イーサリアム（ETH）は環境にやさしいのか？最新研究まとめ

ブロックチェーン技術の進展に伴い、暗号資産（仮想通貨）の環境負荷が世界的な課題として認識されるようになりました。特に、プルーフ・オブ・ワーク（PoW）を採用していたビットコイン（BTC）は、その莫大な電力消費量から環境への影響が懸念されてきました。イーサリアム（ETH）も当初PoWを採用していましたが、2022年9月にプルーフ・オブ・ステーク（PoS）への移行（通称：The Merge）を完了し、環境負荷の低減が期待されています。本稿では、イーサリアムのPoS移行が環境に与える影響について、最新の研究結果を基に詳細に解説します。

1. ブロックチェーンと環境負荷：PoWとPoSの比較

ブロックチェーン技術は、分散型台帳を維持するために、ネットワーク参加者（ノード）が複雑な計算問題を解く必要があります。この計算問題を解くプロセスがマイニングと呼ばれ、PoWを採用するブロックチェーンでは、マイニングに膨大な電力が必要となります。マイニングを行うためには、高性能なコンピューターと冷却システムが不可欠であり、その電力消費量は国家規模に匹敵するとも言われています。電力源が化石燃料に依存している場合、二酸化炭素（CO2）排出量が増加し、地球温暖化を加速させる可能性があります。

一方、PoSは、マイニングの代わりに、暗号資産の保有量（ステーク）に応じてブロック生成の権利が与えられる仕組みです。PoSでは、複雑な計算問題を解く必要がないため、PoWと比較して電力消費量を大幅に削減できます。ブロック生成者は、自身の保有する暗号資産を担保として提供し、不正な行為を行った場合には担保を没収されるというインセンティブが働くため、セキュリティも確保されます。

2. イーサリアムPoS移行（The Merge）の詳細

イーサリアムは、当初PoWを採用していましたが、スケーラビリティ問題や環境負荷の問題を解決するために、PoSへの移行計画を進めてきました。2022年9月に完了したThe Mergeは、イーサリアムのコンセンサスアルゴリズムをPoWからPoSに変更する大規模なアップデートであり、暗号資産業界全体に大きな影響を与えました。

The Mergeのプロセスは、大きく分けて以下の3つの段階に分けられます。

• Beacon Chainの立ち上げ： 2020年12月に、PoSの基盤となるBeacon Chainが立ち上げられました。Beacon Chainは、PoSのノード（バリデーター）が参加し、ブロック生成の権利を抽選する役割を担います。
• Mergeの準備： Beacon Chainと既存のイーサリアムメインネットを接続するための準備が行われました。
• The Mergeの実行： 2022年9月15日に、The Mergeが実行され、イーサリアムメインネットのコンセンサスアルゴリズムがPoSに切り替えられました。

3. The Merge後のイーサリアムの電力消費量

The Merge後のイーサリアムの電力消費量は、PoW時代と比較して劇的に減少しました。複数の研究機関が、The Merge後のイーサリアムの電力消費量を測定しており、その結果は以下の通りです。

• ConsenSys： The Merge後、イーサリアムの電力消費量は99.95%以上減少したと報告しています。
• Digiconomist： The Merge前、イーサリアムの年間電力消費量は112TWhでしたが、The Merge後は年間電力消費量が0.01TWh未満に減少したと推定しています。
• Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index (CBECI)： CBECIも、The Merge後、イーサリアムの電力消費量が大幅に減少したことを確認しています。

これらの研究結果から、The Mergeがイーサリアムの環境負荷を大幅に低減したことが明らかになりました。The Merge後のイーサリアムの電力消費量は、小規模な都市の電力消費量に匹敵する程度まで減少しており、環境への影響は大幅に軽減されました。

4. イーサリアムの環境負荷に関する課題と今後の展望

The Mergeによってイーサリアムの電力消費量は大幅に減少しましたが、環境負荷に関する課題が完全に解消されたわけではありません。PoSにおいても、バリデーターの運用には電力が必要であり、ネットワーク全体のセキュリティを維持するためには、一定程度の電力消費は避けられません。また、イーサリアムのスケーラビリティ問題が解決されない場合、トランザクション数が増加し、電力消費量が増加する可能性もあります。

イーサリアムの開発チームは、スケーラビリティ問題を解決するために、シャーディングと呼ばれる技術の開発を進めています。シャーディングは、ブロックチェーンを複数のシャード（断片）に分割し、各シャードで並行してトランザクションを処理する技術です。シャーディングが実現すれば、イーサリアムのスケーラビリティが大幅に向上し、電力消費量の増加を抑制することができます。

また、イーサリアムの電力源のグリーン化も重要な課題です。バリデーターが再生可能エネルギーを利用することで、イーサリアムのカーボンフットプリントをさらに削減することができます。多くのバリデーターが、再生可能エネルギーの利用を積極的に進めており、イーサリアムのエコシステム全体で環境負荷の低減に向けた取り組みが進められています。

5. 他のPoSブロックチェーンとの比較

イーサリアム以外にも、PoSを採用しているブロックチェーンは多数存在します。代表的なPoSブロックチェーンとしては、カルダノ（ADA）、ソラナ（SOL）、ポルカドット（DOT）などが挙げられます。これらのPoSブロックチェーンの電力消費量は、イーサリアムと同様に、PoWブロックチェーンと比較して大幅に低減されています。

ただし、PoSブロックチェーンの電力消費量は、コンセンサスアルゴリズムの種類やネットワークの設計によって異なります。例えば、Delegaed Proof of Stake (DPoS) を採用しているブロックチェーンは、PoSと比較して電力消費量が少ない傾向があります。また、ネットワークのトランザクション数やノード数も、電力消費量に影響を与えます。

イーサリアムは、PoSブロックチェーンの中でも、最も規模が大きく、開発コミュニティも活発です。そのため、イーサリアムの技術的な進歩は、他のPoSブロックチェーンにも影響を与える可能性があります。イーサリアムのスケーラビリティ問題の解決や、電力源のグリーン化に向けた取り組みは、他のPoSブロックチェーンにとっても参考になるでしょう。

6. 最新の研究動向

イーサリアムの環境負荷に関する研究は、The Merge後も活発に進められています。最近の研究では、The Merge後のイーサリアムの電力消費量の詳細な分析や、PoSのセキュリティに関する研究、スケーラビリティ問題の解決に向けた技術的な提案などが発表されています。

例えば、ある研究では、The Merge後のイーサリアムの電力消費量が、従来の推定よりもさらに少ない可能性が示唆されています。また、別の研究では、PoSのセキュリティを強化するための新しいコンセンサスアルゴリズムが提案されています。これらの研究成果は、イーサリアムのエコシステム全体の発展に貢献することが期待されます。

まとめ

イーサリアムのPoS移行（The Merge）は、暗号資産業界における環境負荷低減に向けた重要な一歩となりました。The Merge後のイーサリアムの電力消費量は、PoW時代と比較して劇的に減少しており、環境への影響は大幅に軽減されました。しかし、環境負荷に関する課題が完全に解消されたわけではありません。イーサリアムの開発チームは、スケーラビリティ問題の解決や、電力源のグリーン化に向けた取り組みを進めており、今後の技術的な進歩によって、イーサリアムの環境負荷はさらに低減される可能性があります。イーサリアムは、持続可能なブロックチェーン技術の実現に向けて、重要な役割を担っていくことが期待されます。