「排出を減らすだけじゃ間に合わない」——この現実に、世界がようやく本気で向き合い始めています。いま注目を集めているのが、大気中のCO₂を直接つかまえる「直接空気回収（Direct Air Capture: DAC）」という技術です。各国が競うように投資と政策支援を進めるこの分野について、技術の全体像から事業化のポイントまで、できるだけ分かりやすく整理してみました。
この記事で分かること
- 排出削減とCO₂除去（CDR）を組み合わせるという世界の潮流の中で、DACがどんな役割を担っているのか。
- 高温熱に頼るDAC1.0から、電気化学や膜を使うDAC2.0、さらにハイブリッド型のDAC3.0まで、技術の進化と代表企業の違い。
- 立地条件、電源構成、長期オフテイク契約、MRV（測定・報告・検証）——DAC事業を成り立たせるために欠かせない4つの要素。
なぜいま「DAC」なのか？
まず押さえておきたいのは、「なぜ各国がこぞってDACに取り組み始めているのか」というそもそもの話です。
世界の気温上昇を1.5℃に抑えるシナリオを考えたとき、再エネへの転換や省エネの推進だけではどうしても足りません。IPCCが描くシナリオでも、2050年時点で年間数十億トン規模のCO₂除去（Carbon Dioxide Removal: CDR）が求められています。つまり、出す量を減らすだけでなく、すでに大気中にあるCO₂を「回収する」ことがセットで必要になるわけです。
DACは、その名のとおり大気中の空気を直接処理して、CO₂だけを選り分けて濃縮する技術です。回収したCO₂は地中深くに閉じ込めたり（DACCS）、合成燃料や化学製品の原料にしたり（DAC+U）します。工場の煙突のような特定の排出源がなくても使えるので、場所の制約が少なく、しかも過去に排出されてしまったCO₂にも対処できます。「どうしても減らしきれない排出」や「歴史的に積み上がった分」をカバーする手段として、世界的に期待が高まっているのです。
国際エネルギー機関（IEA）やIPCCは、バイオマスの活用や鉱物化と並ぶ耐久的CDRのひとつとしてDACを位置付けています（参照：IEA DAC解説）。米国エネルギー省（DOE）も最新レポートで、DACを国内CDRポートフォリオの中核に据えています（DOE 2025）。
本記事では、こうした背景を踏まえながら、「DACって結局どんな技術なの？」「ビジネスとしてはどこにチャンスがあるの？」という疑問に、技術・事業・政策の3つの切り口から答えていきます。
DACの仕組みをざっくり理解する
ここでは、専門用語をなるべく省いて、DACの基本的な流れをつかんでいきましょう。
DACが相手にするのは、屋外のふつうの空気です。CO₂の濃度は約420ppm——空気全体のわずか0.042%にすぎません。この薄いCO₂を装置に通して選り分け、ぎゅっと濃縮するのがDACのやっていることです。
工場の煙突から出るガスを処理する従来型のCO₂回収（ポイントソースCCS）と比べると、DACは排出源の近くに設置する必要がありません。その代わり、相手にするCO₂がとても薄いぶん、空気を取り込んで分離するまでのエネルギー設計が事業性のカギを握ります。
DACの基本ステップ
① 空気を取り込む（Air Intake）——大きなファンを回して、屋外の空気を装置の中に引き込みます。いかに効率よく大量の空気を流せるかがポイントです。
② CO₂をつかまえる（Capture）——フィルターや吸着材、溶媒といった「CO₂をくっつける材料」に空気を触れさせ、CO₂だけを選択的に捕まえます。
③ CO₂を取り出して材料を再生する（Release & Handling）——捕まえたCO₂を材料から引き離し、材料をまた使えるようにリセットします。この「引き離し方」が技術ごとに異なり、加熱、真空引き、電圧の切り替え、pHの変化、湿度の変化など、さまざまなアプローチがあります。
ここで大事なのが「正味でどれだけ除去できたか」という考え方です。MRV（Measurement, Reporting and Verification: 測定・報告・検証）では、正味除去量 ＝ 回収量 −（装置稼働や輸送で出したCO₂）として評価します。クレジットの発行や政策的な支援を受ける際には、この「差し引きでどれだけ減ったか」が前提になります。
