窒素肥料の歴史

窒素は決して珍しい物質ではありません。地球の大気の約78%が窒素ガスです。酸素よりもはるかに多く、今この瞬間も頭上に無限に漂っています。それなのに人類は、あまりにも長い間、窒素が足りずに飢えてきました。この矛盾が、この物語の出発点です。

窒素がなぜそれほど重要かというと、タンパク質にもDNAにも必ず含まれるからです。体をつくる材料の中で、窒素抜きで作れるものはほとんどありません。作物は土から窒素を吸い上げ、人間はその作物を食べて窒素を得ます。そのため、収穫が終わった畑にはそのぶんの窒素がぽっかりと抜け落ちています。補わなければ、翌年の収穫は減ってしまいます。

問題は結合です。空気中の窒素は2つの原子が三重結合で固く結ばれており、その結合を断ち切るには945.41 kJ/molが必要です。化学の世界でも屈指の頑丈な錠前です。ほとんどの生物はこれを開けることができません。マメ科植物の根に共生する細菌と雷くらいが例外です。この錠前を開けてアンモニアや硝酸のように生物が利用できる形に変えることを、窒素固定と呼びます。

なぜよりによって窒素が足かせとなったのでしょうか。1840年、ユストゥス・フォン・リービッヒが一冊の本を出版しました。植物は土から窒素・リン・カリウムといった無機養分を吸収し、その中で最も不足している養分一つが収穫量を決めるという内容でした。桶板の長さが不揃いな木樽には、一番短い板の高さまでしか水が溜まりません。ほとんどの農地において、その一番短い桶板こそが窒素だったのです。 だからこそ窒素さえ補えば、収穫量は目に見えて跳ね上がりました。

ただしリービッヒ本人は、窒素肥料が本当に必要かどうかについて、生前に何度も立場を変えています。大気中のアンモニアだけで十分だと考えた時期もありましたし、後になって再び考えを戻しました。「肥料産業の父」という異名とは裏腹に、この問題については彼自身も長く揺れ動いていました。

農業の歴史は、それゆえ「窒素をどこから調達してくるか」の歴史でもありました。家畜の糞尿、灰、マメ科作物を挟み込む輪作。これらはすべて、すでに地表を循環していた窒素をこちらからあちらへと移す方法でした。総量を増やす方法ではなかったのです。

総量を増やす1つ目の方法は、掘り出すことでした。2つ目の方法は、空気を直接捕まえることでした。この物語は、その2つの方法の間で繰り広げられた出来事の記録です。

1802年11月、アレクサンダー・フォン・フンボルトがペルーの港カヤオに到着しました。沖合の島々には、海鳥の糞が数千年にわたって積み重なり固まった層がありました。雨がほとんど降らない海岸だったため、洗い流されることなくそのまま残っていたのです。フンボルトはそれを調査してヨーロッパに知らせました。この物質がグアノです。

「発見」と書くのは正しくありません。アンデスの先住民たちは、すでに数百年にわたってグアノを畑に撒いていました。フンボルトが成し遂げたのは、その存在をヨーロッパの市場へと結びつけたことでした。そして1840年にリービッヒの著書が出版されると、ヨーロッパの農民たちは自分たちの畑に何が足りないのか、何を買い求めて撒けばよいのかを知るようになりました。需要は爆発的に高まりました。

グアノは原始的な堆肥ではなく、高濃度の窒素鉱物資源だったのです。 そしてその収益は、ペルーにとって国家財政そのものでした。チンチャ諸島のグアノは、かつてペルー政府の年間歳入の約60%を生み出していました。

そのお金がどのように生み出されたのかも、あわせて記さなければなりません。1849年にペルー政府が中国人契約労働者の導入を許可し、1874年までに約10万人がペルーへと渡りました。そのうち3分の2以上が契約期間を満了することなく命を落としました。チンチャ諸島は「地獄の島」と呼ばれました。

