小宮山 宏 (1995) 地球温暖化問題に答える

  • 小宮山 宏, 1995: 地球温暖化問題に答える (UP選書)。東京大学出版会, 204 pp. ISBN 4-13-002072-2.

職場の引っ越しのため本を整理していたら出てきた。先端科学技術と呼ばれる分野は変わり身が早く、数年前の本はどんどん捨ててよいと考えられているようだ。しかし環境科学分野では、10年あまり前の文献を見て、何が否定され、何が生き残っているかを考える必要がある。1995年当時、わたしは地球温暖化を地球環境問題の一部として認識していたけれども、それが突出して政策課題になるとは認識していなかった。地球環境問題の対策の本を読まないわけではなかったが、温暖化に特化した本を読む気は起きなかった。今も温暖化に特化するべきではないと思っているけれども、温暖化対策の本がたくさん出てしまったので、十数年前の温暖化対策論という視点も必要だと思えてきた。

第1章は温室効果による地球温暖化のしくみ、第2章は温室効果強化の主要な原因である二酸化炭素の増加の説明。今語るとしても数値はいくらか変わるものの基本は変わらない。ただし1995年当時は大気中の二酸化炭素の収支に関してmissing sinkがあると言われていた。2001年ごろ以後、それが完全に解明されたとは言えないものの、北半球中高緯度の陸上の植生・土壌に行っているにちがいないという状況証拠がふえて、missingとは言われなくなった。

第3章は対策の基本的考えかた。表3-3に表3-1をつなぎ、あとの各章の話題との関係を整理しておく。著者は温暖化には抑制策が必要だとする。そのうちでとくにCO2の濃度抑制が必要だ。それには発生削減か固定しかない。固定先は海と陸しかなく、何かの資源に変えてもそれを使った結果大気に出てくるのではだめだ。

  • 制御
    • 温室効果ガス
      • CO2
        • 発生源抑制
          • 代替エネルギー – 太陽(派生するものを含む)、原子力、地熱、潮汐力 [第4章]
          • 省エネルギー [第5章]
          • 植生の保護
        • 固定 — 陸、海 [第7章]
      • CH4、N2O、フロン [第3章56-57ページで簡単に議論]
    • エネルギー収支直接制御 — アルベド・コントロール [太陽放射の反射をふやすこと、第3章55-56ページで簡単に議論]
  • 適応 [本書の用語では「対応」]
  • 放置

第4章は化石燃料に代わるエネルギー源について。風力、水力、バイオマスは太陽エネルギーから派生するものとみなし、資源量を見積もって、有用ではあるが太陽エネルギー直接利用ほど大きくは期待できないとする。ただし海洋バイオマスは今後の技術開発によっては期待できるとする。地熱についても、既存の技術で期待できる量は少ないとする。原子力は使える技術だとしているが、安全性について不安があり、世界のエネルギーの多くを頼るのは困難だろうとする。Energy payback timeの議論もしている。太陽電池に関しては架台を作るためのエネルギー投入が無視できない(とくにアルミニウムで作る場合)。

第5章はエネルギー消費量を減らす話。それは大きく節約と効率化に分けられる。江戸時代にもどるような節約は現実的ではないが、過剰包装を減らしたり自動車のエンジンを小さくするような節約だけでもかなりの効果はあるという。工業分野の効率化については、日本はすでにかなり達成しているが、外国に普及する価値はあるとする。火力発電の高温側の温度を上げる(それに耐える材料を使う)、鉄は熱いまま製品まで加工する、化学工業では熱を回収し温度が順に下がる過程を追ってくりかえし使うようにする、などだ。ここで、規模が大きいほうが効率がよいという主張をしている。体積のわりに表面積が小さいので熱損失が小さくなるということだ。もっともではあるが、質のそろった原料・燃料が大量に得られることを前提としているはずだ。冷暖房などの民生部門のエネルギー効率化には大きな余地があるとする。またアルミニウムをはじめとする物質資源のリサイクルにはエネルギー節約の効果がある。

