〜特集〜　地球を人工的に冷やすジオエンジニアリング

地球の上空にエアロゾル（大気中を浮遊する粒子）をまき、太陽光を反射する日よけをつくる。大気中から取り出したCO₂を石に変え、地中に埋める。それはまるでSF小説に出てくるような話に聞こえるかもしれない。しかし、今、世界では気候を人工的に操作する「ジオエンジニアリング（気候工学）」の研究が実際に進められている。

ジオエンジニアリングが関心を集める背景には、顕在化する気候変動の脅威がある。パリ協定のもと各国はCO₂削減に取り組んでいるが、地球の気温は上昇を続けている。2018年10月に国連の「気候変動に関する政府間パネル（IPCC）」が発表した特別報告書『1.5℃の地球温暖化』では、世界平均気温はすでに産業革命前より1.0℃上昇し、現状のペースが続くと早ければ2030年にも1.5℃上昇すると指摘している。

地球温暖化を1.5℃未満に抑制することはできるのか。『1.5℃の地球温暖化』では、その条件として、世界のCO₂排出量を2030年までに2010年比で約45％減らし、2050年ごろまでに実質ゼロとすることを挙げる。実質ゼロとは、2050年時点でCO₂の排出が続いている場合、同量のCO₂を大気から除去することによって相殺することを意味する。地球温暖化によってもたらされる最悪の影響を避けるため、ジオエンジニアリングが選択肢のひとつとして考えられている。

地球温暖化の対策としては、温室効果ガスを削減する「緩和策」、気候の変化に伴う被害を抑制する「適応策」がある。これに対して、ジオエンジニアリングは気候そのものを人工的に操作する第三のアプローチといわれている。

ジオエンジニアリングという言葉が学界に登場したのは今から40年以上前。1977年、地球温暖化に関する総合学術誌『クライマティック・チェンジ』に発表された論文の中で初めてこの言葉が使用された。しかし、地球温暖化問題を話し合う国際会議の場では、長年、ジオエンジニアリングについて公に議論されることがなかった。なぜなら地球を人工的に冷やすことができるようになれば、温室効果ガスを削減しない言い訳として使われる可能性があると、多くの科学者たちが危惧していたからだ。

タブー視されていたジオエンジニアリングの状況を大きく変えたのは、オゾンホールの研究で知られるパウル・クルッツェン博士だった。博士は他の科学者と同じようにジオエンジニアリングのリスクを認識していたが、それ以上に地球温暖化の先行きに危機感を覚えていた。特に恐れていたのは、大気中を浮遊するエアロゾルが激減することだ。

エアロゾルとは、車の排ガスや発電所、火山等から発生する粉塵やスス等、大気中を浮遊する粒子である。人体にエアロゾルが取り込まれると健康に害を及ぼす恐れがあるため、先進国を中心に大気汚染対策が進められた。しかし一方で、エアロゾルには太陽光を反射し、結果的に気温の上昇を抑える働きがある。もし先進国だけでなく途上国も大気汚染防止に取り組み、大気中のエアロゾルが減少すると、地球温暖化が急激に進んでしまうかもしれない。そう考えた博士は、2006年に発表した論文で、成層圏にエアロゾルを人為的に散布する技術の実効性と副作用を検証する研究の必要性を訴えた。

1995年にノーベル化学賞を受賞したことのあるクルッツェン博士の提案は、それまで避けられてきたジオエンジニアリングをめぐる議論を活発にすることになった。

本来ならば緩和策や適応策だけで気候変動の被害を抑制することが理想だが、気候変動の予測には不確実な部分も多い。気候変動の影響が予想よりも急速に表れたとき、ジオエンジニアリングが有効な手段になるかもしれない。しかし、これはあくまでも最後に取るべき手段だと科学者たちは考えている。

国内におけるジオエンジニアリング研究の第一人者である、東京大学未来ビジョン研究センターの杉山昌広准教授は「専門家の多くは、ジオエンジニアリングの研究を支持しているが、実施に関しては否定的」と述べる。

