コンクリートは世界で年間約300億トン使われ、製造に伴う排出は世界全体の最大8％を占めます。長寿命化やCO₂の回収・再利用によって排出を減らす技術の開発が進んでいます。
大量使用とセメント製造が排出を押し上げる
コンクリートは水に次いで多く使われる素材です。道路や下水道、建物など幅広い用途に使われ、現代の社会基盤を支えてきました。一方、セメント製造に伴う排出が大きく、使用量の多さが環境負荷につながっています。
排出源には、製造に使う熱や電力に由来するものと、原料の石灰石に由来するものがあります。石灰石を焼成する工程では、炭酸カルシウムが酸化カルシウムに変わる際にCO₂が発生します。住友大阪セメントは、両方の排出を対象に削減を進める方針を掲げています。
IHIと太平洋セメントが開発を始めた技術では、セメント製造工程でCO₂を回収する設備として、CO₂回収型仮焼炉を導入する計画です。セメント製造のCO₂排出量の約60％は石灰石の焼成に由来します。両社は、原料由来とエネルギー由来のCO₂を合わせて高濃度で回収する技術を開発・実証します。
長持ちさせて再施工を減らす
コンクリートの環境負荷は、製造時だけで決まるわけではありません。現代のコンクリートは古代ローマの建造物より早く劣化します。補修や再施工が必要になることも、排出を増やす要因です。
MITの材料科学者アドミール・マシック氏らは、古代ローマのセメントに残されていた未反応の石灰に着目しました。ひびに水が入ると石灰が反応し、新たな石のような物質で隙間を埋める仕組みです。現代のコンクリートには、この働きをする石灰の塊がありません。
マシック氏が設立した新興企業DMATは、未反応の石灰を残すコンクリートを開発しています。同氏は、この仕組みによって建造物の寿命を約50％延ばし、コンクリートの炭素排出量を40％減らせると見込んでいます。
CO₂の再利用と電力貯蔵を試す
セメント工場では、回収したCO₂を燃料の製造に使う取り組みも始まっています。メタネーションは、CO₂と水素を触媒で反応させ、メタンを合成する技術です。IHIは、合成したメタンを工場の熱エネルギーとして使うことを目指しています。
IHIと太平洋セメントは、回収した高濃度CO₂のうち、エネルギー由来の排出に相当する量をメタン合成に回す計画です。事業期間は2021年度から2030年度までの最大10年間です。両社は、CO₂の回収から製造工程での利用までを含めて実証します。
別の研究では、電気を通すコンクリートに太陽光発電の電力を蓄え、夜間に取り出す方法が試されています。マシック氏は、この技術がコンクリートの用途を変える可能性に期待を示しています。また、バハマでは新興企業Partannaが、建物の寿命を通じて182.6トンのCO₂を固定すると主張する住宅を建設しました。
削減目標と普及の壁
住友大阪セメントは、2030年にエネルギー起源CO₂の排出原単位を2005年比で30％削減する目標を掲げています。具体策には、化石燃料を代替する燃料の利用拡大や省エネルギー設備の導入、木質チップなどを使った自家発電が含まれます。2050年に向けては、プロセス由来CO₂の削減技術や低炭素コンクリート、CO₂の回収・利用・貯留技術にも取り組む方針です。
開発中の技術がモデル住宅や実証施設から一般の建設現場へ広がるには時間がかかります。Voxは、米国のコンクリート関連スタートアップが連邦政府の資金や調達契約を失ったと報じ、投資が潜在力に追いついていないと評価しています。利益率が薄い建設業界で、既存の工法を新しい材料へ切り替えることも課題です。