第6章は、熱力学から決まる限界を知っておこうという話。熱力学第1法則は当然として第2法則を活用することが重要だ。有効エネルギー(Gibbsの自由エネルギー)の損失をなるべく小さくすること、つまり、なるべく可逆過程に近くすることだ。可逆過程は無限に時間がかかるので現実のプロセスとは違うが、可逆過程の効率は現実に構成しうるプロセスの効率の限界として意義がある。たとえば理想的な燃料電池では80-90%の変換効率が得られるはずであり、現実にも燃料電池とタービンを組み合わせれば70%くらいに達することが期待できる。冷暖房は、断熱をよくしてむだな負荷をなくしたうえで、ヒートポンプによるか、コジェネレーションによるのがよい。蒸留などは凝結熱を回収すればわずかなエネルギーで可能だ。

第7章は二酸化炭素固定の話。固定に化石エネルギーを使いそのために排出するCO2のほうが大きくなっては話にならない。100年ほどもたないものもあまり意味がない。

燃焼排気からの二酸化炭素の人工的回収は技術的には可能だ。石油の場合で、理論的に燃焼熱の2.5%のエネルギーを消費する。現実の技術ではもっと消費するが、限界に近づける努力はできるだろう。回収した二酸化炭素の行き先として液化して深海に入れることを考えている。噴出事故の危険や生態系への影響に注意する必要はある。しかし「温暖化が加速度的に進行して人類が危機に陥ったときにやむをえずとる方策」としてかけ捨ての保険のような意味で研究投資をするべきだとする。

大気の炭素収支に寄与するほどの植林をして伐採せずにおける場所を見つけるのはむずかしい。考えられるのは砂漠だが、これまでの砂漠緑化構想は農業を目的とするものであり、規模が小さいか、淡水を得るのに化石燃料を使うものが多かった。著者は第8章で、海に接した砂漠について、まず海水上に生育するマングローブ林を発達させ、また地表面被覆の不均一で雲・降水を誘発することによって、人工的淡水化の必要を節約しようという構想を述べているが、おそらくその後困難であることがわかったと思う。

海洋生態系の利用のうちでは、鉄散布の実験が1993年に行なわれ、期待されたほどの効果が認められなかったことが述べられている。サンゴ礁は単純に石灰石を沈殿させることでは二酸化炭素を放出してしまうが、褐虫藻による光合成を活発化させ有機物を固定するという使いかたはあるかもしれない。第8章で、海洋温度差発電のために深層からくみ上げられた水が栄養塩豊富であることを活用する構想が述べられている。しかし、ひとくちに栄養塩と言っても、この目的に適したものがうまく含まれている可能性はあまり高くないと思う。

第8章は「ビジョンとシナリオ」と題されている。「太陽電池はまず屋根に、砂漠に、そして静止軌道に」と提案する。また「社会システムによる省エネルギー」を提案する。都市の冷暖房、とくに冷房については、ヒートアイランドを作らないように、水冷式にし、集中的に冷熱をつくって分配するのがよい。冷媒の開発を期待したいが、当面考えられるのは氷水だ。小規模の冷暖房は地中熱を活用するのがよい。資源リサイクルはエネルギー節約とゴミ問題の立場から推進するべきだ。プラスチックを物としてリサイクルすべきか燃料として利用すべきかは場合による。あと、上に述べた2つの炭素固定構想の夢が述べられている(「大発見を前提とするもの」とはみなしていないようだ)。

第9章は対策の総論。石油を使うよりも代替エネルギーや省エネルギー技術を使うほうが得になるように、税制や法規制によってハンディキャップをつけるべきだ。温暖化のなりゆきが予想と違っても後悔しない策をまず優先するべきだ。自然界の基本的法則に反する不可能な策をとらないのはもちろんだが、原理的には可能でも実用になるまでに大発見を前提とするもの(たとえば、核融合や、長距離送電に使える超伝導ケーブル材質など)も計算に入れるべきではないとする。

