廃校プロジェクト５　光合成とCO2の削減関係

光合成の歴史
地球の歴史、できた当時の大気はほぼ全てが二酸化炭素　CO2
ラン藻（ラン色細菌、シアノバクテリア）の光合成生物登場と増加により大気中の二酸化炭素濃度は大きく減少し、酸素濃度が増加。
つまり、かつて大気にあった二酸化炭素の多くは現在の生物や土壌に有機物として蓄積している事実がある。（これが重要）
また、結果として化石エネルギーとは光合成が元となる。つまり原子力発電以外は光合成の蓄積した炭素Cが原料となっている。

人間も光合成からできている
植物も人間も炭水化物から生命活動に必要なエネルギーを取り出している。
光合成は植物が炭水化物を手に入れるための代謝経路となっている。
我々人間は植物（米、野菜など）も動物（肉、魚など）も食べ、炭水化物などの必要な物質を吸収し、体を形作る材料やエネルギーをとりだている。

エネルギーはCO2を元にしている
つまり、全ての生物は生きるため、成長するために炭水化物を必要としてている。動物はそれを他の生物を食べることで補給する。
つまり、その元をたどると、ほとんど全ての生物中の炭素は光合成によって固定されたもの。つまり光合成という反応が全ての生物の糧を供給していることになるようだ。＞知らなかった。

上でも書いたが、石炭・石油といったいわゆる化石燃料は太古の植物の遺骸が変化したもの、つまり火力発電によるエネルギーも元をたどれば光合成だ。
そして、その発電において得る熱、燃やすことで、固定化したCO2を排出している。元々あったものを地球の大気へ戻していることになる。
ここで疑問に思うのはCO2は増えているのではなく、過去に固定化したCO2を再度大気に燃料を使う事で人工的に放出しているだけの話、今までのCO2の増加の大騒ぎに対して、少し違和感を感じる。

現在のCO2の問題
現在地球上の光合成のうち約40%はラン藻、約40%が森林、後の20％その他。現在バランス的には、
光合成の処理量＜エネルギーの消費量
となっている。
CO2の固定化量＜CO2の排出量
これをなんとか
CO2の固定化量=CO2の排出量に近づけるのが目的。
「そうなんだね、イーロン・マスク？」
それでも現在CO２は大気中0.04％。５００ｍｌのペットボトルの1滴程度。だから下のイラストはやや注意が必要。元々イコールではない。

地球温暖化の原因CO2
ここまで考えて、昔の氷河期の大気はCO2濃度が高いのではと推測できる。だってね、寒くって植物が生えていない。さらに曇りが多い、光合成は出来ないし、CO2濃度は高いだろう。
この疑問は難しいので置いておくけど、現在、地球温暖化の対策としてCO2の削減が既成事実となっている。
しかし、どう考えても、肝は光合成を理解しコントロールすることしかない。

CO2の固定化は時間との問題
昔からCO2の固定化は光合成が唯一の方法で、それが出来るのは植物だけだ。
しかし、植物を植えてもCO2は減らないとも言われる。ある意味正解だった。これは時間というスパンを考慮した場合。
固定化とは、一時的に貯めておく処理だから、草や木が枯れて、腐敗した固定されているCO2は大気に放出される。
そう考えると、その時点の生きている木々がどれくらいあるか、それがCO2の削減する割合となる。
だから木々の寿命は人間より長いのかと改めて納得する。
これが草だったら1年で枯れる。どんなにタネを蒔いて植えても、1年スパンではCO2は減らない、だから、ブラジルで森林伐採して、畑にするとCO2の増加という問題となる。
何となく理解した。

光合成とは
二酸化炭素を酸素と炭素に分解　C炭素は植物の体になる。
CO2　　→　O2 ＋ C
これに水が加わり　H2Oが＋C
でブドウ糖 C6H12O6 が出来る。つまり木のエネルギーとなる。

ちなみに　植物も呼吸している。
昼間は「植物は二酸化炭素を吸って酸素を吐く」夜「植物は二酸化炭素を吸って酸素を吐く」
これはちょっと間違いで、昼も夜も植物は呼吸している。昼は光合成してエネルギーを作っているので、その時酸素を排出する。
CO2→　O2＋ C
また植物が枯れて腐るときにCO２が排出される。
O2＋ C　→CO2
これで支出が同じとなる。つまり生きている間、一時的に木の中にCO2を固定しているだけ。
となると木が枯れて腐る前に石炭にすればいい。でも無理だろう。石炭は化石だ。時間が必要。
人口化石、いや炭とかあるな。どうなんだろう。炭は燃料として木のCO2の固定化したままだ。
難しので、取りあえずここままで。

人工光合成についって考えて見る
概念図

　粋　資源エネルギー庁　2018年7月5日

人工光合成のプロセス
人工光合成の鍵となるのは、日本が国際的に強みを持つ「触媒技術」。
ここでは特に、プラスチックなどの原料になる「オレフィン」を合成する例について紹介している。

人工光合成では、まず、「光触媒」と呼ばれる、光に反応して特定の化学反応をうながす物質を使う。この光触媒は、太陽光に反応して水を分解し、水素と酸素を作り出す。次に、「分離膜」を通して水素だけを分離し、取り出する。最後に、取り出した水素と、工場などから排出されたCO2とを合わせ、化学合成をうながす「合成触媒」を使ってオレフィンを作る。

まとめ
とりあえず結論として、光合成とか光触媒を利用する方法がCO2排出をコントロール出来る。
また、現在CO２は大気中0.04％。産業革命前は0.028%だと言われている。これをあえて削減しても、温暖化対策になるか、地球のバランスを崩すとか、色々と疑問がつのる。以上素人が考察してみた。