Lenton & Vaughan 編 (2013) Geoengineering Responses to Climate Change

  • Tim LENTON & Naomi VAUGHAN, eds., 2013: Geoengineering Responses to Climate Change: Selected Entries from the Encyclopedia of Sustainability Science and Technology. New York: Springer Science+Business Media, 197 pp. ISBN 978-4-4614-5769-5.

地球温暖化対策としての意図的気候改変(geoengineering、気候工学)についての議論を見渡すために、2014年初めに買ったのだが、その1年後に読んだ。短い序論の章以外は、Encyclopedia of Sustainability Science and Technologyという本に集められた解説のうちから、この主題に合ったものを抜き出して編集したものだ。Encyclopediaが出たのが2012年であり、原稿は2011年中にしめきられたらしい。各章の初めにDefinition of the Subject、終わりにFuture Directionsという節があるのはEncyclopediaの定型らしい。

章だてと執筆者は次のようになっている。
1. Introduction 1-7 /Timothy M. Lenton, Naomi E. Vaughan
2. Sunshades for Solar Radiation Management 9-20 /Daniel J. Lunt
3. Stratospheric Aerosols for Solar Radiation Management 21-38 /Ben Kravitz
4. Solar Radiation Management, Cloud Albedo Enhancement 39-51 /Stephen H. Salter
5. Ocean Fertilization for Sequestration of Carbon Dioxide from the Atmosphere 53-72 /Philip W. Boyd
6. Biochar, Tool for Climate Change Mitigation and Soil Management 73-140 /Simon Shackley ほか8人
7. Carbon Dioxide Sequestration, Weathering Approaches to 141-167 /R. D. Schuiling
8. Geoengineering Policy and Governance Issues 169-191 /Sean Low ほか4人

2009年のイギリスRoyal Societyの本以来、geoengineeringを大きくsolar radiation management (SRM)とcarbon dioxide removal (CDR)に分けて扱うのがふつうになっている。(詳しくいうとこれ以外の技術もあるが、それほど重要ではない。) 本書もだいたいそうなのだが、第1章の著者は、太陽放射を精密に制御する技術はできそうもないのでmanagementという用語は適切でないだろうとして、SRMのところを太陽光反射(sunlight reflection)と表現を変えている。しかしこの用語変更は本書全体におよんでおらず、ほかの章ではSRMという用語が使われている。

各章の話題は、2-4章がSRM、5-7章がCDR、8章が両者とも対象としたガバナンス体制の問題である。
第1章で列挙されたうちにはあるがあとの章の主題になっていない技術としては、SRMのうちでは地表面の反射率を高めること(大規模にすることは困難だと考えられている)、CDRのうちでは森林育成(緩和策とgeoengineeringにまたがる)、バイオエネルギー二酸化炭素回収貯留(BECCS)、空気二酸化炭素回収がある。
章の長さはまちまちで、biochar を扱った第6章のページ数は本書全体の3分の1以上をしめる。

第2章は、SRMのうち、宇宙空間に反射物を置くことによって地球に達する太陽光を減らす技術が、おもて向きの主題とされている。やや具体的に、太陽・地球間のラグランジュ点(不安定なつりあいなのだが)に物を置く構想の話もある。しかし(第1章でも述べられているように)第2章の意義は、もし地球に達する太陽放射を一律に一定比率で減らしたらどうなるかについての気候モデルによるシミュレーション研究のレビューである。ただし、多数の研究者が参加した数値シミュレーションのプロジェクト「GeoMIP」の結果が出はじめる前までである。わりあい確かなこととして、温室効果による温度上昇を全球平均として太陽放射反射で打ち消そうとすると、熱帯では冷やしすぎになるとともに降水量が減ってしまう。

第3章は、SRMのうち、成層圏にエーロゾル粒子を入れる構想に関するレビュー。GeoMIPの中心になっているKravitzによる。まずこの構想の歴史を述べている。粒子の種類については、おもに想定されているのは硫酸だが、black carbon (すす)と、人工的に特殊な機能をもたせた粒子をつくる構想にもふれている。
今後の課題として、科学内では、エーロゾル微物理の不確かさ、地域規模の影響の不確かさがある。次の段階で、効果を野外実験で評価しようとすると、ノイズ(自然変動)が大きいのでシグナルを大きくしようとすると危険な影響が心配なレベルになる。もし実施された際にも、効果をモニターできるか。さらに、意思決定をどうするか、だれが「サーモスタット」をにぎるか、というガバナンスの問題もある。

