再生可能な電力、持続可能な燃料、エネルギー効率に優れた技術を段階的に導入していくことは気候変動との戦いにおいて確かに役に立ちます。しかし、それだけでは十分ではありません。短期的な対策として、汚染点源から CO₂を回収し、再利用するか長期的に地下貯留していくことが重要になります。実際に、CO₂ 排出量を抑えながら気候変動対策のターゲットを達成すべく世界を舵取りしていくには、二酸化炭素の回収が最も重要な短期的ソリューションであるとみなす考えが広まっています。¹

炭素回収の手法そのものは、天然ガスを売り物となる燃料に変えたり、回収された CO₂ を油田に注入して石油回収率を上げたりするために、これまで数十年にわたって使用されてきた技術です。しかしながら、現在CO₂排出量が多い企業にとって、炭素回収は事実上、全く新しい領域となっています。また、石油ガス会社には、製品の流れから CO₂ を分離する際の明確な経済的インセンティブが常にありましたが、セメント産業や鉄鋼業の企業にそのようなことはありません。例えばヨーロッパでは、これらの産業の企業は炭素回収に投資し、それだけ価格を引き上げなければならない一方で、CO₂ 排出量の規制が整備されていない国の企業と競争しなければならないという課題に直面しています。そしてこの課題は後回しにすることはできません。規制当局、一般大衆、ひいては地球から気候変動への対策が迫られており、その声はあまりに大きく、切迫しています。

このように、現在、二酸化炭素を排出する産業部門の企業は、CO₂を回収して取り除くための効果的かつ経済的で迅速な方法を必要としています。

長期にわたって性能を維持するためのガス前処理

GEA では長年にわたり、セメント産業、鉄鋼業、ガラス産業、化学産業、バイオエネルギー産業にさまざまな排出抑制ソリューションを提供してきました。「産業部門に応じて煙道ガスの成分が異なるため、最適な炭素回収性能を実現するには煙道ガスの適切な前処理が不可欠になります」とオルトロフ氏は言います。これは、これらの産業部門の標準的な排ガスに、CO₂の回収と除去に使用されるアミン溶液の安定性に悪影響を与える微量成分、特に窒素酸化物 (NOx)、硫酸化物 (SOx)、エアロゾル、粉塵などの固体粒子が含まれているためです。 

前処理には煙道ガスの湿度管理も含まれます。「アミン溶液中の水分濃度は一定に保つ必要があります」とオルトロフ氏は説明します。「煙道ガスの水分含有量が高すぎたり低すぎたりしても性能が低下します。」炭素回収システム内で堆積物が形成されると保守コストが大幅に増加しますが、GEA の煙道ガス前処理によりこのようなリスクも低減します。 

GEA はこれらの産業特有の煙道ガス成分を把握しているため、SETO ガス前処理ソリューションを設計する際にそれぞれのガス成分に応じたガス洗浄ラインを構成することができます。「当社が持つガス前処理の経験をいかして、お客様の既存の排ガスラインに CO₂ 分離プロセスをシームレスに統合することで、操業コストを削減し、より信頼性の高い炭素回収性能を実現できます」とオルトロフ氏は言います。

アジャイルな炭素回収

GEA の CEBO 炭素回収プラントでは、アミンを用いた最先端の CO₂ 回収手法を採用しています。プラントの煙道ガスをアミン溶媒に通すことで、吸収によって CO₂ を除去します。溶媒が加熱されて純粋な CO₂ が放出されると、再利用または貯留の最終段階に進みます。石油ガス産業ではこのような手法は長年にわたって確立されていますが、その他のさまざまな産業部門でも炭素回収を迅速に、手頃な価格で導入することが現在の課題となっています。「石油ガス産業で行われているアミン法による炭素回収は、通常、大量のガスを処理するための大規模プロジェクトとなり、建設、設置、運用に莫大なコストがかかります」とオルトロフ氏は言います。「このような手法は、ガスの処理量や予算がそれぞれ異なる当社のターゲット産業、すなわち、セメント産業、鉄鋼業、ガラス産業、化学産業、バイオエネルギー産業部門のニーズに合っていません。これらの産業部門には、簡素化された、よりアジャイルなアプローチが必要です。」

GEA では各産業部門の平均的な廃熱量に応じて、16～200 ktpa の CO₂ 分離能力を持つ4種類のサイズの炭素回収プラントを提供しています。

気候改善のための利用と隔離

企業の気候バランスにプラスの影響を与えるには、回収した CO₂ を地下に長期貯留するなどして隔離するか、化石 CO₂ の代わりとして飲料や燃料などの生産に使用する必要があります。回収された CO₂ の利用および貯留のマーケットやインフラはいずれも比較的新しいため、そのことが炭素回収に着手する企業にとってさらなる課題となることがあります。 

• 再利用、貯留、輸送にはどのような選択肢があるのか？ 
• 純度、物理的状態、圧力、温度の観点からどのような要件を満たす必要があるのか？ 
• 長期にわたってこれらの要件が満たされた状態をどのように維持できるのか？ 

GEA の NAVO CO₂の利用・隔離ソリューションには、CO₂ 液化、調整、輸送、再利用を含む化学処理の長年のノウハウが活用されています。「当社では CO₂を必要に応じて調整し、モジュール輸送またはパイプライン供給のための接続ポイントを準備することができます」とオルトロフ氏は言います。「産業再利用の場合、液体状態で冷蔵タンクに入れてトラックや鉄道で輸送するのが最も一般的です。ヨーロッパ (EIGA) では、食品用や飲料用には99.9%以上の純度が要求されます。²一方、貯留目的でパイプライン輸送する場合、条件は異なります。」液体 CO₂の輸送費は以前から高額であるため、GEA では周辺地域で潜在的な CO₂ の顧客を見つけることを推奨しており、バッテリー制限仕様に関するサポートを提供しています。 

• GEA は醸造業界の長年のパートナーとして、飲料製造工程で再利用するために食品グレードの CO₂を回収した経験があります。 
• GEA は産業パートナーと協力して、化学業界で燃料、燃料添加剤、またはシード構成要素として使用されるメタノールを CO₂ と H2 から合成することができます。 
• GEA はまた、回収した CO₂ から炭酸塩を製造するノウハウも提供しています。炭酸塩はガラス産業、製薬業、パルプ産業、製紙業などのさまざまな産業に使用されます。「GEA には結晶化技術の豊富な経験があり、1 日あたり数百トン生産規模の炭酸塩/重炭酸塩プロジェクトを担う技術サプライヤーとしての役割を果たすことができます」とオルトロフ氏は述べます。 
• 柔軟性を高めるために、GEA は回収した CO₂の中間貯留施設というオプションも提供しています。 
• さらに、CO₂の冷却と圧縮によって得られる熱エネルギーを熱伝達システムに再投入することで、総合的な効率を高めることもできます。

持続可能な成功へ向かう小さな一歩

GEA が 2021 年に炭素回収製品の開発に着手したのは、数十年にわたって培われた GEA のノウハウを、気候変動との戦いで大きな意味を持つ新たな手段に活かすことができる機会が来たと認識したことがきっかけです。また、セメント産業や鉄鋼業などの二酸化炭素を多く排出する企業が、いきなり大規模な設備に移行する前に、小規模な炭素回収システムから導入する必要があることも認識していました。「私たちは90%の CO₂ を除去できる炭素回収プラントを設計しました。パイロットプラントでそれが可能であることが確認されています」とオルトロフ氏は言います。