Daily Science Japanese
より環境に優しく、より健康的なパーム油に代わる油が必要ー科学者らはそれを藻類に見出したかもしれない。
脂質を生産する藻類は、植物油の生産が引き起こす破壊的な土地の開拓という問題を解決するだけでなく、従来の油よりも多くの多価不飽和脂肪を含んでいます。 文：Emma Bryce 2022年4月1日 パーム油は森林破壊や生物多様性の損失を引き起こしているにもかかわらず、食品、化粧品、トイレタリー製品など、私たちの生活に欠かせないものとなっています。研究者らは、この環境問題への解決策は、緑色でぬめりがあり、自然界に豊富に存在する微細藻類に隠されているかもしれないことを発見しました。 研究者らは微細藻類からパーム油やその他の植物油とよく似た組成の油を抽出することに成功したとJournal of Applied Phycology誌に報告しています。これが工業規模で生産されれば、比較的低負荷で資源効率の高い藻類を利用することで、広大な土地と豊富な資源を必要とする植物油の原料となる作物の栽培を減らすことができるかもしれません。 この研究は、湖や池、川などに浮遊する緑藻類の一種で、科学研究のモデル生物としても有用なクロモクロリス・ゾフィンギエンシスにかかっています。今回、研究者らはバイオ燃料やその他の産業への応用を目指し、藻類が脂質を合成する能力を高めるための研究を重ねてきました。 研究チームは一連の実験の中で、藻類をさまざまな「化学的誘導物質」（脂質など、藻類の特定の成分の生成を助けると考えられている物質）に接触させました。そのうちの一つであるピルビン酸は天然に存在する物質で、藻類の光合成に必要な二酸化炭素の吸収を促進し、脂肪などの蓄積を促進させると考えられています。 さらに、光合成を促進し、生産量を増やすために、成長した藻類に紫外線を大量に照射しました。 その後、藻類を洗浄・乾燥し、スラッジから透明なオイルを抽出しました。このオイルを分析したところ、ピルビン酸と接触させたものは、脂質が16%以上と最も大きく増加し、藻の乾燥重量の66%以上を占めることがわかりました。 また、実用上かつ環境上最も重要なこととして、この藻類の脂質プロファイルは、パーム油など広く市販されている植物油のプロファイルと酷似しており、この微細藻類が代替品となり得ることが示唆されました。 一方、ひとつだけ顕著な違いがあります。それは、植物油には飽和脂肪酸が多く含まれるため、健康に良くないとされていますが、藻類には多価不飽和脂肪酸が多く含まれているということです。つまり、藻類は従来の植物油に代わる、より持続可能な油であるだけでなく、より心臓によい油である可能性があるということです。…
食品廃棄物とファッションによる汚染に挑む科学者たちー真菌を使った人工のコットンとレザーの製造
パンを食べる菌の胞子が作り出した天然繊維は、綿やレザーを再現するように加工でき、従来の素材よりもはるかに少ない水とエネルギーで作ることができます。 文：Prachi Patel 2022年3月24日 ファッションによる最大の過ちは環境に与える影響でしょう。国連環境計画（UNEP）は、ファッション産業は世界の二酸化炭素排出量の10％を占め、水の消費量も2番目に多いと報告しています。 スウェーデンのボロース大学の研究者らは、より環境に配慮したファッションを実現するため、菌類に着目しました。この研究チームは、パンを食べる菌を活用し、食品廃棄物をレザーや綿、紙のような見た目の素材に変換したのです。 米国化学会（American Chemical Society）の春季大会で発表されたこの研究は、食品廃棄物とファッション産業による汚染によって大きな影響を受ける環境に対処するための革新的な解決策となります。この菌類を使った素材は、食品廃棄物を経済的に活用できるほか、従来の素材に比べて水やエネルギーの使用量がはるかに少なく、製造も短時間で済むといいます。 人間が消費するために生産される食料の約3分の1は廃棄され、埋立地で腐敗することで温室効果ガスを排出します。 この廃棄物を利用するために、バイオテクノロジストのAkram Zamani氏とその同僚は、腐敗した食品に付着して成長する糸状菌リゾプスデレマーに注目しました。彼らはスーパーマーケットから古いパンを集め、乾燥させ、砕いてパン粉にしました。そしてそのパン粉と菌の胞子を水の中で混ぜ合わせ、小型の反応器（リアクター）に入れました。 すると、パンを食べた菌は、キチンやキトサンというアミノ多糖類からなる微細な天然繊維を作り出したのです。この繊維は菌の細胞壁の中に蓄積されました。2日後に細胞を回収し、動物の飼料に使える可能性があるという脂肪分とタンパク質を取り除きました。その結果、繊維状の細胞壁を含むゼリー状の残留物が残りました。 こちらもご覧下さい：Combining 3…
