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前言

作为应对地球变暖的措施，减少大气中的二氧化碳（CO₂）等温室气体（GHG）排放是全球性的课题，自《巴黎协定》以来，这一问题愈发重要。其中，将CO₂分离-回收并作为燃料、化工产品以及矿物进行有效利用和再利用的碳循环利用技术，近年来作为有助于CO₂减排的技术备受关注。在钢铁行业，由于炼铁过程中会向大气排放大量CO₂，因此回收并循环利用排放的CO₂的技术应用极为重要。另外，碳循环利用技术有时也几乎与CO₂有效利用技术（CCU：碳捕集与利用）技术同义使用，但在本文中，将包括CCU在内的统称表述为“碳循环利用技术”。

在日本，有关碳循环利用技术的引入情况，经济产业省发布的“碳循环利用技术路线图”中明确列出了具体目标值。其中，从生命周期评价（LCA）和成本的角度阐述了合成燃料和混凝土等相关技术的CO₂减排目标值。因此，在引入这些技术或确定技术开发的目标值时，有必要进行正确的评价。另一方面，碳循环利用技术大多由CO₂分离-回收、制氢、CO₂转化等多个技术构成。由于这些技术的运用条件不同，评价结果也不同。同样，评价范围和CO₂计算的方法不同，评价结果也会不同。但要统一确定这些范围和方法，达成全球共识是极其困难的。

本文将概述这些碳循环利用技术的评价课题，简要介绍国内外解决这些课题的动向，并提出今后在评价碳循环利用技术方面需要采取哪些措施。

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国内外关于碳循环利用技术评价的动向和需要解决的课题

2.1国内外关于碳循环利用技术的评价方法

在将基于LCA的碳足迹作为基础来评价碳循环利用技术的CO₂减排量（效果）的情况下，评价范围包括CO₂固定发生源、CO₂分离-回收、制氢、CO₂转化、CO₂利用。此外，在制氢方面也需要根据天然气的水蒸气重整和电解水等技术特性来研究评价范围。许多研究论文计算了基于ISO14040/14044确定的评价范围内的所有工艺在生命周期中的CO₂排放量。将现有产品与通过碳循环产生的产品在生命周期中的CO₂排放量的差值作为碳循环利用技术的CO₂减排量计算。当然，如果评价范围不同，该生命周期中的CO₂排放量和CO₂减排量的结果也不同。

作为总结碳循环利用技术的LCA和经济性评价方法的一个例子，以欧美为主，由全球二氧化碳倡议（GlobalCO₂Initiative）主导制作了“碳捕集与利用生命周期评价指南”。该评价指南对碳循环利用技术的LCA和经济性评价（TEA）规定了基本准则，并说明了评价范围和CO₂减排量的计算方法。具体而言，通过现有产品和碳循环产品的CO₂排放量之差来计算碳循环利用技术在生命周期中的CO₂减排量。但在此时的评价范围中增加了CO₂固定发生源的“系统扩展法（SystemExpansionApproach）”的概念。这个想法与NiklasvonderAssen发表的“AvoidedBurden（避免负担）”中的思路类似。

另一方面，该方法在CO₂固定发生源侧生产的主产品（如炼铁厂的粗铁）与CO₂回收再利用侧（如进行甲烷化处理合成甲烷）的主产品的功能单位有不同的情况，产生了制铁侧和合成侧如何分配作为评价结果的CO₂减排量的问题。NiklasvonderAssen认为这种方法不适用于碳循环利用技术的LCA。“系统扩展法”除了适用于碳循环利用技术的评价以外，也适用于钢铁等产品循环利用时的CO₂减排量的计算。不过，像碳循环利用这样回收再利用CO₂的情况下，分配的方法变得更加复杂。

此外，有文献提出了不将CO₂固定发生源纳入评价范围的“单一功能系统（mono-functionalsystem）”的想法。这与被称为“截断法（Cut-offApproach）”的想法相近。例如，NilsThonemann实施的碳循环利用技术的元分析（Meta解析）就是在这个评价范围内进行。

