「温室効果ガスゼロ排出」に直結する次世代技術はこれだ！～世界の研究開発動向と有望技術解説（前編）～

アスタミューゼ株式会社

2020年9月1日 11時12分

＜目次＞
（前編）
●世界におけるCO2削減技術の実現時期
●世界のCO2排出低減技術研究開発動向
　―世界各国のCO2削減関連技術に関わるグラント額（推計）の年推移
　―世界各国におけるCO2削減技術の注力領域
　―技術テーマ別グラント額（推計）の年推移
　―CO2排出低減技術全体のグラント資金流入額機関世界上位10大学
　―CO2排出低減技術全体のグラント資金流入額機関日本国内上位５大学
●テーマ別注目研究
　① 発電に伴うCO2の排出削減
　② 送電ロスの低減/再生可能エネルギーの供給安定化
　③ 製造プロセスにおけるCO2の排出削減
　④ CO2を排出しない/排出量の少ない輸送・移動機器
（後編）
　⑤ 移動・輸送の効率化/規模の縮小によりCO2排出を削減
　⑥ CO2を排出しない/排出量の少ない住宅・家電
　⑦ CO2の回収と処理

2016年11月に発効した地球温暖化防止のための国際的な枠組み「パリ協定」においては、

• 世界平均気温の上昇を産業革命前比で2°C未満に抑える（理想的には1.5°C未満）という温度目標
• 気温の上昇の原因となる温室効果ガス（二酸化炭素（CO2）やメタン、亜酸化窒素等）の排出を今世紀後半に実質ゼロまで下げるというゼロ排出目標

の2つが掲げられています。温室効果ガスのなかでもメタン、亜酸化窒素等は農業等に伴って排出される量が多く、大幅な削減は困難とされています。したがって、温室効果ガスの実質ゼロ排出を実現するためには、排出量をゼロにできないメタンや亜酸化窒素等の「正」の排出を、二酸化炭素の「負」の排出、すなわち回収で相殺する必要があります。最近の新型コロナウィルスの影響によりCO2の排出が減少しているとの報告がありますが、このような削減の効果は温室効果ガスの実質ゼロ排出という目標の前には大きなインパクトは持ち得ないと考えるべきです。
実質ゼロ排出の実現は今世紀後半を目標とされていますが、より早く削減すれば気候への影響をより小さくできます。今後20年程度の技術開発の進捗が、地球温暖化の行方を左右すると考えられます。

世界のCO2排出低減技術研究開発動向
―世界各国のCO2削減関連技術に関わるグラント額（推計）の年推移
このCO2排出削減技術への未来技術開発に対する投資額として国費からの支出である世界の研究費（グラント）の2009年以降の推移を示しました。2009年から2018年の10年間に1000億ドルの研究費が投入されていると推算されます。

国別グラント額推移（2009-2018：USD換算）

世界研究費推計：US$ 100 Bil (2009-2018年)

国別に研究費の推移を見ると、2009年から2018年の10年間では、米国が最も多くの研究費を投入してきました。2014年の米国の研究費には、１件で10億ドルを超える核融合にかかわるグラント（5年計画）が計上されていて、突出した値となっています。中国は2009年から順次研究費を増して、2012年以降は米国に次ぐ2位以上、2013年と2015年は米国を上回る最大の拠出国となっていると推算されます。これに英国、日本の順で続きます。

世界グラント推計ランキング

総額US$100 Bil (2009-2018年)

CO2排出低減技術領域における主要な国の研究開発費とロードマップ

CO2排出削減技術のうち、今後重要になると考えられる以下の７つの技術テーマについて、実現の可能性の時間軸と、技術領域から整理し、技術の将来性についてまとめていきます。

① 発電に伴うCO2の排出削減
② 送電ロスの低減/再生可能エネルギーの供給安定化
③ 製造プロセスにおけるCO2の排出削減
④ CO2を排出しない/排出量の少ない輸送・移動機器
⑤ 移動・輸送の効率化/規模の縮小によりCO2排出を削減
⑥ CO2を排出しない/排出量の少ない住宅・家電
⑦ CO2の回収と処理

―技術テーマ別グラント額（推計）の年推移

技術テーマ別グラント額推移（2009-2018：USD換算）

世界研究費推計：US$ 100 Bil (2009-2018年)

