実践プログラム

地球人間システムの共創プログラム

Sustai-N-ableプロジェクト

プロジェクト概要

窒素は肥料・原料・燃料として人類に大きな便益をもたらします。しかし、我々の窒素利用は意図せずに窒素汚染を引き起こし、人と自然の健康を脅かしています。このプロジェクトでは、未知が多く残る窒素の動態を解明し、窒素利用に伴う環境への負荷と影響を定量し、窒素利用の便益・脅威や対策・行動変容の効果を評価し、持続可能な窒素利用の実現に向けた将来設計を行います。

なぜこの研究をするのか

窒素はタンパク質や核酸塩基などの生体分子に必須の元素です。地球大気の78%は窒素ガス(N2)であり、窒素はどこにでもある物質ですが、人類を含む生物の大半は安定なN2を利用できず、N2以外の形の窒素(反応性窒素、Nr)を必要とします。我々の食事はタンパク質として窒素を摂取する手段でもあります。限られた土地から多くの食料を得るには肥料となるNrが必要です。20世紀初期に実現したアンモニア合成技術(ハーバー・ボッシュ法)は、望むだけのNrを手に入れることを可能にしました。合成されたNrは肥料に加えて工業原料にも用いられ、人類に大きな便益を与えてきました。一方、人類が利用するNrの多くが反応性を有したまま環境へと排出されています。特に食料システムの窒素利用効率(NUE)が低いことが大きな原因です。食料生産のNUEが低いことに加え、食品ロスやNUEが相対的に低い畜産物を好むといった消費面の課題もあります。化石燃料などの燃焼もNrの排出源となります。環境へのNr排出の結果、地球温暖化、成層圏オゾン破壊、大気汚染、水質汚染、富栄養化、酸性化といった多様な窒素汚染が生じ、人と自然の健康に被害を及ぼしています。窒素利用の便益が窒素汚染の脅威を伴うトレードオフを「窒素問題」と呼びます(図1)。我々の将来可能性が健全であるように、窒素問題を解決に導き、将来世代の持続可能な窒素利用を実現する統合知を得るためにこの研究を行います。

図1:窒素利用の便益と窒素汚染の脅威のトレードオフ(窒素問題)

図2:持続可能な窒素利用に向けて

研究の進捗状況

これまでにわかったこと

この研究は、窒素問題の解決に向けて3つのブレイクスルーを目指します。1つは窒素利用と窒素汚染の因果関係の定量解析を可能とするツールの開発、2つ目は他の地球環境問題と比べて十分に知られていない窒素問題の認識の浸透、3つ目は持続可能な窒素利用を実現するための将来設計の実践です。2022年度のプレリサーチでは、これらのブレイクスルーを達成するための研究体制を構築しました。すなわち、学際研究を担う自然循環班、人間社会班、および経済評価班の3つの班、そして、各班と連携しつつブレイクスルー達成を成し遂げる超学際研究を担う将来設計班を立ち上げました。

特筆すべき事項

様々なステークホルダーに窒素問題の概要を伝え、自由な議論のきっかけにも用いることが可能なプロジェクトリーフレット(日本語版・英語版)を制作しました。プロジェクトウェブサイトからダウンロードが可能です。また、関係省庁や学校などにおける窒素問題の勉強会を多数実施しました。そして、プロジェクトリーダーは2022年11月より専門家グループである国際窒素イニシアティブ(INI)の東アジア地域センター代表に就任しました。今後、日本、東アジア、および世界における窒素問題の取り組みに一層努めます。

年報(業績一覧など)

写真1:畑作地域の春(日本・北海道芽室町 2009年4月)

メンバー

プロジェクトリーダー

林 健太郎

総合地球環境学研究所教授

プロフィール紹介

研究員

牧野 奏佳香 研究員
Aurup Ratan Dhar 研究員
京井 尋佑 研究員
齋木 真琴 研究員
木村 文子 研究推進員

主なメンバー

木庭 啓介 京都大学生態学研究センター
松八重 一代 東北大学大学院環境科学研究科
栗山 浩一 京都大学農学研究科

外部評価委員による評価(英語)

研究スケジュール

2021年度
(令和3)
2022年度
(令和4)
2023年度
(令和5)
2024年度
(令和6)
2025年度
(令和7)
2026年度
(令和8)
2027年度
(令和9)
FS PR FR1 FR2 FR3 FR4 FR5

研究の流れについて

研究一覧へ