此外，国际能源署（IEA）的“温室气体研发计划”中的“二氧化碳捕集和利用技术的温室气体核算——CCU温室气体核算指南”也给出了碳循环利用技术评价方法指南。此外，日本经济产业省主导的“CO₂计算工作小组”对碳循环利用技术评价方法也进行了研究。根据这些研究结果，国立研究开发法人新能源·产业技术综合开发机构（NEDO）公布了“以研究开发初期阶段的CCU技术为对象的生命周期CO₂排放量简易评价指南”。该指南按照上述“截断法”规定了对生命周期内的CO₂排放量和CO₂减排量进行评价的具体步骤，同时也提供了应该使用的背景数据以及用于评价的简易工具。

2.2关于碳循环利用技术的评价范围和分配的观点

以下详细说明在2.1节中概述的碳循环利用技术的评价范围和CO₂减排量分配的观点。图1表示在评价范围中不添加CO₂固定发生源而通过“截断法”来评价CO₂减排量的情况的概念。

如图1所示，通过碳循环利用技术进行燃料合成时，CO₂减排量通过现有的燃料合成与碳循环利用技术的燃料合成的生命周期中CO₂排放量的差值求出。在现有的燃料合成中，例如开采化石资源，将其作为燃料加工时，以及使用生成的燃料时会排放CO₂。另一方面，在碳循环利用技术的燃料合成中，将从CO₂固定发生源分离-回收的CO₂加工合成燃料。这个加工过程排放的CO₂与现有燃料的情况没有变化（具体数值不同）。但燃料使用产生的CO₂排放量不在评价范围内，因为在CO₂固定发生源中已经进行了计算，所以没有必要进行重新计算。因此，采用“截断法”将CO₂固定发生源置于评价范围之外时，在使用碳循环利用技术的合成燃料中，因燃料使用而产生的CO₂排放量为0。

图2表示通过系统扩展法同样对CO₂减排量评价时的概念。如图2所示，利用系统扩展法进行减排量评价时，基于碳循环利用技术合成燃料的CO₂减排量也可以通过现有的燃料合成与基于碳循环利用技术的燃料合成的生命周期中的CO₂排放量的差值求得。在现有的燃料合成中，除了在化石资源开采、燃料加工以及燃料使用中排放的CO₂之外（为了符合碳循环利用技术的燃料合成和生成物的条件），还需要加上来自碳循环利用技术从CO₂固定发生源排放出的CO₂。

另一方面，在基于碳循环利用技术的燃料合成中，包含CO₂固定发生源在内的CO₂分离-回收、合成燃料加工、燃料使用的CO₂排放量在评价范围内。来自CO₂固定发生源的CO₂排放量计入因使用合成燃料而产生的CO₂排放量，因此避免双重计算。最终的现有燃料合成与基于碳循环利用技术的燃料合成的CO₂排放量之差，如图2所示。

利用系统扩展法对CO₂减排量计算时，也存在上述的分配问题。具体而言，CO₂减排量的贡献量需要在CO₂固定发生源、CO₂分离-回收、燃料合成的企业之间分配。此时，在各个供应商的产品不同的情况下，有必要研究如何设定功能单位。到目前为止，研究论文中提出了各种各样的方法，如根据经济价值进行分配等，但尚未提出世界通用的方法。这就是为什么NiklasvonderAssen和其他研究人员认为在评估碳循环利用技术时不应该设定基于系统扩展法的评估范围的原因。

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结语

本文介绍了日本国内外关于碳循环利用技术评价中的评价范围的设定方法以及由此产生的CO₂减排量的计算方法的研究趋势。在此基础上，具体说明根据评价范围不同，CO₂减排量的计算方法也不同，同时说明了采用系统扩展法进行碳循环利用技术评价时，应解决形成共识的分配问题。

目前，正在开展各种工作来制定碳循环利用技术评价的全球通用指导方针。另一方面，分配问题与地域特性和企业问题的决策有关，因此方针化变得极其困难。但是，分配方法不应局限于一种，应提出多种方法，并向国内外展示各种评价（计算）方法，从而可以支持评价者自己决定考虑了地域特性和企业之间状况的最佳方法。

今后，评价方法不再局限于一种，而是有必要根据评价者、决策者的情况制定灵活的指导方针。最终目标是使通过碳循环利用而产生的CO₂减排量能够登记在国家自主贡献（NDC）中，并且进一步促进作为碳信用使用。关于为此的评价方法和指南应该如何制定，希望进一步加强国际对话。