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国会で語られた「CO₂の恵み」

2026年5月26日、参議院環境委員会の参考人質疑において、杉山大志氏（キヤノングローバル戦略研究所）は太陽光発電の廃棄物問題に関連して、脱炭素政策の根拠そのものへの疑問を呈した。

その中で杉山氏は、CO₂濃度の上昇が植物の気孔を適度に閉じさせ、水分利用効率を高めるという事実に触れ、これが降水量の少ない地域での農業生産性向上に直結すると指摘した。さらに、サヘル地域やオーストラリア内陸部で植生が回復・緑化しているという衛星データの存在にも言及した。

この発言は、CO₂を一方的な「脅威」として扱う主流の論調に対して、植物生理学的な事実を対置するものである。しかし、なぜCO₂濃度の上昇が植物にとって恵みとなるのか、そのメカニズムを工学的に説明した論考はほとんど見当たらない。本稿では、化学工学の物質移動論の観点から、このメカニズムを解説する。

CO₂が植物に届くまで：多段階の物質移動

植物が光合成を行うためには、大気中のCO₂が葉の細胞内にあるクロロプラストまで届かなければならない。これは単純な一段階の移動ではなく、以下の多段階の直列プロセスである。

大気（Ca: 約430ppm）

  ↓ ① 境界層拡散（葉表面の空気層）

  ↓ ② 気孔通過（律速段階になりやすい）

細胞間隙（Ci）

  ↓ ③ 液相溶解・細胞壁拡散

  ↓ ④ 葉肉細胞膜透過

クロロプラスト

  ↓ ⑤ カルビン回路（化学反応）

光合成産物（糖）

①〜④はすべて物理現象であり、フィックの第1法則が支配する。フィックの法則によれば、物質の移動速度（単位断面積・単位時間あたりの移動モル量）は、拡散係数と濃度勾配の積に比例する。

N₁  =  −D₁₂  dc / dx
N：単位断面積、単位時間当たりの移動モル量 [mol/(m² · s)]
D₁₂：成分2に成分1が拡散する場合の相互拡散係数 [m²/s]
dc/dx：濃度勾配 [(mol/m³)/m]

すなわち、CO₂の移動速度は濃度勾配に比例する。

重要なのは、各段階の駆動力はすべて濃度差であるという点だ。上流側（大気）のCO₂濃度Caが低ければ、連鎖するすべての段階の駆動力が低下する。光合成が活発な葉の細胞内では、CO₂が消費されることで細胞内濃度Ciは大気濃度Caを大きく下回る。この（Ca−Ci）が拡散の実質的な駆動力であり、Caが低いほど系全体の物質移動量が制限される。

現在の大気中CO₂濃度は約430ppmである。一方、植物工場では収量を最大化するために1,000〜1,500ppmのCO₂を供給している。これは農業の現場が経験的に示している事実であり、「現在の430ppmは植物にとって最適濃度の下限付近にある」ことの直接的な証拠である。

気孔閉鎖：脅威ではなく、進化的な適応機構

ここで一つの疑問が生じる。CO₂濃度が上昇すると、植物は気孔を閉じる方向に反応する。これは光合成に必要なCO₂の取り込みを妨げるのではないか、という疑問である。

結論から言えば、この気孔閉鎖は植物にとっての「デメリット」ではなく、進化的に獲得した合理的な適応機構である。

気孔は、CO₂を取り込む入口であると同時に、水蒸気が蒸散する出口でもある。CO₂濃度が高い環境では、気孔を大きく開かなくても十分なCO₂を取り込める。このとき植物は気孔を適度に閉じることで、蒸散による水分損失を抑制する。

この結果、水分利用効率（WUE: Water Use Efficiency）——すなわち「消費した水1単位あたりに固定できる炭素量」——が向上する。CO₂濃度上昇がもたらす効果は、光合成速度の向上と水分利用効率の向上という、二重の恵みなのである。

物質移動の観点で整理すると、CO₂の気孔通過量は十分に確保（濃度勾配の増大）される一方、水蒸気の蒸散量は減少（気孔の適度な閉鎖）する。このトレードオフは植物にとって明らかに有利であり、乾燥・半乾燥地域での生存と生産性に直結する。

衛星データが示す「地球の緑化」

この理論的予測は、観測データによって裏付けられている。NASAの衛星データを用いた複数の研究が、過去数十年間にわたって地球全体の植生が増加していることを示している。特に注目されるのはサヘル地域（アフリカ・サハラ砂漠南縁）とオーストラリア内陸部であり、これらの乾燥・半乾燥地域で植生の回復・緑化が確認されている。

この緑化の主因として、CO₂濃度上昇による水分利用効率の向上が指摘されている。降水量が制約となっている地域では、WUEの向上が植生拡大に直接つながるからである。

脱炭素の文脈でCO₂は「排除すべき汚染物質」として語られることが多い。しかし地球の植生は、CO₂濃度の上昇に対してむしろ肯定的に応答している。これは観測された事実である。

まとめ：430ppmは「低濃度側」である

CO₂が植物にもたらす効果は二層構造になっている。

第一層：光合成速度の向上
大気濃度Caの上昇は、大気から葉肉細胞への濃度勾配（Ca−Ci）を拡大し、フィックの法則に従ってCO₂の物質移動量を増大させる。植物工場での1,000〜1,500ppm施用による増収はこの直接的な証拠である。

第二層：水分利用効率の向上
CO₂濃度の上昇は気孔を適度に閉じさせ、蒸散を抑制する。これによりWUEが向上し、乾燥地での植生拡大をもたらす。衛星データによる地球規模の緑化はこの証左である。

現在の430ppmは、植物の光合成最適域から見れば低濃度側に位置する。CO₂を削減することは、この二重の恵みを失う方向への政策選択に他ならない。

杉山氏が国会という公式の場でCO₂の植物への恩恵を指摘したことは、化学工学・植物生理学の観点から見て、正確かつ重要な事実の提示である。こうした工学的・生理学的事実が、気候政策の議論においてもっと正面から取り上げられることを望む。

【参照】
杉山大志「エネルギーは日本の生命線だ（2）大枚はたいて『脱炭素』しても効果は雀の涙」夕刊フジ（2024年10月31日）、キヤノングローバル戦略研究所転載