個別の記録も残っています。1860年時点で、それまでにチンチャ諸島へ送られた4,000人のうち生き残った者は一人もいなかったという計算が残されています。正確な人口統計というよりは当時の推計ですが、死亡率がどれほどのものであったかは、これだけでも十分に推し量ることができます。1852年頃には採掘労働者の3分の2が中国人契約労働者であり、鞭打ち刑や暴動、自殺が生々しく記録されています。

窒素が金になると分かると、国々が動き出しました。1856年8月18日、アメリカはグアノ島法を制定しました。アメリカ市民が持ち主のいない島でグアノを発見した場合、その島をアメリカに帰属させることができるという法律です。翌年までに100を超える島が領有権を主張され、1903年までに66カ所がアメリカ領として認められました。この法律は今も効力を持っています。ただし、当時領有主張された島の大半はその後整理され、現在残っているのは10カ所です。

1864年には、スペインがチンチャ諸島を占領したことで戦争が勃発しました。鳥の糞の島を巡って、ヨーロッパのかつての宗主国が艦隊を派遣したのです。

しかし、掘り出して使う資源には限りがあります。1870年代に入ると、チンチャ諸島のグアノは事実上底をつきました。採掘する騒音に海鳥は島を去り、新たに堆積するスピードが掘り出すスピードに追いつくはずもありませんでした。わずか30年余りで幕を閉じた好況でした。

グアノが底をつくと、次なる主役が登場しました。チリ硝石です。アタカマ砂漠に残された硝酸ナトリウムの鉱床で、ここは雨がほとんど降らないため、水に溶けやすい硝酸塩が流されることなくそのまま残っていました。1872年、アタカマにサンタ・ラウラとラ・パルマの硝石工場が建てられました。ラ・パルマはのちにウンベルト・ストーンという名でより知られるようになります。

硝石はグアノよりも用途が広いものでした。畑に撒けば肥料になり、火薬工場へ送れば爆薬の原料になりました。この二つの用途がひとつの鉱床にかかっていたという事実が、この砂漠の運命を決定づけました。

1878年2月14日、ボリビア議会は自国の海岸で硝石を採掘していたチリ系企業に対し、クインタール当たり10センタボの税金を課すことを承認しました。金額だけ見れば些細な紛争です。しかし、この税金が導火線となりました。1879年3月1日、太平洋戦争が始まりました。チリ対ボリビア・ペルー同盟の戦いであり、その本質はアタカマの硝石とグアノ鉱床を巡る争いでした。ペルーのグアノ輸出は、すでに1869年の57万5,000トンから1873年には35万トン未満へと激減したあとのことでした。

戦争は5年に及びました。死者は同盟軍が約2万5,000人、チリが2,425〜2,791人と集計されています。1883年10月20日のアンコン条約により、ペルーはもっとも豊かな硝石産地タラパカをチリに譲り渡しました。翌年のバルパライソ協定で、ボリビアは海岸線全体を失いました。ボリビアはその時から現在に至るまで海のない国です。

勝者が手に入れたのは、単なる砂漠ではありませんでした。1883年頃、チリは世界の窒素供給の約80%を占めるようになりました。世界の農地と世界の火薬が、ひとつの国の砂漠に依存する状態になったのです。ヨーロッパの農民が小麦をどれだけ収穫できるかが、南米西海岸の国境線と港の統制権にかかっていました。

この構造がどれほど危ういものかは、あえて説明するまでもありませんでした。鉱床は有限で、産地は地球の反対側にあり、その間の航路は艦隊を持つ側がいつでも断ち切ることができました。窒素が地政学となったのは20世紀のことではなく、19世紀のことだったのです。

1898年、ウィリアム・クルックスが英国科学振興協会の会長就任演説に立ちました。彼は、小麦を主食とする民族は1930年代に食糧が底をつくだろうと警告しました。耕作できる土地はほぼ使い果たし、残された窒素源は有限であるという計算からでした。そして化学者たちに要求しました。空気から窒素を取り出す方法を見つけ出すように、と。

