再生可能資源

再生可能資源（フロー資源^{[注1] [1]}とも呼ばれる）は、人間の時間スケールにおける有限の時間内に、自然再生またはその他の反復プロセスを通じて、使用と消費によって枯渇した部分を補充する天然資源です。資源の回復率が人間の時間スケールを超える可能性が低い場合、これらは永久資源と呼ばれます。[ 1 ]再生^{可能資源は地球の自然環境の一部であり、その}生態圏の最大の構成要素です。肯定的なライフサイクル評価は、資源の持続可能性を示す重要な指標です。

再生可能資源の定義には、農産物などの農業生産や、ある程度の水資源も含まれる場合があります。^[2] 1962年、ポール・アルフレッド・ワイスは再生可能資源を次のように定義しました。「人間に生命、繊維などを提供する生物の全範囲」。^[3]再生可能資源のもう1つのタイプは、再生可能エネルギー資源です。再生可能エネルギーの一般的な供給源には、太陽光、地熱、風力などがあり、これらはすべて再生可能資源に分類されます。淡水は再生可能資源の一例です。

水は、使用方法や温度、処理、放出が注意深く管理されていれば、再生可能な物質とみなすことができます。そうでなければ、その場所では再生不可能な資源となってしまいます。例えば、地下水は通常、帯水層から非常にゆっくりとした自然の涵養よりもはるかに速い速度で除去されるため、再生不可能な資源とみなされます。帯水層の隙間から水を除去すると、再生できない永久的な圧縮（沈下）を引き起こす可能性があります。地球上の水の97.5％は塩水で、3％は淡水です。このうち3分の2強は氷河や極地の 氷冠で凍っています。^[4]残りの凍結していない淡水は主に地下水として存在し、地上または空気中に存在するのはごくわずか（0.008％）です。^[5]

水質汚染は水資源に関する主な懸念事項の1つです。世界中の水の22％が産業で使用されていると推定されています。^[6]主な産業用水利用者には、水力発電ダム、火力発電所（冷却に水を使用）、鉱石および石油精製所（化学プロセスで水を使用）、製造工場（溶媒として水を使用）などがあり、ゴミ捨てにも使用されています。

海水の淡水化は再生可能な水源と考えられているが、完全に再生可能とするためには化石燃料エネルギーへの依存を減らす必要がある。^[7]

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  自然湿地のパノラマ（ニュージーランド、シンクレア湿地）

食物とは、身体に栄養を与えるために摂取されるあらゆる物質です。^[8]食物のほとんどは再生可能な資源に由来しています。食物は植物や動物から直接得られます。

狩猟は近代化された世界では第一の肉源ではないかもしれないが、多くの田舎や遠隔地の集団にとって、依然として重要かつ不可欠な資源である。また、狩猟は野生の肉食動物の唯一の餌源でもある。^[9]

持続可能な農業という語句は、オーストラリアの農業科学者ゴードン・マックリーモントによって作られた。^[10]これは「長期間にわたって持続する、特定の場所に適用できる植物と動物の生産慣行の統合システム」と定義されている。^[11]農地の拡大は生物多様性を減少させ、森林破壊につながる。国連食糧農業機関は、今後数十年間、工業開発と都市開発、湿地の干拓、森林の耕作地への転換により耕作地が失われ続け、生物多様性の喪失と土壌浸食の増加につながると予測している。^[12]

空気と日光は地球上のどこにでも存在するが、作物は土壌の 栄養と水にも依存する。単一栽培とは、特定の畑で一度に 1 種類の作物だけを栽培する方法であり、土地を損傷して使用不能にしたり、収穫量が減ったりする可能性がある。単一栽培は、特定の 1 種を標的とする病原菌や害虫の増殖を引き起こす可能性もある。アイルランド大飢饉 (1845～1849 年)は、単一栽培の危険性を示すよく知られた例である。

輪作と長期輪作は、穀類や他の作物と並行して緑肥を使用することで窒素の補充をもたらし、深根植物と浅根植物を交互に植えることで土壌構造と肥沃度を改善できます。失われた土壌栄養素に対抗する他の方法としては、ナイル川の氾濫など、耕作地に毎年洪水を起こす（失われた栄養素を無期限に戻す）自然サイクルへの回帰、バイオ炭の長期使用、害虫、干ばつ、栄養不足などの理想的とは言えない条件に適応した作物や家畜の在来種の使用などがあります。