DACのこれまでと政策の動き
DACは「まだ研究段階の技術」と思われがちですが、実はここ数年で驚くほどステージが上がっています。タイムラインと各国の政策を追ってみましょう。
研究から商用化へ：駆け足のタイムライン
2009〜2018年——DACの最初の世代（DAC1.0）が確立された時期です。固体アミンに吸着させる方式と、水酸化物溶液で吸収する方式が主流で、Carbon Engineeringが2018年の論文で、長期的なコストやエネルギー要件の見通しを示しました。
2021〜2024年——Climeworksが実証段階から本格的な商用化へ踏み出します。2024年にはアイスランドで「Mammoth」プラントが稼働を開始し、設計能力は年間36,000トンCO₂。DACが「ラボの技術」ではなく「動いているプラント」になった象徴的な出来事です。
2024〜2025年——米国DOEがDAC Hubsプログラムの推進やDAC Prizeの実施を通じて産業育成を加速。EU側でもCRCF（Carbon Removal Certification Framework：炭素除去認証枠組み）が正式に成立し、除去クレジットの認証基盤が整い始めました。
2024年——1PointFiveとMicrosoftが、DAC由来のCO₂除去クレジットとしては当時世界最大規模となる50万トンの購入契約を締結しました（価格は非公開）。大手テック企業が本気でDACに賭け始めたことを象徴する動きです。
わずか数年のあいだに、研究室での実験から大規模商用プラント・長期購入契約へと、一気にフェーズが変わってきていることが分かります。
日本・米国・EUの政策はどう違う？
米国は、直接的な経済インセンティブで攻めています。インフレ抑制法（IRA）に含まれる税額控除「45Q」では、DACで回収したCO₂を地中貯留した場合に1トンあたり最大180ドルの控除が受けられます。加えて、DOEはDAC Hubsプログラムやカーボン除去クレジットのパイロット購入事業を通じて、市場の立ち上げを後押ししています（DOE DAC Hubs）。
EUは、「信頼できる除去の認証」に力を入れています。CRCF（Regulation 2024/3012）によって耐久的なCO₂除去を認証する仕組みが整備され、DACもその対象に含まれています。将来的にEU排出量取引制度（ETS）などとの接続も視野に入れた設計です。
日本は、まず「受け皿」を整える段階です。2024年に成立したCCS事業法により、海域でのCO₂貯留に関する許可制度やモニタリング枠組みが整いました。DAC専用の支援制度はまだありませんが、将来的にDACCSを展開するための法的・インフラ的な基盤づくりが動き始めています（経産省資料）。
まとめると、米国は「税額控除＋ハブ整備」、EUは「認証フレームワーク」、日本は「CCS受け皿の法整備」と、アプローチはそれぞれ異なりますが、いずれもDAC・CDRを政策の射程に入れて動き出しています。
DAC技術の3つの世代——1.0・2.0・3.0
DACと一口に言っても、実は技術のアプローチには大きな幅があります。ここでは、ベンチャーキャピタルのExtantiaが提唱した分類を参考に、DAC技術を3つの世代に整理してみましょう。
| 世代 | どんな技術か | 強み | 課題 | 代表的な企業 |
|---|---|---|---|---|
| DAC1.0 | 溶媒や固体吸着材を高温の熱や真空で再生する方式 | すでに商用実績があり、大規模で連続的に動かせる | 大量の高温熱が必要で、コスト低減に限界が見えてきている | Carbon Engineering、Climeworks、Heirloom |
| DAC2.0 | 電圧・pH・膜・湿度など、熱に頼らない方法で低温再生する方式 | 再エネとの相性が良く、モジュール量産に向く | 材料の耐久性に課題が残り、商用規模の実証データがまだ少ない | Verdox、RepAir Carbon、Mission Zero、Avnos |
