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パナソニックが魔法の砂「撥水砂(はっすいさ)」を開発。環境問題や食糧問題の解決に期待されています。
日時: 2014/11/09 23:44
名前: 魔法の砂

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(*)砂漠が農場になる パナソニック・京大が「夢の砂」
http://www.nikkei.com/article/DGXNZO63536530T01C13A2905S00/
日経産業新聞2013年12月4日付

 農業の可能性を広げる技術革新が着々と進んでいる。人工衛星、ロボット、IT(情報技術)などを駆使し、新たな生産手法を生み出したり効率を上げたりして競争力を高める試みだ。安倍晋三政権が生産調整(減反)の廃止方針を正式決定するなど国内農家の大規模化に向け農業政策の見直しが進むなか、未来志向の農業を目指す動きが始まっている。

 砂漠で農業を――。パナソニックは独自開発した「水をはじく砂」を使い、京都大学と共同で研究を進めている。目指すのは2016年度の実用化だ。

 砂粒の表面を撥水(はっすい)性の物質でコーティングし、層にすれば水をほぼ通さない。一定の面積を掘って撥水する砂を流し込み、地中に層をつくる。さらにその上に土を盛れば、水分が撥水する砂の層に浸透せずたまり、「地下ダム」ができあがる。

 海水による塩害の予防にも有効だ。海沿いの地中に撥水層を形成すれば、理論上、海水は陸地に浸透してこない。いわば、空気やガスは通すが水分は通さないプール。農場にポンプを設置すれば、水を循環させることもできる。

 なぜ砂なのか。いや、そもそもなぜパナソニックが農業なのか。

 始まりは、電子レンジやIHクッキングヒーターなどの内側に汚れが付きにくいように施す撥水膜の技術だ。1990年前後、同社は様々な素材に撥水性の材料を薄く吸着する技術を開発。家電製品への導入を進めた。

 加工する表面で多かったのがガラス。撥水性材料をガラス原料であるシリカと化学結合させ、薄さ数ナノ(ナノは10億分の1)メートルのはがれにくい膜を形成するのが同社の得意技だ。この技術を他分野でも使えないか、応用に知恵を絞った。

 候補に挙がったのは主成分がシリカの砂。ただ、使い道がわからない。農業に役立ちそうだと考えたパナソニック先端技術研究所(京都府精華町)の加工プロセスエキスパート、美濃規央氏は京大大学院の農学研究科の門をたたいた。「農業で革命を起こしませんか」――。

 「最初はびっくりされた」と美濃氏は振り返る。ただ何回かの会議のなかで「塩害防止にもなるはず」とアイデアももらった。2010年4月、京大の農場で実験を開始。1年ほどで、撥水する砂の層でためた水をポンプで循環させるシステムの実現にめどをつけた。<>

 これまで砂漠の緑化では保水シートを敷くのが一般的だった。ただ通気性が悪く、植物の発育に支障をきたす例があった。パナソニックの技術なら不安はない。砂の間に数百マイクロ(マイクロは100万分の1)メートルの隙間があり、空気やガスを通すからだ。

 水が浸透しない理由は表面張力の作用にある。砂の表面の撥水成分によって水はあちこちではじかれ、層の上で固まりとなる。「撥水素材の付着性が極めて強いため、地中にあれば効果は半永久的に保たれる」(同社)

 撥水する砂を使った循環システムには副産物もあった。再利用する水が「肥料含有水」となるため、野菜栽培で収穫量が平均2〜3割ほど高まったのだ。こうなれば砂漠での利用にとどまらず、個人や企業向けの販売も可能。「『パナサンド』として売り出してはどうか」といった構想が膨らむ。

 作物の発育に適した環境をいかにつくり出すか。肥料大手のジェイカムアグリ(東京・千代田)も同様のテーマに挑む。直径2ミリメートル程度の粒子状の樹脂膜で肥料を覆う技術を確立。栄養分の尿素を少しずつ拡散させる「スーパー肥料」を開発した。

 実は、農作物の天敵は栄養過多だ。一度に多くの肥料を与えすぎると、植物の生育を妨げてしまう。とはいえ数日おきといったようにこまめに肥料を与えるのは面倒このうえない。人件費もその分必要となるため、これらの負担をどう抑えるかは農家の課題だった。

 同社が開発した表面を覆う一手間で肥料の価格は2割ほど割高になるが、農作物が最適な量の肥料を吸収する効果は最大1年ほど続くという。経営企画室長の山岡和美氏は「新しい肥料は農業力を高める」と強調。インドネシアなどアジアの大農園に照準を定める。
 東京電力福島第1原子力発電所の事故で水田や畑が汚染された福島県川俣町。沖縄県の種苗ベンチャー、アースノート(名護市)が東京大学や名古屋大学などと連携し、土壌を改良する取り組みに汗を流している。

 武器とするのは、同社が研究するイネ科の植物「ソルガム」。カリウムを多く吸収するのが特徴だ。これを化学的性質が似ている放射性セシウムにも応用できないかと、11年6月から福島県いわき市と本宮市、二本松市で実証実験を始めた。

