20年前に素粒子物理学から二酸化炭素を大気から回収するテクノロジーの研究に転じたクラウス・ラックナー教授の考えは、ようやく世間から認められつつある。ラックナー教授は、二酸化炭素回収技術を確立しなければ、地球温暖化により人類は深刻な危機に瀕すると主張している。

クラウス・ラックナー教授の研究室に置かれた大きな金属製の容器は、地球を救う装置にはとても見えない。まるでゴミ箱のようだ。というより、ゴミ箱そのものだ。

ラックナー教授が、きっちりと折り目のついたカーキ色のズボンのポケットに手を突っ込んで眺めていると、その機械が変形し始める。マットレスのような形をした3つの金属製フレームが、容器の内部から出てきて、アコーディオンが広がるように天井に向かって伸びていく。

それぞれのフレームには、二酸化炭素分子と結合する樹脂で満たされた数百もの白いポリマーの細長い布が入っている。この布は、船の帆のような形をしており、この奇妙な装置を大気が吹き抜けるときに、温室効果ガスを取り出すように設計されている。

重要なのは、この材料が湿ると、二酸化炭素を放出するということだ。このことを実証するため、ラックナー教授は、装置のフレームを容器内に格納し、水で満たした。放出された二酸化炭素を集めれば、他の用途に活用することが可能で、再び初めから同じプロセスを繰り返せる。

アリゾナ州立大学にあるネガティブ・カーボン・エミッション・センター（Center for Negative Carbon Emissions）のラックナー教授の研究室は、気候変動の影響を緩和するために二酸化炭素を回収してリサイクルするという壮大な目的を掲げ、シンプルな機械を作った。ラックナー教授は、この装置が森のように無数に設置され、田園地帯を越えて広がり、数十億トンもの二酸化炭素を大気から回収する風景を思い描く。

薄くなった白髪頭のラックナー教授（66歳）は、20年間この問題に取り組んできた。1999年にロスアラモス国立研究所の素粒子物理学者として、大気から二酸化炭素を回収することで気候変動に対抗することの実現可能性を探る最初の科学論文を書いた。何年もの間、ラックナー教授の声は届かなかった。だが、壊滅的な温暖化を防ぐための温室効果ガス排出量の迅速な削減に世界が苦労する中、多くの人がラックナー教授の考えに同意するようになってきている。ラックナー教授の論文は、複数の大気回収スタートアップ企業にヒントを与え（そのうちの1社はラックナー教授自身の企業だ）、研究者を刺激して科学論文の発表も増加している。同じようなスタートアップ企業であるカーボン・エンジニアリング（Carbon Engineering）を共同創業したハーバード大学のデビッド・キース教授は、「たった1人の人間の考えや主張から生み出された製品によって作られた分野というのは、他に類を見ません。ラックナー教授は、二酸化炭素による気候問題を解決できる規模で、大気から直接回収する技術を開発できると主張する研究者の中心的存在でした」と話す。

この枠組みがうまくいくかどうかは、ラックナー教授を含め、誰にもわからない。化学式は極めて単純だ。だが、気候変動に待ったをかけられるような二酸化炭素除去装置を本当に作れるのだろうか？ 資金は誰が提供するのだろうか？ さらに、回収した二酸化炭素をどう処理したらいいのだろうか？

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https://www.technologyreview.jp/s/129898/one-mans-two-decade-quest-to-suck-greenhouse-gas-out-of-the-sky/

■水素液化技術「磁気冷凍」実用化へ

水素を冷やして液化する。水素をエネルギーキャリアや燃料として使う水素社会では不可欠になる技術だ。だが３０年近く、液化の原理は変わっていなかった。この原理が覆ろうとしている。強力な磁力を用いる磁気冷凍技術が実用レベルに上がってきたためだ。欧州２社がほぼ独占してきた液化装置市場に風穴を開けるかもしれない。液化技術のブレークスルーの背景には日本の材料研究がある。（文＝小寺貴之）

