JFEのMOFでごみ処理場のCO2回収費用は半減する？2030年実用化への課題

結論から書きます。JFEエンジニアリングがごみ焼却施設で進めているMOF（金属有機構造体）の実証は、これまでCO2回収の重荷だった「加熱エネルギー」と「運用費」を大きく下げられる可能性があります。ただし、2030年頃に目指しているのは主に分離・回収設備の商用化であり、日本中のごみ処理場が同時にCO2ゼロになるわけではありません。

全国に広げるには、MOFの耐久性や量産価格に加えて、回収したCO2を液化して運ぶ手段、貯留する場所、自治体の設備投資を支える制度まで、いくつもの条件がそろう必要があります。

この記事では、JFEが何を発表したのか、MOFが従来技術とどう違うのか、コスト半減は本当に可能なのか、そして「つかまえる技術」の先に残る課題を、順番に整理します。

この記事で分かること

• JFEエンジニアリングがクリーンプラザふじみで始めたMOF実証の中身と目標
• MOFが従来のアミン法と比べて運用費を下げられる理由と、その限界
• 2030年に実用化されるものと、全国普及に必要な「はこぶ・しまう」の条件

JFEがごみ処理場で始めるMOF実証とは

まず、今回のニュースが「実証（試験）」の段階だという点を押さえておきます。

実証場所はクリーンプラザふじみ

舞台は、調布市と三鷹市でつくる一部事務組合が運営する「クリーンプラザふじみ」という焼却施設です。2013年に稼働し、1日あたり288トンのごみを処理して、焼却熱で最大9,700キロワットの発電をしています。この施設は設計から運営までJFEエンジニアリングが一括で引き受けているので、新しい装置を試験導入する調整がしやすい、という事情があります。

実証の目的と期間

実証では、ごみ焼却の排ガスに含まれるCO2をMOFで選んで吸着し、従来法で大きな負担だった加熱エネルギーを減らすことを目指しています。2027年3月末までパイロット規模の実証を行い、2030年頃の商用化を計画、という時間軸が示されています。

回収率90%・コスト半減は「目標値」

発表では「排ガス中のCO2を90%以上回収」「分離純度99.5%」「運用コスト半減」といった数字が並びます。ただし、これらはいずれも実証で達成を目指す目標であって、確定した実績ではありません。私がニュースを読んで最初に線を引いたのも、この「目標」と「実績」の境目でした。

JFEエンジニアリングはもともと廃棄物処理のインフラを幅広く手がけており、その事業構造の変化はこちらの記事で整理しています。

→ JFEエンジニアリングが最終処分場に参入、日本の廃棄物業界の構造転換

MOFを使うとなぜCO2回収費用を減らせるのか

MOFがコストを下げられると言われる理由は、CO2を「取り出す」ときのエネルギーの使い方にあります。

MOFはCO2を選んでつかまえる多孔質材料

MOFは、金属イオンと有機物の部品を規則正しく組み上げた、ナノサイズの穴だらけの材料です。穴の大きさや化学的な性質を設計できるため、排ガスの中からCO2だけを選んで吸いつけられます。この分野を切り開いた京都大学の北川進特別教授は、2025年にノーベル化学賞を受賞しました。

従来のアミン法は再生時の加熱負担が大きい

これまで大規模なCO2回収の主流だった「アミン法」は、薬品の水溶液にCO2を吸収させたあと、100〜120度の高温蒸気で加熱してCO2を追い出します。この加熱に使う熱が大きく、ごみ焼却発電では発電に回すはずの蒸気を抜き取るため、発電量が2〜3割落ちるとされてきました。これが「エネルギーペナルティ」です。

MOFは物理的にCO2を吸着するため、液を沸かす必要がありません。圧力を下げる操作（真空圧力スイング吸着）や、60度程度の低い排熱だけでCO2を放せます。加熱工程がほぼ消えることが、コスト半減の見込みにつながっています。私が資料を読んで意外だったのは、コスト差の大半が「化学」ではなく「熱の使い方」という運用の設計から生まれている点でした。

