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二酸化炭素回収隔離貯留(CCS)について考える時だ。しかしだれが言い出すかがむずかしい。

気改

地球環境問題は気候変化だけではなく、気候変化は温室効果の強化による温暖化だけではない。しかし、現代の人間社会は気候変化に対して弱いので、温暖化をなるべく小さく食い止めるべきだ。その対策の本筋は、化石燃料の消費を減らすことだ。これは、現代の人間社会のもうひとつの弱点を克服することにもつながっている。

しかし残念ながら、人間社会は化石燃料の消費を簡単に減らせそうもない。そこで、化石燃料を消費はするが、二酸化炭素を大気中に出さない、という手段をとる必要があるかもしれない。そのための技術は「二酸化炭素回収貯留(CCS, carbon dioxide capture and storage)」または「...隔離 (sequestration)」と呼ばれている。これは、炭素を気体以外の形にしてどこかに閉じこめる技術であり、エネルギー資源をつぎこむ必要がある。多くの場合エネルギー資源としては化石燃料が想定されるので、隔離貯留される部分を含むCO2排出量はふえる。ただし大気への排出量に限ってみれば減る。

今の状況についてのわたしの認識を簡単に述べると、

  • CCSは技術的にはいちおう可能なのだが実行されるまでにはもっと改良される必要がある。
  • 化石燃料を使う企業が実行に踏み切るためには、大気中にCO2を出すと損になるような制度が必要だ(そうでなければ株主の利益に忠実な経営者はCCSを使わない)。
  • 安全性や環境の面で無害と言いきれるものではなく、CCSの実行と大気中にCO2を出し続けることとどちらがよいかという比較価値判断が必要。

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CCSという技術は、CO2をつかまえること(回収)、輸送、それをどこかに置くこと(貯留あるいは処分)から成り立つ。またそれが確実に行なわれるかのモニタリングも付随する。

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回収するもとに注目すれば、燃焼排気からの回収[注]と、空気からの回収がある。従来、IPCCなどの場で、燃焼排気からのCCSは、地球温暖化に対するmitigation (定訳は「緩和策」、わたしは「軽減策」としたい)の内に位置づけられ、空気からのCCSは(CCSという略語を使った対象にはふつう含まれず)、いわゆるgeo-engineering (杉山昌広氏の表現によれば「気候工学」、わたしは「気候改変技術」としたい)の一種とされてきた。しかし燃焼排気からにしても空気からにしても貯留・処分の段階は同じになるので、わたしは、両方を含めてCCSとして扱うことにしたい。(また、mitigationとgeo-engineeringとは部分が重なりあう概念と考えたほうがよい。未確認情報だが、IPCCでも今後の議論ではそのように扱われることになりそうだ。)

  • [注]燃やす前の燃料を改質(化学変化)して炭素と水素などとを分離する方法も含む。

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貯留・処分の先に注目すれば、大隅(2010)が図1に示しているように、次の4つが考えられる。(順序は、置いたあと管理の必要が大きい順。)

  1. 地上、固体(ドライアイス)。Seifritz (1993)。
  2. 海底上、液体。
  3. 地中(海底下を含む)、超臨界流体。
  4. 海洋、海水に溶解させる。Marchetti (1976, 1977)。

1番はあまり研究されていない。今後何百年にもわたって管理を続けなければならないことが明らかなので現実的でないと考えられているようだ。

2番と4番は合わせて「海洋隔離」と呼ばれてきた(わたしは2番を「海底貯留」、4番を「海洋希釈」と呼びたい)。地球温暖化対策として最初に述べたのはNordhaus (1975)らしい。

2番は、水深約3km以上の深海底上に液体のCO2を置くもので、その場の底生生態系に対しては致命的打撃になるが、海底のくぼ地を利用すれば広がりは局限できる。また海水との間に壁はないので海水への拡散は起こるが、それはゆっくりしたものだ。

他方4番は、水深約1km程度の海洋中層の水中にCO2を溶解させるものだ。適切な方法で放出すればまわりとの濃度の差は小さくできる。環境へのCO2排出を減らすものではなく、行き先を変えるだけだ。今までどおり大気中への排出を続ければ、長期的に落ち着くと予測される海洋中の濃度に比べて、短期的に海洋表面近くで濃度が高くなり、大気中の濃度が下がりにくくなるうえに、表面近くの生物に対する海洋酸性化による打撃が大きい。中層への排出は(人為起源のCO2への応答として)自然に起こる混合を人工的に速めることとも考えられる。人間が環境にインパクトを与えることは避けられないとしたうえで、どのような形にするのが総合的に望ましいかの選択の問題だろう。