破局の予言が実際に技術を呼び寄せた珍しい事例です。ただし、クルックスが最初だったわけではありません。大気中の窒素を捕まえようとする試みは、すでに進行中でした。

1つ目がフランク・カロ法です。ドイツの化学者アドルフ・フランクとニコデム・カロが1895年から1899年の間に完成させた方法で、炭化カルシウムを約1,000℃で窒素と反応させてカルシウムシアナミドを作ります。世界的に商業化された最初の空中窒素固定法でした。商品名は石灰窒素で、実際に畑に撒かれました。

2つ目がビルケランド・アイデ法です。1903年にノルウェーのクリスティアン・ビルケランドとサム・アイデが実用化しました。発想は稲妻を真似ることでした。電気アークで空気を3,000℃以上に加熱すると窒素と酸素が結びついて一酸化窒素になり、それを酸化・吸収させると硝酸が得られます。

原理はエレガントでしたが、請求書が問題でした。硝酸1トンを作るのに約15 MWhがかかりました。この方式で工場を動かすには、電気がタダ同然でなければならなかったのです。そのためノルウェーのノトデンとリューカン、つまり水力発電所のすぐ隣に建設されました。電気が安い場所でしか成り立たない技術では、世界中の畑を賄いきれません。この方式は1910〜1920年代に淘汰されていきました。

どちらの方法も、空気を原料として使うことには成功しました。しかし、どちらも回り道でした。一方は炭化カルシウムという中間物質を作らなければならず、もう一方は発電所を丸ごと併設しなければならなかったのです。残された道は窒素と水素を直接結びつけてアンモニアを作ることでしたが、この反応が一向に進みませんでした。温度を上げれば反応は速くなるものの、できたアンモニアが再び分解してしまい、温度を下げれば反応は遅々として進みません。残された手段は圧力でした。

1909年の夏、フリッツ・ハーバーと助手のロバート・ル・ロシニョールが、机の上に載るほどの大きさの装置でアンモニアを連続して取り出すことに成功しました。条件は約500℃、200気圧、オスミウム触媒でした。生産速度は1時間あたり約125mL。ガラス瓶を1本満たすのにもずいぶん時間がかかる量です。BASFの関係者の前でこれを実演し、会社は工業化を決定しました。

125mLがなぜ大事件だったのかといえば、それまで誰もこの反応を実用的な速度で進められなかったからです。200気圧に耐える装置を作ったのはル・ロシニョールでした。彼はハーバーの特許に名を連ね、ロイヤルティも受け取りましたが、ノーベル賞はハーバー単独での受賞となりました。

触媒も変える必要がありました。オスミウムやウランは希少で高価だったのです。BASFのアルヴィン・ミタシュが1909年から安価な鉄ベースの触媒を体系的に探し始めました。実験回数は資料によって数千回から数万回まで異なって引用されるため、数字を特定することは困難です。確かなのはその結果です。酸化鉄に少量のカリウム・カルシウム・アルミニウム・ケイ素の酸化物を混ぜたその組成は、現在に至るまでほぼそのまま使われています。

そしてここからが、別の人物の仕事です。カール・ボッシュが引き受けたのは、「できる」を「工場でできる」に変えることでした。実験室で200気圧に一時的に耐えることと、工場で何カ月も休みなく耐え続けることは、まったく次元の異なる問題です。ボッシュのチームは反応器の構造を新しく設計し直し、それほどの圧力を継続して生み出せる圧縮機を作り、水素を大量に供給する系統を組み込みました。

1913年、BASFのオッパウ工場で世界初の工業的なアンモニア生産が始まりました。翌年には1日20トンに達しました。初期の生産能力は資料によって1日20トンから40トンまで様々に記されているため、おおよそ1日数十トンと捉えておけばよいでしょう。1時間あたり125mLから工場の稼働まで4年、そこからさらにわずか1年でその規模に達したのです。この4年が20世紀食糧史の真の空白です。

