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循環型の廃棄物管理：見過ごされているが強力な気候変動対策となる

ゴミは人為的なメタン排出の8％を占めているが、最近の分析によると、循環型廃棄物管理に切り替えることで、2050年までにゴミからの排出量を88％も削減できることがわかりました。文：Sarah DeWeerdt 2022年1月18日（Click here for the original English version）新しい研究によると、物の捨て方を変えるだけで、現在年間1億5千万トンを排出し、大気汚染の原因となっている二酸化炭素を2050年までにほぼ取り除くことができるという。世界人口の増加や富裕化に伴い、ゴミの量は年々増加しています。世界のゴミの量は2015年から2050年の間にほぼ倍増する可能性があります。しかし、そのゴミはあまり効果的に管理されていないことがよくあります。リサイクルされているゴミは全体の約13％、コンポストされているのは5.5％にすぎません。低所得国では、ゴミは管理されていないゴミ捨て場に捨てられたり、外に散乱していたり、野外で燃やされたりすることがよくあります。ゴミは、大気汚染、水質汚染、温室効果ガスの排出など、さまざまな環境負荷を引き起こします。しかし、気候変動に関する議論において、ゴミの管理は見落とされがちです。…

メデューサを超える技術：化学者が二酸化炭素を瞬時に固体に変える

二酸化炭素を固体の炭素に戻す技術は商業的に実現可能で、建築材料やその他の有用な製品に利用することができます。文：Prachi Patel 2022年1月27日（Click here for the original English version）オーストラリアの研究者らは、二酸化炭素を固体炭素に変換する方法を発見しました。固体炭素は、他の製品に加工したり、安全に保管することができます。この方法は、セメントや鉄鋼などの重工業から排出される二酸化炭素を削減する方法として有効です。再生可能エネルギーが世界的に普及しても、二酸化炭素を排出する化石燃料への依存は数十年続くと考えられます。さらに、セメント製造など特定の産業プロセスでは、化学的性質から二酸化炭素が排出されるため、脱炭素化が難しいということもあります。 Energy &…

糖蜜のような素材で風力発電や太陽光発電に必要な大規模な蓄電池を安価に作ることができる

マンガンを主成分とするシロップ状の液体は、一度に数ヶ月間エネルギーを貯蔵することができ、フロー電池のコストを劇的に削減することができます。文：Prachi Patel 2021年12月9日 (Click here for the English version) 外が暗くなっても送電網に電力を流し続けるには、大量の太陽光や風力エネルギーを蓄電することが重要になります。フロー電池と呼ばれる電池技術は、大規模なエネルギー貯蔵に有望ではありますが、安価で豊富な材料が必要です。糖蜜のような質感の新しい電極材料は、その要求に応えることができるかもしれません。その黒くてシロップのような材料を「Joule」誌に発表したMITの技術者らは、この材料を使って作った電池は、最先端のバナジウムベースのフロー電池と同じように機能し、コストもはるかに安価であると述べています。フロー電池は、化学エネルギーを大きなタンクに溜めた液体に蓄えるものです。電解液はポンプで膜を通過し、イオン交換によって電池を放電させ、電気を供給したり、充電したりします。電解液は一度に数ヶ月間エネルギーを蓄えることができ、タンクの大きさを大きくすれば、より大量のエネルギーを蓄えることができます。フロー電池はリチウムイオン電池よりも安価ですが、現在最もよく使われている化学物質は高価で通常、鉱山の副産物として生産されるバナジウムです。そこで機械工学者のYang Shao-Horn氏らは、より安価で、より豊富な代替物質を見つけたいと考えました。…

海の中のプラスチックゴミの島が新しい住処になる？

海に浮かぶ巨大なプラスチックの島は、沿岸環境から侵入した種と太平洋の真ん中に生息する生物による、新しいハイブリッドの生態系が住む実験場となっています。「新外洋性」と呼ばれる世界をご紹介します。文：Warren Cornwall 2021年12月15日 (Click here for the English version) 海の真ん中でゆらゆらと揺れるイソギンチャクを見つけるのは、サハラの砂丘で熱帯雨林に生息するカポックの木に偶然出会うようなものです。しかし、近年、プラスチックゴミを探して太平洋を航海している人々が、最も近いビーチから何百キロも離れた瓦礫に付着している沿岸生物の群れを捕獲しています。イソギンチャク、エビのような小さな生き物、扇形のポリプなど、通常は海岸近くに生息する生物が、海の中のゴミの小島で繁栄しているようだということがわかり、科学者らは様々な生物の生息可能な場所に関する基本的な前提を考え直さざるを得なくなっています。科学者はこのような生物群集を「新外洋性（Neopelagic）」と呼ぶことも提案しています。スミソニアン環境研究センターのMarine Invasions Labを率いる海洋生態学者で、この研究チームの一員であるGreg…

