「石油はまだある」「石油以外にもエネルギーが」考
先日のやり取りで、どうやら「まだまだ石油はたくさんあるから大丈夫」「石油以外のエネルギーもたくさんあるから大丈夫」という人が少なくない様子。これらについてちょっと考えてみたいと思う。
石油の埋蔵量自体はたくさんある。2020年の石油消費量の実に５０倍以上の石油があると言われている。私が子どもの頃、「あと３０年で石油はなくなる」と言われてから４０年たっていて、まだ５０年分あるんだったら大丈夫な気がしても不思議ではない。ただし、埋蔵量という指標に実は問題がある。
原材料を100円で仕入れてきて、タコ焼きに加工して90円で売る人がいたら、大損するだろう。それと同じで、石油を掘るには、掘るために必要なエネルギー（採掘エネルギー）よりもたくさんの石油が採れないと意味がない。採掘時のエネルギー消費の何倍の石油が採れたかを示す指標をEROIという。
石油の利用が始まったばかりの頃は、地面に穴をあけるだけで石油が噴水のように噴き上げた。このとき、採掘時のエネルギー消費の200倍の石油が採れたから、EROIは200だった。しかし近年は10倍を切り、どうやら７倍前後の油田もあるらしい。急速に数値が悪化している。
近年注目されたシェールオイルは、実はEROIの数値が１０を切り、７程度のところもあるという。これは、水を高圧で地下に注入することにより、石油を搾りだすという手法をとっているためで、採掘に多大なエネルギー消耗がある。このため、石油がたいして採れない。
EROIが３を切ると、石油はもはやエネルギーとして価値を失うという。石油をガソリンや軽油に加工するエネルギーも賄う必要があるからだ。世界の油田は、この「３」という数値にどんどん近づいていっている。なるほど、埋蔵量はたくさんあるようだが、掘っても赤字になる石油が多い。
「新技術が開発されればまだまだ石油は採れる」と信じたくなるが、その新技術であるシェールオイルでさえ、水を高圧で送り込んで石油を搾りだすという技術だから、石油を搾るのにエネルギー浪費が大きくなり、EROIの数値が悪化するばかり。いずれ、石油はエネルギーとして利用できなくなる。
また、石油は投資家たちから「座礁資産」とみなされ始めている。投資しても儲からない資源になりつつあるためだ。投資して新しい設備にしても、投入したエネルギーの７倍程度しか石油が採れないのでは、利幅も小さい。投資が集まらず、設備を更新できず、廃止する油田も出てきているという
石油よりも太陽光発電のような新エネルギーの方が投資先として魅力を増しているという。すでに述べたように、石油は採掘で消費したエネルギーの７倍程度しか取れなくなってきたが、太陽電池なら２０倍のエネルギーが得られる。こちらの利幅の方が大きいとして、投資が集まりやすくなっている。
では、新エネルギーさえあれば石油がなくなっても大丈夫か？というと、話は単純ではない。一部の電気自動車を除き、自動車、船、飛行機などの輸送機械はいまだに石油で動いている。その率、なんと９８％。石炭でも天然ガスでも自然エネルギーでもない。石油でしかそれらは動かせない。なぜか。
石油ほど優れたエネルギーが今のところ、他にないためだ。現時点で最も優れている電池は、リチウム電池。しかし、同じ１Lサイズでも、リチウム電池は石油の約５％程度しかエネルギーを貯められない。電池はかさばるし重い。このため、乗用車程度しか動かせない。
大型トラックや、農業用のトラクターなどの電化を進める研究が行われているし、メーカーも華々しく宣伝していたりするけれど、まだ実用的なものは開発できていない。電池が重すぎて、重量物を運んだり、パワーの必要なものを動かすには、貯められるエネルギーが小さすぎるためであるらしい。
あいにく、ほとんどの自然エネルギーが電気を作るタイプ。太陽電池、風力発電、地熱発電。また、自然エネルギーではないが、原子力や核融合も。これらはエネルギーを電気としてしか生めないが、電気は貯めることが非常に難しい。リチウム電池の次の世代、全固体電池でもまだパワー不足。
電気を貯める技術としては、揚水発電がある。まあ、ダムのこと。電気が余っているときに下流の水をダムの中に貯め込み、電気が足りないときに放水して発電する。しかしダムの新規建設は難しく、揚水発電でもっと大量に電気を貯めるということは、困難。
