予算規模2兆円！グリーンイノベーション基金（GI基金）事業とは？

2050年カーボンニュートラルの実現に向けて、政府が設立したのがグリーンイノベーション基金だ。2020年に国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（以下、NEDO）に創設され、グリーン成長戦略の重点分野のなかでも特に長期的な取り組みが必要な領域を対象とした基金である。本記事では、グリーンイノベーション基金の基本方針や現在公募している20プロジェクトについて解説したい。

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　グリーンイノベーション基金（GI基金）事業とは？

グリーンイノベーション基金とは、2050年カーボンニュートラルの達成に向けて、令和2年度第3次補正予算において造成された基金事業だ。経済産業省やNEDOなどが主体となって推進。当初、基金総額は2兆円ほどだったが、令和4年度第2次補正予算で3000億円、さらに令和5年度当初予算で4564億円が追加で上乗せされ、総額は2兆7500億円規模となっている。

事業戦略ビジョンの提出、目標達成状況などの報告といった取り組みへのコミットメントを示す採択者を対象に、研究開発・実証から社会実装までを10年間継続支援するということで、非常に手厚い基金事業といえるだろう。

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　グリーンイノベーション基金（GI基金）事業の支援対象

先に述べたように、グリーンイノベーション基金では主に「グリーン成長戦略」の重点分野のなかでも特に国による長期的な支援が必要な領域が対象となる。しかしながら、国が委託するに値する革新的・基盤的な研究開発要素が含まれていることが条件として定められていることには注意したい。また、予算規模は従来の研究開発プロジェクトの平均規模とされる200億円以上が目安。（※法律により原子力を対象とする研究開発を実施・補助できないため、原子力関連のプロジェクトは対象外）

なお、実施主体は研究開発・実証から社会実装までを担えるのであれば、中小・ベンチャー企業だけでなく大学や研究機関なども応募可能だ。

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　グリーンイノベーション基金の公募プロジェクト

現在、グリーンイノベーション基金で公募・採択されているものは、下記の20プロジェクトだ。（2024年8月執筆時点）

　廃棄物・資源循環分野におけるカーボンニュートラル実現

ゴミの廃棄においては、大きく「埋め立て」と「焼却」の2つの方法がある。しかしながら、埋立方式では有機成分の生物分解に伴い、メタンガスが放出され、焼却方式では燃焼の過程でCO2が放出されてしまう。

本プロジェクトは、メタンガスやCO2の排出を極力減らし、また回収・貯留した炭素を有効利用する「カーボンニュートラル型炭素循環システム」を実現させるための開発・実証を行うもので、社会実装モデルの創出を目指している。

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　大規模水素サプライチェーンの構築

風力や太陽光などの再生可能エネルギーを利用し、水を電気分解して生産されるグリーン水素は、製造から利用に至るまで一切CO2が排出されないため注目が集まっている。しかし、可燃性ガスであることから安全性の懸念や製造コストが高いといった課題もある。水素を社会実装するには、安定供給が可能な大規模プラントの建設、それを下支えする基盤技術が不可欠だ。

本プロジェクトは、水素運搬船を含む輸送設備の大型化や、水素発電の実機実証などを実施し、2030年までに水素の需要創出とともに低コスト化を可能とする技術の確立と、供給コストを化石燃料と同程度の30円/Nm3、2050年までに20円/Nm3以下にすることを目標とする。

　次世代型太陽電池の開発

現在、日本国内の再生可能エネルギーの中で最も比率が高いのが太陽光発電だ。さらなる主力電源化に向けて、現在はペロブスカイト太陽電池を筆頭とした次世代型太陽電池の開発が進められている。

本プロジェクトでは、2030年までに次世代型太陽電池の基盤技術の開発、大型化を実現するための個別要素技術の確立、さらに従来型太陽電池と同レベルの発電コストである14円/kWh以下の達成を目指す。

