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はじめに概要研究実施報告関連データ研究代表者索引Adobe Reader インストールガイド


新たな手法の開発等を通じた先端的な計測・分析機器の実現に向けた基盤技術の創出

メディア芸術の創造の高度化を支える先進的科学技術の創出

安全・安心な社会を実現するための先進的統合センシング技術の創出

通信・演算情報量の爆発的増大に備える超低消費電力技術の創出

次世代高精度・高分解能シミュレーション技術の開発

代謝調節機構解析に基づく細胞機能制御に関する基盤技術の創出

光の究極的及び局所的制御とその応用

生命システムの動作原理の解明と活用のための基盤技術の創出

高セキュリティ・高信頼性・高性能を実現する組込みシステム用の次世代基盤技術の創出

異種材料・異種物質状態間の高機能接合界面を実現する革新的ナノ界面技術の創出とその応用

ナノデバイスやナノ材料の高効率製造及びナノスケール科学による製造技術の革新に関する基盤の構築

社会的ニーズの高い課題の解決へ向けた数学/数理科学研究によるブレークスルーの探索(幅広い科学技術の研究分野との協働を軸として)

精神・神経疾患の診断・治療法開発に向けた高次脳機能解明によるイノベーション創出

高信頼・高安全を保証する大規模集積システムの基盤技術の構築

新原理・新機能・新構造デバイス実現のための材料開拓とナノプロセス開発

細胞リプログラミングに立脚した幹細胞作製・制御による革新的医療基盤技術の創出

最先端レーザー等の新しい光を用いた物質材料科学、生命科学など先端科学のイノベーションへの展開

プロセスインテグレーションによる次世代ナノシステムの創製

持続可能な社会に向けた温暖化抑制に関する革新的技術の創出

花粉症をはじめとするアレルギー性疾患・自己免疫疾患等を克服する免疫制御療法の開発

人間と調和する情報環境を実現する基盤技術の創出

異分野融合による自然光エネルギー変換材料及び利用基盤技術の創出

神経細胞ネットワークの形成・動作の制御機構の解明

気候変動等により深刻化する水問題を緩和し持続可能な水利用を実現する革新的技術の創出

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戦略目標
持続可能な社会に向けた温暖化抑制に関する革新的技術の創出

1.戦略目標名

持続可能な社会に向けた温暖化抑制に関する革新的技術の創出

2.本戦略目標の具体的な内容

 2007年のノーベル平和賞を受賞したIPCCの第4次評価報告書では、地球温暖化はもはや疑う余地がなく、その原因のほとんどは人為起源の温室効果ガスの増加によってもたらされた可能性がかなり高いとの評価が科学的根拠(WG1報告書)とともに示されている。
この評価に対し、同報告書は更に、「影響、適応、脆弱性」(WG2報告書)及び、「緩和」(WG3報告書)について求められる取り組みについて提言している。これらに対し、現在既に取り組まれている対策技術の確立や既存技術の高度化に加え、最先端の科学技術を駆使した持続可能な社会に向けた二酸化炭素排出抑制・削減の画期的な技術(エネルギー効率、二酸化炭素排出量等環境負荷度、耐久性、価格、利用条件等の飛躍的向上)を創出することは、基礎研究に期待される大きな役割の1つである。
本戦略目標では、地球温暖化の抑制のために将来的には実用化され社会で広く利用されることを前提とした、二酸化炭素排出抑制および二酸化炭素削減のための革新的な技術シーズを生み出すための研究開発を行う。
具体的には、例として以下のような、新概念又は性能の抜本的向上により二酸化炭素排出抑制・削減を実現可能とする技術が挙げられる。

  • 高効率なエネルギー変換、長寿命、天候に依存しない性能等、飛躍的な機能を有し、かつ製造時にも二酸化炭素排出が極めて少ない未来型太陽電池等の実現を目指した技術開発や、塗布型、チップ型等、どこにでも簡便に設置ができるエネルギー生産・貯蔵技術の開発。
  • 革新的な潮力発電、波力発電、潮流発電などの海洋エネルギー等の利用を目指した技術開発。
  • 飛躍的に光合成能力が高い微生物等バイオエネルギーの利用を目指した技術開発。
  • 二酸化炭素の回収技術の高度化と革新的な二酸化炭素の有効利用技術の開発。

