特開 2024-151642 二酸化炭素吸収量の評価方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024151642

(43)【公開日】2024-10-25

(54)【発明の名称】二酸化炭素吸収量の評価方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/04 20060101AFI20241018BHJP

   A01G 17/00 20060101ALI20241018BHJP

【ＦＩ】

G01N27/04 Z

A01G17/00

G01N27/04 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023065154

(22)【出願日】2023-04-12

(71)【出願人】

【識別番号】000173809

【氏名又は名称】一般財団法人電力中央研究所

(74)【代理人】

【識別番号】110001357

【氏名又は名称】弁理士法人つばさ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小野 新平

【テーマコード（参考）】

2G060

【Ｆターム（参考）】

2G060AA13

2G060AC01

2G060AC03

2G060AE17

2G060AF07

2G060AF09

2G060AG03

2G060AG11

2G060CA01

(57)【要約】

【課題】利便性を向上させることが可能な、二酸化炭素吸収量の評価方法を提供する。
【解決手段】本開示の一実施の形態に係る二酸化炭素吸収量の評価方法は、樹木に取り付けられた複数の電極を用いて、樹木内の水分量を評価するステップと、評価した水分量の変化に基づいて、樹木における二酸化炭素吸収量を評価するステップと、を含んでいる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

樹木に取り付けられた複数の電極を用いて、前記樹木内の水分量を評価するステップと、
評価した前記水分量の変化に基づいて、前記樹木における二酸化炭素吸収量を評価するステップと
を含む、二酸化炭素吸収量の評価方法。

【請求項2】

前記水分量を評価するステップでは、
前記複数の電極を用いて、前記樹木における電気抵抗を測定すると共に、
測定した前記電気抵抗に基づいて、前記水分量を評価する
請求項１に記載の二酸化炭素吸収量の評価方法。

【請求項3】

同種の導電性材料を含む前記複数の電極を用いて、前記電気抵抗を測定する
請求項２に記載の二酸化炭素吸収量の評価方法。

【請求項4】

異種の導電性材料を含む前記複数の電極を用いて、前記樹木から電力を取り出すと共に、取り出した前記電力を蓄電するステップを、更に含む
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の二酸化炭素吸収量の評価方法。

【請求項5】

前記樹木の表面に前記複数の電極が刺されていることにより、前記複数の電極が前記樹木に取り付けられている
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の二酸化炭素吸収量の評価方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、樹木における二酸化炭素吸収量の評価方法に関する。

【背景技術】

【0002】

樹木における各種特性を評価する方法として、様々な手法が提案されている。このような評価方法としては、例えば特許文献１に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－２７６０６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、このような樹木の評価方法では、利便性を向上させることが求められている。利便性を向上させることが可能な、二酸化炭素吸収量の評価方法を提供することが望ましい。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一実施の形態に係る二酸化炭素吸収量の評価方法は、樹木に取り付けられた複数の電極を用いて、樹木内の水分量を評価するステップと、評価した水分量の変化に基づいて、樹木における二酸化炭素吸収量を評価するステップと、を含むようにしたものである。

【発明の効果】

【0006】

本開示の一実施の形態に係る二酸化炭素吸収量の評価方法によれば、利便性を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本開示の一実施の形態に係る評価システムの全体構成例を模式的に表すブロック図である。

【図2】本開示の一実施の形態に係る評価方法の一例を表す流れ図である。

【図3】電圧および気温の時間変化の一例を表す図である。

【図4】電圧、電流および気温の時間変化の一例を表す図である。

【図5】電圧および気温における日照時間帯および降水時間帯との対応関係の一例を表す図である。

【図6】電圧および気温における日照時間帯および降水時間帯との対応関係の他の例を表す図である。

【図7】電圧および気温における時期別の時間変化の一例を表す図である。

【図8】樹齢および環境に応じた電圧の時間変化等の一例を表す図である。

【図9】樹齢および環境に応じた電圧の時間変化等の他の例を表す図である。

【図10】樹齢および環境に応じた電圧の時間変化等の他の例を表す図である。

【図11】樹齢および環境に応じた電圧の時間変化等の他の例を表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（複数の電極を用いて、樹木の二酸化炭素吸収量を評価する方法の例）
２．実施例
３．変形例

