極東極楽 ごくとうごくらく

豊饒なセカンドライフを求め大還暦までの旅日記

革命渦の身体限界

2017年12月20日 | デジタル革命渦論

        

        離婁(りろう)篇    /    孟子      

                                 

      ※  天下を救うもの淳于髠(じょうんうこん)が孟子にたずねた。「男女が
     物を手から手へと渡さないのは礼儀でしょうね」
「もちろん」「では、兄
     嫁が溺れかかっているとき、手をとって救うのは?」「それを救わないの
     は畜生同然です。男女が直接手から手へ渡さないのが礼儀であっても、兄
     嫁が溺れかかっているとき、手をとって救うのは臨機の処置です」「いま
     天下は溺れかかっています。先生がお救いにならないのはなぜです」「天
     下の溺れるのは道によって救うものです。兄嫁が溺れかかっているときに
     は手をとって救うが、それと同じように、天下も手で救えとおっしゃるの
     ですか」

     〈淳于髠〉淳子が姓、髠が名。斉の弁舌家。ユーモアと風刺とを武器に、
     諸国に使いして斉のだめに活躍した。孟子の弟子との説もある。

     【解説】『礼記』に「男女親授せず」とあり、とくに兄嫁と弟との間では
     固く禁じられていた。淳于髠は、これを使って、孟子をへこまそうとした
     のである。ところが孟子は、まず軽くいなして兄嫁の生命を救うために手
     をにぎるのは非礼ではない、という。本章のほかに「権」(便宜の処置)
     を認めた言説は多く、後世の杓子定規的な儒家にはみられない態度を示し
     ている。 

 

 【樹木トレッキング 12:ハリモミ】 

ハリモミ(学名:Picea torano)は、マツ科トウヒ属の常緑針葉樹である。樹形や葉の形状がモミ属
に似るが、葉先が針のように尖っているためこの名がある。日本特産種で、福島県から鹿児島県の
高隈山までの冷温帯に分布する。太平洋側に多く、日本海側の多雪地にはほとんど分布しない。日
本のトウヒ属中もっとも低高度・南方まで分布する種類である。いわゆるクリスマスツリー型の樹
形で、大きいものでは樹高35m、直径1mに達する。樹皮は灰褐色。葉は長さ15-25mm程度と日本
のトウヒ属の中ではもっとも大型で堅い。葉の断面は菱形である。球果も長さ7-15cmほどで、比較
的大型。富士山東北麓の山梨県山中湖湖畔近くに3万本と言われるハリモミの純林があり、「山中
のハリモミ純林」の名称で日本国の天然記念物に指定されているが、台風の被害や環境の変化など
により、近年は枯死したものが多い。

トウヒ属(唐檜属、英語: spruce(スプルース)、学名:Picea)は、マツ科トウヒ属の常緑針葉樹
の総称。
いわゆる「クリスマスツリー」型の典型的な針葉樹である。樹高は生育環境によって大幅
に異なるが、条件の良い場所ではかなりの巨木になる場合がある。北米太平洋岸には樹高95のシ
トカトウヒがあり、世界最高の巨木の1つである。和名に「〜バラモミ」、「〜ハリモミ」と付く
ものが散見されることからも伺えるように、樹形や葉の付き方はモミ属とよく似る。しかし樹皮は
茶色で鱗状に割け、葉の先端が尖る、枝に「葉沈」と呼ばれる突起があってそこから葉がのびてい
る点がモミ属と異なっている。葉の断面は横に扁平(トウヒ節)の種類と菱形(バラモミ節とオモ
リカトウヒ節)な種類がある(下図参照)。

北半球の温帯から亜寒帯にかけて広い範囲に30種以上が分布する。分布の北限はシベリア・アラス
カ・カナダの北極圏、南限はユーラシアではビルマとヒマラヤ、北米ではメキシコ北部の高山地帯
に達する。タイガや中緯度山岳地帯の亜高山帯における重要樹種のひとつである。日本では、北海
道と本州中部山岳地帯の山地帯上部から亜高山帯を中心に分布し、一部の種は九州の山地まで分布
する。

