンカーの導入
    • 4-3. 光増感剤の導入
  • 5.MOFと半導体の複合体
    • 5.1 MOF-TiO2複合体
    • 5.2 MOFと窒化炭素の複合体
  • 6.MOFと金属微粒子の複合体
  • 7.MOFと炭素系材料の複合体
  • 8.MOFと量子ドットの複合体
第9節 膜電極接合体を用いる二酸化炭素の電気化学的固定技術
  • 1.CO2電解還元の特徴
  • 2.MEAを用いたCO2電解によるメタネーションの研究動向
  • 3.Pt基電極触媒を組み込んだMEAを用いるCO2電解メタネーション
    • 3.1 CH4生成の高効率化と連続化
    • 3.2 CO2還元メカニズム
    • 3.3 Pt-Ru合金触媒
    • 3.4 Pt black電極触媒
第10節 バイポーラ膜電気透析法BPEDを利用した二酸化炭素の炭酸塩鉱物化技術
  • 1.炭酸塩鉱物化プロセス
    • 1.1 カルシウム源、マグネシウム源の確保7
    • 1.2 炭酸塩化反応の加速化と酸、塩基ペアの必要性
  • 2.バイポーラ膜電気透析 (BPED) 法
  • 3.BPED法を利用した塩基性廃棄物・鉱物の炭酸塩鉱物化
    • 3.1 CO2吸収プロセス
    • 3.2 カルシウム抽出プロセス
    • 3.3 炭酸塩析出プロセス
    • 3.4 酸塩基再生プロセス
  • 4.実用化に向けての課題と波及効果
第11節 電気エネルギーを利用し大気CO2を固定するバイオプロセスの研究開発
  • 1.電気微生物とは
    • 1.1 電気化学的視点で見たエネルギー代謝 (呼吸)
    • 1.2 電気をつくる微生物、電気をたべる微生物
  • 2.電気微生物を利用した二酸化炭素資源化技術
    • 2.1 電気をつくる微生物を利用した微生物発電
    • 2.2 電気をたべる微生物を利用した微生物電気合成
    • 2.3 合成生物学を活用した微生物電気合成プロセスの開発

第6章 二酸化炭素の貯留技術と動向

第1節 CCS/CO2EOR事業に向けた設備技術動向
  • 1.カーボンンニュートラル構想
    • 1.1 エネルギートランジッション
    • 1.2 ブルー化水素・アンモニア構想
  • 2.CO2EOR技術動向
    • 2.1 米国での技術開発
    • 2.2 産業系CO2源の選択
    • 2.3 CO2分離・回収技術
    • 2.4 CO2EORの原油増産の原理
    • 2.5 CO2EOR設備構成
  • 3.CO2EORの技術課題
    • 3.1 CO2の供給先のバランス
    • 3.2 CO2腐食対策
    • 3.3 まとめ
  • 4.CCS技術の動向
    • 4.1 CCS駐留層
    • 4.2 CCS事業形態
    • 4.3 CCSモニタリング技術
    • 4.4 圧入井の基準
    • 4.5 MRV (Monitoring, Reporting, Verification)
    • 4.6 ISO ガイドライン
第2節 CO2の地中への貯留技術
  • 1.CO2地中貯留の概要
    • 1.1 CO2地中貯留の原理
    • 1.2 CO2のトラップメカニズム
  • 2.地中貯留のポテンシャル
    • 2.1 貯留可能量の評価
    • 2.2 国内外の貯留適地
    • 2.3 CO2ハイドレートによる貯留適地の拡大
  • 3.地中貯留のコスト
    • 3.1 貯留コストの構造
    • 3.2 低コストのモニタリング技術
  • 4.地中貯留の社会受容性
    • 4.1 社会受容性の現状
    • 4.2 玄武岩貯留の可能性
第3節 分散型CO2マイクロバブル地中貯留システム
  • 1.分散型マイクロバブル地中貯留の概要
    • 1.1 マイクロバブルとCO2マイクロバブルの特徴
    • 1.2 分散型マイクロバブル地中貯留システム
      • 1.2.1 貯留深度
      • 1.2.2 溶解速度
      • 1.2.3 トラッピング状態
      • 1.2.4 貯留の対象
      • 1.2.5 貯留量評価法
      • 1.2.6 地質条件と国内賦存量
      • 1.2.7 注入条件
      • 1.2.8 コスト
      • 1.2.9 社会的受容性
  • 2.大型土槽における検証実験
第4節 浅海域におけるCO2吸収とその活用
  • 1.浅海域にブルーカーボンが貯留されるメカニズム
  • 2.炭素貯留量もCO2の正味吸収量とみなす理由
  • 3.浅海域におけるCO2吸収速度の推計
  • 4.見過ごされている吸収源としての都市内湾域
    • 4.1 下水処理と大気-海水間CO2ガス交換
    • 4.2 淡水流入,成層,貧酸素水塊と大気-海水間CO2ガス交換
  • 5.ネガティブエミッション技術としてのブルーカーボン
  • 6.政策上の今後の展望と課題
  • 7.社会実装上の今後の展望と課題
第5節 ブルーカーボンに関わる国内外の政策動向
  • 1.国際社会の動き:ブルーカーボンへの期待
  • 2.海洋の気候変動対策におけるブルーカーボン
  • 3.国内のブルーカーボンに関する検討
  • 4.農林水産省のおけるブルーカーボンの取り組み
  • 5.今後の展開
第6節 バイオマスエネルギーを利用したCO2貯留 (BECCS)
  • 1.BECCSとは
    • 1.1 BECCSによる大気からのCO2除去
    • 1.2 バイオマスエネルギーを利用したCO2除去
    • 1.3 BECCSのバイオマス利用技術
  • 2.BECCSのポテンシャル
  • 3.BECCSの導入状況
  • 4.BECCSの課題
    • 4.1 バイオマス生産に伴う課題
    • 4.2 CO2除去量の評価

