化石燃料

主要な化石燃料3種（上から順に）：天然ガス、石油、石炭

化石燃料^{[ a ]}は、地殻に埋もれた先史時代の生物（動物、植物、または微小プランクトン）の残骸から自然に形成された可燃性の炭素化合物または炭化水素を含む物質^{[ 2 ]}であり、このプロセスは地質構造内で発生します。石炭、石油、天然ガスなどの化合物混合物の貯留層は、抽出して人間の消費用燃料として燃焼させ、直接使用（調理、暖房、照明など）のためのエネルギーを供給したり、車両を推進できる熱機関（蒸気機関や内燃機関など）の動力源にしたり、蒸気タービン発電機を介して発電したりすることができます。^{[ 3 ]}一部の化石燃料は、灯油、ガソリン、ディーゼルなどの誘導体にさらに精製されたり、ポリオレフィン（プラスチック）、芳香族化合物、合成樹脂などの石油化学製品に変換されたりします。

化石燃料の起源は、埋没した死んだ生物の嫌気性分解です。これらの有機物が高炭素化石燃料に変換されるのは、通常、数百万年にも及ぶ地質学的プロセスの結果です。^{[ 4 ]}化石燃料は、形成されるのに長い時間がかかるため、再生不可能な資源とみなされています。

2023年には、世界の一次エネルギー消費の77% ^{[ 5 ]}と電力供給の60%以上が化石燃料によるものでした。^{[ 6 ]}化石燃料の大規模な燃焼は深刻な環境被害を引き起こします。2022年の人間の活動による温室効果ガス排出量の70%以上は、化石燃料の燃焼によって放出された二酸化炭素（CO ₂）でした。^{[ 7 ]}地球上の自然な炭素循環プロセス（主に海洋による吸収）では、このうちのごく一部しか除去できず、森林破壊、土地劣化、砂漠化による陸上植生の喪失がこの不足をさらに悪化させています。そのため、大気中のCO ₂は年間数十億トン純増しています。 ^{[ 8 ]}メタン漏洩は重要ですが、 ^{[ 9 ] : 52}化石燃料の燃焼が地球温暖化と海洋酸性化を引き起こす温室効果ガス排出の主な原因です。さらに、大気汚染による死亡のほとんどは化石燃料の微粒子や有害ガスによるものであり、これは世界の国内総生産の3%以上を費やしていると推定されています^{[ 10 ]} 。また、化石燃料の段階的廃止により、毎年何百万人もの命が救われるとされています^{[ 11 ] [ 12 ] 。}

化石燃料によって引き起こされる気候危機、汚染、その他の悪影響の認識により、化石燃料の使用を終了し、再生可能エネルギーや持続可能なエネルギーに転換することに焦点を当てた政策転換と活動家運動が広く展開されています。^{[ 13 ]}化石燃料産業は世界経済に深く組み込まれ、多額の補助金を受けているため、^{[ 14 ]}この転換は重大な経済的影響をもたらすと予想されています。^{[ 15 ]}多くの利害関係者は、この変化は公正な転換である必要があり、[16] 化石燃料産業の座礁資産によって生じる社会的負担に対処する政策を作成する必要があると主張^しています。[ 17 ^{] [ 18 ]国連の}持続可能な開発目標である手頃な価格でクリーンなエネルギーと気候変動対策、およびパリ協定の形での国際政策は、世界レベルでこの転換を促進するように設計されています。 2021年、国際エネルギー機関は、世界経済と社会が気候変動の最悪の影響を回避し、気候変動緩和に関する国際目標を達成したいのであれば、新たな化石燃料採掘プロジェクトを開始してはならないと結論付けた。^{[ 19 ]}

化石燃料は、何百万年にもわたって地殻内で熱と圧力にさらされた死んだ植物の化石化した残骸から形成されたという理論は、アンドレアス・リバヴィウスが「1597年のアルケミア[アルキミア]」で初めて提唱し、その後ミハイル・ロモノーソフが「早くも1757年、遅くとも1763年までには」提唱した。^{[ 21 ]}「化石燃料」という用語が最初に記録されたのは、ドイツの化学者カスパー・ノイマンの著作で、1759年に英語に翻訳されたものである。 ^{[ 22 ]}オックスフォード英語辞典によると、「fossil fuel」というフレーズでは、形容詞「fossil」は「掘り出して得られたもの、地中に埋まっているもの」を意味し、これは少なくとも1652年に遡る^{[ 23 ]。}英語の名詞「fossil」が18世紀初頭に主に死んだ生物を指すようになる以前のことである。^{[ 24 ]}

数百万年前、無酸素条件下で大量に死んで堆積した水生植物プランクトンと動物プランクトンは、嫌気性分解の結果として石油と天然ガスを形成し始めました。地質学的時間スケールで、この有機物は泥と混ざり合い、さらに厚い無機堆積物層の下に埋没しました。その結果生じた高温高圧により、有機物は化学的に変化し、まずオイルシェールに含まれるケロゲンと呼ばれるワックス状物質になり、その後、さらに熱を加えると、カタジェネシスと呼ばれるプロセスで液体と気体の炭化水素になりました。これらの熱による変化にもかかわらず、燃焼で放出されるエネルギーは依然として光合成に由来しています。^{[ 25 ]}