回収したプラスチックで海洋環境整備船を動かしてみては？

プラスチック廃棄物を船の燃料にすれば、新たな化石燃料の排出がなくなり、清掃作業の時間を短縮できる文：Prachi Patel 2021年11月25日 (Click here for the English version) 世界中の海では、大量のプラスチックごみが何年にもわたって漂い、海洋動物や海鳥に悪影響を与えています。海の清掃に出かける船は、通常、ゴミを船内に保管し、何千キロもかけて港まで運んでいます。この新しい研究は、プラスチックごみを船上で燃料に変え、自力で清掃活動を行うという効率的な方法を提案しています。これにより、港への往復回数が減り、船が必要とする化石燃料も不要になると研究者らは米国科学アカデミー紀要に報告しています。海には、毎年480万トンから1270万トンのプラスチックが流れ込んでいます。これらのプラスチックの多くは、海流によって形成される渦の部分に蓄積されます。このプラスチックのゴミを除去するプロジェクトが現在実施されています。最も注目されているのは、2013年に発足した非営利団体「The Ocean Cleanup」です。このプロジェクトでは、小型船を使って浮いているブームを公海上で曳航し、浮遊する海洋プラスチック汚染の90％を除去することを計画しています。…

真の循環型ソリューション：植物から作られたバイオプラスチックが新たな作物を育てるための栄養分に

研究チームは、バイオプラスチックを尿素に変える技術を実証し、肥料を作る際の排出量を削減することに成功しました。文：Emma Bryce 2021年11月5日 (Click here for the English version) 研究チームは、バイオプラスチックを肥料に変える技術を開発しました。これは、プラスチックの廃棄物と排出量の多い肥料生産という2つの問題に取り組むものです。化石燃料を原料とする通常のプラスチックとは異なり、バイオプラスチックは、トウモロコシ、小麦、農業廃棄物などの再生可能な原料を用いて製造されます。化石燃料を使用しないため、排出量が少ないのが特徴です。しかし、従来のプラスチックと同様に、製造工程で高い耐久性を実現しているため、自然界では分解されにくいという特徴があります。つまり、バイオプラスチックは環境に優しい素材であるにもかかわらず、環境を汚染したり、寿命の長い汚染性の高いマイクロファイバーを海に流したりする可能性があるのです。しかし、Green Chemistry誌に掲載された研究者らの報告によると、この問題を解決し、さらには、より環境負荷の低いバイオプラスチックに移行する理由を与える解決策があると指摘しています。研究チームは、化石燃料を使用するプラスチックに代わって、広く普及しているポリイソソルビドカーボネートというバイオプラスチックに着目して調査を実施しました。このバイオベースのポリマーは、グルコースを原料とし、そこからモノマーを生成し、カーボネート結合で結合させたものです。このため通常は分解に時間がかかる硬い構造になっています。しかし研究者らは、アンモニアを加えて炭酸結合を切断することが必要となるプロセスであるバイオプラスチックのケミカルリサイクルで、窒素を多く含む尿素という非常に有用な副産物が得られることを発見しました。…