      No.119

 
doi:10.1038/s41598-017-17036-3

【バイオマス篇:次世代の燃料候補】 

● シュウ酸からグリコール酸を連続的に合成

12月13日、九州大学のカーボンニュートラル・エネルギー国際研究所の研究グループは、世界

で初めてカルボン酸であるシュウ酸と水から電力を使ってアルコール様物質であるグリコール酸を
連続的に合成する装置の開発に成功したことを公表。下図のように、グリコール酸はエネルギー密
度が高く安定な化合物であり、貯蔵や輸送が容易な次世代の燃料として期待され、ピーリング剤(
Peeling agents)や生分解性ポリマーの原料として工業的にも広く使われている物質である。一方、
シュウ酸は大気中のCOを吸収して成長する植物から得ることができる。従来のグリコール酸の合
成プロセスは、高温高圧条件を必要とするか、環境汚染物質となる有機物や塩の排出を伴うが、本
件では、電力のみを使ってシュウ酸からグリコール酸を連続的に製造する装置の開発に成功。この
技術により、効率的なグリコール酸の製造が可能になるだけでなく、再生可能エネルギーによって
作られる電気エネルギーを貯蔵性および輸送性に優れたグリコール酸に直接的に貯められるように
なる。同研究グループは、これまでに、二酸化チタン触媒がシュウ酸からの電気化学的なグリコー
ル酸合成に有効であることを発見。今回新たに基質透過性を持つ膜―電極接合体とそれを使った、
固体高分子型グリコール酸電解合成装置を作製し、この装置を用いることで、不純物を添加せずに
シュウ酸からグリコール酸を連続的に製造することに世界で初めて成功する。

Dec. 13, 2017
 図1 陰極上でのカルボン酸の還元によりアルコールが生成

※ 特開2008-224305  電子デバイス 国立大学法人九州大学  
2008年09月25日
※ 特開2010-059082  シュウ酸の製造方法 王子製紙株式会社 20100318

【概要】

シュウ酸は、還元力が強く、硫酸酸性の過マンガン酸カリウム溶液を定量的に還元、脱色するなど、
分析試薬(還元剤)として使用される。工業的には、デンプンの酸加水分解による水あめおよびグ
ルコースの製造に使われるほか、染料製造原料、染色助剤、染み抜き剤グリセリン・酒石酸の精製
剤、麦わら・木綿の漂白剤などに使用される。また、シュウ酸の添加を含むパルプのオゾン漂白法
が開示されている。

シュウ酸の製造方法としては、(1)エチレングリコールを酸化する方法、(2)一酸化炭素を水
酸化ナトリウムに吸収させてギ酸ナトリウムを作り、これを加熱して生成するシュウ酸ナトリウム
を水酸化カルシウムによってカルシウム塩とし、硫酸で分解する方法が知られている。記以外の方
法として、(3)炭水化物の硝酸酸化法、(4)プロピレン酸化法、(5)一酸化炭素カップリン
グ法が知られている。また、シュウ酸は生合成されるため、(6)微生物を用いた製造方法が開示
されている(特許文献2)。また、前記(1)~(6)の方法で得られたシュウ酸には硫酸イオン
等の不純物が含まれるため、高純度シュウ酸の製造方法が開示されている。

また、無水シュウ酸を濃硫酸の存在下エタノールと加熱するとシュウ酸ジエチルが得られる。シュ
ウ酸ジエチルは、セルロースエステル、合成樹脂などの溶剤、染料、製薬、香料、有機合成試薬と
して用いられる。同様にして、シュウ酸のメタノール溶液から酸触媒の存在下で、シュウ酸ジメチ
ルを連続的に製造する方法が開示されている。シュウ酸ジメチルは、医薬、農薬をはじめ、汎用化
学品にも広範な用途をもつ。

このように工業的に重要で、製造方法も確立されているシュウ酸であるが、その製造原材料は、化
石資源に依存している。一方シュウ酸は、天然には植物界に広く見出されている。例えばカタバミ
(oxalis)の葉には、酸性カリウム塩(C2O4KH)として、藻類・菌類・コケ類などの細胞にはカルシ
ウム塩(C2O4Ca)として存在する。しかしながら、賦存量としては少ないために、これらの生物か
ら工業的にシュウ酸を抽出し、製造する方法は現実的でなかった