■５０年に２兆円市場、水素社会到来迫る

　「２０３０年に９０００億円、５０年に２兆円の水素流通が掲げられている。この水素市場を日本がリードするためには液化技術が欠かせない」と日本大学の西宮伸幸特任教授は強調する。政府の「水素基本戦略」では３０年に水素１ノルマル立方メートル当たり３０円で３０万トン、５０年を視野に入れて将来は１ノルマル立方メートル当たり２０円で１０００万トンの供給が目標として掲げられている。それぞれ国内だけで９０００億円と２兆円の水素市場ができる計算になる。この巨大市場の獲得のため開発競争が進んでいる。

　水素をエネルギーキャリアとして使うため、有機ハイドライドとアンモニア、液化水素の三つの技術が開発されている。中でも液化水素は摩擦や熱損失などを無視した理論的な最大効率が９８％と試算されている。他の２種は化学反応を介して液体を作るが、液化水素は液化と気化の物理現象を利用する。名久井恒司東京理科大特任教授は「物理プロセスはエネルギーを機械的に回収しやすい」と説明する。液化の排熱を回収し、気化する際の膨張を利用できれば飛躍的に効率が上がる。

■現状は３番目

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　物質・材料研究機構は磁気冷凍技術でブレークスルーを起こそうとしている。物材機構の沼澤健則液体水素材料研究センターＮＩＭＳ特別研究員らは液化効率４０％を実現した。この磁気冷凍技術をもとに科学技術振興機構の未来社会創造事業として１０年間で３３億円を投じる大型プロジェクトが動きだした。目標は冷凍効率５０％の液化装置の開発だ。沼澤特別研究員は「既存技術は欧州２社が特許を固めてしまった。だが基本原理は３０年前のものを使い続けている。磁気冷凍は新しい技術。日本で知財を囲い込む」と意気込む。
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　磁気冷凍は磁性体に強力な磁場をかけて磁気モーメントを強制的にそろえる。磁場がなければモーメントはバラバラな方向を向く。強制的にモーメントをそろえる過程で磁性体から熱が排出され、磁場から解放されてモーメントがバラバラな方向を向く過程で周囲から熱を吸う。この発熱と吸熱を繰り返して水素ガスから熱を移す。

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米国で今年2月、二酸化炭素の回収・貯蔵（CCS）に対する税控除が拡大された。オバマ政権下でCCSテクノロジーを推進していたフリオ・フリードマン博士は、今後、大気中からの二酸化炭素の回収も現実的になるとの見方を示している。

温室効果ガスの排出が現在のまま進んだ場合、2021年までに1.5℃の温暖化という結果が世界に訪れるかもしれない。カーボン・ブリーフというWebサイトの分析によるものだ。私たちは、2036年までに気温が2℃上がる道を一歩ずつ歩んでいる。

この恐ろしい気候変動の計算結果を前にした多くの研究者は、地球温暖化の危険を減らす現実的な対策として、発電所または工場から排出される、またすでに大気中に存在する二酸化炭素を回収しなければならないと論じている。

経済的に可能であれば、二酸化炭素の回収・貯蔵（carbon capture and storage：CCS）によって、世界は追加的な柔軟性と、よりクリーンなシステムを作るための時間を得られる。地球規模のエネルギー基盤の主要な部分を、別のものに置き換えるのではなく、維持しながら改良できるだろう。地球温暖化が破滅的なレベルに達した場合、二酸化炭素のいわゆる「大気回収」（direct air capture）は、数少ない対策の1つになる。回収しない限り、二酸化炭素は大気中に何千年もとどまるからだ。

フリオ・フリードマン博士はCCSテクノロジーの熱心な主唱者の一人として知られる。フリードマン博士はオバマ政権の米エネルギー省化石燃料エネルギー局で、クリーンな石炭利用と二酸化炭素捕捉の研究開発を監督していた。また、グローバルCCSインスティテュート（Global CCS Institute）、エネルギーの未来のためのイニシアチブ（Energy Futures Initiative）、大気中の二酸化炭素を回収する試験プラントを建設しているスイスのクライムワークス（Climeworks）と共同研究したりアドバイスをしたりしている。

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https://www.technologyreview.jp/s/85247/the-daunting-math-of-climate-change-means-well-need-carbon-capture/

