炭素吸収源

炭素吸収源は、「大気から温室効果ガス、エアロゾル、または温室効果ガスの前駆物質を除去する」自然または人工の炭素隔離プロセスです。 ^[2]^{: 2249}これらの吸収源は、自然の炭素循環の重要な部分を形成します。包括的な用語は炭素プールであり、これは地球上の炭素が存在する可能性のあるすべての場所、つまり大気、海洋、土壌、植物、化石燃料貯蔵庫などです。炭素吸収源は、放出するよりも多くの炭素を大気から吸収する能力を持つタイプの炭素プールです。

地球規模で、最も重要な2つの炭素吸収源は、植生と海洋です。^[3] 土壌は重要な炭素貯蔵媒体です。農業地域の土壌に保持されている有機炭素の多くは、集約農業により枯渇しています。ブルーカーボンは、特定の海洋生態系によって固定された炭素を指します。沿岸ブルーカーボンには、マングローブ、塩性湿地、海草が含まれます。これらは海洋植物の大部分を占め、大量の炭素を貯蔵しています。ディープブルーカーボンは国際水域にあり、「大陸棚水、深海水、およびそれらの下の海底」に含まれる炭素が含まれます。^[4]

気候変動を緩和するためには、土壌や森林を中心とした自然の炭素吸収源の維持・強化が重要です。^[5] ^[6] 過去には、森林伐採や工業型農業などの人間の活動によって自然の炭素吸収源が枯渇しました。このような土地利用の変化は、気候変動の原因の一つとなっています。

意味

気候変動、特に緩和の文脈では、吸収源は「大気から温室効果ガス、エアロゾル、または温室効果ガスの前駆物質を除去するプロセス、活動、またはメカニズム」と定義されています。^[2]^{: 2249}

_CO2以外の温室効果ガスの場合、吸収源はガスを貯蔵する必要はなく、代わりにそれを地球温暖化への影響を軽減する_物質に分解することができます。例えば、亜酸化窒素は無害なN2に還元できます。^[7]^[8]

関連用語には「炭素プール、貯蔵庫、隔離、発生源、吸収」がある。^[2]^{: 2249}同じ出版物では、炭素プールを「炭素などの元素がさまざまな化学形態で一定期間存在する地球システム内の貯蔵庫」と定義している。^[2]^{: 2244}

炭素プールと炭素吸収源はどちらも炭素循環を理解する上で重要な概念ですが、それぞれ少し異なるものを指します。炭素プールは包括的な用語として考えることができ、炭素吸収源は特定の種類の炭素プールです。^[9]炭素プールとは、炭素を貯蔵できるすべての場所（大気、海洋、土壌、植物、化石燃料など）です。^[2]^{: 2244}

種類

二酸化炭素の量は、陸上植物の光合成との動的平衡で自然に変化します。自然の炭素吸収源は次のとおりです。

土壌は炭素を貯蔵し、活性炭素を吸収する。^[10]
陸生植物は草や木とともに光合成を行い、生育期には炭素の吸収源として機能します。
溶解度と生物ポンプを介して海洋による二酸化炭素の吸収。

人工的な炭素吸収源とは、炭素を建築材料や地中深くに貯蔵するものである（地質学的炭素隔離）。^[11]^{[12]大規模に}大気から炭素を除去する主要な人工システムはまだ存在しない。^[13]

1997年の京都議定書の成立以来、_{二酸化炭素}吸収源の重要性に対する国民の認識は高まり、二酸化炭素吸収源をカーボンオフセットの一形態として利用することを推進している。^[14]

天然の炭素吸収源

土壌

土壌は短期から長期の炭素貯蔵媒体であり、陸上植物と大気を合わせたよりも多くの炭素を含んでいます。^[15]^[16]^[17] 植物の残骸や木炭などのバイオマスは土壌中に有機物として蓄積され、化学的風化と生物学的分解によって分解されます。セルロース、ヘミセルロース、リグニン、脂肪族化合物、ワックス、テルペノイドなどのより扱いにくい有機炭素ポリマーは、腐植として集合的に保持されます。^[18]

有機物は、北米の北方林やロシアのタイガなど、寒冷な地域の落葉や土壌に蓄積する傾向がある。亜熱帯や熱帯の気候条件では、高温と降雨による広範な浸出のため、落葉や腐植は急速に酸化され、保持されにくい。移動耕作や焼畑農業が行われている地域は、一般的に2～3年しか肥沃ではなく、その後は放棄される。これらの熱帯のジャングルは、必要な栄養素を保存して循環させる効率が高いという点でサンゴ礁に似ており、それが栄養砂漠でのジャングルの豊かな生い茂りを説明できる。^[19]

