6 エネルギー、食糧

21世紀は農工融合の時代


定方正毅
(東京大学大学院工学系研究科化学システム工学科教授)


1. まえがき
  平成9年の歌会始めで皇后陛下は御題 「姿」 を“生命おび真闇に浮きて青かりしと地球の姿見し人還る"とお詠みになっておられる。 皇后陛下の御歌にもこめられているように21世紀の人類の課題は環境破壊により病みさらばえた地球を再び青い生命力あふれる姿に戻すことであろう。
  近年の環境問題の一つの特徴は、 発展途上国の環境問題が温暖化など、 地球環境問題と密接に結びついている点である。 例えば、 中国のCO2発生量は年間約24億トンであり、 これは、 全世界の発生量の約10%を占める。 さらに近年、 途上国に於いて急速に増加している固体廃棄物によってCH4などの温暖化ガスが大量に排出されている。 したがって先進国だけで、 地球環境の破壊を防ごうとも、 途上国の環境問題をこのまま放置する限り、 地球環境問題は永久に解決できないと云えよう。
  本稿では、 まず発展途上国の環境破壊についてその原因と技術的な側面からの解決法を明らかにするとともに、 そのKeyテクノロジーの一つが都市.農村の共生に有効な技術であることを示し、 わが国の特に地方都市がそのモデルを率先して途上国に示すべきであることを述べる。

2. アジア途上国の環境問題の特徴
  アジア途上国の環境問題の特徴は、 大気汚染、 水汚染、 固体廃棄物汚染が著しい土壌汚染とその劣化を引き起こしている点である。 大気汚染や水汚染が、 発生源からの汚染物質の排出を抑えることによって、 回復が可能であるのに比べて、 土壌汚染は長い期間の汚染物質の蓄積によって引き起こされるため、 それが限界値を超えると、 もはや、 いかなる発生源対策を行っても、 その回復が容易に出来なくなる。 これは我が国の足尾銅山をはじめ、 全国の銅鉱山周辺の山々の森林生態系が、 煙害による土壌pHの低下により、 鉱山閉山後数十年経過しても、 いまだに回復しないことからも明らかである。 さらに土壌汚染とそれに引き続いて起こる土壌劣化は、 森林生態系の衰退だけではなく、 農地の不毛化と砂漠化を引き起こし、 人間生活の基盤である大地の荒廃をもたらし、 やがては、 その国の文明の消滅をもたらすであることは、 四大文明の発祥の地のほとんどが現在、 砂漠化していることからも明らかである。
  農地の不毛化、 砂漠化は云うまでもなく、 将来の食糧問題と密接に関係している。 メドウスのWorldモデルをはじめ、 多くのモデルが21世紀の前半に全地球的食糧危機が来るであろうことを予測している。 一般に食糧需給の予測は比較的容易であると云われる。 それは食料需給予測のベースとなる人口と耕地面積の将来予測が比較的確実にできるからである。
  現在 (1999年) の世界の人口は60億人であり、 現状の人口の伸びが続く限り、 2010年には、 世界の人口が72億人に達することが予想される。 一方、 世界の耕地面積は、 ほぼ限界に達しており扶養可能な人口は最大で70数億人であり、 今後、 耕地面積の増大あるいは、 農業生産性の飛躍的な増大が見込めない限り、 2010〜2030年の間に世界的な食糧の需給バランスが崩れはじめることが予想される。

