マックス・クラウスは、ビットコインを少しばかり購入しようかと考えていた。クラウスは米環境保護庁（EPA）で働くエンジニアで、専門分野はごみの埋立場からの二酸化炭素（CO2）排出モデルの作成だ。理系の人間の常として、彼はデータを集めるところから始めようと思った。
ビットコインの価格は当然として、それ以外に新たなビットコインの採掘（マイニング）にかかる時間やコストについても調べてみた。そして、どれだけのエネルギーが必要かに気づいたのである。
クラウスは「おいおい、こんなに電力がいるのかよ、と思いました」と言う。「初めは間違いかとも思いましたが、実際にそれだけの電力が消費されているのです」
クラウスの計算はいい加減なものではない。仮想通貨（暗号通貨）のブログで見かける“釣り”や、公的機関のリポートにあるような仮想通貨への懸念を立証するために提示される数字とも違う。
彼は主要な仮想通貨4種類（ビットコイン、イーサリアム、ライトコイン、モネロ）の消費電力と、それによるCO2排出量を計算してみた。その結果は、科学誌『Nature』を出版するNature Researchが2016年に創刊した『Nature Sustainability』誌に掲載されている。つまり、専門家による査読を経て、科学的な見地からひとつの判断基準として認められたのだ。
スロヴェニアの消費電力に匹敵
仮想通貨と関連産業を巡っては、過去数年にわたってささやかれている“謎”がある。分散台帳技術を基にした仮想通貨は、いったいどれだけのエネルギーを消費しているのかという問題だ。仮想通貨は地球環境と人類にとって大きな脅威なのだろうか。
サトシ・ナカモトが誰であれ、ちょうど10年前に発表されたビットコインのアイデアを世に知らしめた論文には、「デジタル通貨においてはコピー＆ペーストによって何かを生み出すことができる」と書かれていた。ネットワーク上のありとあらゆる電子取引をブロックチェーンに記載していくことで、報酬が得られるのだ。
具体的には「SHA-256」という関数を使い、ネットワーク上の誰もが合意するハッシュ値を生成する。これによりシステム上に新しいブロックが生まれるが、ハッシュ値の計算を行った者はその見返りとしてビットコインを与えられるという仕組みだ。システムは新しいブロックを生成したのは自分だということを証明しなければならないため、このプロトコルは「プルーフ・オブ・ワーク（POW）」と呼ばれた。
クラウスが仮想通貨の消費するエネルギーを導き出すために使ったのは、ごく標準的な分析方法である。すなわち、ブロックチェーンのネットワークやサイトで、特定時間単位（1日、1秒など）当たりにどれだけの計算が行われているかを割り出すのだ。
これは「採掘速度（ハッシュレート）」と呼ばれる。例えば、2018年8月のハッシュレートは、ビットコインだけで毎秒5,000京（「京」は10の16乗）ハッシュだった。
次に必要なデータは、マイニング用コンピューターの上位機種の消費電力だ。ここでは話が少し複雑になるのだが、その理由についてはあとで説明する。とにかく、ハッシュ値とこの数字を使えば、仮想通貨ネットワークが使っている電力量を計算することができる。
過去の推計では、ビットコインの年間の消費電力量は4〜5テラワット時、最大でも44テラワット時というものだった。これは2017年の香港の電力消費と同じくらいである。なお、クラウスの出した数字は8.3テラワット時で、アンゴラの年間の電力消費とほぼ等しい。
しかし、クラウスはビットコインだけでは満足せず、イーサリアム、ライトコイン、モネロについても電力消費を計算した。4種類の合計に小規模な仮想通貨も加えると、年間16.6テラワット時という数字が出てきた。ここまで来ると、スロヴェニアの電力量と同程度になる（ついでにキューバにも手が届きそうだ）。
採掘環境によって異なる消費電力
仮想通貨の消費している電力量の試算はほかにもいくつかあるが、どれもクラウスの数字と大きくは違わない。また、研究者たちは実際の電力消費は推計値より大きいはずだと考えている。
なぜなら、クラウスも論文で指摘しているように、マイニングは大量のコンピューターを使って商用レヴェルで行われていることが多いため、マシンから放出される熱への対策が不可欠になる。しかし、試算では冷却に使われる電力量は対象に含めていないからだ。
また、ほとんどの試算において、マイニングに使われているコンピューターの種類はあくまでも推測にすぎない。実際には違うコンピューターが使われていれば、消費電力は変わってくる。クラウスは「ネットワーク全体を俯瞰して大まかな分析をしただけです。実態とのギャップを埋めるには、それぞれの施設で導入されている機器を個別に見ていく必要があります」と説明する。
しかし、こうした情報を入手するのは困難だ。プライスウォーターハウスクーパース（PwC）のアナリストのアレックス・デフリースは、自身のブログ「Digiconomist」で仮想通貨の電力消費に関する試算を出している。デフリースはエネルギー分野の学術誌『Joule』のために書いた記事で、この種のデータの重要性を指摘する。
例えば、マイニング専用マシンでも最上位機種「Antminer S9」のハッシュレートは、毎秒14テラハッシュだが、消費電力はわずか1,372ワットで済む。しかし、「PlayStation 3」で同じことをやろうと思ったら50万台を動かさなければならず、消費電力は40メガワットに達する。「Antminer S9」の3万倍だ。
温室効果ガスという懸念
しかも、不確定要素はそれだけではない。デフリースは「冷却装置にはCPUは付いていないため電力量も限られますが、数があればそれなりの量の電気が必要です」と話す。「また、ネットワーク全体で省エネ性能を追求した最新のマシンが導入されているわけではありません。効率の悪いコンピューターをあえて使う理由はいくらでもあります」
