大気中のCO2に取り組む方法 – 予防か治療か？

米国地質調査所は、United States Geological Surveyが、大気中への二酸化炭素ガスの主な2つの供給源を特定しました：自然由来と人間活動由来です。地球上のほとんどの動物は、二酸化炭素を廃棄物として呼気に排出するため、自然の炭素源です。しかし、多くの人間活動が二酸化炭素排出を引き起こします。これらの活動には、石炭、石油、天然ガスを燃焼させてエネルギーを生産するなど、人類文明にとって最も重要な機能のいくつかが含まれます。 

二酸化炭素は最も一般的に生成される温室効果ガスであり、地球の大気中で熱を閉じ込めるガスです。特徴的に、二酸化炭素は酸素や窒素（大気の大部分を占めるガス）とは異なり、地表から放射される熱を吸収し、再び地球方向に放出します。 

しかし、二酸化炭素は自然に存在する現象であるにもかかわらず、なぜそれに取り組む必要があるのでしょうか？それは地球にもたらす影響が原因です。 

大気中のCO2に取り組む必要がある理由は？

二酸化炭素は地球にとって重要な役割を果たします。問題は大気中に存在すること自体ではなく、その過剰量です。二酸化炭素がなければ、地球の自然な温室効果で平均的な地表温度を氷点以上に保つことはほぼ不可能です。しかし、二酸化炭素を過剰に排出することで、自然の温室効果が過剰に強化され、持続可能なレベルを超えて全球温度が上昇します。 

大気中における二酸化炭素の過剰存在

報告書によると 米国海洋大気局（NOAA）が発表した報告書によると、大気中の二酸化炭素の増加は依然として急速です。2022年には、全球表面平均の二酸化炭素濃度が2.13 ppm上昇し、417.06 ppmとなりました。また、二酸化炭素濃度は産業革命前のレベルより50％高いことが報告されています。2022年は、二酸化炭素が年間2 ppm以上増加した11年連続目となりました。2013年以前には、二酸化炭素が連続3年で2 ppm以上増加したことはありませんでした。 

大気中にはメタンや一酸化二窒素など他の温室効果ガスも存在しますが、どれも二酸化炭素ほど地球温暖化に寄与していません。 

NOAAによると、Annual Greenhouse Gas Index (AGGI)は2021年末で1.49でした。この指数は、人為的に排出された温室効果ガスの直接的な温暖化影響が1990年基準と比べて49％上昇したことを示しています。さらに重要なのは、総暖房不均衡の約3分の2が二酸化炭素によるものです。 

大気中の二酸化炭素：気候変動への最も重要な要因

二酸化炭素に計画的かつ戦略的に取り組む必要があります。なぜなら、それが気候変動への最大の寄与要因だからです。 

化石燃料の燃焼は、大気中の二酸化炭素の指数関数的な上昇の最大の推進力です。化石燃料の燃焼からの排出量は、1960年代の年間109億トンから、2022年には約36.6億トンに増加しました。 

さらに深刻なのは、現在大気中にある二酸化炭素の量が、430万年前と同程度であるという事実です。当時は海面が現在より約75フィート（約23メートル）高く、平均気温は産業革命前の水準より約7°F（約3.9°C）高かったのです。 

大気中の二酸化炭素に効率的に対処する方法を考案しないことは、意図せずにでもあの時代に戻ろうとする試みと同等です。 

大気中の二酸化炭素に取り組むことが世界的な重要課題となっているのは当然です。問題は、どのように取り組むかです。治療・治癒・逆転できる問題として捉えるべきでしょうか？それとも、さらなる悪化を防ぎ、管理不能になる前に阻止すべき問題として捉えるべきでしょうか？ 

まだ早計に結論を出すのは時期尚早ですが、私たちは周囲で開発されている解決策を把握し、世界の科学コミュニティが考えているビジョンや潜在的な解決策を理解する必要があります。 

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ソーラーファーム：植林よりも気候変動対策に適した方法？

ワイツマン科学研究所は最近、研究を実施し、乾燥地域で森林を植えるよりもソーラーファームを建設する利点を示しました。 

しかし、ソーラーファームとは何でしょうか？それは太陽光パネルで『森』を作ることです。この研究は、暗色の太陽光パネルで覆われたフィールドを建設することを提案しており、石炭やガスなどの従来の化石燃料で動く発電所を置き換えることで気候にプラスの影響を与えます。有害な温室効果ガスの排出削減は、二酸化炭素、メタン、または一酸化二窒素の影響を逆転させることで気候を助けます。 

この研究に関わった2人の研究者、ラファエル・スターン博士とジョナサン・ミュラー博士によれば、乾燥した環境、すなわち広大な未利用土地が存在する場所では、気候危機に対処する際、森林を植えるよりもソーラーファームを建設する方がはるかに効果的であることが明確に示されています。

これらの太陽光パネルは、森林に比べてはるかに小さいにもかかわらず、同等量の排出を相殺できます。正確に言うと、同等量の排出を相殺するために、これらのソーラーフォレストは従来の森林が必要とするスペースの100分の1しか必要としません。 

しかし、これらのイノベーションの成果を評価し、研究が提供する利点を記録する一方で、太陽光パネルは決して森林の代わりにはなり得ないことを念頭に置く必要があります。森林は、排出削減以外にも、全球的な雨循環の維持、生物多様性の保全など、はるかに多くの役割を果たしています。 

二酸化炭素に対処するための他のイノベーションや取り組みもいくつか進行中です。その中には、企業レベルで行われているものもあります。ユニリーバが開発した「カラー・レインボー」の概念がその一例です。