第7章 二酸化炭素分離回収プロセスとその適用事例

第1節 炭酸ガス製造の現状とCO2分離回収装置の適用事例
  • 1.炭酸ガスのマーケットと用途
    • 1.1 炭酸ガスのマーケット
    • 1.2 炭酸ガスの用途
      • 1.2.1 炭酸ガスの直接利用
      • 1.2.2 炭酸ガスの新たな用途
  • 2.炭酸ガスの製造・供給方法
    • 2.1 炭酸ガスの製造方法
      • 2.1.1 液化炭酸ガスの製造方法
      • 2.1.2 ドライアイスの製造方法
    • 2.2 液化炭酸ガスの供給方法
  • 3.低濃度CO2排ガスからの炭酸ガス製造
    • 3.1 良質な炭酸ガスソースの減少
    • 3.2 アミン吸収方式による低濃度CO2排ガスからの炭酸ガス製造
    • 3.3 小型CO2回収・ドライアイス製造装置「ReCO2 STATION」
      • 3.3.1 炭酸ガスの地産地消化
      • 3.3.2 ReCO2 STATION概要
      • 3.3.3 グリーンドライアイス製造
第2節 発電所・工場での低炭素化、カーボンリサイクル技術への取り組み
  • 1.脱炭素化を目指して
    • 1.1 日本のCO2排出量の現状
      • 1.1.1 我が国のCO2排出量の内訳
      • 1.1.2 日本の発電設備容量と年間発電電力量
    • 1.2 発電所からのCO2排出量削減を目指して
      • 1.2.1 発電所での脱炭素化・カーボンリサイクルへの取り組み
      • 1.2.2 火力発電の将来
  • 2.カーボンニュートラルを目指す火力発電技術の開発
    • 2.1 CCUS・カーボンリサイクル技術
      • 2.1.1 CO2の分離・回収-化学吸収法
      • 2.1.2 CO2の分離回収-物理吸収法
      • 2.1.3 CO2の燃料化-CO2のメタネーション
    • 2.2 水素発電への取り組み
      • 2.2.1 水素社会の実現に向けて
      • 2.2.2 水素製造
      • 2.2.3 水素発電技術の開発
      • 2.2.4 国際協調の取り組み例-褐炭水素プロジェクト
    • 2.3 燃料としてのアンモニア利用
      • 2.3.1 アンモニア利用の現状
      • 2.3.2 火力発電でのアンモニア燃料の利用
      • 2.3.3 アンモニア燃焼技術の開発
  • 3.工場での省エネ技術の導入
    • 3.1 ボイラ燃焼空気比の適正化
    • 3.2 蒸気系統ドレンの回収
    • 3.3 廃温水の回収
    • 3.4 ボイラ排熱の回収
    • 3.5 蒸気輸送時のドレン量低減
    • 3.6 自家消費型太陽光発電の導入
第3節 石炭ガス化複合発電 (IGCC) からのCO2分離・回収の取組み
  • 1.EAGLEプロジェクトにおけるCO2分離・回収の取組み
    • 1.1 EAGLEプロジェクトの概要
    • 1.2 CO2分離・回収への取組み
    • 1.3 CO2化学吸収設備試験
    • 1.4 CO2物理吸収設備試験
  • 2.大崎クールジェンプロジェクトにおけるCO2分離・回収の取組み
    • 2.1 大崎クールジェンプロジェクトの概要
    • 2.2 CO2分離回収型IGCC実証試験の詳細
第4節 二酸化炭素の分離・回収システムと回収二酸化炭素の有効利用
  • 1.二酸化炭素利用に至るきっかけ
    • 1.1 「迷惑施設」を「歓迎施設」に
    • 1.2 バイオマス産業都市構想
  • 2.佐賀市清掃工場のCCU (Carbon dioxide Capture and Utilization:二酸化炭素分離回収利用)
    • 2.1 産業界との共同によって実現した2か年の研究結果
    • 2.2 日本初の清掃工場におけるCCU
      • 2.2.1 排ガス洗浄
      • 2.2.2 分離回収
      • 2.2.3 供給施設
    • 2.3 二酸化炭素を利活用する企業
    • 2.4 二酸化炭素を利活用する産業の育成 (藻類産業の集積)
      • 2.4.1 さが藻類産業研究開発センター
      • 2.4.2 さが藻類バイオマス協議会
  • 3.二酸化炭素利活用の新たな可能性
    • 3.1 二酸化炭素の液化
    • 3.2 市民生活のQOL (Quality of Life:生活の質) の向上
    • 3.3 次世代との共創
  • 4.脱炭素社会とサーキュラーエコノミー
    • 4.1 市が仲介役を果たし、企業間の連携を実現する