農業慣行は、土壌浸食率の世界的な増加の最大の原因の1つです。^[13]「南アフリカの土壌は毎年10億トン以上が浸食されていると推定されています。専門家は、浸食が現在の速度で続くと、30年から50年以内に作物の収穫量が半減すると予測しています。」^[14] 1930年代のダストボウル現象は、風による浸食を防ぐための輪作、休耕地、被覆作物、土壌段丘、防風樹木を含まない農法と深刻な干ばつが組み合わさって発生しました。^[15]

農地の耕作は、機械化された農業機械によって深耕が可能になり、水による浸食で運ばれる土壌の量が大幅に増加するため、浸食の主な要因の1つとなっています。[ 16 ] ^{[ 17]}ピークソイル と呼ばれる現象は、大規模な工場型農業技術が将来の人類の食糧生産能力にどのような影響を与えているかを表しています。^[18]土壌管理慣行を改善する努力がなければ、耕作可能な土壌の利用可能性はますます問題になる可能性があります。^{[19] [信頼できない情報源? ]}

侵食と戦う方法には、不耕起農法、キーライン設計の使用、土壌を保持するための防風林の栽培、堆肥の広範な使用などがあります。肥料や農薬も土壌侵食に影響を与える可能性があり、^[20]土壌の塩分濃度を高め、他の種の成長を妨げる可能性があります。リン酸は、現代の農業生産で最も一般的に使用される化学肥料の主成分です。しかし、科学者は、リン酸岩の埋蔵量は50〜100年で枯渇し、2030年頃にリン酸ピークが発生すると推定しています。 ^[21]

工業的加工と物流も農業の持続可能性に影響を与えます。作物の販売方法と販売場所によって、輸送のためのエネルギーと、材料、労働、輸送のためのエネルギーコストが必要になります。農産物直売所などの地元の場所で販売される食品は、エネルギー経費を削減します。

空気は再生可能な資源です。すべての生物は生存のために酸素、窒素（直接的または間接的）、炭素（直接的または間接的）、その他多くのガスを少量必要とします。

重要な再生可能資源は林業によって得られる木材であり、古代から建築、住宅、薪として使われてきました。 ^{[22] [23] [24]}植物は再生可能資源の主な源であり、主な区別はエネルギー作物と非食用作物です。多種多様な潤滑剤、工業用植物油、綿、コプラ、麻などで作られた織物や繊維、木から作られた紙、ぼろ布や草、バイオプラスチックは、植物再生可能資源に基づいています。ラテックス、エタノール、樹脂、砂糖、デンプンなどの多種多様な化学製品を、植物再生可能資源で提供できます。動物ベースの再生可能資源には、毛皮、皮革、工業用油脂、潤滑剤、さらに動物性接着剤、腱、ケーシング、または歴史的には捕鯨によって得られたアンブラやヒゲクジラのひげなどの派生製品が含まれます。

医薬品成分や合法・違法薬物に関しては、植物が重要な供給源ですが、例えばヘビ、カエル、昆虫の毒は、薬理成分の貴重な再生可能な供給源となっています。遺伝子組み換え生産が始まる前は、インスリンや重要なホルモンは動物由来でした。食用養鶏の重要な副産物である羽毛は、現在でも充填剤として、またケラチン全般のベースとして使用されています。甲殻類の養殖で生産されるキチンについても同様で、キトサンのベースとして使用できます。医療目的以外で使用される人体の最も重要な部分は、世界中で取引されている 人工毛髪用の人間の髪の毛です。

歴史的に、薪、ラテックス、グアノ、木炭、木灰、藍などの植物色素、鯨製品などの再生可能な資源は人類のニーズにとって非常に重要でしたが、産業革命の初期には需要を満たすことができませんでした。^[25]近世には、森林破壊、過放牧、乱獲など、再生可能な資源の過剰使用による大きな問題がありました。^[25]

新鮮な肉や牛乳（食品としてはこのセクションのトピックではない）に加えて、畜産農家や職人は腱、角、骨、膀胱などの動物性原料を使用していました。複合弓などの複雑な技術的構造は、動物性および植物性の材料の組み合わせに基づいていました。バイオ燃料と食料生産の間の現在の分配対立は、食料対燃料として説明されています。領地義務によって想定された食料の必要性と使用との間の対立は、これまでのところ有史以来一般的でした。^[26]しかし、（中央ヨーロッパの）農家の収穫のかなりの割合が家畜に投入され、有機肥料も提供しました。^[27]牛と馬は輸送目的で重要であり、例えばトレッドミルのエンジンを駆動しました。