陸上植物は石炭やメタンを生成する傾向がある。多くの炭田は地球の歴史における石炭紀に遡る。陸上植物は天然ガスの源であるタイプIIIケロゲンも生成する。化石燃料は自然のプロセスによって継続的に生成されるが、生成に数百万年かかり、既知の利用可能な埋蔵量が新しい埋蔵量よりもはるかに速いペースで枯渇しているため、再生不可能な資源に分類される。 ^{[ 26 ] [ 27 ]}

化石燃料は、大気中で容易に燃焼させて熱を発生させることができるため、人類の発展にとって重要でした。泥炭を家庭用燃料として使用することは、記録された歴史よりも古いものです。石炭は、金属鉱石の精錬のために初期の炉で燃やされ、石油の湧出物から得られる半固体の炭化水素も古代に燃やされましたが、^{[ 30 ]}それらは主に防水や防腐処理に使用されました。^{[ 31 ]}

石油の商業的開発は19世紀に始まった。^{[ 32 ]}

かつては石油生産の不要な副産物として燃やされていた天然ガスは、現在では非常に貴重な資源と考えられています。 ^{[ 33 ]}天然ガス鉱床はヘリウムの主要な供給源でもあります。

従来の原油よりも粘度がはるかに高い重質原油や、ビチューメンが砂や粘土と混ざって存在するオイルサンドは、2000年代初頭に化石燃料の供給源として重要性を増し始めた。^{[ 34 ]}オイルシェールや類似の物質は、高分子量有機化合物の複雑な混合物であるケロゲンを含む堆積岩であり、加熱（熱分解）すると合成原油を生成する。追加の処理により、他の既存の化石燃料の代わりに利用できる。2010年代と2020年代には、より処理しやすい埋蔵量と比較して炭素コストが高いため、これらの資源の開発への投資が削減された。 ^{[ 35 ]}

18世紀後半以前は、風車や水車が製粉、木材の製材、揚水などの作業に必要なエネルギーを供給し、薪や泥炭を燃やすことで家庭の暖房を行っていました。蒸気機関における化石燃料（最初は石炭、後に石油）の大規模な使用により、産業革命が起こりました。同時に、天然ガスや石炭ガスを使用したガス灯が広く使われるようになりました。内燃機関の発明と自動車やトラックへの使用により、化石燃料から作られるガソリンとディーゼル油の需要が大幅に増加しました。鉄道や航空機などの他の輸送手段も化石燃料を必要とします。化石燃料のもう1つの主な用途は、発電と石油化学産業の原料です。石油採掘の残渣であるタールは、道路建設に使用されます。

緑の革命のエネルギーは、肥料（天然ガス）、農薬（石油）、炭化水素燃料による灌漑といった化石燃料によって供給された。^{[ 36 ] [ 37 ]}合成窒素肥料の開発は、世界人口の増加を大きく支えてきた。地球人口のほぼ半分が、合成窒素肥料の使用によって養われていると推定されている。 ^{[ 38 ]}肥料商品価格機関の責任者によると、「世界の食料の50%は肥料に依存している」。^{[ 39 ]}

化石燃料の燃焼には、燃料を使用する人々以外にも影響を及ぼす有害な環境結果である負の外部性が数多くあります。これらの影響は燃料によって異なります。すべての化石燃料は燃焼時にCO2を放出するため、気候変動を加速させます。_石炭、そして程度は低いものの石油とその派生物の燃焼は、大気中の粒子状物質、スモッグ、酸性雨の原因となります。^{[ 41 ] [ 42 ] [ 43 ]} 2018年の化石燃料による大気汚染のコストは2.9兆米ドル、つまり世界の国内総生産（GDP） の3.3%と推定されています。^{[ 10 ]} 

気候変動は主にCO2_などの温室効果ガスの放出によって引き起こされ、化石燃料の燃焼がこれらの排出の主な原因です。世界のほとんどの地域で、気候変動は生態系に悪影響を及ぼしています。^{[ 46 ]}これには種の絶滅への寄与や人々の食料生産能力の低下が含まれ、世界の飢餓問題に拍車をかけています。地球温暖化が継続すると、生態系と人々の両方にさらなる悪影響が及ぶでしょう。世界保健機関は、気候変動は21世紀における人間の健康に対する最大の脅威であると述べています。^{[ 47 ] [ 48 ]}

化石燃料の燃焼によって硫酸と硝酸が発生し、酸性雨として地上に降り注ぎ、自然環境と建造物の両方に影響を与えます。大理石や石灰岩で作られた記念碑や彫刻は、酸が炭酸カルシウムを溶解するため、特に影響を受けやすいのです。

化石燃料には放射性物質、主にウランとトリウムが含まれており、これらは大気中に放出されます。2000年には、石炭の燃焼により世界中で約12,000トンのトリウムと5,000トンのウランが放出されました。^{[ 49 ]} 1982年には、米国の石炭燃焼により、スリーマイル島事故の155倍もの放射能が大気中に放出されたと推定されています。^{[ 50 ]}

