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Dec 14, 2023

Inside Charm Industrial は炭素除去のためにトウモロコシの茎に大きな賭けをしている

La startup ha isolato migliaia di tonnellate di piante utilizzando materia vegetale e bioolio.

このスタートアップは、植物物質とバイオオイルを使用して、数千トンの炭素を隔離しました。 問題は、このアプローチがどの程度信頼性、拡張性、経済性を証明できるかということです。

ここ数週間、チャーム・インダストリアルという会社のスタッフがカンザス州のトウモロコシ畑の端で、茎、葉、皮、穂を丸めた俵を白いセミトレーラーに運び込んで作業している。

内部では、パイロライザーと呼ばれる装置が酸素の不在下で高温を使用して植物材料をバイオ炭とバイオオイルの混合物に分解します。 前者は最終的に畑に戻り、土壌に炭素と栄養素を追加します。

しかし、同社は石油をEPAが規制する産業廃棄物用の深井戸に汲み上げたり、石油・ガス会社が残した塩の洞窟に汲み上げたりしている。 チャーム氏によると、炭素はそこで固まり、農家が作物の残骸を燃やしたり腐らせたりする際に大気中に戻ってしまう炭素を数千年から数百万年にわたって閉じ込めるという。

Microsoft、Shopify、Stripeなどの企業は、自社の排出量を相殺するため、または巨額の炭素を排出することで気候変動の抑制に重要な役割を果たす必要がある産業の育成を支援するために、地下に排出する炭素1トンごとに600ドルをチャームに支払っている。温室効果ガスを空気中から排出し、貯蔵します。

サンフランシスコの新興企業は、過去 2 年間、この方法で炭素を隔離してきました。 同社は昨年末、このプロセスでこれまでにほぼ5,500トンのCO2に相当する量が安全に閉じ込められたと発表し、これはこれまでに提供された長期炭素除去の中で最大量であると主張した。 しかし、温暖化する地球をより安全な地域に戻すためには、今後数十年間で世界が吸い上げる必要があるかもしれないと気候科学者らが警告する年間数十億トンのごく一部に過ぎない。 そして、このアプローチがどの程度信頼性、拡張性、経済性があることが判明するかについては、多くの疑問や懸念があります。

同社が他社よりも先を行っているのは、主にシンプルなアプローチを採用しているからだ。 炭素を捕捉するために農作物に頼っており、貯蔵には既存の地層を使用します。 また、チャームは大規模なプロジェクトを建設する必要がなく、クライムワークスやカーボン・エンジニアリングのような新興企業が二酸化炭素を吸収する工場を建設しようとする際に遭遇する、開発、許可、資本面での課題の一部を回避できる。

しかし、ほとんど存在しない分野で早期にリードしたとしても、市場が発展する中でその企業がどのようにやっていくかについては、必ずしも多くを語るわけではありません。 特に、稼動を開始した次世代の直接空気回収プラントは、チャームがこれまでに達成した量の 180 倍である、年間 100 万トンを除去することを目的としています。

同社はまた、規模を拡大するにつれて、畑と井戸の間で廃棄物を輸送するコストの上昇、同社が依存している農業副産物に対する需要の競合、同社のアプローチが最終的にどれだけの正味炭素を除去するかについての疑問など、いくつかの明らかな課題に直面するだろう。

さらに、同社は二酸化炭素の除去と貯蔵において、他の若い企業と同じリスクに直面することになるだろう。彼らは、大企業が大気浄化のための高額な費用を払い続けてくれること、そして政府が必要な政策を制定することに賭けているのだ。高価な部門を構築するためです。

CharmのCEO、Peter Reinhardt氏（32歳）は以前、Twilioが2020年に32億ドルで買収した顧客データソフトウェア会社Segmentを率いていた。 彼はセグメントの排出量を相殺する方法として炭素除去を検討し始め、当初は熱帯雨林保護への資金提供などの可能性を模索していました。

2018 年、ラインハルト氏と他の 3 人は、より有望なアプローチとみなしたものに基づいてビジネスを構築するために、Charm (「char」と「farm」のマッシュアップ) を共同設立しました。 当初の計画は、熱分解と同様のプロセスですが高温で行われるバイオマスをガス化し、バイオ炭と水素を生成することでした。 彼らは後者が本当の金儲けになると期待していた。

同社は、自社のバイオオイルが合成ガスに変換されれば、最も汚い産業部門の浄化に役立つ可能性があると信じている。

しかし同社は、バイオマスは「ふわふわしすぎる」ため、バイオマスを回収して集中ガス化施設に輸送するのはコストが高すぎることに気づいた。 かさばり、重く、扱いにくいため、取り扱いと移動のコストが増加します。これは、バイオ燃料会社が 10 年以上前に学んだ痛い教訓です。

2020年、チャーム社の首席科学者で共同創業者のショーン・ミーハン氏は素晴らしいアイデアを思いついた。ラインハルト氏が言うところの「中途半端なガス化」を同社が行う気があるなら、水素の代わりにバイオオイルを生成する装置が自動車の後ろに収まるだろう。セミトレーラー。 そうすれば、同社は農場に直接立ち寄って、畑の端でプロセスを実行できるようになります。