「どちらかといえば、私も実施には反対の立場ですが、気候変動が危険な水準に達してしまい、ジオエンジニアリングしか手段がないというときが来るかもしれません。今は必要なくても危機的な状況に備えて研究しておかないと、いざ実施するときにどれだけ影響があるかを予測できず、大きな副作用をもたらしてしまう恐れがあります。さらにもうひとつ、ガバナンスという視点からも研究を進めていくことが重要です。ジオエンジニアリングの実用化にはコストや影響評価等、さまざまな課題がありますが、技術的には難しいものではないので、単独国家が強行的に実施に踏み切る恐れがあります。これを止めるには、国際的なガバナンスが必要です」。

ガバナンスを構築するには、ジオエンジニアリングの影響や問題点等を把握して、規則や倫理基準を決めなければならない。ジオエンジニアリングには複数の手法があるため、それぞれの特徴を考慮することが必要になる。

「ジオエンジニアリングは大きく分けると“太陽放射管理（SRM）”と“CO₂除去（CDR）”という2つの系統があります。IPCCは地球温暖化に関する専門家の科学的知見を集約した報告書をこれまでにたびたび発表していますが、『1.5℃の地球温暖化』以降、“ジオエンジニアリング”という言葉でひとつにまとめるのではなく、“SRM”と“CDR”を分けて評価するようになりました。今後、ガバナンスにおいても技術ごとに枠組みがつくられていくことが考えられます」と杉山准教授は話す。

SRMとCDRの特徴をそれぞれ見ていこう。SRMは太陽光を遮り地球を冷やす技術の総称である。太陽光を反射する方法としては「建物の外側を白く塗る」「砂漠に反射板を設置する」「海や雲の反射率を高める」「宇宙に太陽光を反射する鏡を置く」等、さまざまなアイデアがある。クルッツェン博士が論文で紹介した、「成層圏エアロゾル注入」もそのひとつである。

エアロゾルによる効果は、すでに自然界において実証済みである。1991年にフィリピンでピナツボ火山が噴火したとき、放出された大量の火山灰とガスが一時的に地球の平均気温を約0.5℃低下させたことはよく知られている。

地球全体の成層圏にエアロゾルをまくことを想像すると膨大なコストを必要としそうだが、これまでの研究で少量の散布で高い効果が得られることが確認されている。散布方法や実施規模によって予測されるコストは変化するが、専門家の間では、成層圏エアロゾル注入は従来の緩和策と比べて安価な手段であるという意見が大方を占めるという。

しかし一方で、成層圏エアロゾル注入をはじめSRMの手法には共通の問題点がある。それはCO₂濃度が高いまま太陽放射を抑えて地球を冷やすため、気候システムを地球温暖化以前の状態に完全に戻すわけではないということだ。SRMの実施を止めてしまうと、CO₂の温室効果が急激に表れて気温が上昇してしまう。また、世界の気候システムは複雑なため、世界の平均気温が低下しても、局地的に予想外の気候の変化をもたらす可能性が心配されている。

SRMの副作用については予測が難しく、実験ですら屋外で行うとなると大きな論争を呼ぶ。アメリカのハーバード大学の研究チームが2019年内に行おうとしている実験は、数年にわたって慎重に準備が進められてきた。同実験では、高度約20キロメートルの成層圏に炭酸カルシウム等の粒子を散布することを計画している。散布量は1キログラムにも満たないほど微量だが、外部の諮問委員会によって実験計画の検証を行う等、透明性と安全性の確保を図る。

杉山准教授は同実験の意義を次のように説明する。「たとえば医療の分野では、厚生労働省や病院内の倫理委員会等、先進的な医療行為や医学研究について協議する場があります。しかし、ジオエンジニアリングでは実験を行うにしても審議を行う場がありません。ハーバード大学の実験計画は、研究だけでなくガバナンスも取り込んでいる点が注目に値します。同実験の目的は地球を冷やすことではなく、散布された粒子によってどのような変化が起きるかを調べ、コンピューター・モデルを改良することです。ジオエンジニアリングの影響をより正確に予測できるようになると考えられています」。