3. 途上国環境汚染の原因
  発展途上国の環境問題の最大の原因は、 貧困と人口増である。 国連の1994年度版“人間開発報告書"でも、 貧困の問題に取り組まない限り、 環境の持続性は保証されないとして、 次のような一文が載せられている。 “その日を生き延びるために闘わなければならない極貧層に、 環境破壊を防ぐ余裕などめったにない、 貧しい社会で危機にさらされているのは、 生活の質どころか、 生命そのものである。 貧しい人たちは、 地球の温暖化やオゾン層の破壊と騒がれている緊急事態に頭を悩ますことはない。 彼らは、 汚染された水や荒廃した土地など、 自らの命と暮らしが危険にさらされている無言の緊急事態だけで精一杯である"
  さらに、 メキシコ、 バンコクなど途上国大都市の大気汚染、 水汚染は貧困と並んで人口の急激な増加と都市への集中が、 その大きな要因となっている。 しかも、 貧困と人口増は、 明確な相関性があり、 一人当たりの年収が1,000米ドルを超えてはじめて人口増が抑制されることが各種の統計で示されている。 したがって、 途上国が貧困から脱却することが途上国の環境問題、 ひいては地球環境問題の解決の条件となる。 しかしながら、 発展途上国が、 過去の先進国と同様な道筋を辿って貧困を脱却して豊かになることが可能であろうか?
  図1に国民1人当たりのGDPと、 同じく国民1人当たりの環境汚染物質の変化の、 これまでの先進諸国がたどってきた道筋を示す。 経済発展の初期にはGDPの増大に伴い汚染物質の発生量は増大するが、 1人当たりGDP=9,000ドルあたりで汚染物質排出量はピークに達し、 それ以降は省エネ技術及び環境保全技術の発展により、 経済の発展が環境浄化につながる段階に達する。 我が国や、 西ヨーロッパの国々は、 ほぼ、 この段階に達していると見なすことが出来る。 一方、 途上国の大部分は云うまでもなく経済発展の初期、 すなわち経済発展が汚染物質の排出増につながる段階にある。 もし、 途上国が今後、 先進国と同様な道筋をたどるとすれば、 やがて環境汚染物質排出量はピークに達し、 SO2、 CO2の排出量は現状の7、 8倍となり、 途上国が豊かになる以前に、 地球環境は破局を迎えることになると予想される。 これを避けるためには、 途上国が今後、 図1の直線で示すようなトンネルルート、 すなわち環境破壊無き経済成長の道をたどれるよう、 我が国はじめ先進諸国が全面的にバックアップして行く必要があろう。

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  技術的な側面からこれを実現するためには、 途上国に適合する
  1) 省資源、 省エネ型生産技術
  2) 経済成長と両立する環境保全技術
を開発していく必要があろう。
  次に、 途上国の環境破壊の原因をもう少し具体的に見てみよう。 途上国の代表的な環境問題として 
  1) 大都市への人口集中による大気汚染、 水汚染、 固体廃棄物汚染
  2) 熱帯林、 森林の消失
  3) 農地の不毛化、 砂漠化
が挙げられる。 これらは図2 に示すように、 「都市」 「農村」 「森林」 三地域の共生関係が、 次のような連鎖サイクル、 すなわち 「都市への人口集中→大気・水の汚染→土壌汚染→農地の貧困化→都市への更なる人口集中及び農地拡大→熱帯林消失→表土流出→農地の貧困化」 によって引き起こされたと見ることができる。 これをこのまま放置しておくと、 近い将来地球温暖化、 食料危機といった全地球規模の問題につながる可能性が大きい。 したがって、 この問題を解決するためには、 先に述べた環境汚染−貧困化のサイクルを断ち切るとともに、 新たにこの三地域間に経済成長、 環境浄化への連鎖サイクルを構築する必要がある。

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  そのための第一歩として、 途上国においては農村の経済発展により、 農民を豊かにすることが都市の人口流出を抑え大都市の環境浄化をもたらし、 一方で森林の消失を防ぐことにもつながることがわかる。 また、 大都市の貧困住民に職を与えることが住民の社会への参加意識をもたらし、 人間性の回復と人間としてのプライドを呼び覚まし、 自分の身の廻りの環境に目をやる余裕を生み出すことにもつながる。 このように極貧農民および貧困都市住民が貧困から脱却することによって、 巨大な購買力とマーケットが生み出され、 経済が発展し、 途上国における人口の爆発的増加が抑えられる可能性が生じてくると筆者は信じている。 発展途上国の識者が指摘するように、 現在の地球環境問題を招いたのは、 世界の人口の5分の1でありながら、 世界のエネルギーの70%、 世界の金属の75%、 材木の85%を消費している先進諸国である。 したがって、 先進国は、 環境、 貧困の問題を克服するための途上国の自助努力を、 全面的にバックアップする責務があることは改めて云うまでもない。