草原は土壌有機物に寄与しており、主に広範囲に広がる繊維状の根マットに蓄えられている。これらの地域の気候条件（例えば、より涼しい気温や半乾燥から乾燥状態）もあって、これらの土壌には相当量の有機物が蓄積される可能性がある。これは降雨量、冬季の長さ、自然発生する雷誘発性の草原火災の頻度によって変わる可能性がある。これらの火災は二酸化炭素を放出するが、草原全体の質を向上させ、その結果として腐植質に保持される炭素量を増加させる。また、二酸化炭素に大きく分解されないバイオ炭の形で炭素を土壌に直接堆積させる。 ^[20]

世界中の多くの農業地域に保持されている有機炭素の多くは、集約的な農業慣行のために深刻に枯渇しています。 ^[21] 1850年代以降、世界の草原の大部分が耕作地に転換され、大量の土壌有機炭素が急速に酸化されるようになりました。土壌への炭素隔離を大幅に強化する方法は、炭素農業と呼ばれます。これには、不耕起農法、残渣マルチング、カバークロップ、輪作などがあります。

森林

森林は、樹木や植物が光合成によって二酸化炭素を吸収するため、地球規模の炭素循環において重要な役割を果たしています。そのため、気候変動の緩和に重要な役割を果たしています。^[23]^{: 37}大気中の温室効果ガスである二酸化炭素を除去することで、森林は陸上の炭素吸収源として機能し、根、幹、枝、葉を含むバイオマスの形で大量の炭素を貯蔵します。樹木は生涯を通じて炭素を隔離し続け、大気中のCO2を長期的に貯蔵します_。 [ ^{24]したがって、}持続可能な森林管理、植林、再植林は、気候変動の緩和に重要な貢献をします。

こうした取り組みにおいて重要な考慮事項は、森林が炭素の吸収源から排出源に変わる可能性があることである。^[25]^[26]^{[27] 2019年には、気温上昇、}干ばつ^[28]、森林破壊により、森林が吸収する炭素量は1990年代に比べて3分の1減少した。典型的な熱帯林は、2060年代までに炭素の排出源になる可能性がある。^[29]

研究者らは、環境サービスの観点からは、森林伐採後に森林再生を許すよりも、森林伐採を避ける方がよいことを発見した。森林再生は、生物多様性の喪失と土壌劣化という不可逆的な影響をもたらすからである。 ^[30]さらに、土壌から蓄積された炭素が放出される可能性は、若い北方林の方が高い。^[31]熱帯雨林の被害による世界の温室効果ガス排出量は、2019年頃まで大幅に過小評価されていた可能性がある。^[32]さらに、植林と再植林の効果は、既存の森林をそのまま維持するよりもずっと先の未来に現れる。^[33]熱帯林の成熟した木々からの炭素隔離効果、つまり森林伐採の制限による効果と同等の地球温暖化への効果が現れるまでには、はるかに長い、数十年かかる。^{[34]そのため、科学者は「炭素が豊富で長寿命の生態系、特に自然林の保護と回復」を「主要な気候}解決策」とみなしている。^[35]

限界耕作地や牧草地に木を植えることは、大気中のCOから炭素を取り込むのに役立ちます。
₂木々は、木から切り出された炭素をバイオマスに変換します。 ^[36]^[37]この炭素隔離プロセスが成功するには、木が死んだときにバイオマスが燃焼したり腐敗したりして、炭素が大気中に戻らないようにする必要があります。[ 38 ^]この目的のために、木に割り当てられた土地は他の用途に転用されてはいけません。代わりに、木から切り出された木材自体を、例えばバイオ炭、炭素回収・貯留を伴うバイオエネルギー、埋め立て、または建設での使用によって貯留する必要があります。

深海、干潟、マングローブ、海草

ブルーカーボンは気候変動緩和の概念であり、「管理しやすい海洋システムにおける生物学的に駆動される炭素フラックスと貯蔵」を指します。^[40]^{: 2220}最も一般的には、干潟、マングローブ、海草の草原が炭素隔離に果たす役割を指します。^[40]^{: 2220}これらの生態系は、気候変動緩和と生態系に基づく適応に重要な役割を果たすことができます。しかし、ブルーカーボン生態系が劣化したり失われたりすると、炭素が大気中に放出され、温室効果ガスの排出量が増加します。^[40]^{: 2220}