　洋上風力発電の低コスト化

2020年、日本政府は2040年までに洋上風力発電の発電能力を最大で4500万kW（原発45基分）にまで増やす目標を掲げた。 

現在、洋上風力発電は欧州が中心だが、2050年にかけては中国や韓国などアジアが市場を牽引していくと予測されている。本プロジェクトでは、2030年までに「着床式」の洋上風力発電の発電コストが8～9円/kWhとなることを見通せる技術にくわえ、「浮体式」洋上風力発電を国際競争力のあるコスト水準まで引き上げる技術確立を目指す。

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　次世代船舶の開発

国際エネルギー機関（IEA）によれば、国際海運から排出されるCO2は約7億トンで、全体のCO2排出量の2.1%を占める。この排出量は、ドイツ一国分に匹敵する量である。

世界経済が成長していることから、今後も海上輸送の需要が増加するとの見込みだが、現在、船舶に使用される燃料はほぼ全てが石油燃料なため、このままではCO2の排出量は増えるばかりである。当面は液化天然ガス（LNG）にシフトして低炭素化を図りつつ、中長期的にはバイオ燃料や水素、アンモニアといった代替燃料への転換が迫られている。

本プロジェクトは、水素・アンモニア燃料エンジン・タンク・供給システムの開発や実証実験、また液化天然ガス（LNG）の利用時に生じるメタンスリップ^※を削減する装置の開発を主に推進していく。

※LNG燃料の中のメタンの一部が、燃焼されずに大気中に排気されること。

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　次世代航空機の開発

航空機も船舶同様にCO2の排出量が多く、国際航空から排出されるCO2はおよそ6億トンで全体の1.8%を占めている。バイオジェット燃料や水素などの代替燃料が開発されているものの、本格的な普及には至っていない。

本プロジェクトでは、水素航空機向けのコア技術開発や、燃費向上につながる航空機の軽量化や強度向上などの取り組みを推進し、国際共同開発の参画比率向上を目指す。

　再エネ等由来の電力を活用した水電解による水素製造

水素は製造から利用に至るまで一切CO2が排出されないだけでなく、余剰電力などを変換して貯蔵・利用できるため、脱炭素のキーテクノロジーとして期待が高まっている。低コスト化や効率化などを考えると大規模なインフラ投資が必要だが、水素の需要が安定的でないため、民間での水素利活用が本格的に進んでいないのが現状だ。

そこで、本プロジェクトでは水電解装置の大型化技術、性能評価技術などの開発や、Power-to-X 大規模実証、商用化に近い技術水準であるアルカリ型水電解装置の設備コスト5.2 万円/kW、固体高分子（PEM）型水電解装置の設備コスト6.5 万円/kWの水準を目指す。

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　製鉄プロセスにおける水素活用

日本国内におけるCO2排出量で、とりわけ多い部門は製造業で36%と運輸の18%よりも多い。

さらに、製造業を細かくみていくと、TOPが鉄鋼で35%、ついで化学16%、窯業・セメント16%と続く。

製鉄のプロセスでは、高炉にて鉄鉱石とコークスや石灰石、石炭を一緒に投入し、溶かして銑鉄を取り出す必要があり、この際に多くのCO2が排出されてしまう。そこで、現在注目されているのが「水素還元製鉄」だ。コークス（炭素）の代わりに、水素を用いて銑鉄を生産する方法で、H2Oが発生するだけでCO2は発生しない。しかしながら実用化には至っていない技術である。

本プロジェクトでは高炉における水素還元技術の開発や直接水素還元技術の確立を進め、製鉄プロセスにおいてCO2排出量を最大50％以上削減することを目標としている。

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　燃料アンモニアサプライチェーンの構築

アンモニアは炭素を含まないため、燃焼をしてもCO2を排出しない。そのため、水素とともに次世代の燃料として期待されている。しかしながら、アンモニアの安定的な確保が難しいことから、燃料用途での利用例はきわめて少ない。

本プロジェクトでは、現存のハーバー・ボッシュ法に劣らない高効率のアンモニア製造技術の開発、火力発電におけるアンモニア混焼および専焼への転換技術開発を推進し、2030年に10円台後半/Nm3（熱量等価での水素換算）への引き下げ、2050年に国内導入想定量である3000万トン/年の実現を見据えている。