現在の工程も骨組みはそのままです。450〜550℃、150〜250 barで運転し、気体が1回通過するときにアンモニアへと変わる割合は約15%にすぎません。残りは再び循環させます。そうして再循環を繰り返すことで、全体の転化率は約97%まで上がります。一度にすべてを終わらせず循環させ続ける設計のおかげで、反応が半分も進まない条件でも工場が稼働するのです。その循環を工場の規模で休まず押し出し続ける圧縮機を作ったのが、ボッシュのチームでした。

ハーバーが証明したのは反応であり、ボッシュが証明したのは工場です。 この二人をひとまとめにしてしまうと、化学工学の半分が失われてしまいます。ノーベル賞も別々に受賞しました。ハーバーはアンモニア合成により1918年度の化学賞受賞者となり、実際の授与は1919年に行われました。ボッシュは1931年にフリードリヒ・ベルギウスと共に高圧化学手法の開発により化学賞を受賞しました。13年の開きがあり、受賞の理由も互いに異なります。

ハーバー・ボッシュ法が作るのはアンモニアです。アンモニア自体も肥料として使われますが、物語の分岐点はその先にあります。

1902年、ヴィルヘルム・オストヴァルトが一つのプロセスを特許登録しました。アンモニアを白金触媒上で酸化させて硝酸に変える方法です。このプロセスは特許こそあったものの、長らく眠っていました。原料であるアンモニアが高価だったからです。しかし1913年、オッパウで安価なアンモニアが大量に供給され始めると、ようやく採算が合うようになりました。その瞬間、完結した一つのルートが生まれたのです。空気 → アンモニア → 硝酸。

硝酸の行き先は二つあります。一方には硝酸アンモニウムのような肥料があり、もう一方にはTNTやニトログリセリンのような爆薬があります。同じ分子がどちらの配管を通るかだけの違いです。分岐点は化学ではなく配管でした。

1914年、イギリスの海上封鎖によってドイツのチリ硝石の輸入が途絶えました。前の章で登場した、あのアタカマの硝石です。火薬の原料である硝酸を輸入に依存していたドイツは、合成アンモニアをオストヴァルト法で硝酸に変えることでその穴を埋めました。封鎖は肥料の供給も同時に断ち、残っていた在庫までもが弾薬生産へと回されたことで、ドイツの農業生産が崩壊する一因となりました。畑へ行くはずの窒素が砲弾へ行ったということです。

オッパウ一つでは足りませんでした。1916年5月25日、ドイツ中部のロイナで2番目の大型アンモニア工場の建設が始まりました。爆薬の需要が従来の生産能力を超えたことが理由であり、フランス軍用機の航続距離の外側にあるという点が立地選定の根拠でした。1917年4月、最初のアンモニアタンク車が工場を出発しました。

ここで一度立ち止まる必要があります。「この技術がなければドイツは数年のうちに弾薬が尽き、戦争は早く終わっていただろう」という言説は非常によく引用されます。しかし、これは史料によって確定した事実ではなく、反事実的な解釈です。学術文献でも「そう言われてきた」という形で慎重に提示されることが少なくありません。確認できるのは二つまでです。封鎖によってチリ硝石が途絶えたこと、そしてドイツが合成硝酸によってそれを代替したこと。

肥料と爆薬が同じものであるという事実は、前線ではなく工場の敷地内で証明されました。1921年9月21日午前7時32分、オッパウ工場のサイロで硫酸アンモニウムと硝酸アンモニウムを混ぜた肥料が爆発しました。貯蔵されていた4,500トンのうち約10%が爆発したのです。少なくとも560人が死亡し、約2,000人が負傷しました。クレーターは90×125m、深さ19mに達し、爆音は300km以上離れたミュンヘンやフランス北東部でも聞こえました。原因は、固まってしまった肥料の山をダイナマイトで崩していた作業慣行でした。

