7.11.2015

エネルギー、車、テスラと変える世界 ---5

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以下は、このリンク先の記事 http://waitbutwhy.com/2015/06/how-tesla-will-change-your-life.html を私が勝手に解釈して書いています。オリジナルの内容にできるだけ沿ったつもりですが翻訳ではありません。


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エネルギーストーリー(その4)


課題1: 地球は温暖化してる


政治家、教授、社長、ビジネスリーダー、フィルムメーカーなど皆さん無視して、3つの事実をみてみましょう。

事実1)化石燃料を燃やすと、大気中の二酸化炭素量が増える。

データをすぐ出しますが、その前に、化石燃料を燃やすとどうして二酸化炭素が出るのか分かりますか?

答えはシンプル。燃焼光合成だから。

植物は育つ時に、光合成をして自分で食べ物を作ります。簡単にいうと、植物は空気中の二酸化炭素を体内に取り入れて、吸収した太陽光線を使い、炭素と酸素に分解するのです。そして、炭素は体内に残し、酸素は廃棄物として外に出します。こうして、太陽の光エネルギーを、体内で使える化学エネルギーに変えるのです。

だから、木は、突き詰めれば、化学エネルギーを貯えた炭素の固まりです。

通常、空中の酸素分子は木の炭素分子を跳ね返すので何も起こりません。(だから、木はいつも燃え盛っていないのです。)でも、酸素分子の動きが激しくなり、木の炭素分子に激突すると、酸素と炭素が融合して二酸化炭素になります。
融合する時に放射される化学エネルギーが、まわりの酸素分子を刺激する ⇒ 
動きの激しくなった酸素分子が、近くの炭素分子と衝突して融合する ⇒
更に化学エネルギーが放射して周りの酸素分子を刺激する
これが連鎖作用を引き起こして、木に火がつきます。だから、木を燃やすことは、木の中の炭素と空中の酸素が融合して、二酸化炭素を作り出すプロセスなのですね。つまり、光合成を逆戻りさせているのです。

もちろん、木(薪)を燃やしている人にはそんなこと関係ありません。関係あるのは二酸化炭素ができる時に放出されるエネルギーだけです。木が貯えてきた化学エネルギーが放出される時にできる炎がもたらしてくれる熱と光が手に入ればいいのです。

木は長い間静かに根気強く炭素分子と太陽のジュールを吸収し続けてきました。燃える時には、その蓄えた炭素と太陽に光を一挙に放出するのです。

言い換えれば、光合成は大気中の炭素と太陽光を誘拐するようなものですね。長い間人質としてかくまっていたものを、燃やすことによって釈放するのです。炭素は勢い良く飛び出してもとの二酸化炭素に戻り、太陽の光は火となります。つまり、火は太陽の光がギュッと詰まったミニチュア版です。

でも、木を燃やして貯めてあった炭素を放出しても、大気中の二酸化炭素レベルには影響しません。なぜか?それは、放出される炭素はごく最近まで大気中にあったからです。それに、もし燃やされなかったら、木は多分そのまま腐食して地面に戻ります。その際に同じように炭素を空中に戻すのでどちらでも同じことです。長いとは言っても、木の炭素が人質に取られていたのは地球の歴史から見るとほんの短い間、燃やして釈放されても影響はありません。

炭素は、大気中から植物や動物へ、そこから地面や水へ、そしてそれらから開放されてまた大気中へと流れ続けます。炭素循環ですね。このサイクル全体を見た時、中を循環している全炭素量はほぼ一定です。木を燃やしても炭素はサイクルの次に移って回っているだけで量が増減するわけではないのです。

でも、時折、循環している炭素が僅かずつに長期間サイクルからハズレ落ちることがあります。植物や動物が死んだ後、何らかの理由で普通に腐食しなかった場合などです。腐食して炭素をサイクルに戻さずに、地中に埋もれてしまうのです。長い間これが続くと、地中に埋もれてサイクルから失われた炭素の量もだんだん増えてきます。今となっては、化石燃料内に含まれて、失われた炭素の量は莫大になりました。大昔に永久的に人質に取られたので、今のサイクルはその炭素が戻って来ないことを前提に回っているのです。

人類がこの人質に取られた炭素を地下で見つけた時には、炭素がポイントではなかったことを思い出してください。彼らの目には、圧縮された三億年前の太陽エネルギーがギッシリ詰まった宝が果てしなく広がっているとしか写らなかったのです。膨大な量の古代植物のジュールがそのまま残っていたのです。石炭紀の植物の遺産を保護する法律はどこにもなかったので、欲しいがままに搾取することが出来ました。歴史上最大のジュール盗難ですね。

欲しいまま掘っては燃やし、ジュールを取り出して使っている間、前カンブリア紀の頃からサイクルから外されていた炭素を、また取り出している事は気にもしていませんでした。機関車を動かし、車にパワーを与え、建物を暖めることに一生懸命だったのです。ジュールは私たちの生活に大きく貢献し、逆らい難い魅力でした。

今、私たちが水準の高い快適な生活を楽しめるのはジュールのおかげです。しかし、その為に吐き出された炭素分子の影響も膨大です。

科学者のチャールズ・キーリングは、1958年から、ハワイのマウナロア天文台で大気中の二酸化炭素量を観測し始めました。今でも、その観測は続いています。下のグラフがその観測記録です。

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ラインがジグザグしているのは、夏の間植物が二酸化炭素を吸収するので値が下がり、反対に、冬は植物が枯れて二酸化炭素を放出するからです。それを除くと全体的な傾向はは一目瞭然です。

別のデータを出しましょうか?過去40万年間の大気中の二酸化炭素量は、アイスドリルの技術を使って正確に調べる事が出来ます。その結果が下のグラフです。




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大気中の二酸化炭素量は、過去40万年の間、180から300パーツパーミリオン(PPM)の間を上下しましたが、300を超えたことはありませんでした。それなのに、ここ過去100年間で400にまで達しています(現在は403PPM)。

大気中の炭素が、いままで通常だった0.02%から0.03%のレベルを超えて、最近は0.04%を超える勢いだし、このままでは0.05%を超える可能性だってあります。でも、急いで結論を出すのは控えましょう。今わかっているのは、事実1)二酸化炭素のレベルが急上昇していることだけですから。


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