3番は「地中貯留」と呼ばれることが多い。石油・天然ガス採掘の現場では、何かを入れて石油やガスを押し出す「増進回収」技術がいろいろくふうされており、そのうちにはCO2を入れるものもある。油田・ガス田は気体を閉じこめる地質構造になっているのがふつうだ。したがってCCSとしても油田・ガス田を行き先とするものはすでに確立された技術と言ってよい。

しかし燃焼の現場の近くにいつも油田・ガス田があるわけではない。そこで、帯水層にCO2を入れることが考えられている。日本の地質調査所(のち改組されて産総研)の小出仁氏が1992年に提案した(Koideほか, 1992)のが世界最初らしい(Toth 編 2011のKoide and Kusunose論説; 大隅, 2009)。ノルウェーがSleipnerで実行しているのは、天然ガスに含まれるCO2を分離して帯水層に注入しているのだ。日本では長岡で実験が行なわれている(地学雑誌, 2008; 住・島田 編 2009の第4章)。

CO2の地中貯留は核廃物の地層処分と同類だ(Toth編, 2011)。質量あたりの害は小さいが、質量が大きい。核廃物の場合は隔離の条件がそろったところを選ぶことになるが、CO2の場合はそれほど完全でないところも使わなければならないかもしれない。

IPCC (2005)の報告書では海洋隔離と地中貯留が一見公平に扱われているのだが、それを機会にCCS研究は圧倒的に地中貯留に傾いてしまった。CCSの議論に加わる少数の人々のうちで、化石燃料採掘関係者は油田・ガス田で実行したいと考え、環境保護運動家は海洋生物へのインパクトを重視したからかもしれない。海洋汚染に関する国際法であるロンドン条約・ロンドン議定書の締約国会議で2009年に海底の地下へのCO2注入は明示的に認められたが、海水中への意図的放出は議論されておらず事実上禁止されているともみられる。地中貯留に適した構造の乏しい日本では海洋隔離の研究は続けられているものの、その野外実験さえ、国際的合意を得る見通しがないようだ。

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さて、今、CCSの実行に関しての社会的合意をすぐには得られないだろう。しかし、将来も実行しないと決めてしまう合意も得られないだろう。将来合意に至るための材料を得るためにも、その技術、費用、環境影響に関する研究を進める必要があるのではないだろうか。ここで新技術のリスクがゼロであることを求めてしまうと、検討は進まず、今までどおりの社会のしくみを維持するしかなくなる。しかし今までどおりのやりかたのリスクもゼロではない。比較してどちらがよいとするかも価値観によるが、それを公共の場に出し合ってどの方策がよいかを考えるべきだと思う。

人工物として決められた基準を満たすように設計された原子力発電所でも、その計算の際に想定されたよりも大きい地震があればこわれた。あと知恵ではもうひとまわり大きい地震を想定することも可能だが、あらかじめ見通せない(ほかの)危険のたねもあるだろう。CO2が押しこまれた地層や、液体CO2が置かれた海底は、人工的に改変されてはいるが自然物でもあり、異常事態の予測は人工物の場合よりもむずかしい。地震をきっかけに閉じこめが崩れる可能性だけ考えても、原子力発電所の事故の可能性よりも低いとは言えないだろう。異常事態はありうるものとしてそれでも事故にならないように設計しておく必要があるのだ。カメルーンのニオス湖でCO2の自然の噴出によって人が死んだのと同種類の事態はあらかじめ想定して防げると思うが、ほかにどのような事態を想定したらよいだろうか。この評価が定まらないうちは、自分の住むところのそばにCO2貯留場所を作ってほしくないといういわゆるNIMBY (not in my back yard)感情が止められないだろう。また、世界のCO2排出抑制への貢献としても不確かさが大きいとされるだろう。

海洋希釈ならば、溶解させるまでの作業過程での事故はありうるものの、溶解してしまったあとの問題は、海水全体としてのCO2濃度が高くなることに伴う問題だけになる。どこかの地域・海域に集中的に迷惑をかけることは起こりにくく、NIMBY型の反対は起こりにくい。しかし、考えようによっては世界のすべての人が当事者だ。放射性物質を含む排水の件で「たとえ結果としてより大きな害を防げるとしても、有害物を意図的に排出するのは悪いことだ」という倫理的主張が聞かれたが、もしこれが有力な考えになるとすれば海洋希釈案は封じられることになる。