硝酸アンモニウムは窒素を34%含む肥料です。同時に軽油と混ぜるとANFOという爆薬になり、これが北米の爆薬使用量の80%を占めています。肥料倉庫と弾薬庫が化学的に同じものを積み上げているようなものなのです。

幸いなことに、今日の世界の窒素肥料の主力はこちらではありません。1922年、ボッシュとヴィルヘルム・マイザーがアンモニアと二酸化炭素から尿素を作るプロセスの特許を登録しました。尿素は固体で爆発せず、窒素含有量が46%と、一般的に使われる固体窒素肥料の中で最も高いです。1828年にフリードリヒ・ヴェーラーが無機物から合成し、生気論を打ち破ったまさにその物質でもあります。

この章では、評価を交えずに起きた出来事と日付だけを記録していきますね。

1911年、ハーバーはベルリン・ダーレムのカイザー・ヴィルヘルム物理化学・電気化学研究所の所長に就任しました。この研究所は、後に第一次世界大戦における毒ガス研究の本部となります。

1915年4月22日午後5時頃、第二次イーペルの戦いでドイツ軍が6.5kmの戦線にシリンダー5,730本から塩素ガス168 long ton、すなわち171トンを放出しました。ハーバーがこの作戦を提案し、設置を監督しました。オットー・ハーン、ジェイムズ・フランク、グスタフ・ヘルツも同行していました。その日の死傷者数は資料によって大きく食い違っており、どの数字も確定的なものとして記すことは困難です。

ここで化学を正確に切り分けなければなりません。その日に使われた塩素ガスは、食塩水を電気分解するときに生じる物質です。ハーバー・ボッシュ法とは原料も工程も何の関係もありません。前の章で見た火薬へのルートはアンモニアから硝酸へと向かうものであり、塩素はその配管にすら繋がっていません。ですから、「ハーバー・ボッシュ法が毒ガスを作った」という言葉は、化学的に間違った言説です。正確な記述は、ハーバーという一人の人物がその両方を手がけたということまでです。

1915年5月2日、クララ・インマーヴァールがベルリン・ダーレムの自宅の庭で、夫の軍用拳銃を使って自ら命を絶ちました。ハーバーがイーペルから戻った直後のことでした。彼女は1900年にブレスラウ大学でドイツ人女性として初めて化学の博士号を取得した化学者でした。

よく「夫の毒ガス開発に抗議した自殺」として紹介されますが、遺書はなく当時の状況記録も乏しいため、その動機は確定していません。化学戦への反対だったという解釈、学者としての道が閉ざされた結婚生活の挫折だったという解釈、真相は分からないとする立場のすべてが並存しています。当時の地元紙ですら、理由は分からないと報じていました。

1918年度のノーベル化学賞の受賞者にハーバーが選ばれ、実際の授与は1919年に行われました。授賞理由はアンモニアの合成でした。化学兵器計画を指揮した人物に賞を授与することへの批判もありましたが、ノーベル委員会はアンモニア合成が人類に最大の利益をもたらしたと判断したと説明しました。

1933年10月1日、ハーバーはナチスの反ユダヤ政策のなか、研究所長の職を辞任しました。1934年1月29日、スイス・バーゼルのホテルで心不全により亡くなりました。65歳でした。亡くなる直前、彼はパレスチナ・レホボトのシーフ研究所の所長職を受諾した状態でした。

彼が1917年に設立した害虫駆除の研究組織から殺虫用のシアン化物製剤が生まれ、その系譜から派生した製品がツィクロンBです。ハーバー本人が作ったわけではありません。ツィクロンBは1942年からアウシュヴィッツ＝ビルケナウをはじめとする絶滅収容所のガス室で、人を殺害するために使われました。アウシュヴィッツで犠牲になった人は約110万人で、そのうち約90万人は到着直後にガス室で殺害されたユダヤ人でした。ハーバーが亡くなってから8年後のことでした。彼の異母姉の娘ヒルデ・グリュックスマンとその家族は強制収容所で命を落としました。1945年、ツィクロンBを親衛隊に供給した会社のブルーノ・テッシュとカール・ヴァインバッハーは、イギリス軍事法廷で有罪判決を受け死刑が執行されました。人に使われることを知りながら供給したという理由からでした。

