CCUSとは？CCU・CCSとの違いも解説

CCUSの定義

CCUS（CO₂回収・有効利用・貯留）とは、Carbon dioxide Capture, Utilization and Storageの略語で、火力発電所や工場などから排出された二酸化炭素（CO₂）を分離・回収し、資源として有効利用する（CCU）、または地下の安定した地層の中に貯留する（CCS）技術です。

CCUSが2050年のカーボンニュートラル実現に向けて不可欠とされる理由は、どうしても削減しきれないCO₂排出が存在するためです。

特に、鉄鋼、化学、セメント、石油精製など、温室効果ガス排出量の削減が困難な産業（Hard-to-Abate sector）や発電所等で発生したCO₂を、地中に貯留・有効利用することが、エネルギー安定供給、経済成長、カーボンニュートラルを同時に実現するためには不可欠です。 このような背景を踏まえ、CO₂排出量を抑制するための取り組みとして注目されているのがCCUSです。

CCUSとCCU・CCSの違い

＜CO₂回収の技術マップ＞

参考：国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「CO₂分離回収技術の進化で、カーボンニュートラル実現を目指す！」を元に作成

CCUS、CCU、CCSの3つの言葉は似ていますが、アルファベットの「U」と「S」のどちらを含んでいるかで、その役割は明確に分かれます。

CCU

CCU（Carbon dioxide Capture and Utilization）とは「CO₂の回収・利用」を意味し、「U：利用（Utilization）」に焦点を当てた技術です。CO₂を燃料やプラスチックなどに変換して利用したり（カーボンリサイクル）、そのまま直接利用したり、様々な方法で資源としてCO₂を有効利用することにより、GHG排出量削減という環境価値と、CO₂を有価物に変換する経済的な価値を同時に生み出すことが期待されています。大気中のCO₂を削減するだけでなく、経済的な価値を生み出すカーボンリサイクルを実現する点が最大の特徴です。

CCS

CCS（Carbon dioxide Capture and Storage）とは「CO₂の回収・貯留」を意味し、「S：貯留（Storage）」に焦点を当てた技術です。地下にCO₂を埋め、化石燃料などに由来する炭素を地中に戻すことで、大気にCO₂を放出させないことを目的としています。

CCUS

これはCCSとCCUを組み合わせたもので、下図のようなフローが想定されています。利用（CCU）と貯留（CCS）といった双方のアプローチにより、総合的にCO₂削減を目指す取り組み、それがCCUSです。


 出典：NEDOグリーンイノベーション基金事業HP 

CCUSの文脈で、あわせて「DAC（直接空気回収：Direct Air Capture）」という技術について触れられることがあります。DACは「大気中から直接CO₂を回収する技術」で、CCUS（CO₂回収・利用・貯留）の枠組みでは『回収（Capture）』の一手法に位置づけられます。

また、DACで回収したCO₂を地中に貯留する取り組みを「DACCS（Direct Air Capture and Storage：直接空気炭素回収・貯留）」、燃料や化学品などに利用する取り組みを「DACCU（Direct Air Carbon Capture and Utilization：直接空気炭素回収・利用）」と区別して表記することもあります。

※DACについては、「DAC（二酸化炭素直接空気回収技術）とは？仕組み～展望までを解説」にて詳しく解説しています。

なぜ今CCUSがカーボンニュートラルに不可欠なのか？

CCUSは、単なる新技術の枠を超え、カーボンニュートラル実現に向けた国家戦略の要と言っても過言ではありません。実際、令和7年2月に閣議決定された「第7次エネルギー基本計画」においても、CCUSは極めて重要な位置付けにあります。エネルギー安定供給、経済成長、そしてカーボンニュートラルを同時に実現するには、CCUSが不可欠であることが明記されています。