1.Unilever

ユニリーバは、化石燃料由来の炭素排出を代替できる代替炭素源を特定するために「カラー・レインボー」の概念を考案しました。カラー・レインボーは、二酸化炭素からの紫色の炭素、海洋由来の青色の炭素、植物由来の緑色の炭素、プラスチック廃棄物からの灰色の炭素で構成されています。 

分類から明らかなように、紫色の炭素は大気中の二酸化炭素に直接関係しています。これは、産業排出や大気から二酸化炭素を捕集する概念とその利点を示しています。消費財大手として、ユニリーバの革新的な概念は、紫色の炭素を捕集し、有用な成分に加工して製造に回し、使用後に分解されて環境に戻るように設計された消費者製品に変えることを目指しています。 

Jon Hagueによると、ユニリーバのホームケア部門のクリーン・フューチャー・サイエンス＆テクノロジー部門長であるJon Hague氏によれば、同社はすでに中国でOMO洗濯液カプセル、南アフリカでSunlight食器用洗剤、ドイツでCoral洗濯液を導入しています。Hague氏は「これは、私たちがホームケア製品の化学を再構築し、ブランドの成長機会を創出しながら化石燃料の使用を削減している一例に過ぎません」と述べています。 

2. Linde Engineering

Linde Engineeringは、HISORP® CC 吸着型炭素回収ソリューションを最新の炭素回収ポートフォリオの追加として位置付けています。これは、幅広い炭素源に対応でき、CO2製品を希望する濃度と物理状態で提供することが可能です。

このソリューションは、発電所の排ガス、統合製鉄所のオフガス、蒸気メタン改質の排ガス、セメントや水素製造のプロセスガス、酸素燃焼や化学製造から生成される二酸化炭素濃縮ストリームなど、さまざまな大気中CO2源に対応できます。 

これらのソリューションは、二酸化炭素を大気中に混入するのを防ぐだけでなく、産業界のさまざまな用途に必要なレベルまで純化することも可能です。供給先には食品・飲料やエレクトロニクス分野が含まれます。 

このソリューションは、CO2を固定化して、炭素系燃料に依存する産業プロセスの気候影響を緩和することもできます。Linde EngineeringのHISORP® CCは、最大99.7％の捕集率を達成すると約束しています。 

このソリューションは、完全に電力駆動であり、100％再生可能エネルギーで稼働できる点でも有益です。蒸気を使用しないため、追加のCO2フットプリントがゼロです。プレハブのスキッドユニットとして提供され、建設作業を最小限に抑えます。また、化学薬品の取扱いや補充、廃棄が不要で、酸素に対しても感度がありません。 

3. Edinburgh Sensors 

エディンバラ・センサーズのソリューションは、抽出されたCO2レベルを監視する赤外線ガスセンサーです。スイスの二酸化炭素空気捕集技術を専門とする企業Climeworksは、二酸化炭素を大気から削減するためにGascard NGを使用しています。 

Gascard NGは、オンボードセンサーによるリアルタイムの温度と大気圧補正を備えています。また、追加のガス検出技術を組み込むことも可能です。二酸化炭素に加えて、Gascard NGは大気中のメタンや一酸化炭素も検出・測定できます。 

1974年に設立され、イギリス・ウェスト・ロージアンのリビングストンに本社を置くエディンバラ・センサーズは、privately held companyです。 

4. Climeworks

この分野で最も革新的な企業の一つであるClimeworksは、直接空気捕集技術を開発し、空気中から二酸化炭素を直接捕集します。この技術は、再生可能エネルギー、廃棄物エネルギー、またはその他の廃熱をエネルギー源として使用し、大気中のCO₂濃度を低減します。 

具体的には、Climeworksの直接空気捕集技術は3段階のプロセスです。第一段階では、コレクター内に設置されたファンで空気を吸引し、コレクター内部のフィルターを通過させて二酸化炭素粒子を捕集します。フィルターが二酸化炭素で完全に飽和すると、コレクターは閉じます。この過程で温度は約100°Cに上昇し、最終的にフィルターが二酸化炭素を放出して回収できるようになります。 

Climeworksのソリューションにはいくつかの利点があります：

1. 場所に依存しません。
2. 高度にスケーラブルで測定可能です。
3. 非常にスペース効率の高いソリューションです。

Climeworksは、多くの他の技術に比べて必要な土地面積が少ないと主張しています。0.42エーカー（約0.17ヘクタール）の土地で、ClimeworksのOrcaプラントは年間4,000トンのCO₂を大気から除去でき、これは樹木よりも約1,000倍の効果があります。同じ土地面積で約220本の樹木が育ち、各木が22kgのCO₂除去能力を持つと、年間除去量はわずか4.62トンにとどまります。 

2022年4月、ClimeworksはUSD 6億5,000万の株式調達を完了しました。 

認識が高まれば、さらなる行動が待っています

良いニュースは、世界中の政府、国際機関、研究機関、大規模企業、革新的スタートアップ、そして何より個々の消費者が、気候変動がこの惑星とその未来にもたらす壊滅的な影響を認識していることです。 

ステークホルダーは、大気中のCO2が全球的な加熱を引き起こす主要因であることについて十分な知識を持っています。この認識は新しい革新的な解決策が日々登場することで結果を生み出し始めています。人類が大気中の二酸化炭素の影響とそれが閉じ込める熱を大幅に逆転させるのは時間の問題です。 

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