新たな蓄電技術として、重力発電が注目されている。電気が余っているときにコンクリートブロックを持ち上げ、足りなくなった時にブロックを落とす力で発電するという仕組み。かなり巨大な施設になるけれど、日本のエネルギーを賄おうとすると、２５０万基設置する必要がある。ちょっと非現実的。
電気を貯めることができない以上、太陽電池や風力発電のようにお天気任せの発電方法では、夜間や風のない日にエネルギーを供給できなくなる。電気を貯める技術開発が求められるが、まだ決定打となるほどの技術は実用化されていないのが現状。
では、安定的に電気を作れる原子力はどうかというと、これも実は資源枯渇が心配。現時点での原発の数で済むなら、１７０年分のウランがある。しかし各国が原発を増やそうとしており、もし計画通りに原発が増えると、３０年分しか資源がない。実はウランも限りあるエネルギー。
プルトニウムを使えば半永久的に発電することができる。ただし、それを実現するには高速増殖炉という特殊な原子炉を実用化する必要がある。残念ながら、原子力先進国である日本、フランス、アメリカなどのどこも実用化できていない。夢の技術は夢で終わる可能性が結構高い。
プルトニウムを普通の原子炉で燃やすプルサーマル発電という技術がある。ただし普通の原子炉でプルトニウムを燃やすと、アメリシウムという厄介なゴミができて、燃料が本当のゴミになってしまい、資源として再生できなくなってしまう。結局、原子力も限りあるエネルギーというのが実態。
核融合なら無限にエネルギーを取り出せる、実用化も目前だというじゃないか、という人も多いかもしれない。私も興味を持って、「投入したエネルギーよりも大きいエネルギーを核融合で発生させた」というニュースを読んでみたら、要するに小さな水爆を爆発させただけだった。
核融合の燃料を小さなプラスチックビーズに詰め込み、これに強力なレーザー光線を四方八方からぶつけて水爆を爆発させた、というもの。その爆発のエネルギーが、投入したレーザービームよりも大きかった、というのだけど、それでどうやって発電するねん、という話。
もし持続的に発電しようと思うなら、燃料を詰め込んだビーズを、餅つきの合いの手のように、リズムよく投入する仕組みが必要。でも水爆が爆発したせいで炉内がぶっ壊れてしまう。一発勝負で爆発させても、エネルギーを得ることは困難。
また、レーザービームもかなり強力なものが必要で、一発発射するともう使い物にならなくなるのだという。交換に時間がかかってしまう。核融合でエネルギーを得るには、レーザービームを連続で長期間打てなきゃいけないのに、それもメドが立っていない。
また、核融合で発生する温度は１億℃。他方、鉄がとろける温度（融点）は１５００℃程度、融点が比較的高いタングステンで３５００℃程度。１億℃という温度にたえられる炉心を作るメドが立っていない。人類は、巨大すぎるエネルギーから電気を作る技術をまだ持ち合わせていない。
こう考えると、核融合は、研究が続けられるべきだと私は考えているが、すぐにでも実用化できるというものではない、全然メドが立っていない、という認識が必要だろう。
さて、自然エネルギーには地熱発電も期待されている。日本は火山が多く、特に地熱に期待が集まっているが、実は減っている。
日本の地熱発電は１９９７年にピークを迎えた後、実は減少の一途。なぜか。日本の火山は硫黄が多く、これが硫酸に変化し、配管に穴をあけてしまうので採算をとりにくいらしい。また、めぼしい場所は温泉地にすでになっていて、優良な場所が少ない。
アイスランドは地熱発電が盛んだけれど、これは私の考えでは、硫黄が恐らく少ないのと、溶岩の粘性が低い、というのも大きいような気がする。アイスランドは溶岩の流れる川を見るツアーがあるくらい、溶岩の粘り気が少なく、火山も爆発的な噴火がしにくいみたい。でも日本の場合。
溶岩の粘り気がひどく強く、そのために溶岩で噴火口がふさがり、高圧になってから爆発するという、非常に危険な噴火の仕方をする。このため、火口に近い場所で知力発電を行うのは危険すぎる。安全性も考えてとなると、地力発電の適地というのはごくごく限られたものとなり、採算があいにくい。
