気候変動対策の必要性が一層高まる中、海洋は解決策の潜在的な一部として注目を集めています。
海洋は、炭素を回収・貯蔵することで、世界の気温上昇を抑える助けになる可能性があります。
提案されている手法には、生物的、化学的、電気化学的アプローチが含まれます。
パリ協定が掲げる、気温上昇を摂氏1.5度（華氏2.7度）に抑えるという目標を達成するには、温室効果ガスの排出量を今世紀半ばまでに実質ゼロにする必要があります。これを実現するには、既存の排出を削減するだけでなく、さらに二酸化炭素を除去すること（すでに大気中に存在するもの）も必要です。
大気中から除去すべき炭素の量は今後数年間の排出量によって決まりますが、推計では約100億～200億トンのCO2（2100年まで、世界全体で年間）が必要とされています。これは途方もない量であり、米国は54億トンのCO2を排出しました（2018年）。
気候変動対策の必要性が一層高まる中、海洋は解決策の潜在的な一部となりうるものとして注目を集めています。洋上エネルギー生産への投資、沿岸生態系の保全、持続可能な海洋由来のタンパク質の消費拡大といった取り組みは、排出削減の機会をもたらします。これらの機会に加えて、海洋ベースの炭素除去の様々な手法は、数十億トンの炭素を回収・貯蔵する助けになりえます。
重要な点として、これらの手法が海洋酸性化を進めることはありません。現在、海洋は人為的CO2排出量の3分の1弱を吸収しており、これが海洋酸性化の進行につながり、カキやサンゴなどの生物が殻を形成することを困難にしています。
海洋の炭素貯蔵能力を高めるいくつかの選択肢は、生物多様性の向上や酸性化の緩和といった副次的効果ももたらす可能性があります。しかし、潜在的な生態系への影響、ガバナンス、その他のリスクに関する不確実性のため、多くの手法は依然として論争を呼んでいます。
これらの分野の理解を深めるための研究が進めば、複数の手法を組み合わせることで、世界的な気候危機への対応に貢献できる可能性があります。
大気中のCO2を海洋から除去する方法
海洋が二酸化炭素を除去・貯蔵する能力を高めるための提案手法（生物的、化学的、電気化学的な概念を含む）は、技術的成熟度、持続性、社会的受容性、リスクの点でそれぞれ異なります。
1. 生物的アプローチ
生物的アプローチは、光合成の力を活用してCO2を回収するもので、炭素除去のためのいくつかの手法を提供します。
生態系の再生
沿岸のブルーカーボン生態系の再生（塩性湿地、マングローブ、海草藻場を含む）は、沿岸の堆積物に貯蔵される炭素量を増やすことができます。世界全体で、沿岸ブルーカーボン生態系の再生による炭素除去の潜在量は約数億トンのCO2（年間、2050年まで）で、必要量と比べると比較的小規模です。しかし、例えば軽減（沿岸侵食・洪水）、改善（水質）と支援（生計・観光）— 取り組む価値を高めています。
大規模な海藻養殖
もう一つの提案されている手法は、大規模な海藻養殖であり、海藻は光合成によって炭素を取り込みます。野生の海藻がすでに炭素除去に寄与していることを示す証拠があり、食品（人間用・動物用）、燃料、肥料など幅広い製品に利用するため、海藻を栽培・収穫できる可能性があります。
これらの用途による炭素除去の潜在的な全体像は不確実です。多くの製品は消費の過程で海藻内の炭素を環境に戻すためです。それでも、これらの用途は従来の生産プロセスと比べて排出強度を下げられる可能性があります。海藻養殖は、短期的な産業成長を支えうる経済的収益ももたらせます。
注目すべき用途の一つは、特定の海藻を反芻家畜の飼料に加えることで、そのメタン排出を大幅に削減できる可能性があることです。メタンは特に地球温暖化への影響が大きく、反芻動物からのメタン排出量は、およそ1億2,000万トンのCO2換算（年間、米国）に相当します。
新たな研究では、特定の種類の紅藻が反芻動物の排出量を50%以上削減できることが示されています。ただし、長期的に一貫した削減を示し、大規模な栽培の取り組みが成功するかどうかを把握するには、さらなる研究が必要です。
排出削減に加え、海藻養殖は海洋酸性化の抑制にも寄与する可能性があります。一部の地域では、この用途はすでに貝類養殖で、酸性化を抑制し、貝類の成長を改善するために利用されています。
大規模にこの手法を実施するには、潜在的な生態系リスクを理解することが不可欠です。潜在的なリスクには、水の流動パターンの変化、光・栄養塩・酸素の利用可能性の変化、pHの変化、養殖のための人工構造物による影響、そして単一種栽培による影響が含まれ、これらはいずれも既存の海洋動植物に影響を及ぼしうるものです。
これらの生態系への影響を把握し、養殖、収穫、輸送にかかるコストを引き下げるためには、小規模な試験的実証を継続することが必要です。