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　CO2等を用いたプラスチック原料製造技術開発

日本では、使用済みプラスチックの約84%がリサイクルされているが、このうち約57%がゴミ焼却発電などの熱源として利用され、CO2として排出されてしまっている現状がある。

カーボンリサイクルはCO2を資源としてみなし、分離・回収・貯留して有効活用する技術だ。CO2を削減するだけでなく、さまざまな製品の製造や燃料として再利用できるため、「資源の循環」といわれている。そのためカーボンリサイクルは、カーボンニュートラル社会を実現するための重要な技術とされている。

本プロジェクトでは、熱源のカーボンフリー化によるナフサ分解炉の高度化技術、CO2からの機能性化学品製造技術、アルコール類からの化学品製造技術、廃プラ・廃ゴムからの化学品製造技術など、プラスチック原料製造における4つのカーボンリサイクル技術の実現を目指す。

　CO2等を用いた燃料製造技術開発

カーボニュートラルの実現においては、産業部門での化石燃料の代替がカギとなる。現在、CO2と水素を合成して作られる「合成燃料」や「バイオジェット燃料（SAF）」など、さまざまなカーボンリサイクル燃料が開発されている。

本プロジェクトでは、液体燃料（合成燃料・バイオジェット燃料）の製造技術開発、気体燃料（グリーンLPG・合成メタン）の製造技術開発を行い、社会実装を目指す。

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　CO2を用いたコンクリート等製造技術開発

セメント産業では、2019年時点で国内でおよそ4,147万トンのCO2を排出しており、対策は急務とされる。

セメントの製造プロセスにおいてCO2を外に放出せず、効率的にCO2を回収する技術開発や、炭酸化反応によってコンクリートにCO2を吸収・固定させ、排出量を抑える取り組みが行われている。

本プロジェクトでは、固定量最大化コンクリートの研究開発および品質管理手法の確立、回収したCO2や廃棄物から炭酸塩を製造し、セメント原料などに利用する技術の確立、セメント製造プロセスでのCO2回収技術の開発・実証を目指す。

　CO2の分離回収等技術開発

産業部門では、従来の化石燃料から再生可能エネルギーへの転換を迫られている。ただし、製鉄やセメント、化学などにおいては原料由来のCO2排出は避けられない。そこで検討されているのがDirect Air Capture（DAC）などのCO2分離回収技術だ。一方で、これらの技術でCO2を大量に回収するためには大きな施設が必要となるほか、莫大な維持管理コストが生じる課題もある。

本プロジェクトでは、CO2分離回収技術の開発・実証、CO2分離素材の標準評価共通基盤の確立などを通して、CO2濃度10%以下の低圧・低濃度のCO2分離回収技術の確立を目指す。

　次世代蓄電池・次世代モーターの開発

自動車の利用段階で排出されるCO2の量は、全体のおよそ16%を占める。温室効果ガスの削減に向けて、世界各国では電気自動車（EV）・ハイブリッド車の普及が進められている。電気自動車（EV）に使用されるものはリチウムイオン電池やニッケル水素電池などのバッテリーが主流であるが、リチウムやコバルトといった原料が不足しており、価格高騰を招いている。そのほか、使用済みのバッテリーのリサイクルもコスト面から課題が多いのが現状だ。

本プロジェクトでは、高性能蓄電池の開発、蓄電池のリサイクル関連技術開発を推進し、電気自動車の産業活性とサプライチェーンの強化に努める。

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　電動車等省エネ化のための車載コンピューティング・シミュレーション技術の開発

現在、自動車業界では世界的に自動運転の普及が行われている。車間距離や速度の自動制御による渋滞や事故防止、最適なルート選択などによってCO2排出量の削減に寄与できるとされているからだ。しかし、車載コンピューティングには膨大な電力が必要となり、むしろ電動車の航続時間・距離にマイナスの影響を及ぼし、電動車の普及を妨げる要因になる恐れがある。

そこで、本プロジェクトでは、自動運転の基盤ソフトウェア・センサーシステムの省エネ化の研究開発、電動車両シミュレーション基盤の構築などを通じて、現行の車載コンピューティングの技術比70％減の省エネ化を見据える。

