[기후] '세계의 기온' 이상 속출 '스톱 CO2'라고 말할 때가 아니다...지금 정말 필요한 '지구 전체를 식히는 방법'

[お持て成し]

'세계의 기온' 이상 속출 '스톱 CO2'라고 말할 때가 아니다...지금 정말 필요한 '지구 전체를 식히는 방법' / 9/13(수) / 현대 비즈니스

전례 없는 재해급 폭염이 일본 열도를 강타했다. 더구나 전문가들은 이건 아직 시작이라고 말한다. 이상기후는 앞으로도 전 세계에서 계속 일어난다. 최첨단 과학으로 알아낸 지구와 인류를 구하는 방법이란-.

전편 기사 『'올 여름 더위는 정말 이상했다'…국내외 기관들이 '관측 사상 가장 더웠던 여름'이라고 발표, '지금 세계에서 일어나고 있는 지구 비등화의 전조'가 너무 심하다』 에서 이어진다.

◎ 화산 폭발에 힌트가 있다

일반 사단법인 탄소회수기술연구기구(CRRA) 대표이사·기구장 무라기 카즈미 씨가 지적한다.

「 '스톱 CO2' 만으로는 더 이상 온난화가 멈추지 않습니다. 만약 전 세계의 놀이기구를 모두 멈춘다고 해도 CO2 배출량은 약 20%밖에 줄지 않습니다. 공장 등의 산업 부문에서 CO2 배출 제로가 실현된다고 해도, 이쪽도 대략 30% 밖에 줄지 않는 것입니다.

'2030년까지 CO2 배출량을 약 50%, '50년까지 제로로 만든다는 목표가 내걸려 있지만, 지금 이대로라면 아마 문명을 모두 멈출 정도의 일을 하지 않으면 달성할 수 없다. CO2 배출 감소만으로 지구온난화를 멈추는 것은 불가능합니다.」

그렇다면 어떻게 하면 끓는 지구를 식힐 수 있을까. 사실 과거 일어난 자연현상에 그 힌트가 있었다.

'91년 필리핀 루손섬에 있는 피나츠보 화산이 대분화를 일으켰다. 20세기 최대 육상화산의 분화라고 한다. 그 결과, 분연에 포함되는 2000만 t의 이산화황이 성층권으로 유입. 이것이 황산 에어로졸이 되어 태양광의 일부를 반사해, 분화로부터 1년 반 후에 지구의 기온을 평균으로 0·5℃나 낮춘 것이다. 이 영향으로 '93년 일본에 기록적인 냉하가 덮쳐 쌀의 흉작을 가져왔다. 태국 쌀이 대량으로 수입된 것을 기억하는 사람도 많을 것이다.

이와 마찬가지로 항공기에서 황산 에어로졸을 뿌려 지구를 식히는 것이 '성층권 에어로졸 주입'이다(그림 참조). 국립환경연구소 사회시스템영역 주임연구원 아사야마 신이치로 씨가 해설한다.

「CO2 등 온실가스가 늘어나면 태양에서 지구로 들어오는 열이 빠져나가지 못해 온실효과가 생긴다. 그래서 지구에서 약 20km 상공에 에어로졸(미립자)을 뿌린다. 그러면 태양광의 일부를 반사해서 지구로 들어오는 태양광이 줄어듭니다. 그래야 원리적으로 온난화를 억제할 수 있다는 겁니다.」

◎ 성층권 에어로졸에는 과제도

실제로 성층권 에어로졸 주입은 각국에서 연구가 이어지고 있다. 하버드대 연구팀은 마이크로소프트 창업자 빌 게이츠 등으로부터 자금을 지원받아 프로젝트에 착수했다. '21년 스웨덴에서 환경에 미치는 영향이 적은 소규모 실외실험을 실시할 예정이었다.

하지만 현지 원주민과 환경보호단체의 반대로 프로젝트가 중단됐다.