4. トンネルルートを実現するための環境・ エネルギー技術
  途上国の環境問題と人口の爆発的増加を解決するためには、 途上国が貧困から脱却し、 省資源、 省エネルギー型の経済発展を実現することが前提となると述べたが、 一方で前節で示したように、 途上国の環境破壊は現在急速に進みつつあり、 かっての先進国のように経済成長を果たしてから環境浄化に取り組むと云う時間的余裕はない。 したがって途上国では、 生産技術と並行して環境保全技術の導入を積極的に進める必要があり、 その際、 環境浄化と同時に、 経済成長も実現できる環境保全技術の開発が必要である。 このような条件を満たす環境保全技術の一つとして都市・農村・森林の共生を促す技術、 すなわち
  1) 農地、 森林の再生にも有効な農工融合技術
  2) 農村・森林の産業育成に有効な技術
が挙げられる。 以下、 途上国の経済成長と両立する農工融合技術の具体例と今後の技術開発の方向を示そう。

5. 脱硫石膏によるアルカリ土壌の改良
  中国の農地の不毛化の最大の原因の一つは、 アルカリ土壌である。 地表面からの水分蒸発量が降雨量を上回る乾燥地域では、 ナトリウムを含む地下水が上昇し、 水分が蒸発した後、 地表面でナトリウムが集積化する。 その結果、 土壌構造が緻密化してツルハシでも破砕が困難なほど固化して、 雑草すら生育できなくなる。 これがアルカリ土壌化のメカニズムである。 現在、 中国に於いては、 アルカリ土壌は乾燥地、 半乾燥地に広く分布しているが、 特に北緯40度以北の中国東北部、 および北部に集中的に存在しており、 その総面積は30万平方キロを下らないと推定されている。 アルカリ土壌の改良には、 石膏が有効であることが知られているが、 天然石膏は、 産地が偏在していることもあって、 高コストであり、 実際にはほとんど使われていない。 そこで、 筆者らは、 脱硫プロセスから副生物として得られる脱硫石膏がアルカリ土壌の改良剤にならないかと考え、 東京大学農学部の松本聡教授、 電力中央研究所の新田義孝氏および石川晴雄氏、 資源技術環境研究所の稲葉敦氏らと共同研究を開始した。 まず、 中国瀋陽市郊外のアルカリ土壌を送ってもらい、 湿式石灰−石膏法脱硫プロセスから得られる脱硫石膏の土壌改良効果を調べるためポットを用いた小麦の栽培実験を行った。 結果は、 種を播いてから6週間経過後において脱硫石膏を加えない場合は、 小麦が全く生長しなかったのに対し、 脱硫石膏を0.5重量%以上加えたポットでは、 小麦は正常に生長した。 さらに、 96年から97年にかけて、 実際のアルカリ土壌でも効果が出るかどうかを調べるため、 瀋陽市科学技術委員会の協力を得て、 瀋陽市康平県に200平方メートルのアルカリ土壌を借りてトウモロコシの栽培実験を行った。 その結果、 ポット実験と同様に石膏を混入しない場合はトウモロコシは全く生長しなかったのに対し、 石膏を0.5〜1.0%添加することにより正常に生長することがわかった。 この結果は、 瀋陽市も高く評価してくれて当時の副市長の艾延俊氏は 「近い将来、 瀋陽市の火力発電所に脱硫装置を設置して、 大量の石膏を生産し、 周辺の土壌改良を行いたい」 と述べてくれた。 今後、 石膏による土壌改良効果は何年間持続できるか?中国に適合すると考えれるブリケットおよび流動層炉内脱硫プロセスから得られる脱硫石膏は有効か?などを明らかにしていく必要があるが、 これまでの研究結果だけからでも、 酸性雨問題解決の鍵となる脱硫装置を石膏生産設備として普及させ得る可能性が出てきたのではないかと筆者らは考えている。