魔法瓶メーカーの宇宙開発への挑戦が、ニュースで大きな話題になりましたね。タイガー魔法瓶（株）は国際宇宙ステーション（ISS）から実験成果物を地上に返すことを目指した、JAXAの小型回収カプセル実験に参加。試料を蓄冷材のみで4度で4日以上保ち、再突入用カプセルに格納された状態で40Gもの衝撃に耐える真空二重断熱容器の開発に成功。11月11日、宇宙から回収実験が実施され、試料の回収に成功！タイガー魔法瓶本社で、開発を担った技術者にお話を伺いました。

小型回収カプセルに搭載した真空二重断熱容器（外容器：直径29㎝、高さ32㎝）のサンプルを手にするタイガー魔法瓶商品開発グループの森俊彦さん（右）と堀井大輔さん（左）。内容器の口部から冷気が逃げないように、すっぽり外容器をかぶせる構造が特徴。
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「絶対、無理」だけど「面白そうやな」

hayashi_1なぜタイガー魔法瓶さんが宇宙開発に携わることになったのか、経緯からお聞かせ頂けますか？

■mori_1弊社のホームページに産業機器に関するお問い合わせフォームがありまして、年に何件か問い合わせが届きます。2014年4月、JAXA様から質問がぽんと届いたんです。「大型の真空断熱容器を作ってみたいのですが、特注品として製造していただくことは難しいでしょうか？」と。

hayashi_1え、正面からメールで？

■mori_1はい。「突然すみません」と。メールを見た時は「え、JAXA？何の問い合わせかな」と。

hayashi_1JAXAは知ってましたか？

■mori_1ええ、もちろん。でも仕事柄、接触するなんてとんでもないというか、考えてませんでした。弊社は日本国内で真空にできる装置を持っていますから、やってやれなくはない。でも、宇宙となりますと話が大きいですから。最初はまったく想像がつきませんでした。JAXA様は宇宙から試料を回収する方法として、真空断熱容器だけでなく他の断熱素材も検討しておられたようです。でも結局、普通の断熱方法だと温度的に持たないと。

タイガー魔法瓶の真空炉。7つの部屋を通して空気を抜いていく。宇宙用の真空断熱容器は大きいため通常より時間をかけて真空にしたそう（提供：タイガー魔法瓶）
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hayashi_1電源を使わずに、4日間にわたり4度でしたっけ？

■mori_14度±2度の範囲で4日間以上という条件でした。どうしても達成したいプロジェクト案件ということで来社されました。当時、役員の河合が「弊社がやらなければこの計画はなくなってしまうんですよね。じゃあ、やりましょう。」ということでプロジェクトがスタートしました。それが2015年11月です。

hayashi_1最初にJAXAからこの話を聞いた時にはどう思われましたか？

■mori_1本音をいうと、「絶対無理」と思っていました。

hayashi_1どうしてですか？

■mori_1温度条件が厳しい。通常の日常品のボトルですと、保温は10時間とかせいぜい24時間。それを4日間も保温しないといけない。それから衝撃。手元からポトンと地面に落とすような強度でなしに、最大40G。とてつもない衝撃です。「これは無理でしょう、本当にうちがやるんですかね」と思いつつも「よっしゃ、面白そうやな」と思いました。やっぱり仕事は楽しくやらないと。今までやってきた仕事でなしに、ちょっと違うレベルの仕事ができると。

hayashi_1「よっしゃ」ですか！ってことは、なんとかなるだろうと？

■mori_1どれだけ保温がもつかというところが肝でしたね。魔法瓶は好きですし、池井戸潤さんの「下町ロケット」は読んでましたから、やらせてもらえると決まった時は嬉しかったです。本当に。

hayashi_1その時、森さんはどういうお立場だったのですか？

■mori_160歳をちょうど超えた頃で、嘱託的な感じで仕事をしていました。業務の一つに産業機器の窓口をやらせてもらっていました。

hayashi_1産業機器とは例えばどんなものですか？

■mori_1例えばトヨタの北米市場向けプリウス（2004年モデル）の冷却水の蓄熱容器があります。走行時のエンジン冷却水を真空タンク内で保温しておくことで、寒い朝でもエンジン再始動時にすばやく最適な温度に上がってくれます。

hayashi_1タイガー魔法瓶は分野問わず、新しいことにチャレンジする文化があるわけですね？

■mori_1もちろんビジネスとして成り立つ範囲内が基本ですけど。割とやらせてもらえる環境にはあると思います。

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http://cemed.in/hakuto/news/archives/1607