カーボンニュートラルを実現するために必要な技術、取り組むべき課題について紹介して下さい。また、カーボンニュートラル、カーボンゼロ、ネットカーボンゼロの違いについても教えて下さい。
カーボンニュートラルとは，温室効果ガスについて，「排出を全体としてゼロにする」ことです。「全体としてゼロに」とは，「排出量から吸収量と除去量を差し引いた合計をゼロにする」ことを意味しています。排出を完全にゼロに抑えることは現実的に難しいため，排出せざるを得なかった分については同じ量を「吸収」または 「除去」することで，差し引きゼロ，正味ゼロ（ネットゼロ）を目指すというものです [1]。
2015年にパリ協定が採択され，世界的な平均気温上昇を産業革命以前に比べて 2℃ より十分低く保つとともに，1.5℃ に抑える努力を追求することなどを合意しました。この実現に向けて，世界が取組を進めています [2]。
1. カーボンニュートラルを実現するために必要な技術，取り組むべき課題
カーボンニュートラルを実現する技術として以下のものがあります [3] [4] [5]。
(1) 省エネルギー，エネルギー効率の向上
(2) 電力部門
➀ 再生可能エネルギーによる発電システムの導入拡大、 ② 原子力発電の最大限の活用，安全性に優れた次世代炉の開発、 ③ 火力発電における水素発電，アンモニアなどのカーボンフリー燃料の利用、 ④ CO2を回収・貯留して利用する「CCUS」
(3) 非電力部門
➀ 工場などの産業分野において，機器のエネルギー源を電力にする「電化」の促進、 ② バイオマスの活用、 ③ 鉄鋼業：水素還元による製鉄などの製造プロセスの改善、 ④ 光触媒を用いて太陽光によって水から水素を分離し，水素と工場から排出されるCO2を組み合わせてプラスチック原料を製造する人工光合成技術、 ⑤ セメント産業： CO2を廃コンクリートなどに用いて炭酸塩として固定し，原料などに使用するCCUSの取り組み、 ⑥ CO2を利用した「CO2吸収コンクリート」の開発
(4) 運輸 ： ➀ 電動化、 ② バイオ燃料、 ③ 水素燃料
(5) 業務および家庭 ： ➀ 電化の促進、 ② 水素燃料電池の導入拡大、 ③ 蓄電池活用
2. カーボンニュートラル，カーボンゼロ，ネットカーボンゼロの違い [6] [7]
カーボンニュートラルは，温室効果ガスの排出を全体としてゼロにすることです。これは，排出量から吸収量を引いた合計がゼロになることをいい，ネットゼロや実質ゼロと同じです [6]。カーボンゼロも同じ意味で用いられています [7]。
3. 水素の製造，保存，運送，利用技術 [8]
3.1 水素エネルギーの特徴
エネルギー資源としての水素には次の特徴があります。
水素は，水から電気分解によって取り出すことができるほか，石油や天然ガスなどの化石燃料，メタノール，エタノール，下水汚泥，廃プラスチックなど，さまざまな資源から作ることができます。 製鉄所や化学工場などでも，プロセスの中で副次的に水素が発生します。
また，水素は，酸素と結びつけることで発電したり燃焼させて熱エネルギーとして利用したりすることができますが，CO2を排出しません。
3.2 水素エネルギーの応用技術
水素の利用先として期待されているのは，燃料電池自動車（FCV）や燃料電池バス（FCバス）があります。水素の製造方法によりますが，自動車の低炭素化を図ることができます。また，フォークリフトなどの産業用車両での水素利用も始まっています。そのほかに，家庭用燃料電池があります。これは，燃料電池によって水素から発電をするとともに，排熱も利用して総合的にエネルギーの利用効率を高めたものです。
また，水素タービンによる発電は，2050年事典で累計容量は，最大約3億kWが想定されています (タービン市場は，最大約23兆円) [5]。そのほかにや，水素還元による製鉄も検討されており，世界市場展望は，2050年時点で最大約5億トン/年とされています [5]。
4. これからの自動車（電気，燃料電池，水素エンジン）
文献 [5] では，「2050年の自動車のライフサイクル全体でのカーボンニュートラルを目指すとともの，蓄電池産業の競争力強化を図る。」と述べられています。自動車の電化の推進として，これまでのハイブリッド自動車(HV)，プラグインハイブリッド自動車 (PHV) の普及や，電気自動車 (EV) の 普及が挙げられます。 また，燃料電池自動車 (FCV) も販売されており，トラックやバスなどへの適用が期待されています。