6. テクノピアとエコトピア−先進国のこれからの方向
  これまで、 主として途上国の環境問題の重要性とその要因および解決の方向を示したが、 それでは、 先進国の将来の方向はどのように考えたらよいだろうか? 先進国が今後進む方向は、 ひとつは (1) テクノピア社会であり、 もうひとつは (2) エコトピア社会の方向であろう。 (1) のテクノピア社会とは生活のさらなる便利さ、 快適さを追究してこれまで以上にエネルギー、 資源を使い高度技術を駆使して、 主として都市住民のための快適で、 便利な人口環境社会を作り上げようとする方向である。 これに対して (2) のエコトピア社会とは、 個人レベルのライフスタイルとして人工的な環境による快適さを追究するよりも、 多少の便利さを犠牲にしても、 自然と調和することによって、 快適さを実現することを重視する社会であり、 エネルギー源としては、 自然エネルギーを主体とする社会である。 また産業形態も大量エネルギー消費、 大量廃棄のエネルギー集約型産業から知識、 芸術、 サービスで価値を創生して利益を挙げるいわゆる知識集約型産業により経済発展をはかる社会である。 先進国が今後 (1) のテクノピアの方向をたどるとすれば、 これまで以上に化石エネルギーおよび資源の大量消費が進むことになり地球環境がやがて破局を迎え、 地球システムが崩壊することは明らかであろう。 先進国が (2) の方向を実現するためには、 個人レベルのライフスタイルの転換および産業形態の転換が求められる。 このまま推移すると、 間違いなくもたらされると考えられる地球環境の破壊と人類文明の崩壊をくい止めるためには、 テクノピア社会からエコトピア社会への大きな方向転換がいま求められている。 また、 途上国との関連を考えたとき、 先進国がエコトピア社会を目指すことは、 途上国のトンネルルートの実現をむしろ加速することになると筆者は考える。 なぜなら、 かって我が国が途上国だった明治、 大正の頃、 我が国は、 欧米先進国の物質的豊かさを目指して、 死にもの狂いの努力をしてきたように、 途上国は常に先進国をターゲットとして、 これに一歩でも近づくために、 最大限の努力をすることがこれまでの歴史の教えるところである。 従って、 先進国がエコトピア社会を実現できれば、 途上国はこれを目指すことになろう。 しかも、 途上国はもともと自然に恵まれた国々が多いところから、 先進国よりむしろエコトピア社会を容易に実現できるとも考えられる。 いずれにしても、 先進国が個人のライフスタイルと産業構造の転換により、 また途上国がトンネルルートによりエコトピア社会を実現するのは容易なことではなく全世界の人類の英知を結集させる必要があり、 これまでのパラダイムを越えた学問、 技術の発展が求められている。