他の地域では、段々畑や都市農業、庭先農業で輸送問題を解決しました。^[25]さらに、林業と牧畜、羊飼いと牛飼いの間の対立により、さまざまな解決策が生まれました。羊毛生産と羊の飼育を大規模な国家や貴族の領地に限定したり、より大きな群れを放浪させる専門の羊飼いに外注したりした地域もありました。^[28]

イギリスの農業革命は、主に四圃輪作という新しい輪作システムに基づいていた。イギリスの農学者チャールズ・タウンゼントは、オランダ領ヴァースラントでこのシステムを発見し、18世紀のイギリスではジョージ・ワシントン・カーバーによって普及させた。このシステムでは、小麦、カブ、大麦が使用され、クローバーも導入された。クローバーは、実質的に枯渇しない再生可能な資源である空気中の窒素を土壌の肥料化合物に固定することができ、収穫量を大幅に増加させることができた。農家は飼料作物と放牧作物を開拓した。こうして、家畜を一年中飼育することができ、冬の殺処分を回避できた。肥料の量が増え、より多くの作物を栽培できるようになったが、木の牧草地は控えることができた。^[25]

近世と19世紀には、大規模な化学合成と化石資源と鉱物資源の使用によって、以前の資源基盤が部分的に置き換えられました。^[29]木材が依然として中心的な役割を果たしていることに加えて、現代の農業、遺伝子研究、抽出技術に基づく再生可能製品の一種のルネッサンスがあります。 今後の世界的な化石燃料の不足に対する懸念に加えて、ボイコット、戦争、封鎖による地域的な不足、または遠隔地での輸送問題により、化石資源を再生可能エネルギーに基づいて置き換えるまたは代替するさまざまな方法が生まれました。

TCM のような基本的に再生可能な製品の使用は、さまざまな種を危険にさらします。サイの角の闇市場だけでも、過去40年間で世界のサイの個体数が90％以上減少しました。^{[30] [31]}

第一次世界大戦までのドイツの化学産業の成功は、植民地製品の代替に基づいていました。IGファルベンの前身は、 20世紀初頭に合成染料の世界市場を独占し^{[32] [33] 、人工}医薬品、写真フィルム、農薬、電気化学薬品で重要な役割を果たしました。^[29]

しかし、かつての植物育種研究機関は異なるアプローチをとった。ドイツの植民地帝国の喪失後、エルヴィン・バウアーやコンラート・マイヤーのようなこの分野の重要人物は、経済的自給自足の基盤として地元の作物を使用することに切り替えた。^{[34] [35]}ナチス時代の重要な農業科学者および空間計画者としてのマイヤーは、ドイツ研究協会の資源を管理および主導し、ナチスドイツにおける全研究助成金の約3分の1を農業および遺伝子研究、特にドイツのさらなる戦争努力の際に必要な資源に集中させた。^[34]現在も存在し、この分野で重要な役割を果たすさまざまな農業研究機関が、この時期に設立または拡張された。

例えば、耐霜性のあるオリーブの種の栽培など、いくつかの大きな失敗がありましたが、麻、亜麻、菜種の場合には成功しており、これらは現在でも重要です。^{[34]第二次世界大戦中、ドイツの科学者はロシアの}タンポポの種を使って天然ゴムを製造しようとしました。^[34]ゴムタンポポは今でも関心を集めており、フラウンホーファー分子生物学・応用生態学研究所（IME）の科学者は2013年に天然ゴムの商業生産に適した栽培品種を開発したと発表しました。^[36]

再生可能エネルギーの市場シェアを高めるために、いくつかの法的および経済的手段が使用されてきた。英国は、非化石燃料義務（NFFO）を使用している。これは、イングランドとウェールズの配電網オペレーターに原子力および再生可能エネルギー部門から電力を購入することを要求する一連の命令である。同様のメカニズムがスコットランド（スコットランド再生可能エネルギー義務に基づくスコットランド再生可能エネルギー命令）と北アイルランド（北アイルランド非化石燃料義務）で運用されている。米国では、再生可能エネルギー証明書（REC）が同様のアプローチを使用している。ドイツのエネルギー転換は固定価格買い取り制度を使用している。補助金の予期せぬ結果は、従来の化石燃料プラント（ティルベリー発電所と比較）とセメント工場でのペレットの副燃焼が急速に増加したことであり、木質バイオマスがヨーロッパの再生可能エネルギー消費の約半分を占めるようになった。^[24]