3.政策上の位置付け

 第3期科学技術基本計画に掲げる3つの理念の1つは、「国際競争力があり持続的発展ができる国の実現に向け、国力の源泉を創る」こととされている。このため、大政策目標として「環境と経済の両立〜環境と経済を両立し持続可能な発展を実現」することとされ、さらに中政策目標として「地球温暖化・エネルギー問題の克服」が示されている。
また、同基本計画を遂行するに当たって「社会・国民に支持され、成果を還元する科学技術」が基本姿勢として掲げられているほか、「地球温暖化対策技術研究開発の推進について」(平成15年4月総合科学技術会議)においても、更なる革新的技術の創出による飛躍的な温室効果ガスの削減に向け、温暖化対策技術の研究開発における基礎研究の重要性が指摘されている。地球温暖化問題に対し、基礎研究の成果をイノベーションを通じて社会・国民に還元するべく、戦略的創造研究推進事業において本戦略目標を打ち立てることは、まさに基本計画に応えることとなる。
さらに、環境分野推進戦略の戦略重点科学技術としても4つの戦略の1つとして、「地球温暖化に立ち向かう」こととされ、地球規模の観測と気候変動の予測とともに、地球温暖化問題に適応できる将来社会を設計し実現する科学技術が示されている。
科学技術基本計画や分野別推進戦略における以上のような推進計画に加え、昨年のハイリゲンダムサミットにおける首脳宣言において、気候変動問題への取組が特に強調され、具体的に気候変動を抑える鍵となる技術の広範な採用を目指して、研究・技術革新活動の拡大や、気候変動に取り組むための戦略的計画の実施が求められている。加えて、「2.本戦略目標の具体的な内容」の冒頭に示したように、昨年のIPCC第4次評価報告書とりまとめ、ノーベル平和賞受賞、気候変動に関する国際連合枠組条約第13回締約国会議(COP13)の議論など、国際的に地球温暖化対策は喫緊の課題となっている。

4.当該研究分野における研究振興方策の中での本研究事業の位置づけ、他の関連施策との切り分け、政策効果の違い

 現在、IPCC等の国際的な場での議論においては、地球温暖化の進行という現実を踏まえた緩和策の重要性が指摘されており、関係各省で温暖化対策技術の研究開発が進められている。
環境省や経済産業省においては、京都議定書の第1次約束期間(2008年〜2012年)内での事業化・製品化が可能で、早期に対策効果が現れる技術を中心とした研究開発が進められており、また新エネルギー・産業技術総合開発機構において進められている基礎研究開発も新規産業創造と産業競争力強化に資することを目的とし、企業を中心としたものとなっている。
2050年までに世界全体の温室効果ガスの排出量を半減させるという目標のためには、先進国である日本はそれ以上の、約80%の削減が求められる。従って、現状の対策技術及びその延長線の技術を超える発想が必要である。そのため、文部科学省として大学をはじめとする革新的な基礎研究の知見・技術を結集した研究開発を推進する必要がある。
文部科学省における「地球環境科学技術に関する研究開発の推進方策について」(平成18年7月科学技術・学術審議会研究計画・評価分科会)では、気候変動研究領域において、今後取り組むべき研究課題として、気候変動への緩和策が提示されている。しかしながら現在は、気候変動研究領域に関し観測・予測・評価についての取組に比して、緩和策への取組が十分とはいえない状況にあり、本戦略目標では、基礎研究の成果をイノベーションを通じて、長期スケールを見据えつつも近い将来での適用を目指した気候変動緩和策として生かす重要な役割を担う。
具体的に研究内容でみると、太陽電池、海洋エネルギー、バイオエネルギー等の自然エネルギーを有効利用したエネルギー技術は、二酸化炭素の排出抑制を実現する技術として期待が大きいものの、火力発電や原子力発電など既存電力源との発電コスト及び電力コスト競争に耐えるとともに発電効率の高効率化が求められている。また、二酸化炭素の削減にもつながる固定・利用技術においては、分離・回収プロセスでのエネルギー消費やコストの問題及び貯留プロセスでの周辺環境への影響評価といった課題が残されており、未だ実現に向けての課題が多い。このようにそれぞれブレークスルーをもたらす基礎研究の成果を生かすことへの期待が高い。
本戦略目標では、地球温暖化の原因物質である二酸化炭素の排出抑制・削減に向けて制約となる課題を解決する全く新しい概念及び技術の基礎研究を推進し、10年20年後に新たな二酸化炭素排出抑制・削減技術が社会に組み込まれるような技術革新を促す。