2015年まで「①発電に伴うCO2の排出削減」に配分された研究費が最大となっていました。「①発電に伴うCO2の排出削減」の研究費には、太陽光/風力/地熱といった再生可能エネルギーのほか、火力発電におけるCO2排出削減技術、CO2を排出しない核融合の技術が含まれます。2014年には前述の１件で10億ドルを超える核融合にかかわるグラントが計上されています。2012年以降、「② 送電ロスの低減/再生可能エネルギーの供給安定化」に関わる研究費が順調に伸び、2016年以降は「①発電に伴うCO2の排出削減」の研究費と同等以上に達したと推算されます。この技術テーマには、発電量の変動が大きい太陽光や風力による電力供給を安定化させるための二次電池やスマート送電網の技術が含まれます。「⑥ CO2を排出しない/排出量の少ない住宅・家電」に関わる研究費がこれに次ぎますが、「④ CO2を排出しない/排出量の少ない輸送・移動機器」の研究費が順調に増加しています。

―CO2排出低減技術全体のグラント資金流入額機関世界上位10機関

グラント資金流入額首位のGeneral Atomicsは米国・カリフォルニア州に本拠を置く企業です。2014年と2019年にそれぞれ10億ドル、9億ドルの核融合に関わるグラントが配分されています。4位のEURATOM/CCFEは、欧州の28か国が参加する核融合研究機関です。一方で、グラントには計上されていない国際熱核融合実験炉(ITER)の開発に250億ドル規模の予算が計上されており、核融合に関わる研究費の大きさが窺えます。ITERに係る経費が文部科学省から拠出されており、その額は164億円（令和２年度予算）となっています。

CO2排出低減技術全体のグラント資金流入額機関世界上位10機関（グローバル）

研究費推計(2009-2020年総額)

CO2排出低減技術全体のグラント資金流入額機関日本上位5機関（科研費）

研究費推計(2009-2020年総額)

日本では、CO2排出削減技術においては科研費の他に経済産業省、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）から多くの資金流入があります。資金流入額上位の研究機関は、さまざまな研究資金プログラムを通じて企業との共同研究が展開されていることが多いと考えられます。今後、気候変動対策技術において日本の存在感をさらに高めるためには、企業-アカデミア間での人材交流と、それを促進する研究プログラムへの集中的な投資が重要です。

① 発電に伴うCO2の排出削減

1-1 次世代自然エネルギー/バイオマス発電
金額上位には、米国のバイオマス燃料に関わるグラントが多い。Offshore Renewable Energy Catapult社は、洋上風力試験サイトのほか、潮汐発電でもグラントを獲得している。

1-2 次世代火力発電等技術（水素燃料複合発電など）
英国のグラントが上位に多く、総額でも40%以上を英国が占める。発電機構そのものの改善よりも、CO2を回収してエネルギー源とするなどの研究が目立つ。

1-3 核融合発電
米国や英国の超大型グラントが存在する一方で、レーザー、超伝導電磁石など高温高密度のプラズマ形成、閉じ込め等の技術開発も盛んに行われている。

②送電ロスの低減/再生可能エネルギーの供給安定化

2-1 次世代送配電ネットワーク
電力・エネルギー需要の分析による効率化よりも、不安定な再生可能エネルギーを電力網に組み込む研究が、金額上位のグラントに多い。

2-2 全固体/高容量二次電池
リチウム電池など、現用の二次電池の改良に関わるテーマが上位に多く、革新的な材料等に関わるグラントはあまり見られない。

2-3 超伝導送電
量子コンピュータなど限られたシチュエーションに超伝導を応用する技術が見られる。超電導下の送電・配電を目指す研究はあまりない。

③製造プロセスにおけるCO2の排出削減

3-1 製鉄プロセスにおけるCO2の排出削減（フェロコークス製鉄・水素還元製鉄等）
金額上位のグラントは英国のものが非常に多い。総額でもこの研究テーマの8割以上のグラントを英国が供与している。

3-2 CO2再資源化/カーボンリサイクル
この領域のグラントも英国のものが非常に多く、グラント総額の半分以上を英国が供与している。

④CO2を排出しない/排出量の少ない輸送・移動機器

4-1 次世代電気自動車
英国では民間企業に交付されるグラントが複数見られる。英国にある日産のバッテリー製造工場の生産性を向上させるグラントも存在する。

4-2 水素燃料電池自動車
英国では研究センターの設立に関わるグラントが上位に多いのに対して、米国はある程度対象を絞った技術に多額の資金を投入している。

4-3 航空機のバイオ燃料化・電動化
電動航空機の開発は実機試験が現実のものとなりつつあり、ロールスロイス社による試験に英国が資金を供与している。

以上、前編では、CO2排出低減につながる世界的な動向と、テーマ別研究開発動向の一部をご紹介しました。
後編では、目次⑤以降のテーマの注目研究をご紹介します。

（アスタミューゼ㈱テクノロジーインテリジェンス部　川口伸明、米谷真人、*源泰拓）

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