| DAC3.0 | 複数の方式を組み合わせて補機を簡素化し、全体を最適化する方式 | 再エネへの追従や分散配置がしやすく、量産を前提に設計されている | まだ初期段階で、商用規模でのコスト実績がほとんどない | Phlair、Greenlyte、Parallel Carbon、Yama |
大まかに言えば、短期的な商用展開は実績豊富なDAC1.0が先頭を走り、中長期でのコスト削減と再エネ連携ではDAC2.0や3.0に期待が集まっている、という構図です。
各世代の技術と代表企業を詳しく見る
ここからは、それぞれの世代でどんな方式があり、どの企業がどんなアプローチを取っているのかを、もう少し掘り下げていきます。化学式よりも「どんなイメージの設備で、何に向いているか」を重視して紹介します。
DAC1.0：高温の熱で回すベテラン組
既存の化学プラントや発電所に近い設計思想で、大規模かつ連続的な運転に向いています。ただし、高温の熱をどう確保するかがコストと立地を大きく左右します。
1-1. 液体溶媒で吸い込む方式（KOH/NaOH＋カルシウムループ）
水酸化カリウム（KOH）のようなアルカリ溶液に空気を通すと、CO₂が溶液と反応して炭酸塩に変わります。これを約900℃の高温炉で焼くとCO₂が放出され、溶液が元に戻る——このサイクルを繰り返す方式です。
- 代表企業：Carbon Engineering／1PointFive
- 注目プロジェクト：STRATOS（米テキサス）——メガトン規模を視野に入れた計画で、地質貯留との一体運用を目指しています。
1-2. 固体にくっつける方式（アミン吸着＋TVSA）
アミンという化合物を担持した固体の表面にCO₂を吸着させ、80〜120℃くらいの比較的低い温度と真空で引き離す方式です。液体溶媒方式ほどの高温は必要ありませんが、それでも安定した熱源は欠かせません。
- 代表企業：Climeworks
- 注目プロジェクト：Mammoth（アイスランド）——地熱発電で得た電力と熱を使い、Carbfixの技術で回収CO₂を地下の玄武岩層に鉱物化して固定する、一連の流れが完結したプラントです。
1-3. 天然鉱物で回す方式（石灰系の鉱物ルーピング）
水酸化カルシウムなどの鉱物を大気にさらしてCO₂と反応させ、炭酸カルシウムに変えます。それを焼いて再びCO₂を取り出す——セメント製造にも通じるシンプルなサイクルです。天然鉱物を原料にできるため、材料調達のハードルが比較的低い点が魅力です。
- 代表企業：Heirloom
DAC2.0：熱に頼らない新世代
電気化学や膜技術を使い、低温でCO₂を分離する方式群です。再エネ電力との相性が良く、モジュールを工場で量産して現地に並べるスケーリングモデルに向いています。一方で、材料の長期耐久性や大規模実証はこれからの課題です。
2-1. 電圧のオン/オフでつかまえる（エレクトロスイング吸着：ESA）
レドックス活性材料に電圧をかけるとCO₂を吸い寄せ、電圧を切るとCO₂が離れる——ほぼ温度を変えずに吸脱着ができる方式です。熱をまったく使わないので、プロセス全体を電力だけで回せる可能性があります。
- 代表企業：Verdox
2-2. 燃料電池の発想を転用（電気化学DAC）
電気化学セルにイオン選択膜を組み込み、電流の力でCO₂を連続的に濃縮・放出します。完全電化かつ低温で動作することを目指す方式です。
- 代表企業：RepAir Carbon
2-3. 溶液で吸って電気で分ける（BPMED方式）
まず溶液でCO₂を吸収し、その後に双極膜電気透析（BPMED）で酸と塩基を再生しながらCO₂を低温で取り出します。従来の高温炉による再生工程を電気化学プロセスに置き換える発想です。
- 代表企業：Mission Zero
2-4. 湿度の変化でCO₂を出し入れ（湿度スイング吸着：MSA）
乾いた環境ではCO₂を吸着し、湿らせると脱離する——水分量の変化を利用したシンプルな方式です。ファンを使わない受動通風とも相性が良く、送風に必要なエネルギーを大幅に減らせる可能性を持っています。