5.この目標の下、将来実現しうる成果等のイメージ、他の戦略重点科学技術等に比して優先して実施しなければならない理由、緊急性、専門家や産業界のニーズ

 2007年ハイリゲンダムサミットにおいて気候変動への対処が大きなテーマとして取り上げられ、2007年のノーベル平和賞はIPCCの気候変動への警鐘に対し贈られている。さらに本年7月に北海道洞爺湖で開催されるG8サミットにおいて環境・気候変動は主要なテーマの一つとなっており、「環境立国日本」としてリーダシップを発揮することを目指している。
本戦略目標では、二酸化炭素の大幅な削減を実現するため、今までにないアプローチによる新規技術やブレークスルーによって、既存の産業構造やエネルギーインフラの枠組みにイノベーションをもたらす革新的技術を開発し、「環境立国日本」として世界最先端の技術を保有することを目指す。

6.本研究事業実施期間中に達成を目指す研究対象の科学的裏付け

 我が国では、温暖化抑制に関わる研究水準、技術開発水準、産業技術力は、質、量ともに、いずれの面でも優れている。しかし、温暖化抑制を実現する技術は多様であることが望ましく、今後も既存技術の高度化を推進しつつも、これまでの概念には捕らわれることなく新しい概念に基づく技術を創出することも重要な観点である。
太陽光を電気エネルギーに変換する太陽電池は、日照時間などの条件の制約があるものの、地球上のほとんどの場所で小規模でも利用できるエネルギー源として期待される。太陽電池の利用形態として大規模発電設備及び分散型オンサイト発電システムが想定されている。しかしながら、それぞれを実現するためには解決すべき課題も少なくなく、例えば、蓄電技術、送電技術、蓄電・送電システムの最適化・各部材の性能を飛躍的に向上させる材料の創製などに今後の発展が期待されている。
太陽光を利用した環境低負荷な発電システムに水素エネルギー生産がある。この技術については、その原理が確認できた段階であり、今後はエネルギー交換効率の向上を目指した光触媒や新規材料の基礎的研究の推進、太陽電池と組み合わせた水分解の研究開発、水素社会を実現するための水素貯蔵・運搬・安全性確保など、実用化を目標とした取り組みが求められている。
海洋には膨大なエネルギーが様々な形で蓄えられており、海に囲まれた我が国にとって、石油代替エネルギーとしての海洋エネルギーの有効利用は将来的に非常に有効な技術となる。現在、波力発電、潮流発電、海洋温度差発電など様々な海洋エネルギーの利用に向けた研究が進められているものの、実用化までには至っておらず、今後のブレークスルーを目指したさらなる研究開発の推進が必要である。 生物資源由来のバイオマス・エネルギーは、石油や石炭に代わるエネルギー源として期待されている。現在、欧米を中心に食料系バイオマス資源からバイオエタノールやバイオディーゼルが生産されているが、新たな問題として食糧の価格高騰、栽培農園の拡大による森林破壊が顕在化している。これらの問題を解決する方法の一つとして、非食料系資源利用への転換が挙げられている。非食料系バイオマスの資源化を実現するため、育種や栽培技術、遺伝子組み換え技術、収集・運搬・前処理方法、高活性な新酵素などセルロースやリグニンのバイオマス資源化などの研究開発の推進が必要である。
バイオマス資源賦存量の多い、水域利用の新たな研究開発として水生(微)生物のエネルギー資源化技術開発が始まっている。具体的には光合成機能アップによる増殖能力や燃料となる物質生産力の増大、水素ガスを発生する細菌、さらには藻類やプランクトンの発酵やガス化によるエネルギーの獲得などがあるが、現在は科学的知見を蓄積している段階であり、将来的に革新的な技術として実用化の可能性を探るためにはさらなる研究開発の推進が必要である。
二酸化炭素の分離・回収には、化学吸収法、物理吸収法、膜分離法などがあり、我が国では、化学吸収法を用いた実証プラントの実績があるなど世界的にみても技術レベルは高いが、さらなる低コスト・低エネルギーに向けた研究が求められる。今後は、高分子膜やセラミック膜などの分離膜を用いた効率的な分離・回収技術の構築が期待される。
二酸化炭素の地層貯留については、すでに実証段階にある技術開発が行われている。一方、海洋隔離に関しては、海洋環境への影響が十分に把握されていないことから、基礎的研究段階に留まっている。我が国においては、固有の地質状況を反映して適地の選定などに課題も多いことから、環境に配慮した海洋隔離技術については今後検討すべき課題となっている。そのためには、材料技術分野と融合した隔離技術構築の可能性を探ることが候補として考えられる。
これらのほか、今まで温暖化原因物質としてされてきた二酸化炭素の有効利用を可能とするための基礎的研究を通じて、温暖化問題を克服できる持続可能な社会を実現させる。

