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「人工光合成」で世界の未来を拓こう

2012/12/12(Wed) Category : 地震・災害・脱原発
米国で、2011年の「10大科学発見」に日本から選ばれたものが2つあります。
1つは、大いなるロマンを与えてくれた「はやぶさ」。
もう一つは、神谷信夫教授の研究(PhotosystemII:光化学系II)です。

知りませんでした。
相談者の方からご紹介いただきました。ありがとうございます。


米エネルギー省(DOE)は、その分野に5年間で1億2200万ドル(約99億円)という基礎分野としてはかなり破格の研究費を付けているそうです(2011年度)。米国が、かなり力を入れていることが分かりますね。
しかも、米エネルギー省ですよ。つまり、世界を賑わしているエネルギー戦略に関わってくると言うことです。

あのアメリカが国力を挙げて注力しているこの分野とは、
「人工光合成」です。

ノーベル化学賞の根岸英一さん(米・パデュー大学特別教授)も「地球温暖化対策として日本は人工光合成の研究に力を入れるべきだ」と文部科学省に研究支援を訴えたそうです。

【以上「意外にいける?太陽エネルギーを蓄積する人工光合成の現実味/2011年1月31日」より】

以下、上記の記事他を元にまとめてみました。



★「光合成」って?---------------------------------------------

懐かしいですね~、「光合成」という言葉。
でも次のように言うと、とっても凄いことだとわかります。

光合成とは、水と空気から酸素と有機物を作ってしまう魔法。

スッゲーーー!
どこにでもある水と空気から糖類(栄養分)ができちゃうんです。
しかも、「光」だけで。

この仕組みを解明しようと世界中の研究者が躍起となったわけですが、2、30年前までは大部分が分からなかったそうです。その後、各分野での研究が進み、残されたブラックボックスを解明したのが神谷教授でした。
(ほとんど分からなかったことが2、30年で解明されたわけです)



★光合成の偉大さ-----------------------------------------------

光合成によって作られた有機物によって植物が生長します。
その植物を草食動物が食べ、それを肉食動物が食べ・・・つまり、食物連鎖のスタートは光合成なのです。

その動植物が死んで形を変えたモノが石油や石炭。
つまり、化石燃料の源も太古の光合成です。

また、光合成により産生する酸素量と、生命が消費する酸素量のバランスを保ちながら私たちは生存しています。

つまり、太古から現在、そして未来に至るまで、全生命の根幹にあるのが光合成なのです。

さらに、光合成のプロセスの中で水から電子を取り出すプロセスがあるそうですが、それを人工的に行うことが出来れば、水から電気を作り出すことが出来るわけです。(←ここですね、アメリカが注目したのは)

つまり、水から酸素、食べ物、そして電気エネルギー―そのすべてが作れてしまう! つまり、人が必要なモノを水がすべて提供してくれる―その神仕組みが光合成なのです。

・・・と書くと凄いと思いますが、大自然がその生態系の調和の中でそのように提供してくれていますよね。やはり、「水」と「太陽」は偉大です。



★光合成の仕組み----------------------------------------------

光合成は明反応(光必要)と暗反応(光不要)の2つからなります。
明反応:水から酸素と、暗反応に必要な“物質”を作り出す。
暗反応:上記“物質”を用いて二酸化炭素から糖類を合成する。

この明反応の時に電子が飛び出してきて、その電子を上記“物質”が暗反応系に運び、その電子が糖類合成をしているようです。

神谷教授の研究PS2(PhotosystemII)とは、水から電子を引き抜き酸素を発生させるプロセス。それを暗反応系に持ち込むプロセスがPS1です。(素人なので、間違っていたらごめんなさいね)


46億年前に地球誕生。
その後、PS1だけを持つ菌とPS2だけを持つ菌が登場しますが、餌が必要なので大発生とまではいきません。

36億年前にPS1+PS2を持つシアノバクテリアが登場。光と水があれば生きていけるわけですから爆発的に発生。命溢れる地球はここからスタートしました。

18億年前にPS1+PS2を持つ植物が発生し緑溢れる地球となっていきます。

シアノバクテリアは、『32億年前には量子収率100%を達成していましたから、その比較でいうと私たちは“35億年前”くらいでしょうか。あと“3億年”くらいの進化を、今後何年かで達成しないといけないと考えています』とのこと。



★実用化の目処--------------------------------------------------

神谷教授は次のように計画しています。
2015年までに研究終了
2020年までにシステムを産業界で構築
2030年実用化
 ↓
大阪市立大学神谷信夫教授インタビュー




また、パナソニックは『2015年には自動車の燃料としても使うエタノールの合成で実用化を目指す』とのこと。
日経記事;"パナソニック、人工光合成を植物並み高効率に"考察

日本がブレイクスルーした光合成のメカニズム。
「人工光合成」に予算投資して、新たなる世界の道を示してほしいものです。





光合成の中核をなす複合体の構造を解明 ~人工光合成への大きな一歩を踏み出した~

究極の再生可能エネルギー「人工光合成」研究が過熱 大阪市大、世界初の構造解析

人工光合成による太陽光エネルギーの物質変換:実用化に向けての異分野融合



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