糖類を使ったプラスチック：丈夫でリサイクルでき、分解できるというおいしい話
研究者らは、一般に入手可能なプラスチックと同等、あるいはそれ以上の性能を持つ、硬く弾力のあるプラスチックを作ることに成功しました。 文：Prachi Patel 2022年1月20日 研究者らは糖類を出発点として、一般に流通しているプラスチックと同等またはそれ以上の性能を持ち、しかも分解可能でリサイクルしやすいサステナブルなプラスチックを作ることに成功しました。これは、他のリサイクル可能なプラスチックとは異なり、再加工しても機械的性質が悪化することがありません。 研究チームは、ゴムのように伸縮する素材と、日常生活で使われる多くのプラスチックのように強靭かつ柔軟な素材の2種類を作りました。そしてこの研究成果は、Journal of the American Chemical Society誌に掲載されています。 プラスチック汚染が深刻化する中、研究者らは非石油材料から持続可能なプラスチックを作る努力を続けています。トウモロコシやサトウキビのでんぷんのような再生可能な植物資源から作られた生分解性プラスチックは、すでに市場に出回っており、石油系プラスチックの代替品として人気を集めています。しかし、生分解性には疑問があり、一般的に生分解できるのは産業用コンポスト施設のみで、他のプラスチックとは別にリサイクルする必要があります。 バーミンガム大学（英国）のAndrew Dove教授（化学）と共同でこの研究を率いたデューク大学のMatthew Becker教授（化学）は、「既に知られているサステナブルなプラスチックの機械的性質は、市販のプラスチックと一致しない」と述べています。また、「他の多くは砂糖や持続可能な方法で調達された原料を使って材料を合成している。しかし、性質が悪いことが多いので、商業的な応用には使えない」と指摘しています。…
森林は驚くほど早く、予期せぬ回復の道をたどる
新しい研究によると、伐採された森林の炭素、窒素、土壌密度は、1年から9年後に手つかずの森林の90%のレベルまで達することがわかりました。重要なのは、そのままにしておくことでした。 文：Warren Cornwall 2022年2月16日 ジャングルは、根や蔓の下に全ての文明を隠してしまうほど奔放に成長します。森林破壊の傷跡を癒すには、この繁殖力が不可欠です。 中南米や西アフリカで農業や牧畜のために焼失・伐採された熱帯林は、1世紀あまりで回復し、いくつかの重要な特徴は数十年で回復する可能性があると新しい研究が報告しています。 科学者らは、地球上のジャングルの破壊に対する万能薬ではないものの、この発見は、これらの場所の多くが、放っておけば生物多様性の豊かな場所となり、大気中の炭素も吸収する緑豊かな森林を取り戻せることを示唆していると述べています。 オランダのワーゲニンゲン大学の生態学者であるLourens Poorter氏は、「これらの再生林は広大な地域をカバーしており、生態系回復のための地域的・世界的な目標に貢献することができる」と述べています。 アマゾンのような熱帯ジャングルが地球の肺と呼ばれるのには、それなりの理由があります。豊富な水、長い生育期間、肥沃な土壌に支えられ、地球の赤道直下に位置する森林は、大気中の膨大な量の炭素を吸収し、世界の3分の2の生物種の住処となっています。 しかし、この豊かさにより小規模な入植者から巨大な農業会社まで、伐採者、牧場主、農民のターゲットにもなっています。現在、熱帯雨林は全体の50％以下しか残っていません。 熱帯雨林の保護に取り組む一方で、牧草地や農地と化した森林の行く末が注目されています。アメリカ大陸の熱帯地域だけでも、伐採後に再生している森林は28％と推定されています。そこで、世界各地の研究所から集まった90名の科学者チームが、これらの土地がどのように回復していくか調べました。 このような回復は何十年にもわたるため、研究者らは、原生林を含むさまざまな成長段階にある77カ所を同時に調査し、そのプロセスを早めるように努めました。伐採後、100年以上放置された場所もあれば、1年程度放置された場所も含まれています。また、中南米と西アフリカの沿岸部に点在する乾燥林と湿潤林の両方が対象となっています。 研究者らはそれぞれの場所で、土壌の組成、葉や幹のサイズ、土壌中の窒素を固定する植物の数、全植物の総量、最大の木、植物種の多様性など、さまざまな種類の生態系動態を示す12の主要な指標を測定しました。 こちらもご覧ください：Circular…
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。…