既存の3つの技術を組み合わせることで、エミッションフリーのプラスチックを手頃な価格で実現

リサイクル、バイオプラスチック、二酸化炭素利用を最適に組み合わせたシミュレーションでは、エネルギーとコストを節約しながら、排出量はゼロをわずかに下回りました。文： Prachi Patel 2021年10月14日 (Click here for the English version) 新型コロナウイルスのパンデミックにより、感染予防に使われる防護具の使用やテイクアウト・宅配の急増により、2020年の世界のプラスチック廃棄物は前年の2倍以上になっています。プラスチックによる汚染は気候問題でもあります。そして、ほとんどのプラスチックは製造のために化石燃料を使用して作られ、寿命が尽きると燃やされています。しかし新しい研究によると、温室効果ガスの排出量が正味ゼロのプラスチックを、現状よりも低コストで作ることができる可能性があるとのことです。もちろん、これを実現するのは簡単ではありません。そのためには、プラスチックの製造にバイオマスや回収した二酸化炭素を使用することに加え、現在10％以下であるリサイクル率を70％まで高める必要があります。現在、プラスチックの製造には世界の石油の約6％が使われています。この割合は、2050年には20％にまで増加すると予想されています。そのため、プラスチックに関連する温室効果ガスの排出量を削減することがパリ協定の気候目標を達成するための鍵となります。リサイクルや、バイオマスや二酸化炭素を利用してプラスチックを作ることは、いずれも排出量の削減につながることがわかっています。しかし、これらの循環型技術は、高価でエネルギーを大量に消費すると考えられています。ドイツ・アーヘン工科大学の研究者は、「プラスチックによる排出量をネットゼロにするために循環型技術をどのように組み合わせるかということを明らかにした研究はない」と述べています。…

大気中のマイクロプラスチックが気候に与える影響を探る初の研究

マイクロプラスチックは、太陽光を散乱させて冷却させる一方で、放射線を吸収して温暖化に寄与するという、少し複雑な性質を持っている文： Prachi Patel 2011年10月21日 (Click here for the English version) プラスチックは陸や海を汚染しているだけでなく、私たちが呼吸する大気中にも存在しています。微小なプラスチックの破片は、地表から大気中に舞い上がり、地球を駆け巡り、世界各地に降り注いでいます。では、この大気中のマイクロプラスチックは気候にどのような影響を与えるのでしょうか。この問題に取り組んだ最初の研究は、これが少し複雑なものであることを証明しています。今のところ、マイクロプラスチックは気候にごくわずかな冷却効果を与えていると研究者らは学術誌Natureで報告しています。しかし、特に大気中のマイクロプラスチックの密度が高くなると、その影響は逆転し、地球を温暖化させる可能性があるとのことです。粒子の種類や大気中の分布状況によっても大きく異なります。ニュージーランドのカンタベリー大学の大気科学者であるLaura Revell氏は、大気中のマイクロプラスチックの研究はまだ新しいので、正確な分析を行うには十分なデータがないと指摘しています。 Revell氏の研究は、マイクロプラスチックがどのように地球上で広がっていくのか、より詳しく理解する必要があることを示しています。また、プラスチックの生産量が増加し、それに伴ってプラスチックによる大気汚染が進むと、気候へ悪影響がある可能性を指摘しています。…

気候変動を食い止めるには時間がないと現実を伝えてもいいかもしれない

ある調査によると、気候変動対策に残されたタイムリミットについて言及することは絶望をもたらすものではなく、むしろ人々がより意欲的に関連対策を支持することに繋がることがわかりました。文：Sarah DeWeerdt 2021年9月21日 (Click here for the English version) 急激で壊滅的な気候変動が起こる前に排出量を削減するために残された時間は12年であるという記事を読むと、人々は政府の気候政策を支持する意欲を高めることが新しい研究で明らかになりました。また、タイムリミットを明確にしたメッセージは、気候変動に対する個人および集団による行動の両方が効果的であるという意識を高めるということもわかりました。今回の研究結果は、気候変動に関するコミュニケーションについての議論に寄与するものであり、気候変動対策の緊急性を表現するのにためらう必要がないことを示唆しています。この議論は2018年に気候変動に関する政府間パネル（IPCC）の報告書が温室効果ガスの排出量を削減するための迅速かつ劇的な行動がなければ、地球温暖化は2030年から2052年の間に1.5℃に達する可能性が高いと報告したことにさかのぼります。このことをメディアは、壊滅的な気候変動を回避するために残された時間は12年しかないと報じました。しかし、IPCC報告書の執筆者を含む科学者たちは、これは報告書を正確に理解していないと反論し、「期限主義」に焦点を当てることで、人々は意欲を失い、気候変動対策は努力する価値がないと結論づけることになると警告しました。今回の研究では、その心配はないことが示唆されています。本研究の筆頭著者であり、オーランドにあるセントラルフロリダ大学のジャーナリズム助教授であるPatrice Kohl氏は、「意味のある気候変動対策を実施するためにはタイムリミットが迫っているという考えを伝えることは、これまで考えられてきたように必ずしも逆効果ではないかもしれない。むしろ、気候変動対策への人々の支持を高めることにつながるかもしれない」と述べています。…