このようにCCUSが注目されている背景には、国内の産業事情だけでなく、日本が国際社会に対して果たすべき重要な約束が深く関わっています。

パリ協定と2050年目標達成のため

日本が国を挙げてCCUSを推進する背景には、気候変動対策における世界共通の目標達成の使命があります。その出発点になるのが、2015年に採択されたパリ協定です。

パリ協定では、「世界の平均気温上昇を産業革命以前に比べて2℃より十分低く保ち、可能な限り1.5℃に抑える努力をする」という長期目標が掲げられました。この1.5℃目標を実現するためには、世界全体で急速かつ大規模な社会変革が求められます。

しかし、省エネの徹底や再生可能エネルギーの導入を最大限に進めたとしても、経済活動を行う以上、どうしても削減しきれないCO₂排出があります。実際、国際エネルギー機関（IEA）の分析によると、2050年にカーボンニュートラルを達成するためには、世界全体で年間約60億～80億tものCO₂をCCUS技術によって分離回収する必要があると試算されています。これは、2020年時点の世界のエネルギー関連CO₂排出量の約20%以上に相当する膨大な規模です。

つまり、再生可能エネルギーへの転換を最大限に進めたとしても、Hard-to-Abate sectorや発電所等から排出されるCO₂を相殺するためには、CCUSの技術が不可欠といえます。

CCUSの仕組み：二酸化炭素を「集めて」「使い」「埋める」

＜CCUSのイメージ＞

出典：環境省「CCUSを活用したカーボンニュートラル社会の実現に向けた取り組み」 p.1

カーボンニュートラルの実現に向けて重要な役割を担うCCUSは、さまざまな高度技術の集合体です。CO₂を分離・回収し、有効利用または貯留するプロセスでは、それぞれどのような技術が使われ、どのように機能しているのでしょうか。ここでは、その仕組みを詳しく見ていきます。

1. 分離・回収：CO₂をどう集めるか？

排ガスなどに含まれるCO₂を効率よく回収するためには、ほかのガスからCO₂だけを取り出す分離・回収の技術が不可欠です。

火力発電所などで主流となっているのが、化学吸収法（アミン吸収法）です。まず、CO₂と結合しやすいアミンという化合物（化粧品やせっけんにも使われている一般的な化学物質）を水で溶かし、そこに排ガスを接触させてCO₂を吸収させます。そして、そのアミン水溶液を約120℃に加熱することで、高純度のCO₂を大量に分離・回収するのが「アミン吸収法」という技術です。

これに加え、より省エネルギーな次世代技術として固体吸収材を用いた方法も開発されています。国内の実証事業では、低温蒸気でCO₂を分離できる特殊な吸収材を用い、排ガスだけでなく大気中の薄いCO₂を直接回収するDACへの応用も進められています。

2. 有効利用：CO₂を何に“変える”か？

こうして回収されたCO₂を、資源として有効利用する技術開発も進められています。その手法としては、化学反応によって別の物質に作り変える「変換利用」と、CO₂をそのまま使う「直接利用」の2つに大きく分けられます。

変換利用（カーボンリサイクル）

変換利用（カーボンリサイクル）は、CCUの中核をなす考え方で、排出されたCO₂を分離・回収したうえで、化学反応を通じて別の有用な物質へと「変換」して再利用する技術の総称です。CO₂を炭素資源として活用することで、化石資源に頼らずに燃料や化学品に必要な炭化水素を確保でき、持続可能な炭素の循環（カーボンニュートラル）の実現に貢献します。

主な変換先としては、①燃料（合成メタン・SAF・合成燃料e-fuelなど）、②化学品（ポリカーボネート、ウレタン、メタノールなど）、③鉱物（コンクリート・セメント等の建設資材）といった3分野が挙げられます。

直接利用

一方、化学的な性質を変えずに使う直接利用としては、油田にCO₂を圧入して原油の回収率を高める石油増進回収（EOR）が代表的です。そのほか、ドライアイスとしての利用や、農業ハウス内での光合成促進用ガスとしての利用など、用途に応じた多角的な資源化が進められています。