ブルーカーボン管理の方法は、「海洋生物学的二酸化炭素除去（CDR）法」のカテゴリーに分類されます。^[41]^：764これらは生物学的炭素固定の一種です。

科学者たちは、生態系のブルーカーボンの可能性をさらに発展させる方法を模索しています。^[42]しかし、二酸化炭素除去ソリューションとしてのブルーカーボンの長期的な有効性については議論が続いています。^[43]^[42]^[44]

ディープブルーカーボン という用語も使用されており、深海に炭素を貯蔵することを指します。^[45]

天然の炭素吸収源の強化

気候変動の文脈における目的

重要な緩和策は「炭素吸収源の保全と強化」である。^[46]これは、大気からCO2を除去し、それを永続的に貯蔵する能力を維持または増強する方法で地球の天然炭素吸収源を管理することを指す。科学者はこのプロセスを炭素隔離とも呼ぶ_。気候変動緩和の文脈において、IPCCは吸収源を「大気から温室効果ガス、エアロゾル、または温室効果ガスの前駆物質を除去するプロセス、活動、またはメカニズム」と定義している。^[47]^{: 2249}世界的に、最も重要な2つの炭素吸収源は植生と海洋である。^[48]

生態系の炭素隔離能力を高めるには、農業と林業における変化が必要である。 ^[49]例としては、森林破壊の防止と再植林による自然生態系の回復が挙げられる。^[50]^{: 266}地球温暖化を1.5℃に抑えるシナリオでは、通常、21世紀を通じて二酸化炭素除去方法が大規模に使用されると予測されている。 ^[51]^{: 1068}^[52]^{: 17}これらの技術への過度の依存と、その環境への影響が懸念されている。^[52]^{: 17}^[53]^{: 34}しかし、生態系の回復と転換の削減は、2030年までに最も多くの排出削減をもたらすことができる緩和ツールの1つである。^[46]^{: 43}

土地ベースの緩和オプションは、2022年のIPCC緩和報告書では「AFOLU緩和オプション」と呼ばれています。この略語は「農業、林業、その他の土地利用」を意味します^[46]^{: 37}報告書では、森林や生態系に関連する活動による経済的緩和の可能性を次のように説明しています。「森林やその他の生態系（沿岸湿地、泥炭地、サバンナ、草原）の保全、管理の改善、修復」。熱帯地域の森林破壊を減らすことで、高い緩和の可能性があることがわかっています。これらの活動の経済的可能性は、年間4.2〜7.4ギガトンの二酸化炭素換算（GtCO _{2 -eq）と推定されています。}^[46]^{: 37}

海洋における炭素隔離技術

海洋における炭素隔離プロセスを強化するために、海藻養殖、海洋肥沃化、人工湧昇、玄武岩貯蔵、鉱化および深海堆積物、酸を中和するための塩基の添加などの技術が提案されているが、これまで大規模な適用には至っていない。深海への二酸化炭素の直接注入のアイデアは放棄された。^[54]

人工炭素吸収源

地質学的炭素隔離

木造建築物

今後数十年にわたって、マスティンバーが幅広く採用され、新しい中層建築プロジェクトで鉄やコンクリートの代替として使用されるようになると、木造建築物が炭素吸収源となる可能性があります。木造建築物は、伐採されてマスティンバーとして使用される木が空気から吸収した二酸化炭素を貯蔵するからです。^[11]これにより、最低シナリオでは年間 1,000 万トン、最高シナリオでは 7 億トン近くの炭素を貯蔵できる可能性があります。これを実現するには、伐採された森林を持続可能な方法で管理し、取り壊された木造建築物の木材をさまざまな形で再利用または陸上で保存する必要があります。^[11]

参照

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[53] IPCC、2018年：1.5°Cの地球温暖化。気候変動の脅威に対する世界的な対応の強化、持続可能な開発、貧困撲滅の取り組みの文脈における、産業革命前の水準より1.5°Cの地球温暖化の影響と関連する世界の温室効果ガス排出経路に関するIPCC特別報告書[Masson-Delmotte、V.、P. Zhai、H.-O. Pörtner、D. Roberts、J. Skea、PR Shukla、A. Pirani、W. Moufouma-Okia、C. Péan、R. Pidcock、S. Connors、JBR Matthews、Y. Chen、X. Zhou、MI Gomis、E. Lonnoy、T. Maycock、M. Tignor、T. Waterfield（編）]。印刷中。

[Benson-2006-54] Benson, SM; Surles, T. (2006年10月1日). 「二酸化炭素の回収と貯留：深部地層での回収と貯留に重点を置いた概要」. Proceedings of the IEEE . 94 (10): 1795–1805. doi :10.1109/JPROC.2006.883718. ISSN 0018-9219. S2CID 27994746. 2020年6月11日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2019年9月10日閲覧。