彼は祖父を去り、祖母を去りました...しかし、彼は東芝の技術的解決策から逃れることができませんでした！[G. Sviridovのスイート「Time、forward！」からの高揚する音楽を響かせる]」。私たちは、ほとんどすべての産業活動の結果として形成される二酸化炭素（CO2）について話しています。これは、「温室効果」のために科学者によって予測された気候の黙示録をもたらします。今回は、出口でCO2を「捕まえる」だけでなく、それを農業、エネルギー、さらには地球の気候を救うためのリサイクル可能な材料に変えることを可能にする技術についてお話します。
どういうわけかフランス人、イギリス人、スウェーデン人が集まった
1824年、フランスの科学者ジョセフフーリエは、地球をガラスのふたが付いた箱と比較しました。太陽光線が当たると、箱の内面が熱くなり、熱が出てこなくなります。 「覆い」の下では大気を理解する必要があり、フーリエは地球上の気候がこの「覆い」に依存していることを理論的に証明しました。
35年後、氷河期の最近の発見に触発された英国の物理学者John Tyndallは、熱放射に対するガスの影響を調査しました。当時、人々はガスは熱放射を完全に透過すると考えていました。科学者は決定しましたこの仮説を実験室で主要な大気ガス（酸素、窒素、水素）について1つずつテストし、確認しました。彼が去ろうとしていたとき、彼は完全に新しい当時の実験用ガジェットであるブンセンバーナーに視線を向けました。彼女は、ランタンで使用されていたため「ランプガス」とも呼ばれる石炭ガスで走りました。
ブンセンバーナーは、メタン、一酸化炭素、水素などのさまざまなガス混合物で作動しました。出典：Daderot / Wikimedia Commons
石炭ガスの熱伝導率
をテストした後、Tyndallは、それが熱放射を防ぐことを発見し、次に、水蒸気と組み合わせた二酸化炭素もそれをブロックすることを発見しました。
産業革命の成果の1つであるブンセンバーナーは、気候に対するこの革命の起こり得る結果についてティンダルにほぼ直接「ヒント」を与えましたが、スウェーデンの科学者スヴァンテアレニウスがなんとか特定の結論に達したのはわずか半世紀後のことでした-1896年に彼は二酸化炭素含有量の半分の減少を計算しました大気は氷の時代につながる可能性があり、したがって、地球上で化石燃料を燃やすと逆効果になる可能性があります。
確かに、当時、アレニウスの仮定は素晴らしかったようでした。この問題は、二酸化炭素排出量が19世紀のレベルを何度も超えた20世紀半ばにのみ再発しました。 1960年代に初めてモデルが開発され、21世紀にはすでに大気中の二酸化炭素のために、惑星の温度が数度上昇することが証明されました。
二酸化炭素排出量の増加は、先進国、そしてソ連と中国の工業化の直接的な結果です。出典：CAIT Climate Data Explorer、World Resources Institute（WRI）
その間、科学者たちは、制御不能なCO2が私たちが慣れ親しんでいる気候を殺すかどうか、そしてそれがどれほど正確にそれを行うかについて、ホリバリングを行いました。 1950年代に、さまざまな不純物から油を分離するのが難しい分野で二酸化炭素が使用されるようになりました。他のガスとは異なり、CO2は油や地層水によく溶解するため、体積が増加し、残留移動油が排出されます。 1970年代に、科学者は考え始めましたフレア中の関連ガスの燃焼中に形成される二酸化炭素の使用について。このようにして、燃焼後の捕捉技術が生まれました。今日では、石油生産だけでなく、環境上の理由からますます使用されています。どうやって？日本とアメリカでの東芝プロジェクトの例をお伝えします。
それを吸収する
誰もが石油労働者の例に従い、副産物の二酸化炭素を使用しているわけではありません。たとえば、火力発電所は他の多くの産業のようにそれを単に必要としないので、二酸化炭素は大気中に侵入します。国際エネルギー庁によると、 2019年のエネルギー生産に関連するCO2排出量の総量は330億トンでした。
先進国でエネルギー部門のCO2排出量が停滞した場合（白い線の下のバーの一部）、開発途上国では増加しただけです（白い線の上）。出典：International Energy Agency（IEA）
無駄な排出量を削減し、二酸化炭素にセカンドライフを与えるために、二次炭素捕捉および貯蔵技術。それは化学吸収に基づいています。排出物はガス混合物で構成されているため、正確にCO2を捕捉するために、火力発電所の「排気」を備えた吸収体にアミンの水溶液を流し込みます。特定の温度でCO2を選択的に捕捉し、逆に、ストリッパー内の別の温度でCO2を「放出」することができます。
このようにして、石炭、石油、ガスなどのさまざまなタイプのステーションで二酸化炭素を「キャッチ」できます。出典：東芝エナジーシステムズ＆ソリューションズ
2009年9月、東芝は福岡県オムタ市にある50MW三河発電所のCO2分離・回収パイロットプラント。ここでは、1日あたり10トンのCO2が捕捉されました。東芝にとって、これは二酸化炭素を産業規模で捕捉する技術を微調整するためのパイロットプロジェクトでした。