3. 貯留：CO₂をどこに“埋める”か？

そして、回収したCO₂は、大気中へ出さないよう地中深くの安定した地層に封じ込めます（CCS）。具体的には、地下800メートル以深にある隙間の多い砂岩や帯水層などの貯留層にCO₂を圧入します。この深さの圧力と温度下では、CO₂は気体と液体の中間的な性質を持つ超臨界状態となり、体積が大幅に圧縮されるため、効率よく大量に貯留することができます。もちろん、漏洩を防ぐために、貯留層の上部には泥岩などの遮へい層と呼ばれる蓋の役割をする地層が存在することが前提条件となります。

主な課題と問題点

しかし、CCUSの普及に向けては、さまざまな技術的・経済的な問題点が存在します。ここでは、その中でも特に指摘されている主な問題点を見ていきます。

1. 高額な導入・運用コスト

CCUSのサプライチェーンの中で最もコストがかかるのは①分離・回収の工程であり、総コストの約6〜7割を占めるとされています。排ガスからCO₂だけを取り出すプロセスには多大なエネルギーが必要で、特にアミン吸収法では再生時に高温加熱が必要となるため、コスト低減が最大の課題です。

さらに日本の場合、近海の海底下貯留層まで船舶でCO₂を輸送するシナリオが想定されています。その際には、CO₂を液化して船舶に積み込む工程が必要となり、液化・船舶輸送コストが追加で発生します。こうした背景から、政府はグリーンイノベーション基金などを通じて、分離・回収技術の省エネルギー化や、液化・輸送コストの低減に向けた技術開発を重点的に支援しています。

2. CO₂貯留適地の確保と安全性

日本は地質構造が複雑であるため、長期にわたり安定してCO₂を貯留できる適地を選定するには、綿密な地質調査が欠かせません。環境省の調査では国内に十分な貯留ポテンシャルがあるとされていますが、実際に事業化可能な場所を特定するには時間を要します。また、地震国である日本において、圧入による誘発地震のリスクや、貯留したCO₂の漏洩リスクに対する安全性の確保は最重要課題です。

こうした背景を踏まえ、2024年にはCCS事業法（二酸化炭素の貯留事業に関する法律）が成立しました（施行は2026年5月）。この法律により、事業を安全かつ適正に運営するための制度が整備され、事業者にはモニタリング・安全管理・情報公開などの厳格な保安規制の適用が求められるようになっています。政府は2030年までに年間600万〜1,200万t規模のCO₂貯留量の確保に目途をつけることを目標に掲げており、地質調査・安全性確保・制度整備を三本柱として事業化を推進しています。

＜CCS長期ロードマップ＞

出典：経産省「CCS長期ロードマップ検討会 最終とりまとめ 説明資料p.5」

3. 社会的な理解と合意形成

CCUS事業を進めるうえで、貯留地となる地域の住民や自治体の理解を得ることは技術的な課題以上に重要です。CO₂を地下に埋めることに対する心理的な不安や、万が一の漏洩・地震への懸念に対し、科学的根拠に基づいた丁寧な説明を行う必要があります。単なる説明にとどまらず、地域経済への波及効果や雇用の創出など、地域社会にとってもメリットのある形でプロジェクトを共創していくプロセスが、円滑な合意形成の鍵となります。

CCUS関連の日本の取り組み

日本国内での具体的な取り組み事例

＜燃料分野（CCU）＞
 再生可能エネルギー由来の水素とCO₂を合成して作られるe-fuel（合成燃料）に加え、水素とCO₂から持続可能な航空燃料（SAF）を製造する技術開発に関しても、日本企業の取り組みが本格化しています。