ここまでが、実際に起きた出来事です。

窒素肥料さえ大量に与えれば収穫が増えると思われがちですが、実際にはそう簡単ではありません。在来種のコムギやイネに窒素を多く与えると、背ばかりが高く伸びて穂が重くなり、そのまま倒れてしまいます。肥料だけでは限界にぶつかってしまうのです。

1944年7月、ノーマン・ボーローグがロックフェラー財団の事業でメキシコに到着し、コムギの研究を始めました。当時、メキシコはコムギ必要量の半分を輸入に頼っていました。1943年のことです。この国は1956年に自給を達成し、1964年にはコムギを年間50万トン輸出するまでになりました。

カギを握っていたのは背の高さでした。1953年、ボーローグは日本の半矮性コムギ品種「農林10号」を導入し、交配に使い始めました。稲塚権次郎が育成した品種で、背丈が低いため穂が重くなっても倒れませんでした。肥料を心置きなく与えられるようになったのです。半矮性品種と合成窒素肥料は切り離して使えないワンセットなのです。

イネでも同じことが起きました。1966年、国際稲研究所がIR8を発表しました。肥料を与えなくてもhaあたり約5トン、最適な条件では約10トンを収穫できました。在来種の約10倍と紹介されましたが、この倍率はどの在来種と比較するかによって変わるため、そのまま受け止めるのは困難です。規模を推し量ることができる数値は別にあります。アジアのコメ収穫量は1960年代のhaあたり約2トンから、1990年代半ばには約6トンへと跳ね上がりました。1968年3月8日、アメリカ国際開発庁長官のウィリアム・ガウドが、この潮流に「緑の革命」という名を付けました。

1970年、ボーローグはノーベル平和賞を受賞しました。その頃、インドのコムギ収穫量は1965年の1,230万トンから1970年には2,010万トンへと増加しており、パキスタンは460万トンから730万トンになりました。インドのコムギ収穫量は2000年には7,640万トンに達します。

ボーローグには「10億人を飢餓から救った」という言葉が常について回ります。この数字は1997年のある記事に登場した推定であり、集計された実績ではなく推計です。検証可能なのは上記の収穫量統計までです。

同じ重みで書き留めておくべきことがあります。1970〜1980年代にかけて、緑の革命に対する批判が積み重なっていきました。第1に、緑の革命は種子単体ではなくパッケージでした。半矮性品種は窒素をたっぷり与えてこそ真価を発揮し、その窒素を作物に行き渡らせるには適切なタイミングで水を引く必要があり、さらに農薬まで付随します。つまり種子だけを買ってもどうにもならず、肥料・農薬・灌漑を一括で揃えなければならなかったのです。4つのコストを同時に支払えるかどうかで結果が分かれ、そのパッケージを買う資金のない小規模農家は最初から排除されました。第2に、1980年頃のフィリピンでは、まさにその資金問題を解決しようと作られた信用プログラムが裕福な地主を潤す一方で、貧しい農民を負債漬けにしました。第3に、ごく限られた品種に偏る単一栽培化で生物多様性が低下しました。第4に、農薬が河川の生態系を損ない、窒素肥料の過剰使用は亜酸化窒素の排出を増やしました。この最後の項目には、次の章で再び向き合うことになります。

収穫量が増えたのも事実であり、増えた実りがどこへ行き渡るかを種子が選んでくれたわけではないのも事実です。ふたつの文章のどちらか一方だけを残してしまっては、当時いったい何が起きていたのかが分からなくなってしまいます。