【0009】

＜１．実施の形態＞
［全体構成］
図１は、本開示の一実施の形態に係る評価システムの全体構成例を、模式的にブロック図で表したものである。本実施の形態の評価システムは、樹木９における二酸化炭素（ＣＯ₂）の吸収量を評価するためのシステムである。また、評価対象の樹木９は、例えば図１に示したように、地面Ｇから伸びている幹９０の部分と、図示しない枝の部分と、葉９１の部分とを、含んで構成されている。なお、本開示の一実施の形態に係る評価方法（樹木９における二酸化炭素吸収量の評価方法）は、本実施の形態の評価システムによって具現化されるため、以下併せて説明する。

【0010】

本実施の形態の評価システムは、図１に示したように、評価装置１と、複数（この例では２つ）の電極２ａ，２ｂとを、備えている。

【0011】

電極２ａ，２ｂはそれぞれ、樹木９の表面に刺されていることによって、樹木９に取り付けられている。これらの電極２ａ，２ｂは、例えば、互いに同種または異種の導電性（金属）材料を含んで、構成されている。

【0012】

（評価装置１）
評価装置１は、図１に示したように、測定部１１と、評価部１２と、出力部（表示部）１３と、蓄電部１４とを、有している。

【0013】

測定部１１は、電極２ａ，２ｂ（この場合、互いに同種の導電性材料を含む電極２ａ，２ｂ）を用いて、電流Ｉおよび電圧Ｖ（樹木９に発生する電流Ｉおよび電圧Ｖ）をそれぞ
れ、測定するものである。具体的には、測定部１１は、例えば、電流Ｉを検出する電流計や、電圧Ｖを検出する電圧計を含んで、構成されている。また、測定部１１は、このようにして測定された電流Ｉおよび電圧Ｖに基づいて、樹木９における電気抵抗Ｒ（＝Ｖ／Ｉ）を測定するようになっている。

【0014】

評価部１２は、図１に示したように、測定部１１にて測定された電気抵抗Ｒに基づいて、樹木９内の水分量Ａｗと、樹木９内のイオン量Ａｉとを評価するものである。また、評価部１２は、このようにして評価された水分量Ａｗの変化とイオン量Ａｉの変化との少なくとも一方に基づいて、樹木９の成長度合いと比較することで、樹木９における二酸化炭素吸収量（ＣＯ₂吸収量Ａｃ）を評価するようになっている。つまり、評価部１２は、例えば、水分量Ａｗの変化に基づいてＣＯ₂吸収量Ａｃを評価してもよいし、イオン量Ａｉの変化に基づいてＣＯ₂吸収量Ａｃを評価してもよいし、水分量Ａｗの変化とイオン量Ａｉの変化との双方に基づいて、ＣＯ₂吸収量Ａｃを評価してもよい。

【0015】

なお、これらの測定部１１および評価部１２等による処理動作の詳細については、後述する（図２）。

【0016】

出力部（表示部）１３は、評価装置１の外部へ向けて、各種の情報を出力（表示）する部分であり、例えば、各種方式のディスプレイ等を用いて構成されている。具体的には、出力部（表示部）１３は、例えば図１に示したように、測定部１１にて測定された電気抵抗Ｒや、評価部１２にて評価された水分量Ａｗ、イオン量ＡｉおよびＣＯ₂吸収量Ａｃなどの情報を、外部へ出力するようになっている。

【0017】

蓄電部１４は、評価装置１内で使用される電力を蓄える部分であり、例えば、各種方式のバッテリー等を用いて構成されている。また、この蓄電部１４は、例えば図１に示したように、電極２ａ，２ｂを用いて取り出した電力（電流Ｉおよび電圧Ｖに基づいて得られる電力）を、蓄電するようになっている。なお、このようにして樹木９から電力を取り出す場合には、例えば、互いに異種の導電性材料を含む電極２ａ，２ｂが、用いられるようになっている。

【0018】

［動作および作用・効果］
続いて、本実施の形態の評価システムにおける動作（評価システムを利用した評価方法）、作用および効果について、詳細に説明する。

【0019】

まず、世界中で議論されているカーボンニュートラルに向けて、二酸化炭素の排出削減は重要であるものの、二酸化炭素の吸収源に関する議論については少ないのが現状である。例えば、日本国内での二酸化炭素の吸収量のうち、森林による吸収量が８０％以上であると言われている。この森林は、空気中の二酸化炭素を吸収して成長することから、樹木の状態（成長度合い）を直接的に評価することは、重要であると言える。これらのことから、本実施の形態では、樹木９における二酸化炭素吸収量の評価方法について、以下のように規定している。