「성층권 에어로졸 주입은 전문가들 사이에서도 상당한 논란이 있는 분야입니다. 기후 모델을 사용한 시뮬레이션은 세계적으로 이루어지고 있지만, 실제로 야외 실험을 해 보지 않으면 알 수 없는 부분도 있어 어려운 점입니다.」

에어로졸 살포는 부분적으로 할 수 있는 것이 아니라 지구 전체의 평균 기온을 낮추는 것이기 때문에 일본이 너무 덥기 때문에 조금 뿌릴 수는 없습니다. 에어로졸 주입에 반대하는 나라도 있기 때문에 지정학적으로도 문제입니다. 또 인간이 지구의 기후를 이런 식으로 인위적으로 관리하는 것이 허용되는가 하는 윤리적인 문제도 있습니다. 만약 한다면 전 세계가 협력할 필요가 있기 때문에 이를 관리하는 국제적 메커니즘이 필수적입니다.(아사야마 씨)

성층권 에어로졸로 인해 지구를 직접 식히려면 아직 시간이 걸릴 것으로 보인다. 그래서 현재 일본을 포함한 선진국에서 대규모 실증 연구가 진행되고 있는 것이 대기 중에서 직접 CO2를 회수하는 DAC(Direct Air Capture)라는 방법이다.

◎ 잠수함 내에서의 기술을 응용

그동안 잠수함이나 우주정거장 등 소수 인원이 장시간 보내는 폐쇄 공간에서 도입된 기술이다. 이런 공간에서는 CO2 농도가 높아지기 쉬워 건강에 피해를 주기 때문이다. 다만, 세계 규모로 실용화하기에는 비용이 너무 많이 든다고 알려져 왔다. 그러나 최근 기술적으로 브레이크 스루가 일어나고 있다.

무라키 씨는 작은 트렁크 정도 크기의 세계 최소 CO2 회수장치를 개발해 양산화에 성공했다.

무라키 씨가 말한다.

「알칼리성 화학흡착제에 공기를 통해 CO2만 녹여 분리하는 기술을 사용하고 있습니다. 현재는 공기 중 CO2의 60~80%를 회수할 수 있습니다. 수거한 CO2는 새로운 연료와 화장품에 활용될 예정입니다.」

일본 정부도 CO2 회수에 주력하고 있다. DAC는 NEDO(국립연구개발법인 신에너지산업기술종합개발기구)가 구체적으로 추진하는 대표적인 프로젝트로 알려졌다. NEDO 신영역·문샷부 주간의 요시다 토모오 씨가 이렇게 이야기한다.

「NEDO에서는 CO2 회수에 관해 13개 프로젝트를 진행하고 있는데 그 중 하나가 가나자와대 코다마 아키오 교수의 DAC입니다. 기존보다 낮은 온도에서 CO2를 분리할 수 있게 되었습니다. CO2의 분리에는 열에너지가 들어가는 것으로, 이것을 작게 함으로써 CO2의 회수량을 많이 할 수 있는 것입니다. 이 기술을 이용해 하루에 수백 kg의 CO2를 회수하는 장치를 '25년 오사카 간사이 엑스포에 출품할 예정입니다.

회수된 CO2는 3가지 방법으로 재사용됩니다. 하나는 수송해서 땅속에 저류. 다른 하나는 아스팔트 포장재로 사용하고 고정한다. 그리고 마지막이 메타네이션입니다. CO2와 수소를 합성해 연료가 되는 메탄가스를 만듭니다.」

◎ 달 표면 폭파의 가능성을 탐색하다

그런 DAC 업계에서 지금 세계 1위를 달리고 있는 곳이 스위스 벤처기업 크라임웍스다. 10월에 「비즈니스 교양으로서의 최신 과학 토픽스」의 출판을 예정하고 있는 과학 저널리스트 아카네 아카리 씨가 해설한다.

「이 회사는 2017년부터 스위스 취리히에서 실증기를 가동하고 있습니다. '21년에는 아이슬란드에서 꺼낸 CO2를 땅속에 영구적으로 저류하는 세계 최대의 플랜트도 가동시켰습니다. CO2와 물을 섞어 땅속 현무암층으로 보내면 CO2가 암석과 동화되는 새로운 기술입니다.

꺼낸 CO2를 암석으로 만들 뿐만 아니라 인근 농가에 팔기도 합니다. CO2는 광합성에 필요하기 때문에 온실에 넣으면 작물의 성장을 촉진하는 것입니다. 또 스위스 코카콜라사와 함께 탄산수를 개발 판매해 성과를 어필하고 있습니다.」

그 밖에도 지구를 식히기 위해 다양한 연구가 전 세계적으로 진행되고 있다. 북극 얼음을 지켜 지구 온도를 식히려는 것이 미국 비영리단체 아크틱 아이스 프로젝트다.

아카네 씨가 계속한다.

「검은 색은 빛을 흡수하고 흰색은 빛을 반사합니다. 북극의 얼음은 바로 흰색. 태양광을 반사하여 지구의 온도를 낮추는 데 도움이 되어 왔습니다. 그러나 지구온난화의 영향으로 북극의 얼음이 녹는 속도가 빨라지고 해수면이 나오면 태양광 반사가 약화되어 더욱 얼음이 녹아가는 악순환에 빠집니다.

