岩石の塵は二酸化炭素を吸収できるか？巨大実験で解明へ

メアリー・ヤップさんはこの1年半、農家に玄武岩の魅力を知ってもらおうと尽力してきました。玄武岩は、冷えたマグマから結晶構造が形成される際に栄養分を豊富に含み、土壌の酸性度を下げる効果があります。その点では、農家が土壌改良によく用いる石灰岩に似ています。玄武岩は石灰岩よりも施用が難しく、馴染みの薄い土壌です。しかし、玄武岩には重要な副次効果があります。大気中の炭素を自然に吸収してくれるのです。

ヤップ氏の提案は、この自然の風化プロセスをスケールアップし、気候に変化をもたらすのに十分な期間、炭素を閉じ込めることができることを証明するための、数十年にわたる取り組みの一環である。「問題は、農家にこの取り組みを積極的に行ってもらうことです」とヤップ氏は言う。

木曜日、ヤップ州の新興スタートアップ企業、リソス・カーボンは、玄武岩の粉末を気候変動対策に活用する取り組みに対し、5,710万ドルの資金調達を受けた。この資金は、二酸化炭素除去（CDR）への有望なアプローチへの資金提供を目指す企業コンソーシアムが支援する慈善団体、フロンティアから提供された。リソス社は、この資金を用いて、2028年までに数千エーカーの米国農地に玄武岩の粉末を散布し、15万4,000トンの二酸化炭素を吸収する予定だ_。米国の平均的な自動車は、年間約4トンの_{二酸化炭素を排出している。}

フロンティアは昨年、テクノロジー企業を中心とするメンバー企業から10億ドル近くを集めて設立されましたが、今回の炭素除去事業への投資は、同社にとって過去最大規模となります。メタ、アルファベット、そしてフロンティアを所有する決済代行業者ストライプなど、多くの企業は、事業活動やサプライチェーンからの排出量削減だけでなく、「ネガティブエミッション」、つまり大気中の炭素を吸収して他の排出量を相殺することを義務付ける気候変動対策への誓約を掲げています。

この会計トリックは、実際には証明するよりも、書類上は容易だった。かつては多くの企業が、本来であれば伐採されるはずだった森林保護などの活動から得られるカーボンオフセットを購入していただろう。しかし、スキャンダルに悩まされ、しばしば短命に終わるこうしたアプローチから脱却し、より持続的な炭素除去技術へと移行しようとしている企業もある。

ネガティブエミッションを目指す企業にとって、現状では選択肢は限られている。フロンティアによる購入は、実質的にはまだ初期段階にあるアイデアへの頭金と言える。一般的に、検証が難しすぎるか、費用が高すぎるか、あるいはその両方で、大規模な顧客基盤を獲得するのは難しい。「この分野を評価しようとしているのは、気候変動対策に繋がる規模に到達する軌道に乗っているかどうかです」と、フロンティアとストライプの気候変動対策を率いるナン・ランソホフ氏は語る。同団体は、有望なスタートアップ企業を支援するための小規模な「先行購入」から始め、その後、メンバー企業の排出量目標達成に充当できる、より大規模な炭素排出権の「オフテイク」契約へと移行していく。

リソス社の買収は、そうした大型案件の一つです。炭素除去費用は1トンあたり370ドルで、その約4分の1は、大気中から炭素が長期的に隔離されていることを確認するための現場モニタリングとモデリングの費用に充てられます。ランソホフ氏によると、フロンティアは、リソス社が1トンあたり100ドル未満のコストで、年間少なくとも5億トンの速度で顧客のCO2を除去するという目標_達成に向けて順調に進んでいると考えています。

「最も有望な」アプローチ

2022年に設立されたLithosは、「強化岩石風化」と呼ばれる技術を開発しています。これは、植栽前に玄武岩の微細な粉末を畑に散布するものです。岩石が降雨によってさらに風化すると、空気中の二酸化炭素と反応します_。その結果、重炭酸塩が生成され、これが水素原子と酸素原子と結合して炭素を閉じ込めます。最終的に、この化合物は海に流れ込み、炭素はそこに留まるはずです。

この戦略には、人類が既に行っていることを活用できるという利点があるとヤップ氏は言う。これは、大気中の炭素を吸収する工場を建設する直接空気回収などの技術とは対照的だ。直接空気回収では、除去された炭素量を測定するのは容易で、すべて現場で回収される。しかし、批判的な人々は、効果を上げるのに十分な量の炭素を除去するには、数千もの専用で資源集約的な施設が必要になるため、規模拡大は難しいと指摘する。

玄武岩の粉塵を用いた炭素回収は、より容易にスケールアップできるはずです。岩石の粉塵を投棄できる場所は豊富にあり、炭素が最終的に回収される水も豊富にあります。しかし、このプロセスが分散型であるため、実際に大気から除去された炭素量を測定することはより困難です。

