LCS-FY2020-PP-06
二酸化炭素のDirect Air Capture（DAC）法のコストと評価（Vol.2）
―吸着分離プロセス―
概要
2019年度はKOH-CaCO3アルカリ吸収法によるDACプロセスについて評価した。本提案書では、アミン/ナノファイバー系およびMOFs-74（Metal-Organic Frameworks）系を用いた吸着法によるDACプロセスについて検討し、コストや課題など検討した。
アミン/ナノファイバー系は、吸着性能が低くかつ吸着材での通気抵抗が大きく、エネルギーコストが高くなる。吸着容量を0.7mol/kg、吸着速度を0.5mol/kg/hと想定したケースでは、DACコストは117円/kg-CO2であった。
MOFs系はハニカム構造を想定したため通気抵抗はアミン/ナノファイバー系より低く、エネルギーコストは低い。しかし吸着材のMOFsの価格が高く、吸着剤の寿命を想定の倍（4年）以上にする必要がある。またハニカム構造MOFs吸着剤につき性能など実証する必要がある。吸着容量を2.1mol/kg、吸着速度を1.5mol/kg/hと想定したとき、DACコストは71円/kg-CO2であったが、今後実証が必要である。
KOH-CaCO3アルカリ吸収法では、DACコストは35円/kg-CO2であり[1]、この数値以下か否かを実証するなど課題はあるが、現状では有望なプロセスである。
アミン/ナノファイバー系AEAPDMS－CO2－H2Oの吸着特性を、Gaussianを用いて量子化学計算を行った。水分の有無で電子状態が変化し吸着特性が変わることや、吸着の容易さや吸着熱も推測できた。量子化学は開発の効率化の有力なツ－ルとなる。
DACコストを、できれば20円/kg-CO2以下とする技術開発が必要である。