 結果は「効率よくセシウムを回収することが分かった」。過去2年の実験で植えたソルガムは500品種に上る。その中から最もセシウム吸収率の高い約20品種を選出。今年度から福島県内で栽培し、本格的な土壌浄化への道を探っている。

 日本に農業の市場開放を迫る環太平洋経済連携協定(TPP)も大詰めとなり、改革は待ったなし。一歩先を見据えて新しい技術に挑戦する企業が、日本の農業の競争力を高める。

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(*)パナソニックの「魔法の砂」 撥水砂が切り拓く「乾燥地の緑化」 2014.11.9
http://www.sankei.com/premium/news/141109/prm1411090005-n1.html

 パナソニックの開発した「魔法の砂」が注目を集めている。砂粒表面に特殊な膜を形成し、水の浸透を防ぐ「撥水砂(はっすいさ)」だ。乾燥した土地の土壌回復や農地化で威力を発揮し、深刻化する環境問題や食糧問題の解決に道を開くと期待されている。

 普通の砂と撥水砂。両者の違いは、単に見比べただけでは全く分からない。

 だが、上から水をかけてみると違いがはっきりする。普通の砂では水がどんどん下へ染み込んでいくのに対し、撥水砂は時間がたっても水の固まりが乗ったままだ。

 ともに砂粒の大きさは直径約200マイクロメートルと変わらないが、実は撥水砂にだけ、砂粒ひとつひとつの表面に特殊な膜が形成されている。同様に見えるのは、膜の厚さが数ナノ(1ナノは10億分の1)メートル、つまり1ミリの100万分の1しかなく、人間の目はおろか、顕微鏡でも確認できないほど薄いためだ。

 砂に水をかけると、通常は砂粒の隙間を通って染み込んでいく。これに対し、撥水砂は砂表面の撥水力に、水の表面張力が加わって浸透を防ぐ。一方で、隙間自体は空いているため、酸素などの気体は通すという。

 撥水砂の効果が最も発揮されそうなのが、乾燥した土地での農業だ。

 乾燥地帯では、塩分を多く含んだ地下水が吸い上げられ、地表に届くことで、植物が枯れやすくなる。そこで、地中に撥水砂の層を作ってやれば、雨水を長期間、保持できるうえ、塩害にもさらされずに済む。保水シートを敷く場合と違い、通気性は維持されるため、植物の呼吸を妨げることもない。

 撥水砂の基本技術は以前からあり、製品に採用した実績もある。同社は平成6年に発売したIHジャー炊飯器で、内蓋の汚れ防止用に初めて採用。内蓋を特殊な液体に浸すことで表面をコーティングし、汚れにくくしていた。オーブントースターやオーブンレンジのガラス扉にも用いられたことがある。

 その後、材料の改良で対応するようになり、いったん出番を失った。だが、基礎研究を担う先端研究本部の美濃(みの)規央(のりひさ)前主幹研究員が粘り強く地道に研究を続け、応用可能性を探ってきた。

 美濃氏はこの技術が農業に役立てられるのではと考え、京大大学院農学研究科に相談。「雨水を保持できるだけでなく、塩害防止にも役立つのでは」とアドバイスをもらい、22年に試験農園で農作物の栽培実験を始めた。 この試験農園は、土の中に傾斜のある撥水砂の層を設け、その上に配水管を通してある。傾斜をつけたのは、撥水層がせき止めた水をタンクで回収し、栽培に再利用するためだ。この仕組みを適用すれば、乾燥地帯でも、塩害を防ぎつつ、わずかな雨量で栽培できる。

 しかも、回収した水は肥料を含んでいるため、「肥料の節約や収穫量の増加も期待でき、肥料の排出による環境悪化まで防止できる」(美濃氏)という。

 昨年行ったトマト栽培では、収穫量に40%ほど増えたという。

 撥水加工を施すにはノウハウこそ必要だが、特殊な装置は必要ないという。現地で加工を施せるようになれば、加工費用は1トン当たり数千円に抑えられるとみている。

 「地球温暖化や過剰開墾によって、陸地の4分の1で乾燥地化が進んでいるとされる。この技術が問題解決に役立てば」。美濃氏はそう強調する。

 魔法の砂の応用可能性はそれだけにとどまらない。

 道路の下に敷けば、長時間水を蓄え、路面温度を低く保てるため、ヒートアイランド効果を抑制できる可能性がある。砂粒の隙間を気体だけが通り抜ける性質を利用し、水蒸気だけを通す仕組みを海水淡水化設備に取り入れれば、水不足解消に一役買いそうだ。

 美濃氏はもともと、半導体製造に使われる加工プロセスの研究が専門。基礎研究が仕事とはいえ、農業問題や環境問題にも目を向けるあたり、家電から電子部品、住宅設備まで、あらゆる製品を手がけるパナソニックの社員ならではともいえる。

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