MOFでもポンプや圧縮用の電力は必要

ただし、「熱がほぼ不要」は「エネルギーをまったく使わない」ではありません。排ガスを装置へ送り込むブロワー、圧力を下げてCO2を吸い出す真空ポンプ、回収したCO2を液化する圧縮機——これらを動かす電力は引き続き必要です。熱の負担を電力の負担に置き換える、という理解が近いです。電力を賢く使う仕組みという点では、家庭側の取り組みとも通じます。

→ DR（デマンドレスポンス）とは？家庭の冷蔵庫が電力を支える仕組みを解説

回収コストを試算してみた

数字で確かめてみます。年間3万トンのCO2を出すごみ処理場で、その90%にあたる2万7,000トンを回収する場合を考えます。

従来のアミン法の回収コストを1トンあたり6,000円と置くと、年間の運用費は約1億6,200万円。MOFでこれが半減して3,000円になれば、年間約8,100万円です。差額はおよそ8,100万円で、上流の回収工程だけで毎年これだけ変わる計算になります。ここに輸送費と貯留費が別途乗ります。

回収コストの前提（分離・回収工程で1トンあたり4,000〜8,000円、CCS全体で1万3,000〜2万円）は、経済産業省やRITEの試算として示されている水準です。私はこの試算を並べてみて、回収を安くしても輸送・貯留のコストが乗る以上、「回収工程だけの半減」が施設の負担全体をどこまで軽くするかは慎重に見る必要がある、と感じました。

ごみを燃やしているのにカーボンネガティブになる仕組み

ごみ焼却が脱炭素で有利になり得るのは、燃やすごみの半分近くが「バイオマス由来」だからです。

生ごみや紙から出るCO2はバイオマス由来

紙や生ごみ、木くずのもとになる植物は、育つ過程で大気中のCO2を吸収しています。これを燃やしてCO2が出ても、国際的な算定ルール（IPCCのガイドライン）では「大気にあったCO2が循環して戻っただけ」とみなし、エネルギー分野の排出量には計上しません。石油由来のプラスチックを燃やす場合とは、炭素の出どころが違うためです。

バイオマス由来CO2を回収・貯留するとマイナス排出になり得る

そのバイオマス由来のCO2を回収し、地下深くへ閉じ込めると、「本来大気に戻るはずだったCO2を人為的に取り除いた」ことになります。この組み合わせをBECCS（バイオエネルギーとCO2回収・貯留）と呼びます。ごみ焼却施設の排ガスに含まれるバイオマス由来CO2の割合は、平均でおおむね5〜6割とされています。

わが家の視点で純減量を換算してみた

クリーンプラザふじみの年間CO2排出量は約3万トンです。仮にバイオマス由来を55%として計算すると、バイオマス由来は約1万6,500トン、化石由来は約1万3,500トン。ここで90%を回収・貯留すると、化石由来分の排出を打ち消したうえで、大気からの正味の除去量は約1万3,500トンになります。

この量を乗用車1台あたりの年間CO2排出（年1万キロ・燃費15キロ/リットルで約1.5トン)で割ると、およそ8,700台が1年間走るのをやめたのと同じ規模です。1つの焼却場でこの数字、というのが私には意外でした。ただし、これは分別状況で動く仮定の試算で、正確な比率は施設ごとに測る必要があります。

MOFだけでは完成しない「3つの関門」

ここまでを踏まえると、CO2を回収できるごみ処理場は「分離・回収」「液化・輸送」「貯留・固定」という3つの関門を順にくぐって、ようやく機能します。MOF実証が主戦場にしているのは1つ目だけで、残る2つはまだ設計図の段階です。

関門	技術的にやること	全国普及で効いてくる制約
①分離・回収	排ガスからCO2だけを取り出し濃縮する	吸着材の価格と寿命、不純物への耐性
②液化・輸送	冷やして液体にし、拠点へ搬送する	内陸立地、搬出車両の動線、輸送距離
③貯留・固定	地下深部や鉱物として封じ込める	適地の有無、モニタリング、長期の責任