本件は、未利用木質バイオマス特には樹皮より、工業原料として重要なシュウ酸を生産する方法を
提供にあっては、下図のように未利用木質バイオマス特にはシュウカルシウムを大量に含む樹皮
を原材料として、酸処理してシュウ酸カルシウムを可溶化する第1工程、第1工程で得た処理液を
陰イオン交換膜により分離し、シュウを含む酸を回収する第2工程、第2工程で得た回収酸から
シュウを分離精製する第3工程から構成されるュウ酸製造方法である。

特開2010-059082 

【ソーラータイリング篇:水素製造技術】

● 海水電気分解配備メガフロート

12月19日、コロンビア大学の研究グループは、水素はきれいな燃料源は、現在は天然ガスを変
換し環境利益を取り戻すことができる。太陽光や水から水素を生成しても二酸化炭素は発生しない。
が、これを効率改善しコスト削減を下げることに成功したことを公表。その方法はこのブログの「
オールソーラーシステム」のテーマとし取り上げ、日本でも研究されている、海洋に浮かぶ「太陽
光発電装置」でそれを実用化するもの。太陽電池でエネルギーを取り込み、海水をポンプ揚水しな
い。この帆船(メガフロート)で電気分解し水素を製造する。この装置では2電極を分離する隔膜
を用いるが、隔膜の耐久性が悪く純水素の分離発生が困難である。同研究グループの開発装置は、
膜を必要とせずに海水でも水を水素と酸素に分離できる。

 海水代替硫酸電解質のプロトタイプ装置

隔膜なしで電解可能な装置の安全性の実証できれば海水電解の実用化が可能となる。太陽光発電は
本質的に人工光合成システムであり、植物が光合成と同じであり再生可能エネルギー社会を実現で
きる。ところで、隔膜の代わりに、このシステムは、非対称設計された2つのメッシュフロースル
ー電極を使用。それぞれには外縁部にのみ触媒がコーティングされ、これらの表面にはガスの気泡
が形成され、一方の電極には水素気泡が他方の電極には酸素が生成されるが、ガス回収は単純な物
理現象を応用。酸素は、表面まで気泡が吹き込まれ、空気中に散逸できる一方、水素気泡は、収集
チャンバ内に浮遊させる。


Dec. 15, 2017

この非対称電極に基づく装置は、1%という低いクロスオーバー率を達成(両側に触媒で被覆され
たメッシュ電極に基づく制御装置のクロスオーバー率が7%を超える)。
次いで、非対称電極構成
をスタンドアローンの浮動式PV電解槽に組み込み、1太陽照度に対して5.3%の太陽 - 水素効率
を達成する。
メンブレン、スキャフォールディング、または積極的にポンピングされた電解質が欠
如していることを特徴とする隔膜の膜のないプロトタイプの単純構造で水素製造のコスト削減が実
現できる。しかし、その手があったのかと考えさせる発明である。面白い!

【ソーラータイリング篇:ペロブスカイト系革新】

 ● 変換効率19%でグアニジン添加による太陽電池の安定性が向上!

 12月17日、EPFL(スイス連邦工科大学ローザンヌ校)の研究グループは、グアニジニウムを
ペロブスカイト太陽電池に組み込むことにより、全太陽光試験条件下で1000時間、19%の効率を
安定させることに成功したと公表。

シリコン太陽電池系が約25%に向上する中、簡素で低コストのプロセスで構築された 高効率ペロ
ブスカイト製造な多用途性を提供する研究のが全世界で進んでい中、ペロブスカイト場の主な課題
は、安定/長寿命に化が焦点となっている。シリコン・セルとは異なり、ペロブスカイトは可撓性
結晶質材料はり、時間経過とともに分解するため商業的にはシリコン系よりは高付加価値/機能性
の開発に求められている。したがって、長寿命で高効率を維持できるペロブスカイト材料の合成開
発が進展、今回異なるカチオン(正に荷電したイオン)をペロブスカイトの結晶構造のその材料と
して、セシウム/ルビジウムのような無機カチオンの組成物中混合の成功例が報告されているいる
が実用性には乏しい。