그래서 아크틱 아이스 프로젝트는 북극 얼음 위에 하얀 중공 유리 미립자를 뿌려 반사율을 높이려는 겁니다.」

이와 함께 SF적 해결 방안도 모색되고 있다.

유타대 연구진은 달 표면의 일부를 폭파하고 휘감아 오르는 티끌을 이용해 지구로 쏟아지는 태양광을 차단하는 방법을 제안했습니다. 실현하기는 역시 어렵겠지만 연구팀도 이를 인정하고 있어 어디까지나 가능성을 찾는 것이 목적이라고 밝혔습니다.(아카네  씨)

지구를 식히고 이상기후를 멈추려면 미지의 세계로 발을 들여놓을 수밖에 없는 것이다.

'주간현대' 2023년 9월 9일·16일 합병호로부터

주간현대(고단샤)

「世界の気温」が異常続発で「ストップCO2」なんて言ってる場合じゃない...いま本当に必要な「地球全体の冷やし方」
9/13(水) 7:04配信


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現代ビジネス
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　かつてない災害級の猛暑が日本列島を襲った。しかも専門家によれば、「これはまだ序の口」だという。異常気象は今後も世界中で起こり続ける。最先端科学でわかった地球と人類を救う方法とは―。

【マンガ】「南海トラフ巨大地震」が起きた時、何が起こるのか

　前編記事『「今年の夏の暑さは本当に“異常”だった」...国内外の機関が「観測史上最も暑かった夏」と発表、「いま世界で起きている『地球沸騰化』の予兆」がヤバすぎる』より続く。

火山の噴火にヒントがある
写真：現代ビジネス

　一般社団法人炭素回収技術研究機構(CRRA)代表理事・機構長の村木風海氏が指摘する。

　「『ストップCO2』だけではもはや温暖化は止まりません。仮に世界中の乗り物をすべて止めたとしても、CO2の排出量はおよそ2割しか減りません。工場などの産業部門でCO2排出ゼロが実現したとしても、こちらもおよそ3割しか減らないのです。

　'30年までにCO2排出量を約5割、'50年までにゼロにするという目標が掲げられていますが、今のままだとおそらく文明をすべて止めるくらいのことをしないと達成できない。CO2の排出削減だけで地球温暖化を止めることは不可能なのです」

　では、どうやったら沸騰する地球を冷やすことができるのか。実はかつて起こった自然現象にそのヒントがあった。

　'91年、フィリピンのルソン島にあるピナツボ火山が大噴火を起こした。20世紀最大の陸上火山の噴火といわれる。その結果、噴煙に含まれる2000万tの二酸化硫黄が成層圏に流入。これが硫酸エアロゾルとなって太陽光の一部を反射し、噴火から1年半後に地球の気温を平均で0・5℃も下げたのだ。この影響で'93年の日本を記録的な冷夏が襲い、米の不作をもたらした。タイ米が大量に輸入されたことを記憶している人も多いだろう。

　これと同じように航空機で硫酸エアロゾルを撒いて地球を冷やすのが「成層圏エアロゾル注入」である(上図参照)。国立環境研究所社会システム領域主任研究員の朝山慎一郎氏が解説する。

　「CO2などの温室効果ガスが増えることで、太陽から地球に入ってくる熱が逃げられずに温室効果が生まれてしまう。そこで地球から約20km上空にエアロゾル(微粒子)を撒く。すると、太陽光の一部を反射して、地球に入ってくる太陽光が減ります。そうすることで原理的に温暖化を抑制できるというわけです」

成層圏エアロゾルには課題も
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　実際に成層圏エアロゾル注入は、各国で研究が続いている。ハーバード大学の研究チームはマイクロソフト創業者のビル・ゲイツ氏らから資金提供を受け、プロジェクトに着手。'21年にスウェーデンで環境への影響の少ない小規模の屋外実験の実施を予定していた。

　しかし、地元先住民や環境保護団体から反対され、プロジェクトは中止に追い込まれている。

　「成層圏エアロゾル注入は専門家の間でも相当な論争がある分野です。気候モデルを使ったシミュレーションは世界的に行われていますが、実際に屋外実験をやってみないとわからない部分もあり、難しいところです。