大気中にいったん放出されたCO₂は数百年から数千年の間、残留する。そのため、たとえCO₂排出量がゼロになっても、地球のCO₂濃度を下げるには、大気からCO₂を直接除去するCDRの手法が必要となる。『1.5度の地球温暖化』においても、温暖化を1.5℃未満に抑えるにはCDRの利用が不可欠であることが示唆されている。

CDRの分野では、「植林」や「CCS（CO₂回収・貯留）」といった緩和策として従来取り組まれてきたものから、CCSとバイオマス発電を組み合わせた「BECCS」、栄養となる物質を海中に散布して海洋プランクトンの成長および光合成を促進する「海洋肥沃化」、光合成を行う微細藻類を生体触媒として利用する「バイオリアクター」等、さまざまな手法が検討されてきた。中でも、副作用が少なく、効果的な手法として注目されているのが、大気から工学的にCO₂を取り出す「CO₂直接空気回収」である。

CO₂直接空気回収の技術は、潜水艦や宇宙ステーション等、呼吸によってCO₂濃度が高くなってしまう閉鎖空間において以前から活用されている。その一方で、地球温暖化対策としてCO₂直接空気回収を利用することは容易でないといわれてきた。大気中のCO₂濃度は約0.04％ときわめて低く、回収効率やコストが課題とされてきたからだ。

しかし、近年、欧米の企業がCO₂直接空気回収の事業化に次々と名乗りを上げている。その先頭を走るスイスのベンチャー企業、クライムワークスは、2017年5月、チューリヒ近郊にCO₂を回収するプラントを稼働させた。世界初となる商用CO₂回収プラントは、1辺約2メートルの立方体の装置18個から成る。片側から大気が入ると内部の特殊フィルターにCO₂が付着し、反対側からCO₂のない大気が排出される仕組みでCO₂回収能力は年間約900トンに及ぶ。

これまで課題とされてきたコストについて、クライムワークスは空気中から取り出したCO₂を近隣の農家に販売し、収益を得ている。温室へ運ばれたCO₂は植物の光合成を活性化させる“肥料”として活用されているという。さらに同社は、回収されたCO₂とミネラルウォーターを使って炭酸飲料の商品化に取り組む等、付加価値を高める試みを進めている。

CO₂に関するクライムワークスの技術に注目しているのはスイス国内の企業だけではない。ドイツの自動車メーカーのアウディとは、大気中から回収したCO₂と水を原料とするディーゼル燃料の開発・製造に数年にわたってともに取り組んできた。また、アイスランドでは、CO₂を回収したのち、地中で石化して貯留する研究が進められており、同社の今後の展開に期待が集まっている。

ジオエンジニアリングの研究を進めようという動きは今、確実に広がっている。2019年3月、国連環境計画（UNEP）がナイロビで開催した年次会合において、ジオエンジニアリングに関する決議案がスイスから提出された。その内容は、ジオエンジニアリングの影響やリスク、ガバナンスの評価を行うことをUNEPに提案し、独立した専門家グループの設立に協力するよう各国政府に要請するというもの。全会一致に至らなかったため、最終的に決議案は見送られたが、アメリカやEUは長期的な低炭素戦略の中にすでにCDRを盛り込んでいる。ジオエンジニアリングの動向を長年見つめてきた杉山准教授は、「ジオエンジニアリングが国際会議の場で語られるようになったということ自体が大きな進歩だと思います」と話す。

国内でも、CO₂回収・利用への関心が高まっている。日本政府は毎年、国際会議「Innovation for Cool Earth Forum」を開催しているが、2018年10月の年次会合においてCO₂直接空気回収に関するロードマップが発表された。2019年4月には、パリ協定の目標達成に向けた長期戦略案が発表され、CO₂を積極的に回収・利用する方針が示されている。さらに、環境省はCO₂直接空気回収の実証事業を計画。現在、事業者を募集しているところで、2022年度までに実用化に必要な技術を確立することを目指している。