【0020】

（Ａ．評価方法）
図２は、本実施の形態に係る評価方法（上記した評価システムを用いた、樹木９における二酸化炭素吸収量の評価方法）の一例を、流れ図で表したものである。

【0021】

この図２に示した評価方法では、まず、複数の電極２ａ，２ｂをそれぞれ、例えば図１に示したように、評価対象となる樹木９（幹９０）の表面に取り付ける（ステップＳ１１）。これは、幹９０における表面（表皮）の部分は、相対的に新しい年輪に対応する部分であり、この表皮付近に、根から吸い上げた水分およびイオンが流れるためである。

【0022】

次に、評価装置１内の測定部１１は、このようにして樹木９に取り付けられた複数の電極２ａ，２ｂを用いて、前述した電流Ｉおよび電圧Ｖをそれぞれ測定する（ステップＳ１２）。続いて、測定部１１は、ステップＳ１２にて測定された電流Ｉおよび電圧Ｖに基づいて、樹木９における電気抵抗Ｒ（＝Ｖ／Ｉ）を求める（ステップＳ１３）。なお、この際には前述したように、互いに同種の導電性材料を含む複数の電極２ａ，２ｂを用いて、電気抵抗Ｒが測定されるようになっている。

【0023】

次いで、評価装置１内の評価部１２は、ステップＳ１３にて求められた電気抵抗Ｒに基づいて、樹木９内の水分量Ａｗと、樹木９内のイオン量Ａｉとを評価する（ステップＳ１４）。具体的には、詳細は後述するが、評価部１２は、電気抵抗Ｒ（電圧Ｖ）が増加するのに従って、水分量Ａｗやイオン量Ａｉも増加するとの評価を行う一方、電気抵抗Ｒ（電圧Ｖ）が減少するのに従って、水分量Ａｗやイオン量Ａｉも減少するとの評価を行う。

【0024】

続いて、評価部１２は、ステップＳ１４にて評価された水分量Ａｗの変化や、イオン量Ａｉの変化に基づいて、樹木９におけるＣＯ₂吸収量Ａｃを評価する（ステップＳ１５）。具体的には、詳細は後述するが、評価部１２は、水分量Ａｗの変動幅や、イオン量Ａｉの変動幅が増加するのに従って、ＣＯ₂吸収量Ａｃも増加するとの評価を行う一方、水分量Ａｗの変動幅や、イオン量Ａｉの変動幅が減少するのに従って、ＣＯ₂吸収量Ａｃも減少するとの評価を行う。

【0025】

次に、評価装置１内の出力部（表示部）１３は、Ｓ１３～Ｓ１５にてそれぞれ得られた、電気抵抗Ｒ、水分量Ａｗ、イオン量ＡｉおよびＣＯ₂吸収量Ａｃなどの各情報を、外部へ出力（表示）する（ステップＳ１６）。

【0026】

以上により、図２に示した一連の評価方法が終了となる。

【0027】

（Ｂ．作用・効果）
このようにして本実施の形態では、樹木９に取り付けられた複数の電極２ａ，２ｂを用いて、樹木９内の水分量Ａｗを評価すると共に、評価した水分量Ａｗの変化に基づいて、樹木９におけるＣＯ₂吸収量Ａｃを評価するようにしたので、以下のようになる。

【0028】

すなわち、このようにして得られた樹木９内の水分量Ａｗの情報の変化（例えば、水分量Ａｗの変動幅などの情報）に基づき、樹木９の状態（樹木９の成長度合い）を直接的に評価することができる。言い換えると、そのような水分量Ａｗ（樹木９内での光合成に寄与する水分量Ａｗ）の変化と、樹木９の成長度合い（樹木９の高さや、幹９０の太さなど）との関係性を規定し、樹木９が吸収する二酸化炭素量の（定量的な）評価を実現することができる。その結果、本実施の形態では、樹木９を評価する際の利便性を向上させることが可能となる。

【0029】

また、本実施の形態では、樹木９内の水分量Ａｗを評価する際に、複数の電極２ａ，２ｂを用いて樹木９における電気抵抗Ｒを測定すると共に、測定した電気抵抗Ｒに基づいて水分量Ａｗを評価するようにしたので、以下のようになる。すなわち、樹木９内の水分量Ａｗを簡易な手法で評価することができ、樹木９を評価する際の利便性を、更に向上せることが可能となる。