7.この目標の下での研究実施にあたり、特に研究開発目標を達成するための留意点

 低炭素社会の実現を目指すための技術開発は、二酸化炭素の排出抑制・削減から固定化・有効利用まで非常に広範囲であり、技術開発が散発的になるおそれがある。そのため、適切な目標設定により有効な技術に焦点を絞り、それら技術が社会にどう実装されるか、技術の実現によって想定される二酸化炭素削減量などについての具体的な展望を応募段階で示すことを課すなど、効果的・効率的に開発をすすめていくことが必要である。
また、地球温暖化という世界規模の問題の解決のため、世界的な動向を俯瞰しつつ、政策的に適切に研究開発の方向性を定めていくことが重要である。
(補足)本研究事業実施期間中に達成を目指す政策的な目標
 我が国においては、二度の石油ショックを経験する中で、各種の非化石資源エネルギーに関する研究開発が進められてきた。二酸化炭素の排出抑制にも繋がるものとして期待される新エネルギー開発や省エネルギー・再生可能エネルギーの推進について我が国は、高い水準の技術を有している。また、二酸化炭素の固定・利用に関わる技術の一つである二酸化炭素回収・貯留技術についても、IPCC第4次評価報告書においても2030年までに商業化されることが予想される主要な緩和技術とされている。
しかしながら、新エネルギー・再生可能エネルギー技術についてはその本格的な実用化には、未だなお多くの技術革新のステップを経る必要があるほか、二酸化炭素の固定・利用技術についても二酸化炭素の分離・回収にかかるエネルギーやコストが大きいことや、貯留・隔離した二酸化炭素による周辺環境への影響の評価が不十分であるなど、実用化に向けた課題は多く、これらの課題解決のために新しい概念による新しい技術の芽が必要である。
本戦略目標はそのための土壌として、革新的な薄膜型太陽電池・有機太陽電池や量子ドットといった新概念の太陽電池をはじめとする性能の抜本的向上を目指したエネルギー生産・貯蔵技術、低コスト・低エネルギーで二酸化炭素の分離・回収を可能とする新規溶媒や高分子膜、海洋エネルギーやバイオエネルギー等を利用したエネルギー生産技術や二酸化炭素利用技術など、既存の技術開発のブレークスルーにつながる基礎研究及び新しい概念による技術革新をもたらす基礎研究を促進することによって、二酸化炭素排出抑制・削減を実現する革新的社会の構築に向け、10年、20年後に革新的技術の基盤を創出することを目指す。