さて、電池で電気を貯めるのも、揚水発電や重力発電で電気を貯めるのもイマイチであるなら、いっそ電気で水素を作り、水素エネルギーとして活用しては？と思われる方も多いと思う。確かにこの方面の研究も盛んにおこなわれていて、私も注目しているが、実用化にはいくつもの課題が残されている。
水素を安全に貯める技術が不十分。水素分子はあまりに小さくて、金属に染み込んでしまい、金属を脆くする「水素脆化」という現象が知られている。このため、水素を何とか液化して金属タンクで貯蔵しようとしても、いつ劣化して破裂するか分からない。水素を高密度で貯めることが困難。
そもそも、水素ガスを液体化するのも困難。どれだけ冷やしても水素は液化せず、さらに高圧をかけないと液化しない。液化するだけで結構なエネルギーの消耗がある。液化できても水素脆化のためにためることが難しい。水素は、非常に貯めにくいエネルギー。
そこで、アンモニアが注目されている。アンモニアは水素をくっつけたりはがしたりして、水素の運び屋として使えることが知られている。そこで、アンモニアの形で水素を運び、必要に応じて水素を取り出す技術の開発が進められている。アンモニアは液化も簡単だし、保管も比較的楽だし。
ところが、アンモニアも課題がある。アンモニアは肥料としても重要な成分で、アンモニア製造だけで世界のエネルギー消費の１～２％を消耗していると言われている。実は、アンモニアを製造するにはものすごくエネルギーが必要。これは、ハーバー・ボッシュ法という昔の製造法しか事実上ないため。
この製造方法では、空気中の窒素ガスに高温と高圧をかけてアンモニアを製造する。このとき、大量のエネルギーを消耗する。だから、アンモニアを製造すること自体がエネルギー消耗を巨大にしてしまう要因でもある。また、アンモニアを製造するには、天然ガスか石炭を原料にしている。二酸化炭素増加。
天然ガスや石炭を燃やさずにアンモニアを製造する研究もおこなわれている。サウジアラビアで、太陽電池のエネルギーでアンモニアを製造するプラントを試作しようという動きもあるらしい。しかしアンモニア製造という化学反応は、２４時間同じ調子で動かすから効率がよいけれど、太陽電池は昼間だけ。
夜間、アンモニア製造に必要なエネルギーをどうやって賄う？という課題が出るだろう。恐らく、天然ガスなどの化石燃料を燃やすしかあるまい。まだ人類は、電気のエネルギーだけでアンモニアを安定的に製造する技術体系を確立できているとは言えない状況。
水素もアンモニアもまだ実用化に時間がかかるとすれば、バイオエタノールやバイオディーゼルなどのバイオ燃料はどうだろう。実は、バイオ燃料でエネルギー的に黒字なのは、ブラジルのサトウキビ由来バイオエタノールだけ。他は軒並み製造時に消耗するエネルギーの方が大きい。エネルギー的に赤字。
ブラジルのバイオエタノールは、「砂糖を大量製造するついで」という好条件と、サトウキビの搾りかす（バガス）を燃料にして、バイオエタノールを水と分離する蒸留を可能にしているので、製造時の７倍以上のバイオエタノールがつくられる。これ、バイオ燃料の中で例外中の例外。
たとえばアメリカでは、トウモロコシを原料にしてバイオエタノールを生産しているが、製造に要したエネルギーより小さなバイオエタノールしか得られない。エネルギー的に赤字。作れば作るほどエネルギーが減る構造。いったい何のためなのやら、といった感じがする。
菜種油などの油を原料にしたバイオディーゼルでも、製造時に消耗したエネルギーより小さな量のバイオディーゼルしか製造できない。バイオ燃料は、ブラジルのバイオエタノールを唯一の例外として、「作れば作るほどエネルギーが減る」という実態がある。
「だけど航空機はSAFといって、バイオ燃料で一定程度飛ばすことが義務付けられているじゃないか」と思われる方もいるかもしれない。実は、理由は「二酸化炭素を減らしたい」から。バイオ燃料は作れば作るほどエネルギーが減ってしまうのだけど、二酸化炭素の排出は石油より少なくて済む。理由はそれ。
飛行機は恐らく、石油系の液体燃料か、バイオ燃料でないと今後も飛ばすことはできない。電気で乗客を乗せて飛ばすのは困難。飛行機はエネルギー的に大赤字の交通手段だが、これを飛ばし続けるには、まだしも二酸化炭素排出が少ないバイオ燃料に置き換えるしかないのかもしれない。