【0030】

更に、本実施の形態では、互いに異種の導電性材料を含む複数の電極２ａ，２ｂを用いて、樹木９から電力を取り出すと共に、取り出した電力を（評価装置１内の蓄電部１４に）蓄電するようにした場合には、以下のようになる。すなわち、そのようにして樹木９から得られる電力を、例えば、ＩｏＴ（Internet of Things）センサの電源や、非常用照明の電源として、利用することも可能となる。つまり、樹木９そのものを電源として利用することが、可能となる。

【0031】

＜２．実施例＞
続いて、上記実施の形態の評価方法に関する、具体的な実施例について説明する。

【0032】

図３は、電圧Ｖおよび気温Ｔの時間変化の一例を表したものであり、図４は、電圧Ｖ、電流Ｉおよび気温Ｔの時間変化の一例を、表したものである。図５，図６はそれぞれ、電圧Ｖおよび気温Ｔにおける日照時間帯Ｔｓおよび降水時間帯Ｔｒとの対応関係の一例を、表したものである。図７は、電圧Ｖおよび気温Ｔにおける時期別の時間変化の一例を、表したものである。図８～図１１はそれぞれ、樹齢および環境に応じた電圧Ｖの時間変化等の一例を、表したものである。なお、各図における横軸は、時間ｔを示している。また、各図において、電圧Ｖ、電流Ｉおよび気温Ｔに関する符号の図示は、適宜省略している。

【0033】

まず、図３，図４の例によれば、樹木９に発生する電圧Ｖや電流Ｉの増減をモニターすることで、気象データ（気温Ｔのデータや、天候のデータなど）が得られることが分かる。また、樹木９の成長に応じて、電圧Ｖや電流Ｉも変化することになる。ちなみに、樹木９内の細胞壁を観察すると、春や夏の時期では、幹９０の成長は盛んであり、秋や冬の時期では、幹９０の成長はゆっくりであることが分かる。

【0034】

また、図５，図６の例によれば、降水がない場合には、日中の晴れ間（日照時間帯Ｔｓ）に電圧Ｖが減少し、夜間に電圧Ｖが増加することが分かる。また、降水があった場合、降水時間帯Ｔｒにおいて、電圧Ｖが急激に増加する場合が多いことが分かる。これらのことから、樹木９における吸水量（水分量Ａｗ）の変化に応じて、電圧Ｖが変化することが分かる。また、樹木９における水分量Ａｗの変動量（水分の消費量）をモニターすることで、樹木９内での光合成量を把握することができ、ひいては、樹木９におけるＣＯ₂吸収量Ａｃを評価することが可能になると言える。つまり、図５～図１１にそれぞれ示したように、電圧Ｖの増減に応じて、水分量ＡｗおよびＣＯ₂吸収量Ａｃもそれぞれ増減することが分かる。また、図５，図６によれば、降雨量の情報を得ることも可能となる。

【0035】

更に、図７の例によれば、５月前半の時期と５月後半の時期とで、電圧Ｖの大きさが変化している（５月前半の時期と比べて５月後半の時期では、電圧Ｖが減少する傾向にある）ことが分かる。これは、５月前半の時期と比べて５月後半の時期では、気温Ｔが上昇する傾向にあることから、そのような気温Ｔの上昇に伴い、樹木９内の水分量Ａｗが減少する（水分の蒸発量が増加する）ことで、電圧Ｖが減少する傾向にあるものと予想される。このようにして、電圧Ｖをモニターすることで、気温Ｔの情報を得ることも可能となる。

【0036】

加えて、図８～図１１の例によれば、樹木９の樹齢や、樹木９の周囲の環境に応じて、電圧Ｖの変動幅が異なっていることが分かる。具体的には、図８～図１０では、（樹齢５年・陽当たり環境が良好），（樹齢５年・陽当たり環境が劣悪），（樹齢１０年），（樹齢６０年）の各樹木９について、電圧Ｖの時間変化例を示している。また、図１１では、（樹齢６０年）の樹木９における複数のサンプル（Ｎｏ．１１～１４の各サンプル）について、電圧Ｖの時間変化例を示している。これらの図８～図１１の例によれば、電圧Ｖの変動幅をモニターすることで、樹木９の樹齢や、樹木９間でのＣＯ₂吸収量Ａｃの差などを、把握することが可能となる。