石炭を燃焼させると、大量の底灰と飛灰も発生します。これらの物質は、さまざまな用途で使用されており（飛灰の再利用を参照）、たとえば、米国での生産量の約40%が利用されています。^{[ 51 ]}

燃焼による影響に加え、化石燃料の採掘、加工、流通も環境に影響を与えます。石炭採掘方法、特に山頂除去採掘や露天掘りは環境に悪影響を及ぼし、海洋石油掘削は水生生物に危険をもたらします。化石燃料井戸は、ガス漏洩によってメタン放出の原因となる可能性があります。石油精製所も、大気汚染や水質汚染など、環境に悪影響を及ぼします。石炭はディーゼル機関車で輸送されることがありますが、原油は通常タンカー船で輸送されるため、追加の化石燃料の燃焼が必要となります。

化石燃料の悪影響に対抗するために、さまざまな緩和策が講じられてきました。これには、再生可能エネルギーなどの代替エネルギー源の利用運動が含まれます。環境規制では、これらの排出を制限するためにさまざまなアプローチが用いられています。たとえば、フライアッシュなどの廃棄物を大気中に放出することを禁止する規則などです。^{[ 43 ]}

2020年12月、国連は、温室効果ガスの排出量を削減する必要があるにもかかわらず、各国政府が化石燃料への依存を「さらに強めている」とし、場合によってはCOVID-19からの復興刺激策資金の50%以上を代替エネルギーではなく化石燃料生産に振り向けているとする報告書を発表した。アントニオ・グテーレス国連事務総長は、「人類は自然に対して戦争を仕掛けている。これは自殺行為だ。自然は常に反撃する。そして、すでにますます強大な力と激しさで反撃している」と述べた。また、米国が中国やEUなどの他の大排出国に加わり、2050年までにネットゼロ排出量を達成する目標を採用する計画を期待し、まだ希望はあると主張した。 ^{[ 53 ] [ 54 ] [ 55 ]} 

化石燃料インフレーションとは、化石燃料がインフレに与える影響を表す用語である。^{[ 56 ] [ 57 ]}

2022年8月のVoxによると、「経済学者は高インフレの主な原因としてエネルギー価格を指摘しており、エネルギー価格は経済のほぼすべての部分に間接的に影響を与える」と述べている。^{[ 56 ]}化石燃料価格の上昇により価格が大幅に上昇するセクターには、輸送、食品、海運などがある。^{[ 56 ]}

化石燃料による環境汚染は、化石燃料の燃焼による粒子状物質やその他の大気汚染物質を吸入すると病気や死に至る可能性があるため、人間に影響を与えます。これらの健康影響には、早死、急性呼吸器疾患、喘息の悪化、慢性気管支炎、肺機能の低下が含まれます。貧困層、栄養失調者、乳幼児、高齢者、既存の呼吸器疾患やその他の健康上の問題を抱えている人々は、よりリスクが高くなります。^{[ 63 ]}化石燃料による大気汚染による世界的な死亡者数は、800万人以上（2018年、世界の死亡者数のほぼ5人に1人）^{[ 64 ]}、1020万人（2019年）^{[ 65 ]}、化石燃料の使用による大気汚染による超過死亡者数は513万人（2023年）と推定されています。^{[ 66 ]}

すべてのエネルギー源には本質的に悪影響があるものの、データによると、化石燃料は温室効果ガスの排出量が最も多く、人間の健康にとって最も危険である。対照的に、現代の再生可能エネルギー源は、人間の健康にとってより安全で、よりクリーンであるように思われる。EUにおける事故と大気汚染による死亡率は、テラワット時（TWh）あたり以下のとおりである。

^{[ 67 ]}データが示すように、石炭、石油、天然ガス、バイオマスは、水力、原子力、風力、太陽光発電よりも高い死亡率と高い温室効果ガス排出量を引き起こします。科学者たちは、化石燃料源を原子力発電に置き換えることで180万人の命が救われたと提唱しています。 ^{[ 68 ]}

2019年、サウジアラムコは上場し、世界最大の新規株式公開後、取引2日目に時価総額2兆米ドルに達した^{[ 88 ] 。 [ 89 ]}

• バレット、ロス、ウォーデン、ダニエル（編）『オイルカルチャー』ミネアポリス、ミネソタ州：ミネソタ大学出版局、2014年。
• ボブ・ジョンソン著『カーボン・ネイション：アメリカ文化形成における化石燃料』 、カンザス州ローレンス：カンザス大学出版局、2014年。
• Shaye Wolf 他:化石燃料に関する科学者の警告、Oxford Open Climate Change、第 5 巻、第 1 号、2025 年、doi : 10.1093/oxfclm/kgaf011

• 世界の化石燃料インフラ追跡ツール（ 2019年12月10日、 Wayback Machineにアーカイブ済み）
• エネルギーとクリーンエアの研究センター