Limited contribution of novel Carbon Dioxide Removal and Geological Carbon Storage to reducing peak warming

この研究の重要性を理解するためには、まず我々の気候が直面している二重の課題を把握しなければならない。それは、大気中への温室効果ガスの流入を止めることと、そしてこれまで一定期間、既にあるガスを積極的に除去することである。世界は地球温暖化を産業革命前と比較して摂氏1.5度以内に抑えるという目標を掲げているが、この目標の達成には、化石燃料の燃焼による排出量を削減するだけでなく、空気中から二酸化炭素を回収して地下に安全に貯蔵するための技術を展開することも必要となる。これらの除去技術（しばしば二酸化炭素除去と呼ばれる）や、捕捉したガスを保持する地質学的貯留システムは、多くの人々によって、ネットゼロ（純排出ゼロ）を達成し、気温が上昇しすぎた場合に最終的に地球を再び冷却するための不可欠なツールと見なされている。しかし、これらの技術は現在、初期段階にあり、人類が毎年排出する膨大な排出量と比較すると、極めて小さな規模で運用されている。政策立案者や科学者にとっての重要な問いは、これらのツールが今後数十年の間に意味のある差を生み出すほど急速に規模を拡大できるのか、それとも気候変動の最悪の影響を防ぐには遅すぎる形で到来するのか、ということである。

ポツダム気候影響研究所とストラスクライド大学の研究チームは、これらの技術が時間の経過とともにどのように成長し得るかについて詳細なシミュレーションを構築することで、この課題に取り組んだ。彼らは単にこれらの技術が急速に拡大すると仮定したのではなく、新しいエネルギー技術が実際に普及してきた際の現実的な歴史に基づき、必要なインフラの構築、許可の取得、適切な貯留場所の確保といった、困難で緩やかなプロセスを考慮してその成長をモデル化した。彼らの分析は、二酸化炭素を岩層の深部へ注入する地質学的炭素貯留と呼ばれる特定の貯留形態と、バイオエネルギーからの炭素回収や大気からの直接回収など、それに依存する様々な手法に焦点を当てた。高度なコンピューターモデルを用いて世界の経済およびエネルギーシステムを走らせることで、研究者たちは、これらのツールが今世紀半ばまでにどれほどの温暖化を防ぎ、今世紀末までにどれほど地球を冷却するのに役立つのかを正確に明らかにしようとした。

このシミュレーションの結果は、厳しい現実を突きつけている。政府による大規模な支援があり、新規プロジェクトの失敗率が大幅に低下し、貯留サイトが豊富にあるという最も楽観的な仮定の下であっても、これらの技術が近い将来の地球温暖化を阻止することへの貢献は、驚くほど小さい。2050年までに、これらのシステムが回収・貯留できる二酸化炭素の総量は、320億トンから510億トンの間となる。これを比較対象として考えると、この累積量は現在の世界全体の年間炭素排出量のおよそ1年分に相当する。過去数十年間の総排出量と比較して除去される炭素の量が非常に少ないため、世界が経験する最高気温への影響は無視できる程度であり、最大温暖化をわずか約0.025度しか減少させない。この極めて小さな効果が生じるのは、これらの技術が非常に小さな基盤からスタートするためである。その成長曲線は最初は緩やかであり、たとえ積極的な規模拡大を行ったとしても、最初の20年間で扱われる炭素の総量は、現在我々が発生させている排出量に比べれば、まさに「バケツの中の一滴」に過ぎない。

研究者たちは、最高気温を抑制するための主要な原動力は、将来の炭素除去の約束ではなく、化石燃料および土地利用からの即時かつ大幅な排出削減であることを突き止めた。彼らのシミュレーションでは、従来の排出量を削減することで、2050年までに3,650億トンの二酸化炭素が大気中に流入するのを防ぐことができ、これは最高気温を0.16度低下させることになる。これは、新しい除去技術が同じ期間内に達成できるものよりもはるかに大きな影響である。本研究は、これらの新興技術に、化石燃料からの緩やかな移行を補完させるという考えに対して、明確に異を唱えている。回収、輸送、貯留という複雑な連鎖を構築するのにかかる時間は、これらのシステムが、今日における石炭、石油、ガスの燃焼を止めるという緊急の必要性に取って代わるほど迅速に展開できないことを意味している。

しかし、さらに遠い未来に目を向けると、物語は変わる。短期的な貢献は限定的であるが、これらの技術の潜在能力は今世紀末に向けて大幅に増大する。2100年までに、回収・貯留される二酸化炭素の累積量は3,000億トンから8,750億トンに達する可能性がある。このより大きな容積は、温暖化のピークに達した後、地球の気温をさらに0.14度から0.39度低下させることが可能である。これは、これらのツールが初期の気温上昇を防ぐことはできない一方で、今世紀後半においては不可欠であり、目標値を上回った場合に気温を下げ、地球をより安全なレベルに戻すための手段を提供することを示唆している。研究は、これらの技術による長期的な冷却が可能かどうかは、現在これらのシステムをどれほど迅速に構築し始めるかに大きく依存することを強調している。もし展開が遅れれば、2100年までの累積的な利益ははるかに小さくなるが、野心的な支援があれば、温暖化を逆転させる潜在能力は現実的なものとなる。

また、研究者たちは、展開の速度に応じて、特定の種類の炭素除去技術が極めて重要になることも発見した。成長が緩やかなシナリオでは、地下貯留を必要としない手法（岩石風化の促進やバイオチャーの製造など）が、貯留サイトを見つけるというボトルネックを回避できるため、主流となる。対照的に、貯留容量が急速に拡大する最も積極的なシナリオでは、バイオエネルギーからの炭素回収のような、地質学的貯留に依存する技術が主要な除去手法となる。この動態は、ある決定的な制約を明らかにしている。すなわち、地下貯留サイトの可用性が、多くの有望な技術の成長を制限する要因となっていることである。現在、発表されている炭素回収プロジェクトの大部分は化石燃料源からの炭素回収に焦点を当てているが、本研究は、気候目標を達成するためには、これらの貯留資源を、大気中や生物学的ソースから炭素を除去するために優先的に活用すべきであることを示唆している。

結局のところ、この研究は、地球温暖化との戦いにおける二酸化炭素除去および地質学的貯留の役割を明確にしている。それは、これらの技術が上昇する気温という差し迫った危機に対する「即効薬」ではないことを裏付けている。最高気温の上昇を防ぐための窓口は、明日どれだけ早く新しい除去プラントを建設できるかではなく、今日どれだけ早く排出量を削減できるかによって決まる。それでもなお、本研究は、これらの技術が長期的には不可欠であることを肯定している。これらは、気温が上昇した後に地球の温度を下げるための唯一の既知の経路であり、今世紀後半に気候を修復するための必要なツールとして機能する。進むべき道は二重の戦略を必要とする。すなわち、被害を最小限に抑えるための化石燃料使用の即時かつ劇的な削減と、最悪の事態が過ぎ去った後に大気を修復するための、除去技術の迅速かつ持続的な規模拡大である。この両方が揃わなければ、安定した気候という目標は手の届かないものとなる。