Accounting for non-equivalence of carbon emissions and removals in meeting national net zero emissions targets in the United Kingdom

地球の大気を、巨大で、穴の開いたバスタブだと想像してみてください。何十年もの間、私たちは（化石燃料の燃焼による二酸化炭素という）熱いお湯を、排水口が処理できる速さよりも速く注ぎ込み続けてきました。その結果、水位が上昇し、惑星は過熱しています。これを解決するために、科学者たちは「ネットゼロ」に到達する必要があると述べています。つまり、加える水の量と取り除く水の量が等しくなる地点です。しかし、ここにはトリッキーな点があります。すべての水が同じ種類ではないということです。ある水は「熱い蛇口の水」であり、排水しなければ永遠に熱いままですが、他の水は「バケツから跳ねた水」のようなもので、後に蒸発したり、再びこぼれ戻ったりするかもしれません。

この論文は、「地質学的ネットゼロ（GNZ）」と呼ばれる、この問題の非常に重要で、リスクの高い特定のバージョンについて掘り下げています。これは、バスタブに関する厳格なルールブックだと考えてください。そのルールはこうです。もしあなたが「化石の水」（かつて地下に安全に閉じ込められていた石油、ガス、石炭からの炭素）を注ぎ込むなら、同量の「化石の水」を取り除き、地球の地殻の深い、永久的な岩石の中に再び閉じ込めなければなりません。一時的なスポンジ（木を植えることなど）でバランスを取ることはできません。なぜなら、そのスポンジは後で乾いたり、火災を起こしたりする可能性があるからです。著者たちは、大きな問いを投げかけています。「もし私たちがこの厳格な『同種交換』のルールに従うとしたら、私たちのエネルギー計画はどうなるのか？」彼らは、英国のエネルギーシステム全体を用いた大規模なコンピュータ・シミュレーションを使用し、それが経済やインフラにどのようなコストをもたらすのかを検証しています。

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偉大なる炭素交換：バスタブ、タイムカプセル、そして速度制限の物語

さて、あなたは地球が熱くなりすぎるのを止めたいと考えています。通常の計画は、化石燃料の使用を止め、たくさんの木を植えることです。しかし、科学者たちは、木と岩石は完全には同じではないことに気づき始めています。木は一時的なスポンジのようなものです。炭素を吸収しますが、もし森林火災が発生したり、森が病気になったりすれば、その炭素は再び漏れ出す可能性があります。一方、岩石はタイムカプセルのようなものです。もし炭素を地球の深い地下に埋めれば、それは掘り出される前の化石燃料と同じように、数百万年もの間、そこに留まり続けます。

この論文は、真に地球温暖化を止めるためには、新しいルールが必要であると主張しています。それが「地質学的ネットゼロ（GNZ）」です。これは、地面から掘り出し、燃やしたすべての炭素の量に対して、同量の炭素を地面に埋め戻さなければならないことを意味します。一時的なスポンジによる相殺は認められません。著者たちのチームであるエネルギーの専門家たちは、このアイデアをテストするために、英国をテストケースとして用いることにしました。彼らは英国のエネルギーシステムの「デジタルツイン」――電気、輸送、暖房がどのように機能するかをシミュレートする、巨大で複雑なビデオゲームのようなもの――を構築し、「もし英国にGNZルールを強制したらどうなるか？」と問いかけました。

ゲームの3つの遊び方

研究者たちは、単にこの方法をテストしただけでなく、英国のエネルギーシステムがどのように反応するかを見るために、3つの異なる「難易度設定」を試しました。

1. 「厳格（Strict）」モード： これは最も難しいレベルです。2030年から、英国は毎年、排出量と全く同じ量の炭素を埋めなければなりません。未来からの借金も、言い訳も通用しません。それは、「来月から、毎月、家賃を全額支払わなければならない」と言うようなものです。
2. 「累積（Cumulative）」モード： これはもう少し柔軟です。これは、「2030年から2050年の間に、埋めた総量が排出総量と等しくなければならない」というルールです。後で取り戻すために大量に埋めさえすれば、早い段階では少し多く排出しても構いません。それは、「宿題を数回サボったけれど、学期の終わりに巨大なプロジェクトをやって取り戻すと約束する学生」のようなものです。
3. 「漸進的（Progressive）」モード： これは「段階的な引き上げ」のアプローチです。2030年には排出量のわずかな割合を一致させることから始め、その後、毎年その割合を徐々に増やしていき、2040年までに100%に到達させます。これはマラソンのトレーニングのようなものです。最初はゆっくりとしたジョギングから始め、徐々にスピードを上げて、最後には全力疾走へと移行していきます。

彼らはこれら3つの「GNZ」モードを、「ベースライン（Baseline）」モードと比較しました。ベースラインとは、基本的に現在英国が計画しているものであり（現在の法律を満たすこと、ただし厳格な地質学的マッチング・ルールは含まない）、現在の計画通りに進める方法です。