第4章は、SRMのうち、海水スプレーで雲凝結核をつくり、海上の層積雲の粒子を細かくすることによって反射率を上げるというLathamの構想について、装置開発を含む研究をしているSalterが書いている。モデル実験によれば、実現可能な規模で効果はあるということだ。ただし、地球上で一部の海上だけを冷やすという偏った強制を与えることの影響は不確かなところがある。あるモデル実験では遠方の降水量にも影響が出た。

第5章は、CDRのうち、海洋施肥、とくに鉄を補給するMartinの構想について。これについては、必ずしも温暖化対策が主目的ではないが、すでに野外実験がいくつも行なわれた。植物プランクトンの光合成が活発になる条件はわかりやすいが、生物がつくった粒子のどれだけが海底まで沈んでくれるかがむずかしい。また、副作用があり、このうち大気中への硫酸ジメチル(DMS)の放出は、硫酸エーロゾルとなって気候を冷やすように働くと期待されるが、N2Oやメタンの放出がふえると、温室効果を強化してしまう。

長い第6章は、温暖化対策としてはCDRに含まれる「biochar」、要するに炭を地中に埋めることについて。
【この部分は、本書のこの章を読んだあと、わたしの頭で大幅に組みかえて述べている。早がてんの誤解があるかもしれない。】

木炭はcharcoalだが、わらや草さらには下水汚泥なども含めた有機物材料を酸素が乏しいところで加熱して得られた炭素を主成分とする固体をcharと言っている。そのうちで、農地などの土壌に入れてさしつかえないと判断されたものをbiocharと呼んでいる。温暖化対策とは別に、農業生産性を高めるために土壌に木炭を入れることが有効と考えられ、研究されてきた。(1970–80年代の日本での土壌改良、アマゾンのterra pretaといわれる黒い土地がどのように作られてきたかの研究などの背景がある。) 他方で、温暖化対策としては大気中に二酸化炭素としてある炭素をどこに持っていくかという課題があり、炭として土壌に入れることが有用ならば一石二鳥と考えられるようになった。もちろん、CDRとして意味があるためには、炭の分解が、数百年かかってゆっくり起こるのでなければならない。

バイオマスエネルギーの観点からいうと、炭として埋められるぶんはエネルギーとしては利用できない。バイオマスの炭素のうち、炭に行くのは半分くらいで、残りの半分は燃やされる。この熱で500℃前後の温度をたもって炭化を進行させるのだが、この熱の一部はエネルギーとして利用もできる。ただし発電するとすればその効率は15%程度どまりで、純粋な火力発電の場合の半分くらいにすぎない。バイオマス燃料で火力発電してそのCO2を回収貯留するBECCS技術ができるならば(貯留先の困難がなければ)、エネルギーを使いながら二酸化炭素を大気から取り除く技術の効率としては、biocharはBECCSに負ける。土壌改良という別のメリットがあって初めて勝てる、といえるようだ。

炭の材料として、廃棄物などを使うと、費用を安くできるうえに廃棄物問題を軽くすることにもなる面ではよいのだが、農地に入れ、そこで食物となる作物を作るとすれば、不純物の安全性をきびしく考える必要がある、というむずかしさもある。

第7章はCDRのうち、岩石の風化を加速する方法について。これには、工場のように室内で反応させる構想や、二酸化炭素回収の行き先を玄武岩中にして地中で反応が起こることを期待するものもあるが、この章ではおもに、かんらん石(olivine)を粉砕して広くひろげ空気と反応させる構想をとりあげる。

この反応での有効成分はケイ酸マグネシウムMg2SiO4である。これが、二酸化炭素と水と反応して、炭酸水素マグネシウム溶液とケイ酸になる。溶液は、海底で、炭酸塩鉱物として沈殿する。これには何百年かかかる。ケイ酸マグネシウム1モルが、4モルの二酸化炭素をつかまえることができる。このうち半分は、炭酸塩鉱物の沈殿の際に二酸化炭素にもどってしまうが、大気中の二酸化炭素濃度増加を数百年遅らせることにはなる。残りの半分は人間の尺度では永久的な固定になる。この反応には水が必要なので、乾燥地帯では実行できない。