折り返しのあとに詳しい目次をつける(本書自体に詳しく書かれていたもの)。

目次
序章 地球温暖化問題とはなにか — 新しいパラダイムの出現 1
– 親しみやすい大きさの星 1
– さまざまな見解 3
– なぜ、今なのか 6
第1章 温暖化はなぜおこるのか 9
– 惑星の温度 9
– 「水の惑星」地球の僥倖 12
– 冷却効果 13
– 温室効果は科学的事実 15
– 地球の内部は数千度 18
– 人類が使うエネルギーによる温暖化は? 19
– 太陽活動の方が影響が強い? 19
– 意外に微妙な地球のバランス 21
第2章 二酸化炭素濃度はなぜ上がるのか 25
– 熱帯雨林はCO2を固定しない 25
– 地球生命圏の物質循環 27
– 熱帯の土壌はわずか20センチ 28
– 海の物質循環 29
– 大気中の循環とフロンの悲劇 32
– ミシングシンク 33
– 地球の応答速度 36
– 海の混合時間 37
– 温暖化は現在の問題 38
– 一億年は100年の100万倍 39
第3章 どう対応できるか 45
– ミシングシンク – しかし基本構造は明確 45
– 発生削減か固定か — それ以外にはない 46
– 石炭1、石油0.58、天然ガス0.44 47
– アルベド・コントロール — 次元の異なる答え 54
第4章 化石にかわるエネルギー — 太陽と原子力 59
– 水電気分解、そして水素燃焼の夢 59
– 消えない永久機関へのあこがれ 59
– 太陽エネルギー 62
– 太陽エネルギーの直接的利用 65
– 太陽エネルギーの間接的利用 68
– 各種自然エネルギーの賦存量 74
– エネルギー・ペイバックタイム 76
– 原子力エネルギー 78
– 代替エネルギー開発のテンポを速めよ 82
第5章 エネルギー消費量を減らす 85
– 節約と効率化 — 省エネルギーのキーワード 85
– 奇跡の10年間 — 経済は成長かつエネルギー消費は削減 87
– 節約、しかし江戸時代にはもどれない 88
– 効率向上による省エネルギー 90
– 効率化における技術の役割 90
– 産業分野にみる省エネルギー 91
– 小さいことはよいことではない — スケールアップ・メリット 97
– コストと省エネルギー 101
– 民生分野は省エネルギーの宝庫 101
– コジェネレーション — 熱を捨てない発電システム 102
– リサイクルでエネルギー消費100分の1 103
– 国際的な省エネルギーとしてのテクノロジー・トランスファー 105
第6章 エネルギー技術の限界を知る 107
– 実学としての熱力学のすすめ 107
– 化学物質の電気への変換 108
– 発電効率70%が人類の目標 114
– 燃料電池自動車 115
– 製造業の限界は反応熱 116
– ガスの熱量のたった3.3%の電気で風呂は沸く 117
– 冷蔵庫はヒーター 120
– 嘘のような本当の話 120
– これからはエントロピーによる省エネルギー 126
– 高い効率で満足できる速度を 129
第7章 固定 — それは陸と海の炭素蓄積量を増やすこと 131
– 混乱する議論 131
– 固定の具体的方法 135
– CO2の回収隔離 135
– 生態系による固定の促進 142
– ガラパゴス沖の実験 152
第8章 ビジョンとシナリオ 153
– 対策の骨格 153
– 太陽電池はまず屋根に、砂漠にそして静止軌道に 154
– エネルギー輸送はずっと将来 156
– 「工場の月プロジェクト」 157
– 社会システムによる省エネルギー 160
– 理想の都市冷暖房システム 160
– ヒートアイランド 161
– ヒートアイランドと水問題を中水道が解決する 164
– 理想的な蓄熱型冷暖房システム 166
– リサイクル・システム 167
– 「渚構想」による砂漠緑化 169
– 浮きサンゴ礁「おとひめ計画」 175
第9章 地球温暖化問題に答える 181
– 市場の原理だけではムリだろう 181
– 石油はほとんどタダ 182
– 将来のための技術にハンディキャップを 183
– ノンリグレット 185
– 研究開発を支援する 189
– できる技術とできない技術 191
– 大発見を前提としない 192
終章 新しいパラダイムの発信 197
– 対策の基本的問題 197
– 現在から未来へ 198
– 大いなる幸運 199
あとがき [203-204]

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