その一方で、効率/安定性の両方の改善できる有機物は合成されずにきたが、コルポバ大学のEPFL
Valais WallisのMohammad Khaja Nazeeruddin
研究室で、大きな有機カチオン・グアニジニウム(CH 6
N 3
)をヨウ化メチル鉛ペロブスカイトに導入することによって、ペロブスカイト安定性を改善で
きることを今回発見した。グアニジニウムがペロブスカイトの結晶構造に挿入され、材料の全体/
熱/環境安定性を向上させ、「ゴールドシュミット耐性因子限界」を克服。これは特定のイオンが
どれほど相溶性であるかを表わし、理想的なGoldschmidt耐性因子は1以下が求められる中グアニジ
ニウムはわずか1.03である。



図 最新のMAPbI3と比較して連続光照射下での新規MA(1-x)GuaxPbI3ペロブスカイト材料の安定性

この研究では、グアニジニウムの添加によりペロブスカイトの材料安定性が大幅に改善され、19
%以上の平均変換効率(19.2±0.4%)を達成、標準的な実験室試験である連続光照射下で1000時間
安定化した光起電力材料の効率を測定実証――実際使用時間は1333日(または3.7年)に相当。
これは、温度が10℃ずつ上昇するにつれて標準加速係数を2とすると、加速係数は25℃ではな
く55℃と推定され1000時間は8000時間になる。また、60℃作製処理しているので数値
数はもっと高くなる可能性があり、毎日6時間の日照、または平均放射照度250Wm-2(北アフリカ
相当)を仮定すると、総日数は1333日で、44.4ヶ月、3.7年の安定性に相当――標準太陽
電池認定には、温度サイクルや湿熱を含む一連のストレステストが必要――する。無機骨格内の水
素結合数を増やし安定性を改善した三次元構造を維持しながら、許容因子限界を超えるさらなる陽
イオン混成競争に打ち勝つ可能性があることから、ペロブスカイト設計の新しいパラダイム提供す
ることになるだろうと担当者は語っている。これは大変興味深い情報だ。





【電動バイク篇:クールな水上バイクで琵琶湖でリフレッシュ】

● びわイチは、陸上だけでなく水上も並行できる事業

退屈な古い道路でのサイクリングを忘れてしまう。 ニュージーランドに 拠点を置くManta5社は、
サイクリストが水上を滑走できるように水中翼車を作った。バッテリーと静かな400ワットの電
動モーターを装備したHydrofoiler XE-1は、サイクリング世界に衝撃をあたえている。海岸線と水路
を一瞥し、水上でのサイクリングを夢見てきたが、サイクリング愛好家や自転車デザイナーの仲間
で、6年間ウォーター・バイクの開発に取り掛かる。Hydrofoiler XE-1は、
1回の充電で約1時間の
ペダル支援できで電気モータからブーストできる。Manta5は、最先端の防水技術により、バッテリ
ー/モーターは塩水と淡水の両方で長時間運転できると宣伝。炭素繊維で強化されたナイロンプロ
ペラが低速推力を生み、最高速度で抗力を低減。 自転車のフレームは、軽量で高強度の航空機用
アルミニウム合金で構成される。モジュラー設計で、Hydrofoiler XE-1を組み立て輸送が簡単となる。

同社は、来年年2月に販売開始予定。ウォーターバイクの価格は約6237ドル(約71万円)。
国際化する前にニュージーランドで少数の限定版モデルをリリースする計画だが、国外に住む人々
もアクセス可能。。



【バイオ態様電池篇:最新生物太陽電池技術】



12月10日、ビンガムトン大学の研究グループは、数平方センチメートルのラボ・オン・チップ・
デバイスに小さな生物工学太陽電池設計したことを公表。この太陽電池は、これまでの電池より時
間、より大きな出力密度を生成するとのこと。最近、強力な小型化生物太陽電池(BSCs)は、昼夜
のサイクルに渡り微生物の光合成/呼吸運動により電気を持続的発電、自立可能な再生可能な電源
に貢献できるが、これまで、電力消費量が比較的少なく、寿命が短いため、実用化が難しかった。
バイオソーラーセルは、HIVに対する血液サンプルの迅速分析や感染症診断など、 開発途上国にお
ける用途がある。これらの小さなツールは遠隔地や限られたリソースで動作するように独自のエネ
ルギーを生成できる。

 DOI: 10.1039/C7LC00941K

●  革命渦の身体限界

ガラ系からスマートフォーン(iPhone/Apple) 切り替える。朝からあわただしい。免疫力の低下
を実感している。凄い時代だ。

 
 

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