①分離・回収：MOFの耐久性が問われる

MOFの実用化には弱点もあります。焼却の排ガスは、CO2以外に水蒸気・硫黄酸化物・塩化水素・微粒子を含みます。一部のMOFは水分と相性が良すぎて、水蒸気にCO2の居場所を奪われ吸着量が落ちるおそれがあります。酸性成分で骨格がもろくなる劣化も報告されています。加えて、MOFはキログラム単位の量産技術が発展途上で、吸着材そのものが高価です。数万回の吸着・脱着を繰り返しても性能が保てるか——ここが実証の一番の見どころです。

②液化・輸送：内陸立地という地理のハンデ

回収できても、送り先が要ります。製鉄所や火力発電所は臨海部に集まっていますが、ごみ処理場は市街地や内陸に散らばっています。そこから貯留地まで専用の管を通すのは割に合わず、液化したCO2を車で港の集積拠点まで運び、船で貯留地へ回す方式（ハブ＆スポーク）が想定されています。都心の施設では、大型車が構内に入って積み込む動線をどう確保するかも現実的な壁になります。

③貯留・固定：埋めた後の責任が長く続く

行き着く先は、CO2を製品や農業に使うCCUと、地層へ封じ込めるCCSに分かれます。大気から本当に取り除けるのは基本的にCCSです。日本では政府とJOGMECが2030年までの事業開始を掲げ、苫小牧・首都圏・九州北部沖などで貯留基盤の準備が進んでいます。ここで注意したいのは、埋めた後も漏れがないかを長期間見張り続ける責任が伴う点です。CO2を燃料に変えるCCUは、その燃料を燃やせば元に戻るため、永久の隔離にはなりません。

2030年にCO2ゼロのごみ処理場は実現するのか

時期の見通しを、分けて考えます。

分離・回収装置の商用化は現実味がある

MOFのような新素材の成熟度は上がっており、三菱重工業やカナデビア（旧日立造船）など従来技術を使った実証は、国内外ですでに商用の段階へ進みつつあります。カナデビアは英国で年間37万トン規模の回収施設を2029年稼働予定で受注しています。分離・回収の設備が2030年頃に商用化する、という見通しには一定の現実味があります。

全国への導入は別の話

一方、全国のごみ焼却施設に回収設備が行き渡り、回収したCO2を国内の地下へ安全に貯留する仕組みまでつながるかというと、2030年時点では限定的と見るのが妥当です。当面は、回収したCO2を近隣の農業ハウスや建材、メタネーション設備へ供給する「地域内での利用」が先行すると考えられます。完全なカーボンネガティブには、長期の地中貯留が欠かせません。私自身、当初は「装置が商用化すれば普及も一気に進む」と思っていましたが、調べるほど、普及のボトルネックは装置ではなく輸送と貯留の側にあると考えを改めました。

「CO2ゼロ」という言葉の正確さ

回収率90%でも、残り10%は大気に出ます。設備の製造や液化CO2の輸送に伴う間接的な排出もあります。ですから「CO2排出ゼロのごみ処理場」は、物理的に排出が消える意味ではなく、「実質ゼロ」や「カーボンネガティブ型」と理解するのが正確です。

自治体や住民の負担はどうなる？

税金で運営されるごみ処理場だからこそ、費用の話は避けて通れません。

設備費と維持費が必要

CO2回収設備の追加には数十億円規模の初期投資と、その後の運転・維持費がかかります。これを自治体の予算だけでまかなうのは、地方財政の現状では簡単ではありません。

直ちにごみ袋代が上がると決まったわけではない

ただし、今は実証の段階です。実証を始めたこと自体が住民負担の増額を意味するわけではありません。環境省は自治体向けに、ごみ処理施設を「地域のエネルギー拠点」と位置づけた補助制度を用意しています。補助の割合は対象事業や年度によって変わるため、ここで一律に断定はできません。

国の支援・広域化・カーボンクレジットがカギ

普及を進めつつ負担を抑えるには、国のGX（グリーントランスフォーメーション）予算からの重点配分、複数の自治体が大型施設を共同で持つ広域化、回収したCO2の環境価値をJ-クレジットとして売って収益を自治体へ戻す仕組み——といった組み合わせが必要だと議論されています。