三河発電所からわずか35キロのところに佐賀市があり、2013年から大気中への有害物質の排出を最小限に抑えるためのコースを受講しています。オムットパイロット工場で炭素回収技術を学んだ後、佐賀の関係者が直接来て詳細を調べた。そして、彼らが見たものに感銘を受けて、彼らは彼らの街の廃棄物焼却プラントでそのような設備を使いたいと思いました。
これを行うには、技術を適応させる必要があり、東芝は、廃棄物焼却からの排ガスから1日あたり10〜20kgのCO2を捕捉するための小規模な試験システムを設置しました。 8000時間の運用の過程で、CO2キャプチャの商用利用だけでなく、テクノロジーも調査されました。使用した吸収剤はアルカリ性アミンで、二酸化炭素がわずか8〜14％である燃焼ガス混合物中のCO2を捕捉するのに非常に適しています。この小規模な試験システムは好調で、2016年8月に東芝が建設した大規模な炭素回収施設が稼働を開始しました。
佐賀焼却炉は毎日10トンのCO2を集めています。その後、高純度の二酸化炭素が藻場に送られます。光を伴う二酸化炭素は肥料として機能し、収量を2〜3倍に増やします。出典：東芝エナジーシステムズアンドソリューションズ
さらに、二酸化炭素は食品産業（防腐剤E290）、消火器の製造、冷凍庫の冷媒などに使用されています。このように、世界初の焼却プラントが佐賀に出現し、有害な排出物なんとか商品化できました。しかし、私たちはそこで止まらず、今でも素晴らしいと考えられている生態学的概念を実現することに決めました。
良い意味でのバイオエネルギー
二酸化炭素から大気を浄化するという概念があります。これは「炭素の捕獲と貯蔵を伴うバイオエネルギー」（英語では炭素の捕獲と貯蔵を伴う生物エネルギー、BECCS）と呼ばれます。急いでピストルをつかまないでください。感覚外の知覚とバイオフィールドはそれとは何の関係もありません。私たちはUHYのエキゾチックなバリエーションについてのみ話しているのです。
このガスに作用することで、大気中のCO2量を減らすことができると考えられます。1つは光合成中にCO2を吸収する植物を育て、もう1つはこれらの植物を燃やし、結果として生じるCO2は地殻の深層に埋もれます。何か役に立つものに変身します。たとえば、植物の新しいバッチ用の肥料。この理論をめぐる議論は、おそらく地球温暖化自体よりもさらに激しいので、その本質には立ち入らず、この「正しい」バイオエネルギーでのパイロットプロジェクトについてのみ説明します。
佐賀県での工事と同時に、オムットの火力発電所の改修工事が行われていました。2017年には、石炭からバイオ燃料に切り替えられました。パームオイルを得るために使用されたオイルパームの穀粒からの数十万トンのインドネシアの殻がこのステーションの炉に送られ始めました。Omutバイオ燃料プラントは、BECCSテクノロジーを使用する世界初の発電所になります。これは、プラントからの全CO2排出量の半分以上である1日あたり500トン以上の二酸化炭素を捕捉することができます。
液体、またはビジョンのいずれか
リサイクルされた二酸化炭素はそれ自体がエネルギー源になる可能性があり、さらに環境にやさしいです。これを行うには、超臨界状態、つまり、気体と液体の両方の特性を備えた物質の集合体の状態にする必要があります。 CO2は、この状態に比較的簡単に変換できます。約7.4 MPa（73 atm）の圧力で31°Cの温度が必要です。
超臨界CO2は一見液体のように見えますが、正しくは超臨界流体（SCF）と呼ばれています。出典：YouTubeチャンネルFlachzange1337
2018年、東芝は米国の企業NET Powerと共同で、超臨界CO2発電システムの動作を確認するために設計された、米国テキサス州ラポートの50MW発電所の商業規模の燃焼室のテストに成功しました。 ..。東芝は2012年からタービンと燃焼室を開発しています。
超臨界CO2発電システムは、天然ガスを使用し、他の天然ガスシステムよりも効率的であり、窒素酸化物やその他の汚染物質を排除しながら高圧CO2を捕捉します。
これは次のように機能します。SCFCO2、天然ガス、および酸素が燃焼室に供給されます。この混合物を燃焼させることにより、チャンバーは主に二酸化炭素と蒸気からなるガス状の作動流体を生成します。高圧・高温でタービンに送られ、シャフトを回転させて発電します。
次に、タービン内の排気ガスが冷却され、水とCO2の2つの部分に分割されます。後者は再び圧縮されて燃焼室に戻され、サイクルが新たに開始されます。余分なCO2は地下に埋めたり、外部の消費者に移したり、きれいな水を捨てたりすることができます。
超臨界流体CO2を使用した設置のスキーム。出典：東芝エナジーシステムズ＆ソリューションズ
ここで喫煙しないでください！
そのため、二酸化炭素はリサイクル可能であり、その後、農業、産業、エネルギーのニーズに向けることができることがわかりました。したがって、大気圏への侵入を防ぐことで、温室効果を低減するだけでなく、利益を上げています。簡単に言えば、二酸化炭素は潜在的な収入源です。
このガスはどこで大量に生産されていますか？たとえば、ロシアでは、石油会社BPによると、2018年にロシアは温室効果ガス排出量（年間15億5000万トン）で世界第4位にランクされ、この指標では中国、米国、インドに次ぐ、日本を1ライン上回っています。 ..。これは、石油の価格がマイナスの記録を打ち立てたときに、産業規模でCO2を「キャッチ」し始める理由ではありませんか？