　エアロゾルの散布は部分的にできるものではなく、地球全体の平均気温を下げるものなので、日本が暑すぎるのでちょっと撒きますというわけにはいきません。エアロゾル注入に反対する国もあるので、地政学的にも問題です。また、人間が地球の気候をこういう方法で人為的に管理することが許されるのかという倫理的な問題もあります。仮に行うとすれば、全世界が協力する必要があるので、それを管理する国際的なメカニズムが必須です」(朝山氏)

　成層圏エアロゾルによって、地球を直接冷やすにはまだ時間がかかりそうだ。そこで現在、日本も含めた先進国で大規模な実証研究が進んでいるのが、大気中から直接、CO2を回収するDAC(Direct Air Capture)という方法だ。

潜水艦内での技術を応用
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　これまで潜水艦や宇宙ステーションなど、少人数が長時間過ごす閉鎖空間で導入されてきた技術である。こうした空間ではCO2濃度が高まりやすく、健康に被害を及ぼすからだ。ただし、世界規模で実用化するには、コストがかかりすぎるといわれてきた。しかし、近年、技術的にブレイクスルーが起こりつつある。

　前出の村木氏は、小さなトランク程度のサイズの世界最小CO2回収装置を開発し、量産化に成功した。

　村木氏が言う。

　「アルカリ性の化学吸着剤に空気を通し、CO2だけ溶け込ませて分離する技術を使っています。現在では空気中のCO2の60～80％を回収することができます。回収したCO2は、新しい燃料や化粧品に活用される予定です」

　日本政府もCO2の回収に力を入れている。DACは、NEDO(国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構)が具体的に取り組む代表的なプロジェクトだという。NEDO新領域・ムーンショット部主幹の吉田朋央氏がこう話す。

　「NEDOでは、CO2回収に関して13のプロジェクトを進めていますが、そのうちの一つが金沢大学の児玉昭雄教授によるDACです。従来よりも低い温度でCO2を分離できるようになりました。CO2の分離には熱エネルギーがかかるわけで、これを小さくすることで、CO2の回収量を多くできるのです。この技術を用いて一日に数百kgのCO2を回収する装置を'25年の大阪・関西万博に出展する予定です。

　回収されたCO2は3つの方法で再利用されます。一つは輸送して地中に貯留。もう一つはアスファルトの舗装材として使用し、固定する。そして、最後がメタネーションです。CO2と水素を合成して燃料となるメタンガスを作ります」

月面爆破の可能性を探る
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　そんなDAC業界で、今世界のトップを走っているのが、スイスのベンチャー企業、クライムワークスだ。10月に『ビジネス教養としての最新科学トピックス』の出版を予定している科学ジャーナリストの茜灯里氏が解説する。

　「同社は'17年からスイスのチューリッヒで実証機を稼働させています。'21年にはアイスランドで取り出したCO2を地中に永久的に貯留する世界最大のプラントも稼働させました。CO2と水を混ぜて地中の玄武岩層に送り込むと、CO2が岩石と同化していくという新しい技術です。

　取り出したCO2を岩石にするだけでなく、近隣の農家に売ったりもしています。CO2は光合成に必要なため、温室に入れると作物の成長を促進するのです。また、スイスのコカ・コーラ社とともに炭酸水を開発・販売して成果をアピールしています」

　他にも、地球を冷やすために様々な研究が世界中で進んでいる。北極の氷を守ることで地球の温度を冷やそうとしているのが、米国の非営利団体、アークティック・アイス・プロジェクトだ。

　茜氏が続ける。

　「黒い色は光を吸収し、白い色は光を反射します。北極の氷はまさに白色。太陽光を反射して、地球の温度を下げるのに役立ってきました。しかし、地球温暖化の影響で、北極の氷が溶けるスピードが早くなり、海面が出てくると、太陽光の反射が弱まり、さらに氷が溶けていくという悪循環に陥ります。

　そこで、アークティック・アイス・プロジェクトは、北極の氷の上に白い中空ガラス微粒子を撒いて反射率を高めようとしているのです」

　さらにSF的な解決方法も模索されている。

　「ユタ大学の研究者グループは、月面の一部を爆破し、巻き上がる塵を利用して、地球に降り注ぐ太陽光を遮る方法を提案しました。実現するのはさすがに難しいでしょうが、研究チームもそれは認めており、あくまで可能性を探るのが目的と述べています」(茜氏)

　地球を冷やし、異常気象を止めるためには、未知の世界に足を踏み入れるほかないのだ。

　「週刊現代」2023年9月9日・16日合併号より

週刊現代（講談社）