今、世界は窒素をどれくらい使っているのでしょうか。2023年の世界における農業用肥料の使用量は栄養分ベースで1億9,000万トンであり、そのうち窒素が1億1,200万トンで58%を占めていました。最も多く使っている国は、中国の1,870万トン、インドの1,190万トン、アメリカの910万トンの順です。

これらの数字を読むときには、ひとつの落とし穴があります。1億1,200万トンは純粋な窒素成分の重さです。 製品の重量として数えると、はるかに大きくなります。尿素は窒素が46%しか含まれておらず、硝酸アンモニウムは34%だからです。ここにもうひとつの軸があります。世界のアンモニア生産量は2023年に2億4,000万トンと集計されていますが、これはアンモニア分子そのものの重量ベースです。この数値は資料によって大きく分かれます。生産量で数えるか生産能力で数えるか、アンモニアの重さで数えるか窒素成分量で数えるかによって変わるからです。3つの基準をひとつの段落に混ぜてしまうと、必ず辻褄の合わない文章になってしまいます。

畑にまいた窒素のすべてが作物に届くわけでもありません。世界の作物における窒素利用効率は50%に届きません。半分以上が別の場所へ漏れ出しているという意味です。硝酸塩の形で水に溶けて地下水へ抜け出したり、アンモニアとして揮散したり、微生物による脱窒の過程で亜酸化窒素や窒素ガスになったりします。硝酸塩は土の粒子にくっつきにくいため、特に洗い流されやすいのです。

漏れ出した窒素が川を伝って海へ届くと、藻類が爆発的に繁殖します。そして、その死骸を分解する細菌が底層の酸素を使い果たしてしまいます。魚が生きられない貧酸素水域、すなわちデッドゾーンが生じるのです。メキシコ湾のデッドゾーンは2017年に22,730 km²となり、観測史上最大を記録しました。原因となる栄養塩の約70%がミシシッピ川流域から流れ込みます。ただし、デッドゾーンは夏に発生して消える季節現象であるため、面積は年ごとに大きく変動します。2017年の数値は最大記録であって平年値ではありません。

大気中へ向かった窒素もあります。亜酸化窒素は、同じ質量の二酸化炭素に比べて地球温暖化ポテンシャルが約300倍もあります。正確な数値は報告書ごとに更新されますが、現在は二酸化炭素とメタンに次いで3番目に大きな温暖化寄与物質とされています。

作る側の請求書もあります。国際エネルギー機関は2021年に発表したアンモニア技術ロードマップにおいて、アンモニア生産が世界の最終エネルギー消費の約2%、エネルギーシステムに起因する二酸化炭素排出の1.3%を占めていると集計しました。同報告書の基準では、生産されたアンモニアの約70%が肥料に使われ、残りはプラスチック・繊維・火薬などに回されます。この割合は資料によって少しずつ異なるため、どの機関の何年の集計なのかを合わせて確認する必要があります。

「プラネタリー・バウンダリー（地球の限界）」は、地球が持ちこたえられる限界線を項目ごとに引き、現在どのあたりに位置しているかを測定する評価の枠組みです。2025年更新版において、窒素は依然として大きく超過した項目として残りました。産業的・意図的な窒素固定の安全な限界線は年62 Tg Nですが、実際の値は年165 Tg Nに達しています。Tgはテラグラムという単位で、1 Tgが100万トン、Nは窒素成分量基準であることを意味します。限界の約2.7倍ですね。

ここでふたつの文章を並べて考えてみる必要があります。現在の食生活と現在の農法を維持したまま世界を養うには、合成窒素を手放すことは極めて困難です。そして、その合成窒素こそが、現在大きく超過しているプラネタリー・バウンダリーの項目でもあります。どちらも真実です。 どちらか一方だけを取り上げてこの話をすると、必ず間違った話になってしまいます。

窒素は空気から得られますが、アンモニアを作るには水素が必要です。そしてその水素の大部分は天然ガスから作られます。ガスは原料であると同時に、高温・高圧を生み出す燃料でもあります。そのため、ガス価格が上がると肥料価格がそのまま連動して上がります。