- 代表企業：Carbon Collect／Avnos
2-5. 膜で濾し取る（ガス分離膜方式）
CO₂だけを選択的に通すガス分離膜を使い、空気中のCO₂を透過側に集めて濃縮する方式です。動力は主に送風と加圧のための電力で、構造がシンプルなのが特徴です。
- 代表企業：Carbon Xtract
DAC3.0：いいとこ取りのハイブリッド型
DAC3.0は、液体吸収と電解、低温熱と電位差といった複数のアプローチを組み合わせ、補機類（Balance of Plant: BOP）をシンプルにしつつエネルギー効率も高めようとする「合わせ技」の世代です。
3-1. 溶液で吸って電解でpHを振る方式
液体でCO₂を吸収した後、電解によって溶液のpHを変化させてCO₂を脱離させます。吸収液の再生と再エネへの追従性を両立させながら、装置全体の構成をシンプルに保つことを狙っています。
3-2. 低温熱＋電圧のハイブリッド方式
低温の熱による吸脱着と、電位差による濃縮プロセスを組み合わせることで、エネルギー効率と装置のシンプルさを同時に最適化しようとするアプローチです。
- 代表企業：Yama
（番外編）海から回収するDirect Ocean Capture（DOC）
「空気」ではなく「海水」を相手にするのがDirect Ocean Capture（DOC：直接海洋回収）です。海水中に溶け込んでいる無機炭素のバランスを電解や膜で調整し、大気から海水へのCO₂吸収速度を人為的に高めるアプローチです。
場所を選ばずCO₂を除去できる点はDACと共通しますが、水処理技術や海洋化学の知見が求められるなど、技術的なチャレンジの性質が異なります。海洋生態系への影響評価や関連規制の整備も、今後重要なテーマになってくるでしょう。
方式ごとのエネルギー要件を比べてみる
各方式がどのくらいのエネルギーを使うのか、公開情報をもとに整理しました。数値そのものよりも「だいたいどのレンジにあるか」を把握するための参考としてご覧ください。
| 世代 | 技術分類 | 再生温度の目安 | エネルギー要件（1tCO₂あたり・GJ換算） | 代表企業／案件 |
|---|---|---|---|---|
| DAC1.0 | 液体溶媒（KOH）＋Caループ | 約900℃ | 天然ガス 5.25 GJ ＋ 電力 1.32 GJ、または天然ガスのみで 8.81 GJ※1 | Carbon Engineering／STRATOS |
| 固体吸着（TVSA） | 80〜120℃ | 熱 3〜6 GJ ＋ 電力 1.50 GJ※2 | Climeworks（Mammoth 36 kt/年） | |
| 鉱物ループ（石灰系） | 約900℃ | 総電力 9.00 → 5.40 GJ（目標値）※3 | Heirloom | |
| DAC2.0 | エレクトロスイング吸着（ESA） | ほぼ常温 | 0.49〜1.00 GJ※4 | Verdox |
| 電気化学DAC（イオン選択膜等） | ほぼ常温 | 2.16 GJ未満※5 | RepAir Carbon | |
| 電気化学分離（BPMED等） | 低温〜常温 | 2.88 GJ以下※6 | Mission Zero | |
| 湿度スイング（MSA） | 低温〜常温 | 定量データ限定的（低エネルギー傾向） | Carbon Collect／Avnos | |
| 膜分離（ガス分離膜） | ほぼ常温 | 公表データ不足※7 | Carbon Xtract | |
| DAC3.0 | 液体吸収×電解再生（pHスイング） | 低温 | 商用データ未公開 | Phlair／Greenlyte／Parallel Carbon |
| 低温熱＋電圧ハイブリッド | 低温 | 商用データ未公開 | Yama |
注記：数値はすべてGJ（ギガジュール）で統一。元データがkWh表記の場合は 1 GJ = 277.78 kWh で換算しています。
出典：
※1：Keith et al., Joule (2018)
※2：IEA DAC解説
※3：Heirloom Blog (2023)