現在、約 30 人の従業員を抱えるチャームは、収穫後に残った不要な植物材料を回収できるよう農家に支払いを行っています。 また、防火や干ばつの影響などを理由に、森林から伐採された樹木や植物についても同様のプロセスを実行することも検討している。 これとは別に、同社は、生成されたバイオオイルを、最も汚い産業分野である鉄鋼生産を浄化するために使用できないかどうかの検討を開始した（関連記事を参照）。

このビジネス モデルは、他の時代では意味をなさないでしょう (そしておそらく今回も意味がありません)。 しかし、自社の排出量を相殺する方法として、新興市場を支援するため、または気候慈善活動の一形態として、二酸化炭素の除去と貯留にかかる高額なコストを進んで支払う企業が増えています。 これまでのところ、約 40 の組織が同社から大量の移動物を購入しています。

ラインハルト氏は、同社は事業を拡大するにつれて、除去および貯蔵された二酸化炭素のコストを最終的には 1 トンあたり 50 ドルまで引き下げることができると予想していると述べた。 その 1 つは、自社開発の大容量高速熱分解装置を備えたセミトレーラーのフリートを構築することです。 同社は最終的には、畑のどこに落ちても農業残骸を拾い上げて変換できる、熱分解装置を備えたタイプのコンバインハーベスターも開発し、資材の収集、束ね、移動にかかるコストを節約したいと考えている。

二酸化炭素の除去と貯蔵に対するチャームのアプローチには、他の方法と比べていくつかの利点がある、と観察者らは言う。

これは非常に長期間にわたって炭素を閉じ込めることが期待できますが、木を植えたり、より多くの炭素を土壌中に保持するために農法を変更したりするという選択肢は、木が枯れたり畑が耕されたりするとすぐに元に戻ります。 これにより、多くの状況で発生する可能性のある排出が防止されます。

また、農業の野焼きに伴う大気汚染の一部を軽減することもできます。たとえば、カリフォルニアの農家は、果樹園の剪定、樹木、雑草などを処分するために一定の期間に野焼きを行うことが認められています。

カーボン・オフセットと気候ガバナンスに焦点を当てているアリゾナ大学の博士研究員ローレン・ギフォード氏は、同社は「1回の介入で複数のニーズを満たす革新的な方法で市場にサービスを提供しているようだ」と電子メールで述べた。

炭素除去方法の完全性を評価するサンフランシスコの非営利団体 CarbonPlan も、Charm の説明したアプローチを高く評価しています。

しかし、同社の炭素会計と経済性は、問題の特定の作物や樹木に大きく依存する可能性があり、そうでなければ農家や林業者がその植物の残骸をどうするかにも大きく依存する可能性がある。

たとえば、トウモロコシ栽培者は、大量の作物の残渣に依存しています。 彼らは浸食を防ぎ水を保持するためにそれを畑に残し、その下を耕して栄養分と炭素を土壌に戻します。

最適な量を決定するのは困難です。輪作、土壌条件、気象パターン、畑の傾斜などの要因によって異なります。 しかし、アイオワ州立大学の経済学教授チャド・ハート氏によると、農家は一般的に合成栄養添加物のコストを避けるために保守的なアプローチをとっているという。

「彼らはできるだけ多くのものを地上に残そうとしているのです」と彼は言う。

彼らがベールに包んだ残り物は、牛の補助飼料や家畜の寝床として地元で販売されることがよくあります。

問題は、農家がすでにこの材料の多くを使用および販売している場合、チャームのアプローチは長期的にどの程度拡張可能であるかということです。

ハート氏は、主にグレートプレーンズにある農場と南部に集中する塩の洞窟の間でバイオオイルを輸送するには、多額の費用がかかる可能性があると付け加えた。

「炭素市場の構造はそれをサポートするのでしょうか？」 彼は尋ねます。

さらに、農業遺骨の需要の高まりにより、価格が上昇する可能性があります。 他の企業は、結果として生じる排出物を回収するように設計されたプラント内で燃料や電気を生産するためにそれらを使用しています。 これらには、LanzaJet、Mote Hydrogen、および Chevron、Schlumberger New Energy、Microsoft、Clean Energy Systems の合弁事業が含まれます。

また、チャームが米国の塩の洞窟や注入井に依存していることについても疑問がある。監視や規制にもかかわらず、これらの塩は過去に繰り返し漏洩していた。

植物材料から生成されるバイオオイルは、現在塩の洞窟に貯蔵されている石油や天然ガスとは化学的に異なり、安全かつ永久に隔離できることを証明するには何年もの研究が必要になる可能性がある、と石油教授のサイード・サレヒ氏は言う。オクラホマ大学の地質工学博士は、坑井の健全性と地質学的炭素貯留に焦点を当てています。

「これが100％安全である、あるいはリスク全体を十分に認識していると言えるほどの十分なデータや確立された現場管理慣行がないと思います」と彼は言う。

同氏は、チャームがこれらの洞窟に大量のバイオオイルを注入する前に、EPAまたは他の規制当局との延長された許可プロセスも通過する必要があると考えている。

ラインハルト氏は輸送上の懸念に異議を唱え、米国には「バイオ石油注入に転換できるはず」の井戸や地層が数多くあり、その中には中西部やグレートプレーンズの多くも含まれると述べた。