　スマートモビリティ社会の構築

世界的に電動車（EV・FCV）の普及が拡大しているが、今後課題とされているのが電力需要の増加、それに伴う送配電設備の増強だ。また車両を複数台運用する事業者にとっては、充電頻度や充電時間などにより運行効率の低下や電気関連設備の保守・運用といった新たな課題を検討する必要が出てくる。

本プロジェクトでは、電動車の本格普及を目指したシミュレーションシステム構築に関する研究や、電動車の大規模導入・商用化を実現するために必要となる運輸事業者における運行管理と一体的なエネルギーマネジメントなどに関する研究開発を行い、上述の課題解決、電動車の社会実装をゴールとしている。

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　次世代デジタルインフラの構築

家電、自動車、航空機、産業機械など、さまざまなものがデジタル機器によって制御されるようになったのと同時に、電力需要も増加の一途をたどっている。データセンターの大規模化も避けられない。

そこで本プロジェクトでは、電化やデジタル化の基盤である、半導体や情報通信産業において、2030年までに次世代グリーンデータセンターの技術開発、SiCやGaNなどを用いた次世代パワー半導体の開発や、IoTセンシングのプラットフォームの構築を行い、省電力化・省エネ化を目指す。

　食料・農林水産業のCO2等削減・吸収技術の開発

日本の農地や森林などが吸収・固定する温室効果ガスは、2020年度で4,450万トン/年に達している。

植林や森林整備などによって森林が回復しているものの、CO2排出量がその吸収量を上回っているのが現状だ。現実的には、炭素貯留や藻類によるCO2固定技術の向上などで、CO2の吸収・固定量を増加させることが重要といえる。

本プロジェクトでは、バイオ炭などの供給・利用技術の確立、高層木造建築物に使用される断面部材の開発、海藻バンク整備技術の開発およびその社会実装を目指す。

　バイオものづくり技術によるCO2を直接原料としたカーボンリサイクルの推進

バイオものづくりとは、バイオマスなどの有機物やCO2などの無機物を原料に、バイオテクノロジーを活用することで目的物質の生成能力の効率化・最大化を行い、ものづくりを行う手法を指す。繊維、化学薬品、食品の製造・加工プロセスにおいては、多くのCO2が排出される。しかし、バイオものづくりでは自然条件下でものづくりが行えるため、CO2の排出量削減に寄与できるとして注目されているのだ。

バイオの基盤技術とAIやロボティクスなど自動化技術を統合した微生物など改変プラットフォーム技術の開発、CO2を原料に物質生産できる有用な微生物などの開発・改良、またそれにおける製造技術の開発・実証などを主として、CO2を原料としたバイオものづくりの発展・社会実装をゴールとする。

　製造分野における熱プロセスの脱炭素化

日本国内におけるCO2排出量で、とりわけ多い部門は製造業でおよそ30%を占めている。

さらに、そのなかでも製鉄のプロセスに用いられる工業炉から多くのCO2が排出されている状況だ。

現在、主に稼働しているのは燃焼させて加熱する「燃焼炉」である。利用時にCO2を排出しない「電気炉」への転換が有効な選択肢のひとつとされているものの、コスト面や効率性を鑑みるとあまり現実的ではない。短期的には、アンモニアや水素燃料などに対応した燃焼炉の技術開発が先決といえる。

本プロジェクトでは、アンモニアや水素燃料などに対応した燃焼炉の技術開発と、電気炉への転換で欠かせない受電容量の最小化・高効率化技術の開発を進める。

　まとめ

2050年カーボンニュートラル実現を目指すには、各産業界が一丸となって化石燃料から次世代燃料への転換、CO2分離回収技術などを用いて、従来の製造プロセスや事業構造そのものを変革させることが極めて重要だ。

しかしながら、そこには莫大なコストや人員、研究開発リソースが必要となる。グリーンイノベーション基金は20にわけたプロジェクトで官民連携でCO2の排出を削減する革新的な取り組みを支援するものだ。ぜひこの機会にグリーンイノベーション基金のプロジェクトに目を通してみてはいかがだろうか。