最初の課題は、玄武岩の添加によって土壌にどれだけの二酸化炭素が閉じ込められたかを正確に把握することです。これは、地域の気象条件、土壌の化学組成、玄武岩の正確な特性、その他の要因によって変動します。リソス社は現在、2.5エーカー（約10万平方メートル）ごとに設置した機器を用いて、玄武岩の粉末がどのように溶解しているかを監視しています。しかし、これは比較的少数の農場であっても高額です。ヤップ氏は、フロンティア社の買収によって十分なデータを収集し、最終的にはこうした試験の一部をコンピューターモデルに置き換えることができるようになることを期待しています。

もう一つの課題は、玄武岩の反応によって吸収された炭素が必ずしも長期間閉じ込められたままではないことです。例えば、イリノイ州の農場からメキシコ湾までは、地下水、河川、湿地を通って長い旅路を辿ります。ハワイ大学の海洋学者デイビッド・ホー氏によると、その旅路では多くのことが起こり、二酸化炭素の一部が大気中に放出されることもあるとのことです。（ホー氏は北東大西洋を航行する船からWIREDの取材を受けており、そこで空気と水の相互作用に関する関連問題を調査しています。）

海洋化学のシミュレーションは、重炭酸塩の運命を予測するのに一般的に優れています。しかし、水の流れの複雑さと様々な化学環境を考慮すると、海に到達するプロセスははるかに不透明です。CDR技術の検証ツールを開発している非営利団体[C]Worthyの共同設立者であるホー氏は、その不確実性を「非常に大きい」と評しています。リソス社は、ヤップ氏が「ゆりかごから墓場まで」の風化過程モデルと呼ぶ、河川における重炭酸塩イオンの挙動をシミュレーションする研究に携わっています。

ホー氏は、このスタートアップ企業のアプローチを「最も有望な」炭素除去戦略の一つと評している。しかし同時に、フロンティアのような企業が、気候変動対策のコミットメント達成のために、新興のCDR技術を購入することの妥当性についても疑問を呈している。ホー氏は、除去される炭素量の正確な計算には不確実性が大きすぎること、そして独立した検証が欠如していると考えている。「まるで宿題を自分で採点しているようなものです」と、リーバヒューム気候緩和センター所長で、リソスの科学パートナーと協力した経験を持つものの、同社には関与していない生物地質学者のデイビッド・ビアリング氏は言う。

それでも、ビアリング氏とホー氏は共に、フロンティア社のリソス契約から得られる資金は、この技術に関するデータ収集を急速に開始させることで、企業や政府が岩石風化の有効性に確信を持てるレベルへと押し上げるのに役立つだろうと述べている。「こうした大規模な導入の素晴らしい点は、ロジスティクス上の課題を解決しなければならないことです」とビアリング氏は言う。「どうやって岩石を運び出すのか？ 農家の同意をどうやって得るのか？ 畑からどうやってサンプルを採取するのか？ どうやって大量のデータを処理するのか？」

こうした物流上の問題は、ヤップにとって大きな問題だ。農家にとって、リソスは実質的に肥料供給業者であり、畑の改良や石灰岩の代替として、さらには気候にも有益な効果をもたらすと謳われる粉状の物質を販売している。「私たちは、実際には農業企業として自らを位置づけています」とヤップは語る。

リソスは当初、農地に玄武岩を無料で散布することで顧客を惹きつけています。同社は採石場から玄武岩の廃棄物を回収し（微粒子の市場は限られているため）、トラックで提携農家の近隣の畑まで輸送します。玄武岩散布後は、炭素吸収量だけでなく、作物の生産性の変化についても注意深くモニタリングします。生産性は、その地域の植物や土壌の種類、そして地元の玄武岩の化学組成によって異なります。リソスは現在、米国7州で事業を展開しています。

ヤップ氏によると、既に農家の長い待機リストがあり、その面積は数十万トンの炭素を吸収できる可能性があるという。この提案は、土壌に石灰岩を混ぜる費用が不要になるため、魅力的かもしれない。リソス社は事業規模拡大に伴いコスト効率が向上すると見込んでおり、ヤップ氏によるとコストは既に低下しているという。しかし、フロンティア社が設定した1トンあたり100ドルという目標を達成するには、農家が玄武岩の配送費用を自ら負担する必要があるかもしれない。

リソス社がこのボトルネックを乗り越えられたとしても、規模拡大には必然的に新たな課題が伴う。例えば、重炭酸塩を豊富に含む大量の流出水が地域の生態系を乱さないようにすること、そして大量の玄武岩粉塵を長距離輸送することによる環境および健康への影響への対応などが挙げられる。輸送需要が過剰になると、風化による炭素排出削減効果が完全に失われる可能性があるという分析結果もある。ホー氏は、だからこそ慎重に進めるべきだと述べ、短期的には炭素排出削減技術は炭素排出量削減というより差し迫った課題に後回しにすべきだと指摘する。

フロンティアのランショフ氏は、それが目標だと語る。2030年までに、今世紀半ばまでにネットゼロ目標を達成するために必要な炭素除去レベルに達する規模拡大の準備が整った企業を特定することだ。「私たちは今、誰も成し遂げたことのないことを学んでいるところです」とヤップ氏は言う。「私たちは、進みながら学んでいるのです。」