野草の遺伝子に小麦の肥料汚染を防ぐ力がある

異なる品種に適用することで硝酸汚染だけでなく、農業による温室効果ガスも削減できる可能性があります。文：Emma Bryce 2021年9月10日 (Click here for the English version) 科学者らは、化学肥料から浸出する窒素汚染を抑制できる小麦を開発しました。このことにより大気中に放出される毎年何トンもの温室効果ガスの排出量を削減できる可能性があります。野草の遺伝子を受け継いだこの小麦は、根から土壌中に化合物を滲み出させ、土壌微生物の酵素活性を阻害します。これにより、微生物が肥料成分を分解し、汚染物質を周辺の生態系に放出する能力を鈍らせることができます。この有害なプロセスは硝化と呼ばれ、肥料が地球に大きな影響を与える重要な理由となっています。農家が肥料を与えるのは、植物の成長を助けるアンモニアが含まれているからです。しかし、土壌微生物はこのプロセスを妨害し、アンモニアを酸化させて硝酸塩を生成します。硝酸塩は土壌から水路に流れ込み、海のデットゾーン（死の海域）の原因となり、さらには人間の飲料水を汚染します。また、この過程で植物がすぐに使えるアンモニアが減るため、その分を補うために農場で肥料を過剰に投入することに繋がることがあります。さらに、微生物が酸化する過程でCO2の約300倍の温室効果がある亜酸化窒素が副産物として放出されます。これにより農業のフットプリントは大幅に増加します。しかし、現代の農業では食物を育てるために肥料が必要であり、特に小麦は世界で入手可能な化学肥料の5分の1を毎年消費していると言われています。小麦は世界中の何百万人もの人々の主食となっているため、その汚染の影響は私たちが解決しなければならない問題となります。そして、国際的な研究者チームがその解決策のひとつを見つけたと新しい研究で発表しています。…

排水を浄化しながら発電する方法を発見

バクテリアが有機物を摂取する性質を利用して、工学チームが微生物燃料電池の新たな展開を考案文：Prachi Patel 2021年6月10日（Click here for the original English version）エネルギーが不足しているにもかかわらず、多くの人々が廃棄物を生み出している現在、廃棄物を有効に利用することは賢明な選択です。排水の場合、その中に含まれる有機物が貴重なエネルギー源となります。セントルイス・ワシントン大学の研究者らは、そのエネルギーを利用するシステムを開発しました。排水をろ過して非飲料水を生成すると同時に、排水から電気を生成する装置を作りました。Environmental Science:…

ソーラーパネルで覆われた灌漑用水路は強力な組み合わせ

再生可能エネルギーの生成、何十億ガロンもの水の節約、そして農家からのCO2排出量の削減、これらすべてを同時に実現するシンプルな方法。文： Sarah DeWeerdt 2021年3月23日 (Click here for the original English version) カリフォルニア州の灌漑用水路をソーラーパネルで遮光することで、ディーゼル式の灌漑ポンプによる汚染を軽減するとともに、干ばつが深刻化している同州で年間25億立方メートルの水を節約できる可能性があることが新しい研究でわかりました。インドでの試験的な研究や小規模なシミュレーションにより、いわゆる「ソーラー運河」には多くの潜在的なメリットがあることがわかっています。ソーラーパネルで水を遮ることで、蒸発による水の損失を抑え、水生雑草の繁殖を抑えることができます。さらに水が冷涼な微気候を作り出し、ある一定のソーラーパネルの効率を高めます。また灌漑設備と再生可能エネルギー設備を組み合わせることで、スペースを有効に活用し、農業や自然景観への負担を軽減することができます。研究チームのメンバーであるカリフォルニア大学マーセド校の Roger Bales教授（工学）は、「この方法は様々な気候や景観に適用できる」と指摘しています。加えて、特に乾燥した日照時間の長い地域では、土地利用において競争が激しくなるため、魅力的なものになる」とも指摘しています。…