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バイオ再生可能化学物質は、生物によって生成される化学物質で、化学産業に原料を提供します。 ^[37]バイオ再生可能化学物質は、現在化学産業に供給されている石油ベースの炭素原料の代替として、太陽エネルギーで動く代替品を提供することができます。生物の酵素の多様性と、これらの酵素を改変してさらに新しい化学機能を生み出す合成生物学の可能性は、化学産業を牽引することができます。新しい化学物質を生み出すための主要なプラットフォームは、ポリケチド生合成経路であり、異なる炭素原子に多種多様な官能基を持つ可能性のある繰り返しアルキル鎖単位を含む化学物質を生成します。 ^{[37] [38] [39]再生可能資源を特に使用する}ポリウレタンの研究が進行中です。^[40]

バイオプラスチックは、植物性油脂、リグニン、コーンスターチ、エンドウ豆デンプン^[41]、微生物叢[ ^42]などの再生可能なバイオマス源から得られるプラスチックの一種です。バイオプラスチックの最も一般的な形態は熱可塑性デンプンです。その他の形態には、セルロースバイオプラスチック、バイオポリエステル、ポリ乳酸、バイオ由来のポリエチレンなどがあります。

バイオプラスチックの生産と使用は、石油からのプラスチック生産（石油プラスチック）と比較すると、一般的により持続可能な活動であると考えられています。しかし、バイオプラスチック材料の製造は、エネルギーと材料源として依然として石油に依存していることが多いです。市場の断片化とあいまいな定義のため、バイオプラスチックの市場規模全体を説明することは困難ですが、世界の生産能力は327,000トンと推定されています。^[43]対照的に、すべてのフレキシブル包装の世界の消費量は1,230万トンと推定されています。^[44]

バイオアスファルトは、石油由来ではない再生可能な資源から作られたアスファルトの代替品です。バイオアスファルトの製造源には、砂糖、糖蜜、米、トウモロコシやジャガイモの 澱粉、植物油ベースの廃棄物などがあります。植物油ベースのバインダーで作られたアスファルトは、2004年にフランスのColas SAによって特許を取得しました。^{[45] [46]}

再生可能エネルギーとは、使用されるのと同じ速さで自然に補充される再生可能資源を介してエネルギーを供給することを指します。例としては、太陽光、風、バイオマス、雨、潮汐、波、地熱などがあります。^{[47]再生可能エネルギーは、}発電、温水/暖房、自動車燃料、農村（オフグリッド）エネルギーサービスの4つの異なる市場で従来の燃料に取って代わる可能性があります。^{[48]再生可能エネルギー装置の製造には、採掘された金属や}地表などの再生不可能な資源が使用されます。

バイオマスとは、生きている、または最近まで生きていた生物由来の生物学的物質を指し、ほとんどの場合、植物または植物由来の物質を指します。

再生可能な資源の持続可能な収穫と使用（すなわち、プラスの再生率の維持）は、大気汚染、土壌汚染、生息地の破壊、土地の劣化を減らすことができます。^{[49]バイオマスエネルギーは、ゴミ、木材、植物、廃棄物、}埋立地ガス、アルコール燃料の6つの異なるエネルギー源から得られます。歴史的に、人類は木を燃やして火を起こすという発明以来、バイオマス由来のエネルギーを利用してきました。そして、木は今日でも最大のバイオマスエネルギー源です。^{[50] [51]}

しかし、世界のエネルギー需要の10％以上を占めるバイオマスの低技術な使用は、発展途上国で室内空気汚染を引き起こす可能性があり^[52]、2000年には150万から200万人の死者を出しました^[53]。

発電に使用されるバイオマスは地域によって異なります。^[54]木材残渣などの森林副産物は米国で一般的です。^[54]農業廃棄物はモーリシャス（サトウキビ残渣）と東南アジア（米のもみ殻）で一般的です。^[54]鶏のふんなどの畜産残渣は英国で一般的です。^[54]米国のバイオマス発電産業は、夏季の稼働容量が約11,000MWで、送電網に積極的に電力を供給しており、米国の電力供給の約1.4％を生産しています。^[55]

