[論文レビュー] A Blockchain-based Carbon Credit Ecosystem

Soheil Saraji, Mike Borowczak|arXiv (Cornell University)|Jul 1, 2021

Blockchain Technology Applications and Security参考文献 4被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、スマートコントラクトを用いて透明性を高め、取引コストを削減し、炭素クレジット市場における過剰発行や二重払いの問題を防止するブロックチェーンベースの炭素クレジットエコシステムを提案する。標準化された発行および抹消プロトコルを用いた炭素クレジットのトークン化、分散型自動市場メイカーの統合、多様なステークホルダーの参加を可能にする仕組みにより、取引の流動性、アクセス可能性、信頼性が向上する。

ABSTRACT

Climate change and global warming are the significant challenges of the new century. A viable solution to mitigate greenhouse gas emissions is via a globally incentivized market mechanism proposed in the Kyoto protocol. In this view, the carbon dioxide (or other greenhouse gases) emission is considered a commodity, forming a carbon trading system. There have been attempts in developing this idea in the past decade with limited success. The main challenges of current systems are fragmented implementations, lack of transparency leading to over-crediting and double-spending, and substantial transaction costs that transfer wealth to brokers and agents. We aim to create a Carbon Credit Ecosystem using smart contracts that operate in conjunction with blockchain technology in order to bring more transparency, accessibility, liquidity, and standardization to carbon markets. This ecosystem includes a tokenization mechanism to securely digitize carbon credits with clear minting and burning protocols, a transparent mechanism for distribution of tokens, a free automated market maker for trading the carbon tokens, and mechanisms to engage all stakeholders, including the energy industry, project verifiers, liquidity providers, NGOs, concerned citizens, and governments. This approach could be used in a variety of other credit/trading systems.

研究の動機と目的

• 現在の炭素クレジット市場に見られる、透明性の欠如、過剰クレジット発行、高額な取引手数料といった構造的非効率性を是正すること。
• ブロックチェーン技術を活用した分散型で透明性があり、標準化された炭素クレジットエコシステムを設計すること。
• スマートコントラクトを用いて、炭素クレジットの発行、取引、退役を安全で検証可能かつ自動化できる仕組みを実現すること。
• エネルギー供給業者、検証機関、NGO、政府、市民を統合した一元化されたデジタルマーケットプレイスに統合することで、ステークホルダーの参加を促進すること。
• 他のクレジットおよび商品取引システムにも適用可能なスケーラブルで相互運用可能なフレームワークを構築すること。

提案手法

• 炭素クレジットをブロックチェーンでトークン化し、固有の識別子と検証可能なルートを持つデジタル取引可能資産を創出する。
• スマートコントラクトによる標準化された発行および抹消プロトコルの実装により、クレジットの正確な発行と退役を保証する。
• 注文書のない、恒久的で信頼性のない炭素トークン取引を可能にする、分散型でフリーの自動市場メイカー（AMM）の設計。
• 検証機関、流動性提供者、規制当局を含む、複数参加者によるガバナンスメカニズムの統合。
• すべての取引の改ざん不能性、監査可能性、およびグローバルなアクセス性を確保するため、パブリックブロックチェーンインfraの活用。
• 市民やNGOなど従来の参加者でない人々をも巻き込むインcentive構造の規定。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ブロックチェーン技術は、炭素クレジットシステムにおける過剰クレジット発行や二重払いをどのように排除できるか？
• RQ2 スマートコントラクトに基づくどのようなメカニズムが、炭素クレジットの発行および退役の透明性と検証可能性を保証できるか？
• RQ3 分散型自動市場メイカーは、炭素取引における中間業者依存を減らし、流動性をどのように向上できるか？
• RQ4 政府やNGOを含む多様なステークホルダーが参加可能なデジタル炭素市場において、どのようなデザインパターンが可能か？
• RQ5 トークン化され、ブロックチェーンネイティブな炭素クレジットエコシステムは、グローバル市場においてどの程度の標準化とスケーラビリティを達成できるか？

主な発見

• 不可逆的なブロックチェーン記録により、炭素クレジットのライフサイクル管理におけるエンドツーエンドの透明性が実現される。
• スマートコントラクトに基づく発行および抹消プロトコルは、過剰発行や不正な請求のリスクを顕著に低減する。
• 自動市場メイカーの統合により、中央集権的な注文書が不要な状態で、継続的な流動性と価格発見が保証される。
• プロジェクト開発者、検証機関、市民を含むステークホルダーが、安全かつ透明に炭素クレジットマーケットプレイスに参加できる。
• 標準化と相互運用性が支援され、異なる炭素市場および規制フレームワークへの採用が可能になる。
• 中間業者を排除することで取引コストが削減され、その節約分は気候プロジェクトに再投資可能となる。