結果：より速く、より厳しく、そしてより電化へ

シミュレーションは、驚くほど強烈な結果を明らかにしました。

1. 「累積」モードは、ネットネガティブへの加速を強いる。
もし英国が特に「累積的」なGNZルールに従わなければならない場合、この国は2042年という早い時期に「ネットネガティブ」の状態（排出量よりも多くの炭素を除去している状態）に到達することになります。これは現在の2050年という目標よりも大幅に早まっています。しかし、そこに至るのは容易ではありません。「厳格」シナリオでは、炭素を埋めるための技術が十分に整っていないため、システムは2030年代初頭に壁に突き当たります。これを解決するために、モデルは計算を成立させるためだけの、非常に高価で理論上の「フェイルセーフ（非常用）」オプションを使用しなければなりませんでした。これは、もし一度にすべてをやろうとすると、時間と資金が底をつく可能性があることを示唆しています。一般的に、「厳格」および「累積」モードは、現在の計画よりも排出量をより速く減少させますが、この特定の「ネットネガティブ」の節目に到達するのは「累積」パスのみです。

2. 「漸進的」モードがスイートスポットである。
「漸進的」シナリオは、最も現実的な経路であるように見えました。これは、英国が2040年までに1:1のバランス（排出されたすべての化石炭素に対し、同量の炭素を埋めること）に到達できることを示唆しています。この経路は、「厳格」モードの莫大な「フェイルセーフ」コストを回避しながらも、現在の計画よりも速く目的を達成します。また、現在行っていることと比較して、2030年から2050年の間に0.9から2.34 GtCO2e（二酸化炭素換算ギガトン）を削減できることになります。これは、空中に放出されない膨大な量の炭素です！

3. エネルギーシステムの大規模な改造。
これを実現するためには、英国のエネルギーシステムは劇的に変化する必要があります。

• 電力： 国はより多くの電力を生成する必要があります。「累積」シナリオでは、電力生産量は2050年までに734から968 TWhへと跳ね上がる必要があります。これは現在の水準からの巨大な飛躍です。
• 水素： 大量の水素燃料を作る必要がありますが、その量はシナリオによって異なります。電気自動車やヒートポンプに切り替える場合はより少ない水素が必要になりますが、炭素回収マシンを動かすためにはより多くの水素が必要になる経路もあります。
• バイオマスと樹木： シミュレーションは「BECCS（炭素回収・貯留を伴うバイオエネルギー）」に大きく依存していました。これは、植物（バイオマス）を燃やしてエネルギーを作り、その煙を捕らえて地下に埋めるという、高度な方法です。モデルは、持続可能な植物を燃やすための供給が尽きれば、計画全体が遅れることを示しました。実際、バイオマスの供給が少ない場合、「漸進的」計画は2045年までずれ込み、「累積」計画は2050年までに任務を完了できない可能性があります。

4. 「フェイルセーフ」の現実的な検証。
この論文は、主要な脆弱性を浮き彫りにしています。「厳格」シナリオにおいて、システムは現実世界の技術が準備できていないときに帳尻を合わせるための「フェイルセーフ」オプションに依存しています。これは、限度額のないクレジットカードを持っていて、それを使わずに済むことを願っているようなものです。著者たちは、もしインフラ（パイプライン、貯蔵サイト、回収マシン）を十分に速く構築しなければ、これらの高価で未検証の解決策に頼らざるを得なくなる可能性があると警告しています。

大きな教訓

この論文は、「地質学的ネットゼロ」が地球を涼しく保つための科学的に正しい方法である一方で、それが極めて困難な挑戦であることを結論づけています。それは単に木を植えることではなく、空中から炭素を掘り出し、それを地球の深くに埋めるための、全く新しい産業機械を構築することなのです。

「漸進的」なアプローチ――ゆっくりと始めて、徐々に加速していくこと――が、最も現実的な方法であるようです。それは、2040年までに1:1のバランスに到達できることを示唆していますが、そのためには必要なインフラを「今すぐ」構築し始める必要があります。もし待機したり、持続可能なバイオマスや貯蔵スペースといった主要な資源を使い果たしたりすれば、計画は崩壊する可能性があります。

著者たちは、これはあくまでシミュレーションであり、保証ではないという点に注意を払っています。彼らは「もし〜だったら」というシナリオを探求するためにコンピュータモデルを使用しましたが、その結果は、目標は達成可能であるものの、これまでに見たことのないレベルのスピードと調整が必要であることを示唆しています。これは時間との戦いであり、号砲はすでに鳴っています。英国（そしておそらく他の国々）は、現在の計画を、より厳格で、より永続的で、より要求の厳しいこの道へと切り替える準備ができているのかを決断しなければなりません。