同氏は、チャーム社のこれまでの技術的取り組みの多くは、バイオオイルを固化して閉じ込めるのに最適な地下の化学的性質や地質を決定するための分析など、炭素隔離に関するものだったと付け加えた。

しかし同氏は、バイオオイルは高密度の流体であり、チャーム社が念頭に置いている種類の井戸や洞窟の規制プロセスにすでに適合しており、同社は漏れを防ぐためのベストプラクティスとEPAの要件に従っていると強調した。 同氏は電子メールで、同社が「安全かつ恒久的な注入のための適切な経路の開発」を支援するため、過去に注入井の許可、建設、運営を行ってきたコンサルタントを雇用したと述べた。

「もちろん、私たちは地下で何が起こっているのかについての理解を常に改善し続けるために、現場での測定、実験室での測定、および計算作業に投資し続けます」とラインハルト氏は付け加えた。

次に、気候変動による利益とコストを集計するという問題もあります。

プロセスによって正味炭素がどれだけ蓄えられるかは、そうでなければ植物材料に何が起こったかによって決まります。 たとえば、耕された作物や木材にされた木々も、一定期間炭素を蓄えることができます。 さらに、チャームは、たとえば、熱分解プロセスを開始するためにディーゼルを使用したり、トラックでバイオオイルを運搬したりすることによって、独自の排出物を生成しています。

そして、スケールが大きくなると計算はさらに複雑になります。 チャームや他の企業が大量のトウモロコシの残り物を買い占めた場合、畜産農家は、その目的で栽培された作物を含め、他の低コスト飼料源に切り替えなければならない可能性がある。 市場が本格的に加熱すれば、農家が事業を拡大する経済的インセンティブを生み出す可能性さえある。

企業は、その結果放出された排出量や土地の転用を考慮する必要がある。

ラインハルト氏は、チャームがどの畑でも農業資材の半分しか摂取しないとし、得られたバイオ炭と灰を畑に投入すると土壌の健康が改善されると指摘する。 同氏は、トウモロコシの残骸の競合する用途は地域によって異なるが、その多くは売られたり耕されたりせず、腐敗して二酸化炭素を放出するままになっている、と付け加えた。

しかし、チャームは代替用途、土地利用の変化、その他の要因を適切に考慮すると強調する。

同社の内部炭素計算によると、同社が独自の熱分解装置を使用している場合、このプロセスでは通常、バイオマス 1 トンあたり 0.85 トンに相当する二酸化炭素が除去されると推定されています。 ラインハルト氏は、チャーム社が熱分解プロセスを開始するためにディーゼルの代わりにカーボンニュートラルな合成ガスに切り替え、植物物質をバイオオイルに変換するための熱分解装置を最適化し、最終的には電気トラックに移行することで、これらの数値を時間の経過とともに改善すると述べた。

炭素除去と気候政策を専門とするコンサルティング会社、マージナル・カーボンABのロバート・ヘグランド氏は、チャーム社の顧客は現在、このアプローチの「キックスタート」を支援するために1トン当たり600ドルという高額を支払っており、同社がコストを削減できることに賭けていると語る。 。 しかし同氏は、チャーム社の手法が時間の経過とともに最も効果的で、拡張性があり、手頃な価格であることが証明されるのか、あるいは、より多くの再生可能エネルギー源の必要性が高まる中、このバイオマスの最適な利用法であることが証明されるのかは明らかではないと言う。

また、企業が、地球の温度を安定させ、大気中から温室効果ガスを回収する新興企業を維持するために、最終的に必要となる年間数十億トンに達するのに十分な量の炭素除去装置を購入し続ける可能性は低い。

実際、投資家や新興企業は、政府がこうした慣行に補助金、奨励、または義務付ける法律を制定することに賭けている。 ラインハルト氏はその一例で、彼の会社や他社の繁栄を可能にする炭素除去市場を構築するには政府の政策が重要であることを認めている。

同氏によると、チャームはカリフォルニア州とワシントンDCの議員の教育に取り組んでおり、研究者や企業がさまざまな道を模索する中、新興セクターへのさらなる支援とテクノロジー中立のルールを求めているという。

「マイクロソフト、ストライプ、ショッピファイのような法人バイヤーの規模は限られており、その場合には規制が介入する必要があるだろう」とラインハルト氏は電子メールで述べ、「この分野では非常に多くのイノベーションが起こっており、我々はただ必要としているだけだ」と付け加えた。ロックを解除します。」

蓄熱電池は、太陽光発電や風力発電の新たな利用ルートを提供することで、排出量の削減に役立つ可能性がある。

企業が計画を実行すれば、今年中にナトリウム電池が市場に出始める可能性がある。

OpenAIのサム・アルトマン氏が支援するHelionは、すでにマイクロソフトを最初の顧客として挙げている。

より安価なバッテリーが登場する可能性があります。

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