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研究領域 研究総括
二酸化炭素排出抑制に資する革新的技術の創出 安井 至
((独)製品評価技術基盤機構 理事長/国際連合大学 名誉副学長)
 本研究領域は、我が国がハイリゲンダムサミットにおいて提案した2050年までに世界の温室効果ガスの排出を半減させるという目標に向け、主に二酸化炭素の排出削減について、既存の抑制技術の2倍程度の効率を有する革新的技術の開発を目標としています。例えば、再生可能エネルギーにおける画期的な性能向上を実現しうる技術、さらには、大気中の二酸化炭素の革新的な処理を可能とする技術、等の直接的、間接的二酸化炭素排出抑制技術を、新概念、新原理に立脚して創出することで低炭素社会の実現を目指す研究を対象とするものです。
  具体的には、原子力を除く非化石資源の新エネルギー技術全般を対象とするものであり、既存製品の効率を抜本的に向上できるエネルギー生産・貯蔵技術や革新的低コスト・低エネルギー化を実現しうる技術、例えば、新概念の太陽電池、二酸化炭素処理技術、海洋エネルギーやバイオエネルギー等を利用した技術などを対象とします。また、これらの技術に加え、化石資源エネルギーの利用を前提としつつも、二酸化炭素放出量を激減しうる対策技術が含まれます。このように、主にエネルギー供給側の技術全般を対象としていますが、省エネルギーを意図した需要側技術も、ある種のエネルギー創生技術であるという立場から、革新的であり、かつ社会へのインパクトの高いものであれば対象とします。
  現在の産業構造やエネルギーインフラ構造の枠組みにイノベーションをもたらす目的基礎研究の提案を期待しますが、その提案にあたっては、その技術が2020〜30年程度までに実用化された際、どの程度の排出抑制が期待できるか、何億トンの削減が可能といった定量的なシナリオが描けることを要件とします。
(所属・役職は、平成23年3月時点のものです。)
 
内本 喜晴 (京都大学大学院人間環境学研究科 教授)
「低炭素社会のためのs−ブロック金属電池」  (622kb)

河本 邦仁 (名古屋大学大学院工学研究科 教授)
「高効率熱電変換材料・システムの開発」  (342kb)

小島 克己 (東京大学アジア生物資源環境研究センター 教授)
「熱帯泥炭の保全と造林による木質バイオマス生産」  (308kb)

冨重 圭一 (東北大学大学院工学研究科 教授)
「触媒技術を活用する木質系バイオマス間接液化」  (542kb)

吉川 暹 (京都大学エネルギー理工学研究所 特任教授)
「有機薄膜太陽電池の高効率化に関する研究」  (1675kb)

渡邉 信 (筑波大学大学院生命環境科学研究科 教授)
「オイル産生緑藻類Botryococcus(ボトリオコッカス)高アルカリ株の高度利用技術」  (534kb)

小川 健一 (岡山県農林水産総合センター生物科学研究所植物レドックス制御研究グループ グループ長)
「CO2固定の新規促進機構を活用したバイオマテリアルの増産技術開発」  (565kb)

近藤 昭彦 (神戸大学大学院工学研究科 教授)
「海洋性藻類からのバイオエタノール生産技術の開発」  (597kb)

田中 剛 (東京農工大学大学院工学研究院 准教授)
「海洋微細藻類の高層化培養によるバイオディーゼル生産」  (676kb)

橋詰 保 (北海道大学量子集積エレクトロニクス研究センター 教授)
「異種接合GaN 横型トランジスタのインバータ展開」  (418kb)

宮山 勝 (東京大学先端科学技術研究センター 教授)
「プロトン型大容量電気化学キャパシタの研究」  (366kb)

辰巳砂 昌弘 (大阪府立大学大学院工学研究科 教授)
「固体界面を制御した全固体二次電池の創製」  (535kb)

山内 美穂 (北海道大学触媒化学研究センター 准教授)
「高選択的触媒反応によるカーボンニュートラルなエネルギー変換サイクルの提案」  (506kb)

山口 猛央 (東京工業大学資源化学研究所 教授)
「革新的全固体型アルカリ燃料電池開発のための高性能OH-イオン伝導膜の創生と燃料電池システム設計基盤の構築」  (409kb)

山崎 聡 ((独)産業技術総合研究所エネルギー技術研究部門 主幹研究員)
「超低損失パワーデバイス実現のための基盤構築」  (295kb)

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