7. 21世紀の技術と工業
  21世紀のニーズが地球システムの再生にあると考えたとき、 筆者の専門である化学工学技術を具体例としてこれからの技術および工業の将来像を考えてみたい。
  化学技術の本質が化学反応を利用して、 そのままでは無価値な物質あるいはエネルギーを原料として、 これを有用な物質あるいはエネルギーに変換する技術であるとすれば、 エネルギー、 資源の大量消費と環境破壊をもたらなさい形で経済発展を実現する化学技術としてこれまでのような石油とハロゲンを原料とする化学技術から、 太陽と水と炭酸ガス、 すなわち農産物、 林産物を原料とし、 出来上がった製品がやがて、 自然の中で分解して、 もとのH2OとCO2にもどる循環型の化学製品生産技術への転換が計られる必要があろう。
  天然物を原料とする化学プロセスの例として、 パーム油と椰子油から洗剤、 シャンプー、 リンス、 歯磨きなどの原料となる脂肪酸メチルエステルやアルキロールアマイド、 グリセリンを生産するプロセスがある。 このプロセスの特徴は、 副生物としてパーム油から得られる脂肪酸メチルエステルから健康食品として付加価値の高いカロチンを得ている点であり、 これの利益により、 コスト的にも石油を原料とするプロセスに立ち打ち出来るところまでに来ている。 一般に天然物からのプロセスは、 石油からのものに比べてコストがかかるが、 このように一方で天然物から有用な物質を抽出することにより、 そのコストを相殺する方法は、 天然物利用の一つの方向性を示しているといえる。
  21世紀で求められるエコトピア社会が自然と調和した生活のできる社会だとすれば、 21世紀の化学技術として、 都市と農村の共生、 工業と農業の融合を実現するための農工融合型化学技術が求められよう。 具体例としては、 前述した農林産物を原料とする化学製品製造技術以外にも不毛地の再生のための土壌改良剤の開発バイオマスのエネルギー有効利用工場廃棄物の肥料、 飼料化都市ゴミのコンポスト化等が考えられる。 将来的には、 都市、 農村、 森林の共生をさらに発展させるためには農村、 森林の中に無公害の化学工場を建設することが求められよう。 その理由として1) 農村が経済的に豊かになり、 都会から農村に人がもどるようになる。 2) 化学工業原料となる農林産物および太陽エネルギーの利用が容易になる。 3) 自然が豊かな途上国での経済発展モデルになり得るからである。
  図3に農工融合型農村の具体的イメージを示す。 広大な田畑が広がる農村の一部に工場ゾーン、 観光ゾーン、 文化ゾーンが設けられている。 工場ゾーンではさきに述べた天然物を原料として健康食品など付加価値の高い製品が生産されて、 農村の経済的基盤となっており、 農村から都会への人口流出を抑えている。 同じく周辺森林地帯にも天然香料など林産物を原料として付加価値の高い製品が生産されている。 観光ゾーンでは、 ワイナリーや果樹園などがあり、 休日には、 都会の人達が訪れてリフレッシュする場になっていると同時に農村と都会の人達との交流の場にもなっている。 また、 文化ゾーンでは、 研究所やデザイン工房が作られ、 とものすれば農村に欠けがちな文化的刺激を与える場となっている。 また、 そこで働く研究者や芸術家達は都会の喧噪から離れた静かな自然に恵まれた環境の中で創造的な活動に励むことができる。 インターネットなど情報技術の進歩によって必ずしも都会に住んでいなくても、 情報に遅れることは無くなっている。 このように農村に工業と文化が注入されることにより、 農村に経済的基盤と文化的刺激が与えられれば、 農村が魅力的な場所となり、 都市から農村へ人が戻るようになり、 都市の過密と農村の過疎が同時に解決することになり、 人々は自然と調和した精神的に豊かな生活が保証されることになろう。

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8. おわりに
  本稿は筆者の研究仲間である四日市大学の新田義孝教授の求めに応じて筆者が普段考えている事を書かせていただいた。
  21世紀は地方から世界に発信する時代となろう。 その意味で岐阜県が農工共生のモデルを世界に先駆けて示すことが期待される。


■定方 正毅 (さだかた・まさよし)
  1967年東京大学工学部化学工学科卒業。 1973年工学博士 (東京大学)。 1979年化学工学協会論文賞受賞。 1981年群馬大学工学部助教授。 1990年東京大学工学部教授。 1992年粉生熱技術振興賞受賞。 1999年化学工学会研究賞受賞。
  研究分野:化学工学、 環境工学
  趣 味 :絵画鑑賞、 カラオケ、 釣り


情報誌「岐阜を考える」1999年記念号
岐阜県産業経済研究センター

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