日本には大量の森林資源があるし、バイオ燃料もこれらを原料にすればいいじゃないか、発電にも利用すれば、と思われるかもしれない。しかし、日本の森林を全部伐採して発電に回したとすると、0.9年分は発電できるが、あと５０年は電気無しで暮らしてもらわないといけない。その間、木は切れない。
森林は年に1億㎥成長するので、この分だけ発電に回すと、６日分の電力を作れる。あとの３５９日は電気無しの生活。このように、森林資源は大量にあるようだけれど、エネルギーとしてみると微々たるもの。石油エネルギーの巨大さ、安価さがこの点からもよくわかる。
石油がエネルギーして利用できなくなる時代がどうやら近づいている。２０２０年になって急にアメリカや中国の態度が変わり、脱炭素へと一気に舵を切ったのは、サウジアラビアなどの産油国から「EROIの数値が３を切る時代が見えてきた、石油がエネルギーとして利用できなくなる」と知らされたからでは。
上述したように、自動車、船、飛行機などの輸送機械のなんと９８％が石油で動いている。電気でも、天然ガスでも石炭でもなく。だから、石油がエネルギーとして利用できなくなると、日本のように食料を海外から輸入し、田舎から都会へ食料を運んでいる国は、果たして成り立つのだろうか？
「石油がエネルギーとして役に立たなくなっても、天然ガスや石炭は資源としてまだまだあるじゃないか」という意見があるかもしれない。私もそう思う。「二酸化炭素で温暖化するなんてインチキだ、欧米が主導する世論操作だ」という意見もある。私もこの意見に一定の留保をつけていた。しかし。
ロシアによるウクライナ侵攻で、ヨーロッパはロシアから石油や天然ガスを入手できなくなり、エネルギー危機が起きた。もちろんこの時、石炭で急場をしのぐ一時しのぎの策は採られたようだが、石炭に逆戻りするのではなく、自然エネルギーへの転換を加速させているらしい。ということは。
どうやらヨーロッパ首脳は、二酸化炭素による地球温暖化説を真剣に受け止めているらしい。石油がなくなるなら天然ガスや石炭を燃やせばいいや、とは考えていないらしい。彼らがそう考えている以上、天然ガスや石炭の資源量が十分あると言っても、それを燃やしてよいとは言えない様子。
ならば今後は、石油、石炭、天然ガスといった化石燃料になるべく頼らず、自然エネルギーや原子力（これは資源に限りがある）でエネルギーを賄う社会にシフトしなければならないらしい。しかし、これは容易なことではない。石油はあまりに優秀なエネルギーだったが、他はそうでもないものばかりだから。
石油は１Lあたり（あるいは1kgあたり）で大量のエネルギーを蓄えている（エネルギー密度が高い）。常温で液体。パイプで簡単に送れて、タンクに入れておけば安全に運べて、保管も可能。燃やせば火炎という、発電するにもエンジン動かすにも都合のよいマイルドな反応。実に扱いやすい。
石油に近い性質を持つのはバイオ燃料だけれど、上述したように作れば作るほどエネルギーを減らしてしまう問題がある。天然ガスや石炭を原料に液体燃料を製造できるが、これだと二酸化炭素が増える。エンジンという素晴らしいパワー機関を、今後は利用することが憚（はばか）られる時代が来そう。
自然エネルギーで電気を作り、電池でそれを貯めてモーターを動かす電気自動車のような利用法が、持続可能性が高く、可能性があるが、電池の能力不足が深刻で、せいぜい乗用車どまり。物資の大量輸送を電気で実現できるメドはまだ立っていない。何より、農業をどうやって実現するのか？
今のおコメは「石油でできている」といって過言ではない。1kcalのおコメを作るのに2.6kcalの石油を燃やしている計算。コメを作るのに、化学農薬、化学肥料、トラクターの燃料などを用いる。これらはすべて石油などの化石燃料を利用する。石油がエネルギーとして利用できなくなったら、どうしたらいい？
江戸時代には、国民の約８割が百姓だった。戦後まもなくでも半分が農家だった。しかし今や農業従事者は152万人。国民の2%を切った。それだけの少人数で農業を営めるようになったのは、トラクターやコンバインなどの農業機械を石油で動かせるから。化学肥料を化石燃料を燃やして製造できるから。