2021年にまさにその事態が起きました。世界の肥料価格が1年で80%跳ね上がったのです。ヨーロッパのアンモニア工場はガス代をまかないきれずに減産し、2022年2月2日にロシアは硝酸アンモニウムの輸出を一時禁止しました。世界銀行が2022年5月11日にまとめたところによると、価格はその年に入って5月までにさらに30%上がり、尿素は2008年の最高値を超えました。この数値はあくまで2022年5月基準です。その後価格は下がったため、今の相場として読み替えると誤りになります。

なぜこれほど揺らぐのでしょうか。供給がごく少数の国に集中しているからです。2022年5月基準でロシアは世界の尿素輸出の約16%、リン酸肥料の約12%を占めており、ロシアとベラルーシを合わせるとカリウム肥料輸出の約5分の2を握っていました。空気から取り出した肥料でさえ、地政学から自由にはなれないという意味です。

肥料を断つとどうなるかを示した事例もあります。2021年4月、スリランカ政府が化学肥料と農薬の輸入を全面禁止し、有機農業国家へ転換すると発表しました。わずか6カ月で米の生産が20%減少して自給体制が崩壊し、4億5,000万ドル相当の米を輸入せざるを得なくなりました。さらに茶の生産が減ったことで4億2,500万ドルを失いました。その年の11月、この政策は撤回されました。

ただし、この措置がスリランカの経済危機の唯一の原因だったわけではありません。外貨危機や観光業の崩壊、減税などが複合的に作用しました。因果関係を一つだけに絞り込んでしまうと、それもまた誤った話になってしまいます。

先の展開をピタリと言い当てる必要はありません。代わりに、何に注目していれば状況が動いたときにいち早く察知できるのか、そのポイントを整理してみましょう。

第一に、「漏れ出る半分」です。施肥した窒素の半分以上が畑の外へと流出しているということは、裏を返せば、散布量を減らしても同じ収穫量を得られる余地がそれだけあるという意味です。いつ、どんな形態で、どれだけ与えるかを精密にコントロールする技術と、窒素を逃しにくい作物品種を開発する技術の両面で研究が進められています。

第二に、「製造方式」です。水素を天然ガスからではなく、再生可能エネルギーの電力で水を電気分解して調達できれば、二酸化炭素の排出量を大幅に減らせます。いわゆるグリーンアンモニアです。先ほど触れた、電気代の高さゆえに廃れたビルケランド・アイデ法と混同しやすいですが、両者は別のアプローチです。あちらは電気で空気を3,000℃まで熱して窒素を直接酸化させたのに対し、グリーンアンモニアは電気を水素を作るためだけに使い、窒素と結合させる工程は依然としてハーバー・ボッシュ法に委ねています。電気が担うべき役割がはるかに小さくなっているのです。ただし、現在のアンモニア工場の標準は、今なお天然ガスから水素を取り出す方式です。

第三に、「価格と国境」です。ガス価格と輸出規制、そしてその衝撃がどの国の食卓へ真っ先に波及するのか。第四に、「数値の基準」です。成分量なのか製品の重量なのか、何年の集計なのか、推定値なのか実測値なのか。このテーマは特に基準が混ざり合って誤解を招きやすいのです。

最後に、もう一つの場面を付け加えておきましょう。アタカマ砂漠の硝石の街、ハンバーストーンとサンタ・ラウラは1960年に閉鎖されました。安価な合成窒素が市場になだれ込み、そこに世界恐慌が重なったことで、かつて世界の窒素の80%を供給していた産業が丸ごと崩壊したのです。ここでも原因は一つではありませんでした。砂漠に取り残されたそのゴーストタウンは、2005年にユネスコ世界遺産に登録されました。技術が塗り替われば、それまでの地政学の盤面が丸ごと無価値になってしまうという事実が、そこに静かに刻まれています。