CO2 はどのように保管されますか?また、保管すると CO2 はどうなりますか?

北海は長い間英国の貿易を形作ってきました。また、国の電力供給にも役立ち、歴史的に豊富な石油と天然ガスの供給源を提供してきました。しかし、北大西洋沖のこの寒冷地帯は、英国経済の脱炭素化において重要な役割を果たす可能性もある。石油とガスの埋蔵量が満杯だからではなく、空になっているためだ。

大気中の二酸化炭素 (CO2) の量を制限または削減する取り組みとして、世界中の国々が大規模な二酸化炭素回収利用・貯留プロジェクト (CCUS) に急いでいます。このプロセスでは、CO2 はエネルギーの生産や製造などの発生源から回収されるか、空気中から直接除去され、再利用されるか永久的に保管されます。たとえば、地下の使用されなくなった石油やガスの貯留層やその他の適切な地層に保管されます。

出典: CCS 画像ライブラリー、Global CCS Institute [クリックして表示/ダウンロード]

CCUS の世界的な生産能力が今後 10 年間で急速に加速しなければならないことは明らかですが、この数百万トンの CO2 はどこに保管できるのか、保管されたらどうなるのかという疑問が生じます。

CO2 を貯蔵するための最もよく開発されたアプローチは、かつての天然ガスや石油の貯留層、採掘できない石炭層、または塩分を含んだ帯水層など、自然に存在する多孔質の岩層に CO2 を地下に注入することです。これらは、岩の細孔に存在する非常に塩辛い水の堆積物を含む深い地層であり、最も一般的には海底で見られます。北海と米国湾岸沖の地域には、いくつかの塩性帯水層が含まれています。

CCUS テクノロジーを使用して CO2 が捕捉されると、加圧されて「超臨界 CO2」として知られる液体状の形態に変わります。そこからパイプラインで運ばれ、地表下の地層にある岩石に注入されます。これは地質隔離と呼ばれるプロセスです。

出典: CCS 画像ライブラリー、Global CCS Institute [クリックして表示/ダウンロード]

簡単に言えば、地下貯留層が CO2 を貯蔵する最も簡単な方法は、通常、貯留層を取り囲んでいる固い不浸透性の岩石を通過することです。 CO2 が貯留層に注入されると、CO2 は貯留層内をゆっくりと上向きに移動し、不浸透性の岩石の層に接触します。この層は CO2 が通過できない蓋のように機能します。これは「構造的貯蔵」と呼ばれるもので、石油とガスを何百万年も地下に閉じ込めてきたのと同じメカニズムです。

白いチョーク石

時間が経つにつれて、貯留層に閉じ込められた CO2 は周囲の岩石の鉱物と化学反応を始めることがよくあります。これらの元素が結合して固体の石灰質の鉱物を生成し、本質的に「鉱物貯蔵」と呼ばれるプロセスで CO2 を岩石の中に閉じ込めます。

塩水帯水層の場合、構造物や鉱物の貯留と同様に、「溶解貯留」と呼ばれるプロセスで CO2 が塩水に溶解する可能性があります。ここで、溶解した CO2 はゆっくりと帯水層の底に下がります。

特定の貯留層では、これらのプロセスのそれぞれ (またはすべて) が CO2 を無期限に貯蔵するために機能します。また、サイトからの CO2 漏洩の可能性は依然としてある程度残っていますが、調査によると、漏洩は最小限に抑えられることが示唆されています。 Nature 誌に掲載されたある研究では、注入された CO2 の 98% 以上が 10,000 年以上貯蔵されたままになることが示唆されています。

米国では、テキサス、ワイオミング、オクラホマ、イリノイで産業規模のストレージが稼働しており、アラブ首長国連邦、オーストラリア、アルジェリア、カナダでプロジェクトが進行中です。しかし、CCUSが気候変動の影響を制限するために必要な規模に達するには、まだ長い道のりがあります。

研究によると、世界中には CO2 貯留サイトが豊富にあり、CCUS の広範な導入をサポートできる可能性があります。インペリアル・カレッジ・ロンドンとE4techの研究者がまとめ、ドラックスが発行した報告書には、英国だけで推定700億トンの貯蔵能力が詳述されている。一方、米国には推定10兆トンの貯蔵能力がある。

ストレージの容量が存在することは明らかですが、CCUS プロジェクトを強化して必要な規模に達し始めることが政府と企業の課題となっています。

英国では、ドラックス発電所がバイオエネルギー炭素回収・貯留プロジェクト（BECCS）を試験的に実施しており、世界初のマイナス排出発電所となる可能性がある。ゼロカーボンハンバーパートナーシップの一環として、英国北部にある世界初のゼロカーボン産業ハブの一部を形成する可能性もある。

このようなプロジェクトは、単一の拠点を脱炭素化するだけでなく、産業全体と地域全体から CO2 を回収して貯留するという、CCUS テクノロジーが実現できる大きな野心を示しています。その野心を満たすにはまだ道はありますが、そこに到達するために必要なリソースと知識がすぐに活用できる状態にあることは明らかです。

出典: Zero Carbon Humber [クリックして表示/ダウンロード]