燃料のカーボンニュートラル化として，バイオ燃料や合成燃料があります。合成燃料は，CO2とH2を合成して製造される燃料です。複数の炭化水素化合物の集合体で，「人工的な原油」とも言われています [9]。 原料となるCO2は，発電所や工場などから排出されたCO2を利用しますが，将来的には，大気中のCO2を直接分離・回収する「DAC技術」を使って直接回収されたCO2を再利用することが想定されています。
水素は，製造過程でCO2が排出されることがない再生可能エネルギー（再エネ）などでつくった電力エネルギーを使って，水から水素をつくる 「水電解」 をおこなうことで調達する方法が基本となります。 再生可能エネルギー由来の水素を用いた合成燃料は 「e-fuel」 とも呼ばれています [9]。
また，自動車の電動化において重要なのが蓄電池ですが，蓄電池の大容量化，低コスト化が進められています。 全固体リチウムイオン電池や革新型電池の性能向上，蓄電池材料性能向上のほか，電気自動車用の蓄電池を電力系統の需給調整用に用いるリユースも検討されています [5]。
その他に車の使い方の変革として，様々な移動サービスやデジタル技術の活用，道路，都市インフラとの連携が挙げられます。 文献 [10] では，『2050年に向けて，「世界中の誰もが便利で快適に，カーボンフリーのモビリティサービスを享受できる社会」を目指す。そのために，社会が変わる，そして，自動車が変わる必要がある。』 と述べられています。
参考文献：
[1] 資源エネルギー庁：「「カーボンニュートラル」って何ですか？（前編）～いつ，誰が実現するの？」 https://www.enecho.meti.go.jp/about/special/johoteikyo/carbon_neutral_01.html
[2] 環境省：｢脱炭素ポータル：カーボンニュートラルとは｣https://ondankataisaku.env.go.jp/carbon_neutral/about/
[3] 資源エネルギー庁：「「カーボンニュートラル」って何ですか？（後編）～なぜ日本は実現を目指しているの？」 https://www.enecho.meti.go.jp/about/special/johoteikyo/carbon_neutral_02.html
[4] 電気事業連合会：「2050年カーボンニュートラルの実現に向けて」 https://www.fepc.or.jp/sp/carbon-neutral/
[5] 経済産業省：「2050年カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦略」 https://www.meti.go.jp/policy/energy_environment/global_warming/ggs/index.html
[6] 資源エネルギー庁：「日本のエネルギー 2020年度版 「エネルギーの今を知る10の質問」」 https://www.enecho.meti.go.jp/about/pamphlet/energy2020/003/
[7] 日本経済新聞：「カーボンゼロとは 温暖化ガス減らし排出量実質ゼロに，きょうのことば」 https://www.nikkei.com/article/DGXZQODF311920R31C20A2000000/
[8] 資源エネルギー庁：「「水素エネルギー」は何がどのようにすごいのか？」 https://www.enecho.meti.go.jp/about/special/johoteikyo/suiso.html
[9] 資源エネルギー庁：｢エンジン車でも脱炭素？グリーンな液体燃料「合成燃料」とは｣ https://www.enecho.meti.go.jp/about/special/johoteikyo/gosei_nenryo.html
[10] 経済産業省：｢第3回 産業構造審議会 グリーンイノベーションプロジェクト部会 産業構造転換分野ワーキンググループ 資料2 「次世代蓄電池・次世代モータの開発」プロジェクトに関する研究開発・社会実装の方向性｣ https://www.meti.go.jp/shingikai/sankoshin/green_innovation/industrial_restructuring/pdf/003_02_00.pdf
（名古屋工業大学 准教授 青木 睦 記）
