エタノールなどのバイオ燃料をはじめとするバイオエネルギーは、低炭素の未来に欠かせない要素と見なされることが多い。しかし、通常はトウモロコシやサトウキビなどの食用作物、あるいは木本植物や草から作られるこうした燃料を大規模に生産すれば、世界のエネルギー生産と土地利用のあり方は大きく変わり、世界の食料価格や森林などの天然資源にも影響が及ぶ。
木曜日に発表された 報告書 では、世界的な炭素価格の導入によってバイオエネルギー生産が大規模に拡大した場合、どのような状況が生じるかを研究者らが検討した。同報告書は、バイオエネルギー生産を含む炭素価格によって促される変化により、温室効果ガス排出量を半分以上削減できる可能性があると結論づけている。ただし条件がある。削減を実現するには、土地利用の変化による排出を炭素価格の対象にしなければならない。この歯止めがなければ、農地をつくるために森林が伐採され、森林減少が大きな懸念となる。
森林減少による排出を炭素価格に含めれば、バイオエネルギーは他のクリーン技術の進歩とあいまって、炭素価格がない場合と比べて2050年までに排出量を57％削減できる。一方、炭素価格に土地利用の変化による排出を含めない場合、削減率はわずか16％にとどまる。
この研究は、低炭素の未来においてバイオエネルギーがどのような役割を果たし得るかを、これまでで最も詳細に評価した研究の一つだ。研究チームは、幅広いバイオエネルギー経路を網羅する最先端のモデリングツールを開発した。次に研究者らは、この新しいツールを使い、2050年までに世界のエネルギー需要のおよそ4分の1をバイオエネルギー燃料が賄う世界で、バイオエネルギー、他の低炭素技術、そして経済の相互作用を検討した。
「バイオ燃料は、バイオエネルギーの一つの手段にすぎません」と、MIT地球変動の科学と政策に関する合同プログラムの環境・エネルギー経済学者、Niven Winchesterは語る。「土地をエネルギー需要に応えるためにどう使えるかを研究するなら、その土地で育つものを活用するあらゆる方法、つまり食料、飼料、燃料を考えなければなりません。」
現在、バイオ燃料の大半を占めるのは、トウモロコシやサトウキビから作られるエタノールだ。しかし、新技術により、エタノールは他の原料からも作れるようになり、バイオマスからエネルギーを生み出す方法もほかにある。たとえば、伐採や製材加工で出る木質残渣をバイオ燃料に加工したり、燃焼させて電力や産業プロセス用の熱を生み出したりできる。
バイオエネルギーの生産・利用技術が向上すれば、2050年までにリグノセルロース系エタノールが主流になると研究者らは明らかにした。いわゆる第2世代バイオ燃料であるリグノセルロース系エタノールは、スイッチグラスやミスカンサスなどの丈夫な草から作ることができる。研究者らは一部のシミュレーションで、一部のアナリストの予測どおり、今後10年間でリグノセルロース系燃料の生産コストが約半分に下がると仮定した。また、エタノールの割合が高い混合燃料をガソリンに混ぜる際の障壁、いわゆる「ブレンド・ウォール」が技術進歩によって解消されるとも仮定した。
こうした条件下では、今世紀半ばまでにリグノセルロース系エタノールがバイオエネルギー全体の半分以上を占める。第1世代燃料の大半は市場から姿を消すが、ブラジル産サトウキビは2050年まで引き続き役割を果たす。リグノセルロース系燃料が主流になれば、アフリカとブラジルがバイオエネルギーの最大生産地となる。
「農業の専門知識をこの地域に移転できれば、アフリカは世界のエネルギー供給における重要な担い手になり得ます」とWinchesterは言う。「適した気候と広大な土地がある一方、政策上の歯止めがなければ森林減少が起きる可能性もあります。」
Winchesterは、適切な気候条件に恵まれた地域にとってバイオ燃料は恩恵となり得る一方、森林減少は現実的な懸念だと警告する。研究者らは、バイオ燃料が実際にどこで栽培されるかにかかわらず、森林伐採に対する政治的制約が最も弱い地域で森林減少が起きやすいことを明らかにした。土地利用の変化による排出を炭素価格に含めると、森林減少は抑えられ、場合によっては逆転した。
世界的な炭素価格のような政策は、化石燃料の価格を引き上げてバイオエネルギーのコスト競争力を高めることで、土地利用の変化をもたらし得る。その結果、土地の使い方が変わる。農家は大豆を栽培する代わりにバイオ燃料の原料を育てることを選ぶかもしれず、あるいは森林地帯を伐採して農地に転換するかもしれない。森林の伐採は、樹木が天然の炭素貯蔵庫であるため、排出量を増加させる。
土地を必要とするため、バイオエネルギーは経済の他の分野、とりわけ食料価格に負荷をかける可能性がある。研究者らは、バイオエネルギーの大規模生産によって、2050年までに食料価格が1.3％から2.6％上昇すると明らかにした。
「エネルギー源としてのバイオマスの可能性を扱う研究はすでに数多くありますが、環境システムと経済システムのつながりを捉えられていないとして批判されることがよくあります。そのため、適切な意思決定に役立つ価値が限られてしまいます」と、研究を支援したBPの主任生物科学者、John Pierceは語る。
「MITの研究は、バイオエネルギー・モデリングの最先端を押し進めています」と、Pierceはこの報告書について述べる。「経済学を土地、気候、生態系のモデルと結びつけた枠組みを用い、バイオエネルギーの商業的な可能性を厳密に評価しています。これは、将来のエネルギーにおけるバイオエネルギー利用をめぐる全体的な議論に、重要かつ必要な視点をもたらします。」
この記事はMIT Newsとの協力により掲載されています。掲載は、世界経済フォーラムが見解を支持することを意味しません。
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著者：Audrey ResutekはMITのコミュニケーション・コーディネーターです。
画像：2014年4月18日、ギリシャ北東部トラキア地方のクサンティ近郊で、女性がバイオディーゼル用作物の畑を歩いている。REUTERS/Yannis Behrakis。