【0037】

ここで、特に図１０の例では、（樹齢５年・陽当たり環境が良好），（樹齢５年・陽当たり環境が劣悪），（樹齢１０年），（樹齢６０年）の分類ごとに求められた、電圧Ｖの平均値を示している。この図１０の例によれば、例えば以下のことが分かる。
・（樹齢６０年）の樹木９では、電圧Ｖの増減において、雨の影響が顕著となる
・（樹齢５年・陽当たり環境が良好）の樹木９では、電圧Ｖが比較的安定している
・気温Ｔが上昇する６月中旬以降では、分類ごとの電圧Ｖの差が増加する（樹木９の成長期となるため）

【0038】

また、図１１の例（（樹齢６０年）の樹木９における複数のサンプルについての、電圧Ｖの時間変化例）では、例えば以下のことが分かる。
・図１０の例と同様に、電圧Ｖの増減において、雨の影響が顕著となる
・大雨が降ると電圧Ｖが急激に上昇し、その後晴れた場合でも、数日間では電圧Ｖが高止まりする
・昼夜での電圧Ｖの差が、ほとんどない
・上記した他の分類の場合と比べ、全体的に電圧Ｖの値は低めである一方、雨天時に限っては、他の分類の場合と比べ、電圧Ｖの値が高くなる（１（Ｖ）以上の上昇）

【0039】

＜３．変形例＞
以上、実施の形態および実施例を挙げて本開示の技術を説明したが、本技術はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。

【0040】

例えば、上記実施の形態等において説明したシステムや装置、部材の構成（具体例や配置位置、材料、個数等）は限定されるものではなく、他の構成としてもよい。具体的には、上記実施の形態等では、樹木９の表面に複数の電極２ａ，２ｂが刺されていることによって、複数の電極２ａ，２ｂが樹木９に取り付けられている場合の例について説明したが、この場合の例には限られない。すなわち、例えば他の手法を用いて、複数の電極２ａ，２ｂを樹木９に取り付けるようにしてもよい。また、上記実施の形態等では、２つの電極２ａ，２ｂを用いた場合の例について説明したが、この場合の例には限られず、例えば3つ以上の電極を用いるようにしてもよい。

【0041】

また、上記実施の形態等では、評価装置１内において、樹木９から取り出した電力を蓄電部１４に蓄電する場合の例について説明したが、この場合の例には限られない。すなわち、例えば、蓄電部１４におけるこのような機能（樹木９から取り出した電力を蓄電する機能）を、設けないようにしてもよい。

【0042】

更に、上記実施の形態等で説明した二酸化炭素吸収量の評価方法についても、上記実施の形態等で説明した手法には限られず、例えば、他の手法を用いるようにしてもよい。

【0043】

加えて、本技術では、これまでに説明した内容を、任意の組み合わせで適用することも可能である。

【0044】

なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。

【0045】

また、本発明は、以下のような構成を取ることも可能である。
（１）
樹木に取り付けられた複数の電極を用いて、前記樹木内の水分量を評価するステップと、
評価した前記水分量の変化に基づいて、前記樹木における二酸化炭素吸収量を評価するステップと
を含む、二酸化炭素吸収量の評価方法。
（２）
前記水分量を評価するステップでは、
前記複数の電極を用いて、前記樹木における電気抵抗を測定すると共に、
測定した前記電気抵抗に基づいて、前記水分量を評価する
上記（１）に記載の二酸化炭素吸収量の評価方法。
（３）
同種の導電性材料を含む前記複数の電極を用いて、前記電気抵抗を測定する
上記（２）に記載の二酸化炭素吸収量の評価方法。
（４）
異種の導電性材料を含む前記複数の電極を用いて、前記樹木から電力を取り出すと共に、取り出した前記電力を蓄電するステップを、更に含む
上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の二酸化炭素吸収量の評価方法。
（５）
前記樹木の表面に前記複数の電極が刺されていることにより、前記複数の電極が前記樹木に取り付けられている
上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の二酸化炭素吸収量の評価方法。

【符号の説明】

【0046】

１…評価装置、１１…測定部、１２…評価部、１３…出力部（表示部）、１４…蓄電部、２ａ，２ｂ…電極、９…樹木、９０…幹、９１…葉、Ｇ…地面、Ｉ…電流、Ｖ…電圧、Ｒ…電気抵抗、Ａｗ…水分量、Ａｉ…イオン量、Ａｃ…ＣＯ₂吸収量、Ｔ…気温、ｔ…時間、Ｔｓ…日照時間帯、Ｔｒ…降水時間帯。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】