試算の正確性はともかく、仮想通貨の消費電力は実際に問題なのだろうか。クラウスは論文で、概念としての仮想通貨のマイニングを現実世界と結び付けようとした。
具体的には、仮想通貨に加え、貴金属（金、プラチナなど）、レアメタルといった物質1ドル相当を得るのに必要なエネルギー量を計算したのだ。それによると、仮想通貨1ドル分を得るのには17メガジュールかかるのに対し、銅では4メガジュールで1ドル相当を得ることができる。
さまざまな研究から言えるのは、仮想通貨にはやはり温室効果ガスという懸念が付いて回るということだ。分散型で安全、かつ政府のような管理機関を必要としないこの夢の通貨をめぐっては、推進派も否定派も地球環境への影響に大きな関心を抱いている。
温室効果ガスの問題は、使われる電力がどのような方法で生み出されているのかという点に帰着する。水力や地熱のような再生可能エネルギー由来の電力であれば、排出量はもちろんゼロだ。再生可能エネルギー由来の電力をマイニングに使ってしまうことで、明かりをつけたりエアコンを使ったりといったより一般的な用途に割り当てられるクリーンなエネルギーが減ってしまうという現象は起こるだろう。
クラウスの試算によれば、ビットコインはほかの通貨と比べて大量のCO2を生み出している。また、もうひとつの発見は地域差だ。例えば、中国で採掘されるビットコインはカナダのビットコインと比べて、CO2の排出量が4倍になるという。
世界の電力が枯渇する？
こうした問題は深刻だ。環境関連のニュースを扱うオンラインメディア『Grist』のある記事は、ビットコイン産業の電力消費は来年7月までに全米の電力消費を上回るという試算を紹介している。現在のペースでマイニングが続けられれば、2020年2月には世界で発電される電力をすべて使い果たしてしまう可能性もあるという。
それは大げさだとしても、ハワイの研究者たちは『Nature Climate Change』に掲載された論文で、クラウスやデフリースと同じような方法を用いて、昨年のビットコイン関連の排出量の推計値を出した。結果はCO2換算で実に6,900万トンだ。研究者たちは、仮想通貨市場がこのまま拡大を続ければ、それが排出する温室効果ガスによって2030年代半ばまでに地球の平均気温が2℃上昇するとの見方を示している。
仮想通貨が地球環境に害を及ぼしていることは周知の事実だ。ただ、環境破壊の原因となっているのは何も仮想通貨だけではない。通貨という分野に限っても、例えば紙幣を印刷するだけで温室効果ガスは発生する。
ニューヨーク大学で仮想通貨を研究するジョゼフ・ボノーは、「マーケットは学術誌に掲載された論文など気にもとめません」と言う。「究極的にはただの経済の問題です。ビットコインとブロックチェーンに需要があれば、マイニングは続くでしょう」
現状打開に向けた方法があるのかはわからない。今年に入って仮想通貨の価格が落ち込み始めたあとも、ネットワーク上のハッシュレートは上昇していた。つまり仮想通貨の価値とマイニングにかかるコストは乖離しているようにも見える。だとすれば、問題の根源はここにあるように思われるが、ボノーはハッシュレートは後追いの指標にすぎないと指摘する。
「マイニングを始めるには固定費がかかります。マシンや場所を確保しなければなりませんし、電気代の限界費用もあります。ですから、大規模なマイニングは通常は非常に高い利益率の下で行われています。仮想通貨の相場が大幅に下落しても、採掘を続けてそれなりに利益が出る水準です」
また、マイニングを専門にする業者なら、電気代は使った分だけ払う従量制の契約ではなく、使い放題の定額プランという可能性もある。これならコストはさらに安くなる。
単純にコストがかかりすぎる
ほかにも、マイニング問題を悪化させているある仕組みがある。ナカモトはビットコインの発行数に2,100万BTCという上限を設定した。コインの総量がこれに近づくにつれて採掘は難しくなっていく。ボノーはこう話す。
「ビットコインが将来的に従来型の通貨に取って替わると信じる人はたくさんいます。それが現在の高値を支えているのです。ただ、仮にビットコインが100年後に地球上の唯一の通貨になったとしても、システムは大きく変化するでしょう」
2,100万BTCという上限や取引手数料、POWといったことはすべて、プログラミング言語で書かれたルールにすぎない。なお、イーサリアムはプルーフ・オブ・ステーク（POS）という別の検証方式を採用している。また、ライトニングネットワークと呼ばれる新しいプロトコルによって、仮想通貨全般の効率が改善するとされている。
ボノーは「もし米国や中国がビットコインの消費電力量は国家にとって脅威だと考えて禁止すれば、システムの存続は不可能です」とも指摘する。「政府の規制の届かないところで運営を続けることは可能かもしれませんが、いまのようにギガワット単位の電力を使うことは無理でしょう。また、それだけの電力を密かに発電するというのも現実的ではありません」
最後にもうひとつだけ。クラウスはビットコインのマイニングに手を出したのだろうか。それは本人に聞いてみよう。「マイニングは断念しました。採掘に必要な装置などを揃えることを考えれば、コインを普通に買うほうが安上がりだと気付いたからです」
つまり、分散型、政府による管理を必要としない、絶対に安全といった仮想通貨のメカニズムに問題があるのではなく、単純にコストがかかりすぎるのだ。
クラウスは仮想通貨で大儲けはしなかったし、いまの仕事を辞めるつもりもないという（なお、今回の研究にEPAからの補助などは一切行われていない）。「大きな利益は出ていません。みんなと同じで、もう少し早くから投資を始めていればよかったなと思っただけです」
TEXT BY ADAM ROGERS
TRANSLATION BY CHIHIRO OKA