塩水から塩を取り出す瓶を発明する任務
A Mission to Invent a Bottle Thea Takes the Salt Out of Saltwater
By Randy Rieland
Smithsonian Magazine 2016.11.09
科学者達はわずかな太陽光発電で海水を脱塩できるプラスチック容器を作る可能性を探求している
地球には水問題がある。激流の川や猛烈な土砂降りのビデオをみて見てきたにもかかわらず、危険が大きいのは、水が多すぎる場合ではなく、少なすぎる場合である。それは地球の大きな逆説の1つで－地球表面の70％を占める場所は大規模な干ばつの脅威に直面する液体で覆われていた。国連によると2030年までに、世界人口のほぼ半分は水不足に対処している可能性がある。
解決策は、海水から塩を除去することにより海水を飲料水にする昔からの工程である脱塩を劇的に増加させることかもしれない。ギリシァの船員は水を沸騰させ、蒸溜された飲める水滴を集めて以来、その方法は長い道を歩んできた。今日、国際脱塩協会によると、世界中で18,500基に近い脱塩プラントがある。
幾つかの場所で技術は大きな影響を与えてきた。例えば、イスラエルでは現在、国の水供給量の半分以上が脱塩プラントからであり、テルアビブ南にある最先端の5億ドルのソレク施設である。そして先月、太陽光発電で脱塩水を作る世界で初めての施設がオーストラリアで操業した。
しかし、脱塩プラントは多量のエネルギーを必要とし、そのことは、化石燃料発電で操業されている脱塩プラントは高レベルの温室効果ガスの原因となる。それらの廃棄物－海水から除かれたかん水－は海洋生物には有害である。そして脱塩プラントは非常に高価となる。アメリカで最大の脱塩プラントはサンディエゴの北約30マイルで昨年操業した。建設費は約10億ドルである。
別のアプローチ
シャーネ・アルドは淡水化の世界についてあまり知らなかったことはそれほど昔ではなかったと認めている。しかし、アルドとアーヴィン、カリフォルニア大学の彼の小さな研究者チームは大きくて高価なプラントの代わりとなる物を発見したかもしれない。そのプラントは淡水の必要性が非常に大きい、例えばサハラ以南のアフリカと言った多くの場所で本当にオプションではない。
太陽光だけを使って海水から塩を除去できる物質から容器を作れるかどうかを彼等は探求している。“海にペットボトルを浸すことができ、目の前でその容器が水から塩を取り出せる、と想像してみて”とアルドは説明する。そのような魔法の瓶はまだ非常に仮設的であるが、彼の研究に基づいている。光を吸収でき、その後それらの太陽光子を使って塩のイオンを水から追い出せる膜を作れる、とアルドは信じている。“我々の社会全体は電子の移動で成り立っている、”と彼は言う。我々は線の中で電子を移動させて多くの事をしている。我々はまた、太陽エネルギー取り出してエネルギーを持った電子に変え、物を動かすためにそれらを使えることを知っている。しかし、脱塩のような工程を動かすためには、本当に電子を必要としなくて－イオンを動かしそれらを水から取り出す必要があるだけである。“我々が行っていることについて多くの興奮がある。このイオン力を発生させてこの種の工程を動かす合成プラスチック材を誰も持っていない。私がそのことを夢見るとき、紙上ではそれは妥当に見えた、”とアルドは付け加える。
答えを探す
過去数年間の実験室作業は彼の理論をさらに支持して、先週、彼はゴードン・アンド・ベティ・ムーア財団から“ムーア発明者フェロー”に選ばれ、プロジェクトを前進させるために825,000ドルの助成金を授与されたとき、アルドの研究は大きな後押しを受けた。海水それ自体で海水を脱塩する容器を開発できることは確かなことではないことをアルドは知っている。しかし、彼は考え方をテストし続ける決心をしているという。“これについての多くの疑問を尋ねる人々がおり、私はそれを喜ぶ、”と彼は言う。“私は彼等に私を強く押して欲しい。私が答えを持っていなければ、それは私が研究する必要のあることだ。そして、何かが我々の考えを壊せば、私はそれを知りたいと思う。それが間違っている基本的な理由があることに時間を費やしたくない。しかし、我々はここで何かを得たと私は思う。”
比較的小さな容器で、多分一人で脱塩を行えれば、コストと海水転換の環境影響を劇的に減らされ、開発可能な土地と費用が限られている場所で淡水を提供できる実行可能な方法も作れる、とアルドは信じている。このような製品が実際に存在するとき、予測することは難しいと彼は認めている。次のステップの1つは、“今、我々が何をする必要があるについて良い考えを持っていること”から始めて、彼と彼のチームが彼等自身の重合体を作り始めることである。より多くの光を吸収できる染料分子を作る必要がある、と彼は言う。
“その応用がどのように見えるのか、私は正確に分らない、”とアルドは述べる。全体的に感じるが、その道筋は本当にエキサイティングで有望である。私が好きなことは、新しい方法でこの変換を見ることができるようにすることである。多分、私のグループと共に、どれだけ学んだとしても我々はそれを理解しない。多分、一部の神経生物学者は“しかし、我々は多くの事をできると思うし、これは大変なことになると思う、”と言う。