鉄施肥
より議論を呼び、賛否の分かれるアイデアは、鉄施肥です。これは、海洋の特定の海域に微量の鉄を加え、植物プランクトンの増殖を促すものです。植物プランクトンは成長する過程で大気中のCO2を取り込み、その一部は最終的に海底に沈むと見込まれ、その結果、その炭素は海底堆積物として恒久的に貯蔵されることになります。約12件の実験では、炭素隔離の効果にばらつきがあることが示されていますが、低コストであるため、一部の人々にとってこの手法は依然として魅力的です。
鉄施肥は比較的低コストで理論上大量の炭素を貯蔵できる一方で、深刻な負の生態学的影響も引き起こす可能性があり、例えば有害藻類ブルームが発生し、酸素濃度を低下させ、日光を遮り、海洋生物に害を与えることがあります。さらに、研究者は、この手法の追求をためらう理由として、問題の多い経緯があり、その中には国際法に違反した可能性のある実験も一つ含まれています。
比較的低コストであるため、単一の主体が大規模な施肥を行い、大規模な生態系被害を引き起こす可能性もあります。
この手法は依然として議論を呼んでいるため、研究を継続するには、明確な国際的ガバナンスの枠組みを構築することが重要な第一歩です。鉄施肥は、その効果と生態系への影響について依然として科学的な不確実性に直面しており、追求する場合には、それを解消するために海上での試験が必要となります。
2. 化学的アプローチ
化学的アプローチ、すなわちアルカリ度の向上は、さまざまな種類の鉱物を加えることを海洋に加え、溶存二酸化炭素と反応させて溶存重炭酸塩に変えます。溶存二酸化炭素が溶存重炭酸塩に変換されると、大気に対する溶存CO2の濃度が低下し、海洋が海と大気の境界面で大気からより多くのCO2を吸収できるようになります。
鉱物資源は豊富にあるものの、それらを採掘、粉砕、輸送するには多大なエネルギーが必要です。カキなどの殻を形成する生物の水質改善のため、アルカリ度の向上は小規模ではすでに利用されていますが、大規模な適用には生態系への影響を把握するための試験的実証が必要です。さらに、利用可能で適したアルカリ度の供給源を把握し、最も効果的に適用する方法を決定するため、追加の研究が役立ちます。
3. 電気化学的アプローチ
溶存重炭酸塩として炭素を貯蔵する電気化学的な概念もいくつか存在します。化学的アプローチとは異なり、電気化学的アプローチは海水に電流を流すことによってこれを行います。
電気化学的アプローチの派生形は、また、生成し、産業利用または貯蔵のための価値ある水素や高濃度CO2を得られる可能性もあります。この手法の規模拡大は、適切な場所における低炭素エネルギー源の利用可能性に左右されます。今後の研究により、そうしたエネルギー源を把握し、水素製造などの潜在的な便益を分析できるようになるでしょう。
海洋ベースの炭素除去に関するガバナンスと社会的考慮事項
適切なガバナンスの枠組み（国内および国際の両方）を整備することは、多くの手法が大規模化に向けて準備を整える前の重要な前提条件となります。国連海洋法条約やロンドン条約・議定書など、海洋に関する国際的な法的枠組みは、海洋における二酸化炭素除去の概念よりも前に存在していました。その結果、これらの枠組みは後から遡ってこうした手法に適用されており、解釈の相違や、場合によっては明確さの欠如を招いています。
一部の法学者は、提案しています。既存の法的文書を改正し、海洋炭素除去をより直接的に規制すること（新たな国際協定の交渉に炭素除去を含めることを含む）、またはガバナンスを完全に別の国際機関に移管することです。堅固な環境保護措置（透明性のあるモニタリングと報告を含む）も整備されなければなりません。
最後に、海洋炭素除去の手法は、まず地域社会や先住民への影響を考慮することなく進めるべきではありません。潜在的な試験的実証に対する地域社会の受容と、沿岸地域社会への影響も、大規模に前進するための前提条件でなければなりません。
気候変動対策には海洋を含めなければならない
世界が気候変動対策の手段の中から効果的なツールを求める中、陸上と海上の双方でアプローチを活用することで、いずれか一つの手法への過度な依存を防ぎ、炭素除去の負担をより大きなシステムに分散させることができます。
ただし、大規模な適用の前に、海洋ベースの炭素除去の手法は、その有効性、コスト、能力、付随的影響をよりよく理解するため、継続的な研究を必要とします。そうした研究は、これらの概念を追求するための強固な科学的基盤を確保すると同時に、海洋生態系への意図しない影響を最小限に抑えるものです。
海洋ベースの炭素除去の手法は、適切に理解され、効果的に開発・実施されれば、ネットゼロの達成や気候変動の最悪の影響の回避に価値をもたらす可能性があります。