執筆者

  • 早稲田大学 中垣 隆雄
  • 一般社団法人 エネルギー総合工学研究所 酒井 奨
  • 株式会社 INPEX 若山 樹
  • 株式会社 INPEX 吉原 弘
  • 株式会社 INPEX 宮本 広樹
  • 株式会社 INPEX 丸田 妙
  • 東京工業大学 小玉 聡
  • 名古屋大学 則永 行庸
  • 千葉大学 加納 博文
  • 山口大学 今井 剛
  • 佐賀大学 梅木 辰也
  • 株式会社 KRI 白石 浩憲
  • 東京工業大学 原田 琢也
  • 名城大学 土屋 文
  • 金沢大学 山田 秀尚
  • 電源開発 株式会社 佐藤 幸太
  • 東京都立大学 吉川 聡一
  • 東京都立大学 山添 誠司
  • 東京工業大学 下山 裕介
  • 東京工業大学 片岡 大志
  • 神戸学院大学 稲垣 冬彦
  • 神戸学院大学 村上 遼
  • 山口東京理科大学 池上 啓太
  • 高知大学 藤代 史
  • 日本製鉄 株式会社 上代 洋
  • 京都大学 平出 翔太郎
  • 北海道大学 望月 友貴
  • 北海道大学 坪内 直人
  • 鹿児島大学 金子 芳郎
  • 大分大学 近藤 篤
  • 京都大学 大竹 研一
  • 防衛大学校 吉村 幸浩
  • 防衛大学校 竹清 貴浩
  • 国立研究開発法人 産業技術総合研究所 鈴木 正哉
  • 国立研究開発法人 産業技術総合研究所 宮原 英隆
  • 国立研究開発法人 産業技術総合研究所 万福 和子
  • 秋田大学 大川 浩一
  • 国立研究開発法人 理化学研究所 佐藤 弘志
  • 日本大学 橋本 拓也
  • イーセップ 株式会社 澤村 健一
  • 芝浦工業大学 野村 幹弘
  • 三菱ケミカル 株式会社 武脇 隆彦
  • 関西大学 荒木 貞夫
  • 日本ガイシ 株式会社 谷島 健二
  • 京都工芸繊維大学 鈴木 智幸
  • 東邦大学 柳瀬 隆
  • 北海道大学 島田 敏宏
  • 東京工業大学 伊東 章
  • 工学院大学 廣澤 史也
  • 工学院大学 宮川 雅矢
  • 工学院大学 高羽 洋充
  • 関西大学 田中 俊輔
  • 東京都立大学 川上 浩良
  • 株式会社 Eプラス 廣田 武次
  • 東北大学 飯塚 淳
  • 鹿島建設 株式会社 取違 剛
  • 日本コンクリート工業 株式会社 八木 利之
  • 日本コンクリート工業 株式会社 佐々木 猛
  • 東京大学 岡田 茂
  • 信州大学 伊原 正喜
  • 筑波大学 鄭 サムエル
  • 大阪大学 大戸 達彦
  • 筑波大学 伊藤 良一
  • GSアライアンス 株式会社 森 良平
  • 弘前大学 松田 翔風
  • 長岡技術科学大学 梅田 実
  • 成蹊大学 山崎 章弘
  • 成蹊大学 野口 美由貴
  • 国立研究開発法人 産業技術総合研究所 加藤 創一郎
  • 日本オイルエンジニアリング 株式会社 冬室 誠
  • 国立研究開発法人 産業技術総合研究所 徂徠 正夫
  • 株式会社 大林組 鈴木 健一郎
  • 国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 桑江 朝比呂
  • 国立研究開発法人 水産研究・教育機構 堀 正和
  • 信州大学 高橋 伸英
  • エア・ウォーター 株式会社 貝川 貴紀
  • 保泉技術士事務所 保泉 真一
  • 佐賀市 企画調整部 バイオマス産業推進課 内藤 正行

出版社

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体裁・ページ数

A4判 586ページ

ISBNコード

978-4-86104-902-6

発行年月

2022年10月

販売元

tech-seminar.jp

価格

80,000円 (税別) / 88,000円 (税込)

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