大河内 直彦 (2012) 「地球のからくり」に挑む

  • 大河内 直彦, 2012: 「地球のからくり」に挑む (新潮新書 472)。新潮社, 237 pp. ISBN 978-4-10-610472-5.

人間の使うエネルギー資源、そのうちでも地下資源に注目して、地球科学の話題、資源と人間とのかかわりの歴史の話題を語る。資源として今後どれだけ頼れるかの評価をしている本ではない(それは別の著者に期待したほうがよさそうだ)が、そのための教養を提供するとは言えそうだ。

エネルギーの量を共通の土俵にのせるために、単位をなるべくキロジュールに統一している。栄養のほうで長く使われてきたカロリーはキロカロリーで、1キロカロリーが約4キロジュールだから、それと同じ桁の量が日常感覚に合っているというのはもっともだ。ただしエネルギーの大きさは同じ桁でも、それに関係する面積、物体の質量、時間などは桁違いのものが現われる。

(エネルギーの話の導入のところで、「20℃の水を沸騰させるエネルギー」として、20℃の水を100℃まで温度を上げるエネルギーの数値を出している。この表現はむしろ液体の水を気体にするエネルギーに使われることが多く、後者のほうが1桁くらい多いことに注意が必要だ。)

第1章は地球上の生態系が、もともとは太陽エネルギーを利用し、光合成植物からの食物連鎖に伴うエネルギー連鎖に依存していること。そして人類は農業などによってこのエネルギーの大きな部分を利用しており、生態系にひずみが生じていること。

第2章は窒素循環。農業生産量をあげるのに最大の制約は窒素であり、空気中の窒素を人工的に固定するHaber-Bosch法は画期的だった。ただしこれはエネルギー(今のところ化石燃料)を消費する。

第3章は現代の人間社会が使っているエネルギー資源の概観、そしてとくに炭化水素の化学エネルギーはどのようにたくわえられていてどのように取り出せるか。

第4章は人間が化石燃料を使ってきた歴史(19世紀まで)。アスファルトは古代から材料として使われていた。石炭は中国やイギリスなどで中世から使われていた。(中国では早くからコークスがつくられたがイギリスでは遅れ、大気汚染が問題になった。) 日本では古代から石油が知られ、江戸時代後期にはおそらく西洋とは独立に蒸留による精製も行なわれている(ただし近代に続かない)。産業革命の主役は石炭であり、「黒船」も石炭を燃やす蒸気船だった(そしてその来航の背景には鯨油のための捕鯨があった。)。19世紀なかばにアメリカで石油が大量に採掘されるようになって石炭(および鯨油)から石油に主役が移る。

第5章は石炭から石油を合成する技術。大戦間のドイツで発達した。日本も「人造石油」として第2次大戦中に研究されたが大量生産に至らなかった。

第6章は石油や天然ガスはほんとうに化石燃料なのか、無機起源(地球形成初期から含まれた炭化水素)なのかの論争。今の時点での多くの科学者によれば、定性的にはどちらも正しかった。しかし定量的にはほとんどが生物起源(化石燃料)と見てよさそうだ。

第7章は石油の起源。いわゆる赤潮のシアノバクテリアが主だと考えられている。ただしわれわれに身近な赤潮が肥料など人間活動起源の窒素によって大きくなるのと違って、窒素同化能力をもったシアノバクテリアの大発生による。とくに約1億年前に何度か起きた「海洋無酸素事変」のときに大量にたまったと考えられている。

第8章は石炭。石炭は植物が埋没して長い間に変質してほぼ炭素だけになったものだ。この章のおもな話題は明治時代から1950年代までの日本の産業の中で石炭が重要だったこと。

第9章はメタンを主成分とする天然ガスと、メタンを水分子がかこむ構造の固体であるメタンハイドレート。メタンハイドレートは天然ガスのパイプラインを詰まらせたこともあった(対策はガスから水を除いておくこと)。天然のメタンハイドレートについては「この潜在的に豊かなエネルギー源の将来は、海底掘削技術や回収技術の今後の発展如何である」としている。掘削・回収に投入される以上のエネルギーを取り出せるかどうかを論じていないが、技術という表現の中に含めているのだろう。シェールガスの件も簡単にふれている。

第10章は地球上の炭素循環の話。「生物サイクル」と「地球サイクル」に分け、それぞれが違った時間スケールで準定常状態になっていたが、人間が化石燃料を使うことが生物サイクルの状態を偏らせている。それはたとえば大気中の酸素の(現在量に対する比としてはわずかな)減少にもあらわれている。

第11章は核エネルギー。地熱も地球内部の放射性核種の崩壊を主なエネルギーとしていることに簡単にふれる。あとは原子力の話。地球の歴史の中でウラン235が今よりも多かった時代に天然の原子炉があった話もある。(天然原子炉が出したエネルギーを「発電」としたのは不適切だと思う。これは原子力発電の熱機関の高温側の熱と同等なものであるはずだ。)

第12章「おわりに」。人間社会のエネルギー問題に、具体的にこたえるわけではないが、基本的な考えかたに思いをはせる。エネルギーを生み出す際に生じるさまざまなリスクを、バランス感覚をもって考える必要があるのだ。(なお、Rachel Carsonにふれたところで、DDTの害を「発がん性」で代表させたのはうまくなかったと思う。どう表現したらよいかは少し勉強しないとわからないが。)

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