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Personal Memo |
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〜未来の発電についての案
(liquid nitrogen, altitude difference, Le Chatelier's
Principle)〜 再生可能エネルギーを利用した発電方法として、風力発電、水力発電、太陽光発電などが挙げられる。 環境問題やエネルギー問題に興味のある人ならば、何か他に画期的な発電方法はないものか？と 考えてみた事はあるのではないでしょうか。そこで私もそれにもれず考えてみました。 以下のアイディアは私が京大エネ研の院試の前に思い付いたものです。 確か院試の小論文か面接中にそのアイディアの原型を説明した覚えがあります。 コストや危険性の問題はあるものの、そのアイディアが不可能であるとはまだ思えないので（？）、 覚え書きとして書いておきます。 (1) 山の上に大型冷却装置を設置する。 (2) 冷却装置で大気中の窒素ガスを液化する。（ここで電力を消費） (3) 液体窒素をパイプを通してふもとに流し、その流れを利用して発電する。（ここで発電１回目） (4) ふもとに流れ着いた液体窒素を（自然）気化させ、窒素ガスの噴出流より発電する。（ここで発電２回目） (5) 地球には太陽光が降り注いでいるおかげで、山頂〜ふもとにおいて大気の温度はおよそ−30℃〜30℃に収まるであろう。 (6) ステップ(2)に戻る。
※
電力の消費量
＜
発電量、になれば循環的に発電が可能となる。 ※
水蒸気は利用しない。山の上にいくらかあるだろうが、窒素ガスほど安定・豊富でないだろうから。 ※
液体酸素は利用しない。危険だから。 ※
山の上で多量の窒素ガスを消費しても、ルシャトリエの原理により、窒素ガス不足になる事は無いと考えられる。 ※
もしこれで循環的に発電できれば、結局の所これは、「太陽熱を利用した発電」と言える。 上記のアイディアに関して、2015年11月28日、表面・界面スペクトロスコピーという学会中に、SACLAと海流発電の設計で有名な新竹 積先生に相談してみた所、幸いにも、この発電方法について聞いた事は無く、かつ、可能性について否定される事はなかった。しかし、相談した時間は数分だったのでそれ以上の考察やコメントをして頂く事は出来なかった。いつかまたどこかで発電技術関連のプロに出会えたら、この質問をしてみたい。 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 〜金属アレルギーフリーなアラザンとラメの開発について
(food opal)〜 天野グループではコロイド関連の理論・分析系の研究をしている。そこで、コロイド関連のモノ作りもしてみたいと思った。という訳で、おそらくまだ誰も作っておらず、役に立ち、かつ、遊び心あるものを考えてみた。それが上記タイトルに書いた「金属アレルギーフリーなアラザン」である。役に立つのか？と聞かれると絶対そうだとも言い切れないが、とりあえず金や銀には少なからず不純物としてその他の金属も入っているらしいし、さらに、金や銀にもアレルギー反応を示す人が極少数いるらしいので役に立たない事はないだろう。誰しもが金属アレルギーの心配なしにアラザンの乗った美味しそうな（？）スイーツを食べれるようになれば嬉しいかもしれない。ゆえに、金属を利用しなくとも輝くアラザンを作ってみたいと思った。お遊びな部分が大きいかもしれないが、開発研究として面白そうであるし、非常にニッチな食材作りといった点はそれはそれで個人的には魅力的に感じられる。塵もつもれば山となるので、アラザン用の金や銀の消費量を減らせたら、それはそれで何かの役に立つかもしれない。我々日本人の感覚からすれば、そんな訳の分からないモノはいらないという感覚になるが、アメリカではレインボーケーキというカラフルなケーキが売られていたりもするので、場所によってはうけるかもしれない。また、本案を「分子ガストロノミー」の１つとしてとらえるのもアリと思える。金属アレルギーフリーなアラザンの作成にはコロイド粒子を利用するので、これを「微粒子ガストロノミー」とか「コロイドガストロノミー」などと呼んでも良いだろう。 作り方は以下である。食材または食品添加物で、粒径が可視光の波長程度〜数マイクロメートルのコロイド粒子を作る。それを、粒径のそろった単分散のコロイド粒子にする。次に、移流集積法などコロイド結晶を作るなんらかの技術でコロイド粒子を結晶化させる。例えば、(A) 繊維表面にコロイド結晶を作成したり、(B)
結晶化しやすい基板上でコロイド結晶を作成しそれを目当ての表面に転写する事が考えられる。案(A)は [K. Hirogaki et al.,
Color. Technol., 134 (2018) 271] を参考にすれば不可能ではないだろうとは考えられる。案(B)は我々の実験によって2018年10月頃にスライドガラス上に作成したコロイド結晶をオブラート等に若干量転写する事に成功したので、この案も少しは期待できる手法と考えられる。このように作製したコロイド結晶を利用すれば、金や銀を使用せず輝くアラザンが作れるはずである。ちなみに、これの輝きは金や銀のような輝きはなく、真珠のような輝きをもつ。 我々は2018年4月頃から食材コロイド結晶に関する初歩的な実験を実施してきた。まだ完璧なものは作れていないが、頑張ればいつかは作れるのではないかと個人的には楽観的にとらえている。食材で作ったコロイド結晶はアラザンとして利用するだけではなく、いくつかの食品に添加されている金箔や銀箔の代わりとして使っても面白そうである。
(2020年7月10日追記): ところで、上に「食材または食品添加物で、粒径が可視光の波長程度〜数マイクロメートルのコロイド粒子を作る」と書いたがこれはどうやって作成もしくは準備したら良いだろうか? 例えば、飲泉可能な温泉の中に入っているコロイド粒子や穀物中のシリカ粒子を利用するのもアリだろうし、水に不溶性でかつ食せるもの (キトサンや不溶性食物繊維)