※4：Voskian & Hatton, Energy & Environmental Science (2019)
※5：EEPower（RepAir, 2024）
※6：Mission Zero Lab Notes
※7：Carbon Xtract 技術ページ
数字だけを見ると、DAC2.0は理論的にはエネルギー効率で有利に見えます。しかし、材料コストや耐久性まで含めた「トータルでの除去コスト（LCOC）」で考えると、DAC1.0とDAC2.0/3.0はしばらく並走しながら、徐々に世代交代が進んでいくことになりそうです。
各スタートアップの特徴や投資動向をもっと知りたい方は、DACスタートアップ9社を比較した別記事もぜひご覧ください。技術の地図と企業の地図を重ね合わせることで、全体像がぐっと掴みやすくなります。
DAC事業を成り立たせる4つの条件
技術がいくら優れていても、事業として成立しなければ社会実装は進みません。ここでは、技術から一歩引いて、DAC事業を組み立てる際に外せない4つのポイントを見ていきます。
① 立地条件と電源・熱源の確保
DAC1.0の場合、900℃近い高温熱を安定的に供給できるかどうかが事業性を大きく左右します。天然ガスや工業排熱が使える地域が有利です。
一方、DAC2.0や3.0は低温熱や電力が主体なので、産業廃熱やヒートポンプの活用、再エネの変動出力への追従がしやすい設計です。需要や資金計画に合わせてモジュールを段階的に増やしていける柔軟性も強みです。
ただし、どの世代の技術であっても、回収したCO₂を長期間にわたって隔離するには輸送・貯留インフラとの接続が不可欠です。複数の回収拠点と貯留拠点をつなぐ「ハブ型インフラ」の有無が、プロジェクトのスピードとコスト競争力を大きく左右します。米国のDOE DAC Hubsプログラムは、まさにこうしたインフラ整備を通じた産業育成を目指すものです。
つまり、熱や電力のことだけでなく、CO₂の貯留先まで含めた「サイト一式」で考えることが、DAC事業の初期検討では欠かせません。
② 長期オフテイク契約と資金調達
DACプラントの建設には巨額の初期投資がかかります。その資金を引っ張ってくるうえで決定的に重要なのが、「誰が、いくらで、どのくらいの期間にわたってCO₂除去を買ってくれるのか」を示す長期オフテイク契約です。
たとえばMicrosoftと1PointFiveの契約では、信用力の高い大企業が10年単位でCO₂除去クレジットを購入することで、将来の収益見通しが安定します。これは金融機関にとって非常に大きな安心材料になり、結果として低金利での融資や有利な条件でのエクイティ投資が実現しやすくなります。最終的には、プロジェクト全体の資本コスト（WACC）の引き下げにつながるわけです。
民間企業の契約に加えて、政府によるパイロット購入も重要な役割を果たしています。米国DOEのCarbon Dioxide Removal Purchase Pilotでは、公的機関がCDRクレジットを実際に購入することで、初期市場に「このくらいの価格帯で取引される」というシグナルを送り、プロジェクト開発者や投資家の信頼を高めています。
民間の長期契約と政府のパイロット購入——この両輪が揃うことで、CDR市場全体の資金調達環境が整っていく構図です。
③ MRV（測定・報告・検証）と認証の整備
「本当にCO₂を除去したのか？」「どのくらい持続するのか？」——こうした問いに客観的に答えるための仕組みがMRVです。除去量の正確さ、貯留の恒久性、追加性（その事業がなければ除去されなかったか）を第三者が検証することで、市場や政策当局からの信頼が生まれます。
最近では、主要なカーボンクレジット・レジストリがDAC向けの方法論を整備し始めています。VerraはCO₂回収・貯留に適用できる「VM0049」を策定し、技術の種類が異なっても共通の枠組みで評価できるモジュール型の設計にしました。Puro.earthも独自のCarbon Removal Certificates（CORCs）を発行しており、DACを含む複数技術に対応した基準を運用しています。
