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今日もArt & Science

写真付きで日記や趣味を勝手気ままに書くつもり!
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あるいは寺田寅彦の様に!

マイクロバブルと炭酸ガス

2007-08-02 11:50:11 | マイクロバブル

 一寸古い話であるが、2004年、新社会システム総合研究所による実態調査によれば、マイクロバブルは「気体溶解効果」「自己加圧効果」「帯電効果」などの物理化学特性があるが、代表特性の一つに気泡が崩壊する時に発生する多量のエネルギー(実際は活性酸素ラジカル)を利用した「殺菌」、「洗浄」機能が挙げられる。応用展開分野として、
「環境分野(自然閉鎖水域系、下水処理関連施設、高度浄水処理施設、土壌浄化)」
「水産・農業分野(各種養殖、養液栽培、活魚水槽、水族館)」
「産業分野(排水処理、洗浄)」
「健康分野(入浴関連施設、浴槽、人工炭酸泉、浄水、便器)」
「医療(精密診断、ドラッグデリバリー)」
「家電(洗濯機)」
「船舶(船体抵抗低減)」
など多方面への応用展開が始まりつつある。
 マイクロ・ナノバブル発生装置の潜在需要量は、ユーザ調査において採用の可能性の高い用途全体で「5兆8900億円」、採用の可能性のある用途を含めると「6兆7000億円」、どちらとも言えないを含めると「7兆1300億円」と算出できた。現在の年間市場規模(2004年見込)は、「部品(ノズル、ポンプ)市場:2億円強」「マイクロ・ナノバブル発生装置市場:5億円弱」「応用製品市場:68億円」で合わせて「75億円」になることが判明した。又、過去数年間における市場成長率も「60~70%/年」と高い伸びを示している。

 前置きが長くなってしまったが、標題の意味は真に地球温暖化問題への提言である。即ち、マイクロバブル(MB)で炭酸ガスを除去しようという提案である。実験装置の概略図を図1に示す。水槽の中央にMB発生装置があり、これに気体として炭酸ガスを、液体として超純水を採用した。超純水はポンプにより循環された。

Photo_4

図1 今回用いた装置の模式図。

 マイクロピペットにより、吹き出し口近くのMB水を定期的に120μl採取し、スピントラップ法で生成ラジカルの時間変化を追跡した。MB発生より24分後のスペクトルを解析結果とともに図2に示す。MBによりOH・とCOOX・の生成が確認されたことは大きな意味がある。特に後者はCO2という温暖化ガスがCO3-という炭酸イオンに変換されており、MBにより容易に固体化が可能な炭酸イオンとして蓄積することを物語っている。OHラジカルによる有害物質の除去と同時に、無機化合物の除去にも一役買っているとは予想もしなかった。

Photo_5

 

図2 気体として炭酸ガス、液体として超純水(ミリポア)を用いたときのMB水が示すESRスペクトル。解析すると、MBによりOH・とCOOX・生成を示している。

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マイクロバブル

2007-07-25 09:59:28 | マイクロバブル

 京都の賀茂川(鴨川)には堰堤が多く、梅雨時になると水量が増して、殊更白く泡立つ。これが京都のイメージにマッチして、度々、テレビサスペンス等の背景に採用される。しかし、これだけでは京都人の知恵を十分理解していない。実はこの白い泡立ちにこそ意味がある。

 古来、滝の水は身体に良いと言われてきた。いま、その意味が科学的に明らかになりつつある。水を機械的に泡立たせて直径が数十ミクロン以下の泡(マイクロナノバブル)を発生させると、表面張力が強く働いて次第に小さくなり、2~3分後には圧縮されてなくなる。このなくなる瞬間に、数千度の高温が発生し、水(H2O)や空気(O2+4N2)が分解してラジカルが多量に水中に放出される。これらのことはスピントラップ法という方法で調べられた(図1参照)。水道水でも、超純水でも4種のラジカルが観測された。水(H2O)が分解してできるH・とHO・ラジカル、時間とともに蓄積する炭酸ガス由来のCOOX・ラジカル、それにDMPO試薬が分解してできるラジカルY・が見える。どのようにバブルを作るか、どのような水かによってこれら4種の信号強度が変動する。

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 図1 DMPOでトラップされたマイクロバブル水のESRスペクトル。水道水でも、超純水でも4種のラジカルが観測された。水(H2O)が分解してできるH・とHO・ラジカル、時間とともに蓄積する炭酸ガス由来のCOOX・ラジカル、それにDMPO試薬が分解してできるラジカルY・が見える。

 しかし、生成したラジカルがどのように身体に効くのかはまだあまり研究されていないのが現状である。マイクロバブル水の中では牡蠣でも人の指でも血流が良くなるというデータも出始めている。NO・が生成している可能性もある。詳細な研究が望まれる。ポータブルESR装置を持った老人が賀茂川で見られるかもしれない。

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