JFEのMOF実証についてよくある質問

Q. MOFはすでに実用化されているの？

いいえ。クリーンプラザふじみでのMOF実証は2027年3月末までのパイロット段階で、商用化の目標は2030年頃です。「ノーベル賞の技術」という点が注目されていますが、ごみ焼却排ガスでの連続運転や耐久性はこれから確かめる段階です。

Q. なぜMOFだとアミン法より安くなるの？

アミン法はCO2を取り出すために100度以上の加熱が必要で、その熱コストが大きいためです。MOFは圧力を下げる操作や60度程度の低温排熱でCO2を放せるので、加熱工程がほぼなくなり、運用費を下げられる見込みがあります。ただし半減はあくまで目標値です。

Q. MOFなら電力は使わないの？

使います。液の加熱は不要になりますが、排ガスを送るブロワー、CO2を吸い出す真空ポンプ、液化用の圧縮機を動かす電力は必要です。熱の負担が電力の負担に置き換わる、というのが実態に近い理解です。

Q. CO2回収率90%なら、その施設は排出ゼロになるの？

なりません。残り10%は大気に出ますし、設備の製造や輸送に伴う間接排出もあります。バイオマス由来CO2を回収・貯留した分だけ「差し引きマイナス」に近づく、という関係です。

Q. 回収したCO2はどこへ運ばれるの？

液化してタンクローリーや船で、利用先（農業ハウス、建材工場、メタネーション設備など）や貯留先へ運ぶ想定です。国内の大規模な地中貯留は、政府とJOGMECが2030年までの事業開始を目指して苫小牧や首都圏などで準備中です。

Q. コスト半減が実現したら、ごみ処理費は安くなるの？

回収工程のランニングコストは下がりますが、そこに輸送費と貯留費が加わります。回収設備の初期投資も数十億円規模です。「回収が安くなる＝ごみ処理費全体が下がる」と単純には言えません。

Q. 2030年には全国の処理場へ導入されるの？

いいえ。2030年頃は分離・回収設備を商用化する目標時期であり、全国一斉の導入時期ではありません。当面は一部施設での導入と、回収CO2を地域で使う取り組みが先行すると見られます。

Q. 他社もごみ焼却のCO2回収をやっているの？

はい。カナデビアは英国で年間37万トン規模の商用施設を受注し、川崎重工業は福島県郡山市で固体吸収剤の実証、三菱重工業は横浜市でアミン法とメタネーションの実証を進めています。JFEのMOFは「加熱がほぼ不要な物理吸着」という点に特徴があります。

Q. クリーンプラザふじみはどんな施設なの？

東京都調布市と三鷹市が共同運営するごみ焼却施設で、2013年に稼働しました。1日あたり288トンのごみを処理し、焼却熱で最大9,700キロワットの発電を行っています。設計・建設・運営をJFEエンジニアリングが担っており、新しい設備の実証を持ち込みやすい体制です。

Q. カーボンニュートラルとカーボンネガティブは何が違うの？

カーボンニュートラルは、出るCO2と吸収・除去されるCO2が釣り合って差し引きゼロの状態です。カーボンネガティブは、除去する量が排出量を上回り、差し引きがマイナスになる状態を指します。バイオマス由来CO2を回収・貯留すると、後者に近づきます。

まとめ

JFEエンジニアリングのMOF実証は、ごみ焼却場のCO2回収でこれまで重荷だった加熱エネルギーと運用費を減らす、有力な候補です。年間3万トン規模の施設なら、回収工程の運用費で毎年8,000万円前後の差が出るという試算も成り立ちます。

ただし、2030年頃に目指しているのは分離・回収設備の商用化であって、全国のごみ処理場が同時にCO2ゼロになるわけではありません。MOFの耐久性と量産価格、液化CO2を運ぶ手段、貯留する場所、自治体の投資を支える制度——「つかまえる」の先に、はこぶ・しまうの関門が残っています。

MOFはカーボンネガティブの完成品ではなく、最初の関門を突破するための技術。今回の実証だけでごみ処理場のCO2ゼロが完成するわけではない、という距離感で受け止めるのが妥当です。

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