こうした認証基盤が整うことは、クレジットの発行や比較を容易にするだけでなく、長期契約や金融調達の信頼性を高めることにも直結します。
④ コストの現実と将来の見通し
DAC由来のCO₂除去クレジットは、現時点ではかなり高価格帯にあります。コストは方式・立地・スケールによってまちまちですが、Extantiaの分析によれば、DAC1.0が1トンあたり100ドルを下回るのは難しい一方、DAC2.0/3.0では学習曲線次第で到達できる可能性があるとされています。
ちなみに、よく目にする「100ドル/t」というベンチマークは2016年ドル基準で語られることが多く、インフレ調整後は130ドル/t前後に相当する点にも注意が必要です（Extantia）。
MRVと認証の整備が進むにつれて、価格レンジと品質の関係がより明確になり、長期的なコスト低減への期待値も定まっていくはずです。
参考リンク集
基礎・レビュー
- IEA：Direct Air Capture解説
- Joule論文（KOH/Caループのエネルギー要件）：Keith et al., 2018
- RSCレビュー（吸収/吸着のエネルギー帯域）：RSC Advances 2023
- ESA概説：MIT News 2020 ／ Energy & Environmental Science 2019
企業・プロジェクト
- Climeworks（Mammoth稼働）：プレスリリース
- 1PointFive × Microsoft（CDR購入契約）：公式発表
- Heirloom（鉱物ループのエネルギー公開値）：Heirloom Blog
- RepAir（電気化学DACの報道）：EEPower 2024
- Mission Zero（pHスイング方式）：Lab Notes
政策・認証
- DOEレポート：Direct Air Capture: Definition and Company Analysis（2025）
- DOE DAC Hubs／CDR Purchase Pilot：DAC Hubs公式 ／ Purchase Pilot
- EU：CRCF（Regulation (EU) 2024/3012）
- Verra：VM0049（CCS & DACモジュール）
- Puro.earth：Puro Standard／レジストリ
略語集
- DAC：Direct Air Capture（直接空気回収）
- DOC：Direct Ocean Capture（直接海洋回収）
- CDR：Carbon Dioxide Removal（CO₂除去）
- DACCS：DAC＋耐久的貯留（CCS）
- TVSA：Temperature/Vacuum Swing Adsorption（温度・真空スイング吸着）
- VSA：Vacuum Swing Adsorption（真空スイング吸着）
- s-TVSA：Steam-assisted TVSA（蒸気支援型TVSA）
- ESA：Electro-Swing Adsorption（電気スイング吸着）
- MSA：Moisture Swing Adsorption（湿度スイング吸着）
- BPMED：Bipolar Membrane Electrodialysis（双極膜電気透析）
- MRV：Measurement, Reporting and Verification（測定・報告・検証）
- CRCF：EU Carbon Removal Certification Framework（EU炭素除去認証枠組み）
- 45Q：米国のCO₂回収・貯留向け税額控除（DAC＋地中貯留で最大180$/t）
- IEA：International Energy Agency（国際エネルギー機関）
- DOE：U.S. Department of Energy（米国エネルギー省）
- S-DAC：Solid-sorbent DAC（固体吸着型DAC）
- L-DAC：Liquid-solvent DAC（液体溶媒型DAC）
- pHスイング：電解でpHを可逆的に変化させてCO₂の吸収・脱離を行う方式