人間活動によるCO2排出とつりあうには年あたり7立方kmのかんらん石を掘ることになり、現在の鉱業のうちに入れると、石材と石炭につぐ第3位になる。著者はこれは事実上無理だと考えているようだが、この1桁下ならば可能だと考えているようだ。

風化速度の見積もりはまだ不確かだ。実験室での粒子の表面風化は、0.3 μm/年程度だが、著者は、野外の岩石の風化が2億年間で500m、つまり3μm/年という例を示し、しかも2億年間ずっと表面にあったわけではないので、表面に出てからは10μm/年くらいだと思われるという。しかしこの議論は楽観に偏っている気がする。

採掘は環境負荷をもたらす。鉱山の地元の人々との話し合い、地元の社会への貢献が必要である。

著者は、風化反応後の粒子が肥料になると期待する。アスベストが含まれているかもしれないことに、いちおう注意を向けている。ただしそれはchrysotile (白石綿)であり、crocidolite (青石綿)やamosite (茶石綿)ほど危険が大きくはなく、またchrysotileは早く風化し繊維状の特徴を失うという実験研究を参照して、問題は少ないと判断しているようだ。

第8章は、geoengineeringに関するガバナンスの問題のレビュー。
まだ将来の実施がどうなるかわからないまま、短期的に、研究のガイドラインが求められる状況にある。短期的な対策のしくみにlock inしてはいけない。将来の不確かさを今から減らすことはできないので、ものごとの進行に応じて対応を変えていけるわくぐみが必要だ。これまでのSRMGI (SRM Governance Initiative)や2010年のAsilomar会議でも、まず展望の多様性をふやすように会話を広げることが重視された。

著者たちはまず気象改変とそれに関するガバナンスの歴史をふりかえる。気象改変はローカル、geoengineeringは越境、という違いはあるが、境は不明確だ。そして、気象改変の倫理的・社会的・法的問題の多くは検討不充分のまま残されている。

研究は、(1)理論とモデリング、(2)技術開発、(3)小規模野外実験、(4)気候影響実験の4段階に分けて考えることができる。Lock inの心配もあるので最初から規制すべきだという考えもあるが、多くの人は、野外の環境に影響をおよぼさない(2)までは、きびしく規制すべきだとは考えていない。ただし技術の所有権などの問題は生じる。問題は野外実験である。(3)は奨励して(4)できびしくしたいと考える人もいるが、環境影響が無視できるかどうかの判定が困難なのだ。

社会的・政治的にあわせて考慮すべきこととして、気候政策(緩和策、適応策)を決める国際的レジーム、低開発国の経済社会発展、国際安全保障、農業・食料安全保障、大気汚染 (特に硫酸注入ならば)、損と得の見こみからくる利害の複雑さがある。
また、倫理的問題として、informed consent、liabilities、意図の有無による責任の違い、技術が起こした問題を技術で解決しようとしてよいか行動の変化で解決すべきか、だれが決定するのか、などがある。

Crutzenの2006年の論文以来のgeoengineeringガバナンスに関する議論をふりかえる。科学アカデミーなどの活動、国会の委員会、民間の研究振興(資金提供)活動、炭素creditを期待する企業の動き、反対運動など。

ガバナンスのためにどのような制度枠組みがあるべきか。
これまではおもに、科学アカデミーなどの専門家中心のガイドラインづくりの動きが見られる。これは政治的おもわくに左右されにくい長所もあるが、専門家とは違った価値観をもつ人(反対運動の人など)がいっしょにやれるかという問題もある。
大規模な実験になると、政府による規制が欠かせないだろう。イギリスやアメリカ合衆国の議会の動きは立法の可能性を考えたものではあろうが、まだどの国も国としての動きはない。
ガバナンス能力の弱い国もあり、国家間の利害対立の可能性もある。国際調整・協力が必要だ。Geoengineeringの課題にかかわりうる国際合意や国際組織はたくさんある (生物多様性条約、海洋汚染に関するロンドン会議・ロンドン議定書などは、すでにかかわっている)。しかしどれも全体をカバーしない。新しいレジームをつくるべきという意見もあるが、組織をふやしすぎるのもまずい。

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