まずは、こういった議論を立場の違う多くの人の間で進め、そこになるべく正確な技術評価・環境評価の知見を入れていく必要があると思う。ただし、このような議論をだれが中心になって進めるかがとてもむずかしい。推進しようと思っている勢力が形を整えるために影響評価するのではいけないし、実際そうでなくてもそう思われるのはまずい。ただし、(原子力の件で最近よく聞かれるような)絶対反対の人以外はみな推進派とみなすような人々の言うことをきくと、みんなが納得する人選はありえなくなってしまう。反対自体が信念ではなく反対意見に至る理屈を持っている人にはいってもらうべきだろう。今日本ではCCSの研究の大部分をになっているのは経済産業省傘下の機関の人々で、研究者としての倫理感は高いと思うが、是非にわたる議論を起こす主体としては不適任だろう。では文部科学省、内閣府、あるいは環境省ならばよいだろうか。国家権力と関係のない主体でないといけないだろうか。[2011-08-22、2011-08-26追記: 核廃物の話題の本だがJohnson (2008)参照。議論を起こす主体は排出責任をもつ者であっても、議論の場のつくりかたによって公正さを高めることはできるかもしれない。]

文献

https://www.ipcc.ch/report/carbon-dioxide-capture-and-storage/
http://www.ipcc.ch/publications_and_data/publications_and_data_reports.shtml#2 にある [2019-01-17 リンクさき変更]。

  • Genevieve Fuji Johnson, 2008: Deliberative Democracy for the Future: The Case of Nuclear Waste Management in Canada. University of Toronto Press. ジュヌヴィエーヴ・フジ・ジョンソン 著, 舩橋 晴俊, 西谷内 博美 監訳 (2011): 核廃棄物と熟議民主主義 — 倫理的政策分析の可能性。新泉社, 297 pp. ISBN 978-4-7877-1108-3. [読書メモ]
  • H. Koide, Y. Tazaki, Y. Noguchi, S. Nakayama, M. Iijima, K. Ito and Y. Shindo, 1992: Subterranean containment and long-term storage of carbon dioxide in unused aquifers and in depleted natural gas reservoirs. Energy Conversion and Management, 33, 619-626. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0196890492900644 (本文は有料。わたしはまだ読んでいない。)
  • Cesare Marchetti, 1976: On geoengineering and the CO2 problem. IIASA Research Memorandum RM-76-17. International Institute for Applied Systems Analysis. http://www.iiasa.ac.at/Admin/PUB/Documents/RM-76-017.pdf
  • Cesare Marchetti, 1977: On geoengineering and the CO2 problem. Climatic Change, 1, 59-68, doi:10.1007/BF00162777 . http://www.springerlink.com/content/h71588v014051h6k/ (本文は有料)
  • William D. Nordhaus, 1975: Can we control carbon dioxide? IIASA Working Paper WP-75-063. International Institute for Applied Systems Analysis. http://www.iiasa.ac.at/Admin/PUB/Documents/WP-75-063.pdf
  • 大隅 多加志, 2009: CO2の地中貯留技術のコスト低減策と帯水層貯留技術。CO2の分離・回収と貯留・隔離技術 (エヌ・ティー・エス) [読書メモ], 145-167.
  • 大隅 多加志, 2010: 二酸化炭素を大気から隔離するCCS技術。JGL (日本地球惑星科学連合ニュースレター) 6(2), 3-5.　http://www.jpgu.org/publication/jgl.html にニュースレター一覧、その先にPDF版がある。
  • Walter Seifritz, 1993: The terrestrial storage of CO2 dry ice. Energy Conversion and Management, 34, 1121-1141.　http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/019689049390061E (本文は有料) [なお、IPCC (2005)の文献リストにあげられたSeifritz (1992)という文献にはたどりつけなかった。]
  • 住 明正、島田 荘平 編著, 2009: 温室効果ガス貯留・固定と社会システム。 コロナ社, 231 pp. ISBN 978-4-339-06614-2 [読書ノート]
  • Ferenc L. Toth ed., 2011: Geological Disposal of Carbon Dioxide and Radioactive Waste: A Comparative Assessment. Dordrecht: Springer, 621 pp. ISBN 978-90-481-8711-9.