しかし、トラクターのようなパワー農業機械を電気で動かすメドが立たない。北海道で農業機械メーカーが太陽電池で発電し、その電気でトラクターを動かせないか試算したことがあるらしいのだけど、トラクター１台動かすのに数億円かかるという非現実的な数字。そもそも電池でトラクター動かせない。
また、石油などの化石燃料を使えないとなったとき、化学肥料を製造できるのか、疑問がある。すでに述べたように、化学肥料の重要な原料であるアンモニアは、世界のエネルギー消費の１～２％をそれだけで占める。化学肥料は非常にエネルギー食いの商品。しかし、世界の食料を支えてもいる。
カナダの研究者、バーツラフ・スミルは、著書「世界を養う」において、化学肥料を一切使わない場合、地球は人類を何人養えるのか試算している。およそ３０～４０億人。現在の世界人口が８０億人越えだから、半分以下。化学肥料がないと、人類は飢えることになってしまう。
石油や天然ガスなどの化石燃料に頼らずに化学肥料を製造する技術を開発せねばならない。しかし、太陽電池のように昼しか発電できないような気まぐれなエネルギーでは、化学反応のように一定調子が求められる、化学肥料製造に利用することは困難。
ハーバー・ボッシュ法に変わる、高温・高圧でなくてもアンモニアを製造できる技術の開発も進められているが、希少金属を触媒として利用せねばならず、まだ現実的ではない。研究はいろいろなされているが、各方面で「実用化はまだ」だらけ。
以上、「石油はまだまだある」という意見に対しては、採掘時に要するエネルギーよりもたくさんの石油を採ることが難しい時代に間もなく突入する（EROIが３を切る）という点を指摘する必要がある。また、「石油以外にもエネルギーがある」という意見に対しては、
自然エネルギーにしろ原子力にしろ、電気を作る技術ばかりで、その電気を貯める蓄電技術が十分ではなく、社会を安全に回すことができる保証がまだ立っていない。石油に代わる液体燃料を製造するのも困難。二酸化炭素はやはりあまり出さない方がいいらしい。などなど、問題山積。
何より、「大量の石油を燃やして食料を作る」という今の農業体系を改めることができるのか、心もとない。石油がなければトラクターは動かせない。電気や他のエネルギーで動かすことは容易ではない。強大な動力で少人数の農業、という農業体系は今後も維持できるのか、わからない。
「石油がエネルギーとして利用できなくなる」時代は、２０２０年を節目としてアメリカや中国などの指導者たちが宗旨替えをしたことからも、どうやらそう遠くないように思われる。不思議なことに、日本でも２０２０年から突然「みどりの食料システム戦略」というのがうたわれ始めている。
農業での化学肥料の使用を減らそう、という話なのだけれど、これ、研究機関にいたのに寝耳に水の話だった。それまで、化学肥料を減らしましょうなんて、農水省で議論されている雰囲気はなかったのに、突然。しかもアメリカや中国みたいな温暖化を否定気味の国の方針転換と同時。これは。
世界の首脳に、「石油がエネルギーとして利用できなくなる時代」が遠くないことが、伝えられたのではないかと私は推測している。石油がまだしも採れるうちに、太陽電池などの自然エネルギーの設備を整え、電気を貯める蓄電池の技術を開発しなければ！と、必死になっているのだろう。
まだ、太陽電池のエネルギーで太陽電池を製造できるめどが立っていない。もし石油がエネルギーとして利用できなくなったら、太陽電池を製造することもできなくなってしまう。世界の首脳は、「まだ石油が利用できるうちに」自然エネルギーを製造できる社会へとシフトさせようとしているのだろう。
それでも、まだまだ困難が予想される。安易に考えることはできない。ここまで上述してきたように、石油以外のエネルギーを実用化するにはいろんな課題があり、石油に置き換えることが困難。石油はそれだけ、超絶優秀なエネルギーだったということなのだろう。
食糧を作ることだって、石油が失われるとどうなるか分からない。今から急ピッチでシステムを構築できるのか、予断は許さない。その危機感を持って、技術開発を進めるばかりでなく、社会のありようも大きく変革する必要が出てくるだろう。これは私たち一人一人の課題でもある。
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