重工大手のIHIは2026年1月、CO₂を原料としたSAFの試験装置による合成に成功したことを発表。同社が合成したSAFは、世界的な航空燃料評価機関である米国ワシントン州立大学で評価を受けた結果、航空機用代替ジェット燃料として良好な特性を有していることが確認されています。この評価結果は、飛行中の寒冷環境での運用に必要な基準を十分に満たし、燃料の密度や燃費特性においても優れていることを示しており、CO₂と水素を炭化水素に直接変換する新合成法の商用化に向け、大きな一歩を踏み出したと言えます。

また、三菱重工業も2026年2月、CO₂と水と電気から液体燃料を合成する⼀貫製造プロセスの実証により、液体合成燃料を一気通貫で製造することに成功したことを発表しました。同プロセスは、SOEC共電解（※1）によって水素と一酸化炭素を生成し、これらを原料として、FT合成（※2）装置で液体合成燃料を製造するもの。なお、SOEC共電解で生成される水素と一酸化炭素は、SAFのほか、自動車や船舶向けの合成燃料（ガソリン、ディーゼル、メタノール、メタン）、都市ガス（メタン）の原料にもなるため、カーボンニュートラルの実現に向けた多様な選択肢の創出につながることが期待されます。

※1  SOEC（Solid Oxide Electrolysis Cell：高温水蒸気電解）共電解：
　　　高温下で水蒸気とCO₂を同時に電気分解し、合成燃料や化学品の原料となる合成ガス（水素＋一酸化炭
　　　素）を製造する技術。
※2 FT（Fischer-Tropsch：フィッシャー・トロプシュ）合成：
　　　水素と一酸化炭素を化学反応させて、液体の炭化水素などを生成する技術。ドイツの化学者フランツ・フ
　　　ィッシャーとハンス・トロプシュの名前に由来する。 

＜化学品分野（CCU）＞
日本企業においても、CO₂由来のメタノール、オレフィン、ポリカーボネート樹脂、特殊化学品などを製造する技術開発を一段と加速させています。

大阪大学、川崎重工業、三井化学の3者は2025年2月、NEDO（新エネルギー・産業技術総合開発機構）プロジェクトにおいて、CO₂を原料としたメタノール・パラキシレン合成の実証試験に成功したことを発表しました。具体的には、CO₂と水素からメタノールを経由してパラキシレンを製造する試験を、NEDOのカーボンリサイクル実証研究拠点（広島県大崎上島町）で実施。これにより、この技術開発において、各要素技術（下図）を確立し、CO₂から合成されたメタノールを用いてパラキシレンを合成する技術を実証しました。

 本開発の概要と成果 
 
メタノールは、従来の化成品原料用途に加え、環境負荷を低減する燃料として船舶等での利用が始まっており、またパラキシレンは、高純度テレフタル酸（PTA）の原料であり、PTAは衣服、ペットボトルなどに使用されるポリエステル樹脂の原料として利用されています。そのため、本技術を活用することで、従来の石油資源ではなく、DAC（Direct Air Capture）で大気中から回収されたCO₂や、工場などから排出されたCO₂を、メタノール、パラキシレンに変換して利用することで、カーボンニュートラルの実現に貢献することが期待されています。 

世界で実施されている取り組み

2024年11月時点のデータでは、世界では50のCCSプロジェクトが稼働しており、そのCO₂回収量は約5,100万tに達しています。

ノルウェーのSleipnerは、天然ガス採掘時に発生する不純物のCO₂を分離し、そのまま海底下の帯水層へ貯留する世界初の商用規模CCSプロジェクトとして知られています。

米国は世界で最もCCSプロジェクト数が多く、市場を牽引しています。代表的な事例として、石炭火力発電所にCCSを導入した、Petra Nova石炭火力発電所におけるCCSプロジェクトがあります。このプロジェクトでは、回収したCO₂を老朽化した油田に圧入して原油の回収率を高める石油増進回収に活用する取り組みなどが行われてきました。こうしたプロジェクトには、プラント建設などで多くの日本企業も参画しています。