などでコロイド粒子を作成するのもアリだろう。また、スプレードライなど様々な方法でコロイド粒子の作成は可能であろう。 (2020年８月２１日追記):
本研究は結局の所、食べれるものからコロイド結晶を作成する事が目標であるが、どうやら米や小麦、竹などの植物の中にもシリカ微粒子が含まれているらしい。この事は2017年10月9〜13日に開かれた14th
International symposium on Biomineralization に参加した際に知ったのだが、ネットで調べてみると球状に近い粒子も存在するようだ [T. Ball et al.,
Annals of Botany, 124 (2019) 189]。よって、穀物からシリカ微粒子を得てそれをコロイド結晶にすれば、完全に金属フリーかどうかは不明だが、食べれるコロイド結晶 (オパール) が作成できる。また、それを宝飾品や塗料として利用するのも面白いだろう。 (2022年6月7日追記): 2022年3月に食用コロイド結晶
(フードオパール) のプロトタイプが開発できた。今後は、より美しく光るものを開発していく。ところで、2022年4月から「コロイド結晶スポンジ法
(colloidal crystalline sponge method)」の開発を開始した。これは既存のスポンジ結晶法では扱えない巨大タンパク質を内包整列するための研究である。これは巨大タンパク質の立体構造予測・巨大タンパク質の安定化・組織的触媒反応・ナノロボット用機能性素子の開発などに役立つと予想される。ちなみに、googleで調べる限り、意外にも現状ではコロイド結晶スポンジ法に関する研究が見当たらない。コロイド結晶スポンジ法が名城大学農学部発の技術になる事を夢見て努力を重ねたいと思う。 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 〜粒径に非可算性のある系での排除体積効果（朝倉-大沢理論）の研究
(Non-additive Asakura-Oosawa theory, Gibbs–Duhem like equation)〜 機能性ナノ材料の作製における表面構造のコントロールや、コロイド結晶・タンパク質結晶を作成する際に着目し粒径に非可算性のある系での排除体積効果（朝倉-大沢理論）について研究する中で、古川・橋本・天野によって興味深い式を導出した。そこでここにその式を提示しておく（添付ポスターの式(2)と式(3)）。これらの式はポスターに説明されている二成分系だけでなく多成分系においても成り立つ事を確認した。また、粒径の可算性・非可算性に関わらずどちらの条件でも成り立つ。 可算性の条件では、朝倉-大沢理論によってより大きな粒子の方が基板近傍に物理吸着されやすい事が分かっている。しかし、非可算性の条件下ではその性質は強調される事も逆転される事もある事が分かった。その他、大小２つのサイズの粒子が混在した二成分系を用いて式(3)から簡単に判明する興味深い物性を書いておく。この式によれば、左辺（系全体の混み合いに関連する量）が一定の条件下では、基板近傍における粒子１のコンタクト密度が増加すれば、粒子２のコンタクト密度は減るという事が示される。逆もしかりである。イメージしてみれば当たり前の事かもしれないが、個人的にはこんなにも単純な式でコンタクト密度の増減を表現できた事に面白味を感じた。 ポスター（2019年10月31日発表・第42回溶液化学シンポジウム） --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 〜3Dプリンターハウスに代わる未来の建築法
(drone house)〜 3Dプリンターで家が作れるらしい。しかし、大型の３Dプリンター装置の搬入・設置・撤去・搬出が大変である。また、コンクリートの質は天候に左右されやすい（事前に工場で作られたレンガと比較すると）。であれば、ドローンを用い自動でレンガを積み立てて家を作るのはどうか？と考えた。レンガやブロックの家をスピーディかつ安く作れたら世界的な社会貢献ができるはずである。そこで、2023年3月30日にドローンハウスに関して共同研究の直談判をした。しかし、話はまとまらなかった（相手には相手の事情があるので仕方のない事である）。また、とある日本のドローン会社へ問い合わせをしたが、回答は無かった。そこで私は私自身がドローンハウスのアイディアの発案者である事を簡易的に記録するため、ここにドローンハウスの草案を書いた。
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 〜疎水性アミノ酸サプリメントの提案 (a supplement of hydrophobic amino acids )〜 運動に特化したアミノ酸サプリ、睡眠に特化したアミノ酸サプリなど様々なサプリメントが販売されている。社会貢献ができ、かつ、ビジネスになるその他のアミノ酸サプリメントはないかと考えた。そこで、私は疎水性アミノ酸のサプリメントを2023年4月15日に発案した。疎水性アミノ酸は膜タンパク質の形成に重要な材料である。また、膜タンパク質は、免疫、輸送など様々な機能を担う重要なタンパク質である。そして、その重要な膜タンパク質を適切量生成する事は、健康のためにとても大事と考えられる。実験的な証拠（効果）を得る事は現在の私の研究費や研究室規模からすれば難しい事であるが、ひとまず膜タンパク質の原料になる事を銘打って疎水性アミノ酸のサプリメントを販売するとビジネスになるのではないかと予想した。そして、そこから得られた利益から実験的に証拠を構築していくのが良いかもしれない。しかし、私にはそれにチャレンジする時間がほぼ無い。チャレンジしてみたい事が多い事もそれはそれで困ったものだと思った。 ちなみに、余談であるが、実際の私の発案の流れも書いておく。（１）エンドサイトーシス・リソソーム・エクソソームに関する調査と検討→（２）生体膜に関する調査と検討→（３）膜タンパク質に関する調査と検討→（４）得られた知見と健康に関する検討→（５）社会貢献やビジネスの検討→（６）疎水性アミノ酸サプリメントの発案。以上の流れであった。 |
![PERLA[1]](memo.files/image007.jpg)