バイオ燃料は、生物学的炭素固定からエネルギーを得るタイプの燃料です。バイオ燃料には、バイオマス変換から得られる燃料、固体バイオマス、液体燃料、さまざまなバイオガスが含まれます。^[56]

バイオエタノールは、主にトウモロコシ、サトウキビ、スイッチグラスなどの砂糖やデンプンを生産する作物から生成される炭水化物から発酵によって作られるアルコールです。

バイオディーゼルは植物油と動物性脂肪から作られています。バイオディーゼルはエステル交換反応を使用して油または脂肪から生成され、ヨーロッパで最も一般的なバイオ燃料です。

バイオガスは嫌気性菌による有機物の嫌気性消化の過程で生成されるメタンであり、^[57]など再生可能なエネルギー源でもある。

バイオガスは、通常、酸素がない状態で有機物を分解することによって生成されるガスの混合物を指します。バイオガスは、嫌気性細菌による嫌気性消化、または堆肥、下水、都市ごみ、緑の廃棄物、植物性物質、作物などの生分解性物質の発酵によって生成されます。 ^[58]それは主にメタン（CH
₄）と二酸化炭素（CO ₂）を含み、少量の硫化水素（H
₂S）、水分、シロキサン。

天然繊維は、連続したフィラメント、または糸に似た個別の細長い断片である、髪の毛のような素材の一種です。複合材料の成分として使用できます。また、マットにしてシート状にし、紙やフェルトなどの製品を作ることもできます。繊維には、動物繊維と植物繊維からなる天然繊維と、合成繊維と再生繊維からなる人造繊維の 2 種類があります。

再生可能な資源は、規制されていない産業の発展と成長によって危険にさらされています。^[59]再生可能な資源は、自然界の再生能力を超えないように注意深く管理する必要があります。^[60]ライフサイクルアセスメントは、再生可能性を評価するための体系的な手段を提供します。これは自然環境の持続可能性の問題です。^[61]

ナショナルジオグラフィックは、海洋での乱獲を「単に、漁獲された種が補充できないほどの速度で海から野生生物を捕獲すること」と表現している。 ^[62]

マグロの肉は乱獲を促し、クロマグロなどの一部の種を危険にさらしています。欧州共同体やその他の組織は、種の保護と絶滅防止のために漁業を規制しようとしています。^[63]国連海洋法条約は、第61条、第62条、および第65条で乱獲の側面を扱っています。^[64]

乱獲の例としては、ヨーロッパの北海、北アメリカのグランドバンクス、アジアの東シナ海などがあります。^[65]

ペンギンの個体数の減少は、同じ再生可能な資源をめぐる人間の競争による乱獲が一因となっている^[66]

燃料や建築材料の資源としての役割に加えて、木は二酸化炭素を吸収し酸素を生成することで環境を保護します。^[67]熱帯雨林の破壊は気候変動の重要な原因の1つです。森林破壊により二酸化炭素が大気中に残留します。二酸化炭素が蓄積すると、大気中に太陽からの放射線を閉じ込める層が形成されます。放射線は熱に変換され、温室効果としてよく知られている地球温暖化を引き起こします。^[68]

森林破壊は水循環にも影響を与えます。森林破壊は土壌や地下水の水分量、大気中の水分を減少させます。 ^[69]森林破壊は土壌の凝集力を低下させ、その結果、浸食、洪水、地滑りが発生します。^{[70] [71]}

熱帯雨林には、人々に食料やその他の物資を供給する多くの種や生物が生息しています。このように、バイオ燃料の生産が森林破壊につながる場合、バイオ燃料は持続不可能になる可能性があります。^[72]

再生可能な資源、種、生物の中には、人口増加と過剰消費によって引き起こされる絶滅の非常に高いリスクに直面しているものがあります。地球上のすべての生物種の40％以上が絶滅の危機に瀕していると推定されています。^[73]多くの国では、狩猟対象の種を保護し、狩猟の慣行を制限する法律があります。その他の保全方法には、土地開発の制限や保護区の設置などがあります。IUCN絶滅危惧種レッドリストは、最もよく知られている世界的な保全状況のリストとランク付けシステムです。^[74]国際的には、199か国が絶滅危惧種やその他の絶滅の危機に瀕している種を保護するために 生物多様性行動計画を作成することに合意する協定に署名しています。

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