【科学】水と空気からパンと電気を作る? 人類の「食」を支えるアンモニアの新合成法は時代を変えるか

1 :ごまカンパチ ★:2019/06/25(火) 00:27:42.97 ID:n4gopsDe9.net
https://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20190624-00010001-wordleaf-sctch
 ある日本人研究者の画期的な研究成果が、4月24日の科学誌「Nature」に発表されました。
この研究とは、東京大学・西林仁昭(にしばやし・よしあき)教授のグループが発見した
「水と窒素ガスからアンモニアを合成する」というものです(写真1)。
実は西林教授は2017年にも、共同研究によって、アンモニア合成における新しい研究成果を発表しています。今回は、そのバージョンアップです。
しかも、ちょっとしたバージョンアップではなく、時代の転換点ともなり得る大きな躍進です。
一見、私たちの生活とは縁遠そうなアンモニアとその研究が、実はどのくらい重要なのかに触れつつ、西林教授グループによる
新しい研究成果を紹介します。

■人類の「食」を支えるアンモニア
 私たちの体の半分は「人工的に作られた」物質からできています。それはどういうことでしょうか。
私たち自身の体や私たちが食べる物は、食物連鎖の中でピラミッドの一番下に位置する植物に支えられています。
その植物は空気や土の中の栄養素と水などで生きているのですが、全人類の食べ物を支えるほど植物が成長するためには
自然の栄養素だけでは足りません。人工的な肥料を使わなければ、私たち人類すべてに必要な量の食べ物を確保することはできないのです。

 その肥料の原料となるアンモニアを大量生成することを可能にしたのが、約100年前に発明された「ハーバー・ボッシュ法」です。
この方法によって、空気中の窒素ガス(N2)と、水素ガス(H2)を原料にアンモニア(NH3)を合成できるようになりました。
そのアンモニアが化学肥料となって、私たち人類の食を支えているのです。
現在の穀物や野菜、飼料用の作物に含まれる栄養素の半分は、アンモニアに頼っているため、私たちの体の半分は
ハーバー・ボッシュ法で人工的に作られたアンモニアによってできているといえるでしょう。
そのため、このアンモニア合成法は「空気と水と石炭からパンを作る」方法ともいわれました。

ハーバー・ボッシュ法は100年もの利用実績がある完成度の高い生成法ですが、欠点がゼロというわけではありません(表1)。
ハーバー・ボッシュ法では、水素ガスは石油や石炭などの化石燃料を由来とし、加熱や加圧をするための発電で発生する
二酸化炭素による地球温暖化に直結しているだけでなく、いずれは化石燃料の枯渇をもたらします。

※中略

化学者にとって、水素が水というありふれたものに含まれていることは常識ですが、
「水から水素を切り離しながらアンモニアを合成するのは困難」ということもまた常識でした。
水には水素だけでなく酸素も含まれていますが、酸素はアンモニアを作る際に触媒を劣化させるものとして非常に厄介だからです。

※中略

しかし今回、西林教授のグループは触媒の劣化を進行させずに水からアンモニアを作る方法を発見したのです(図1)。
それにはサマリウムという金属を利用します。「ヨウ化サマリウム」という試薬を用いることで、水から水素を取り出しつつ、
モリブデン触媒の劣化が抑えられることを見つけ出しました。
ヨウ化サマリウムを使うことで、アンモニア合成に水が利用できることを実証したことこそが、今回の研究の最大の焦点でしょう。
サマリウムが「酸素と強く結びつく」という性質を効果的に利用できることを発見し、「水は使いにくい」という常識を打ち破ったのです。
それだけではなく、西林教授のグループが発見したモリブデン触媒とヨウ化サマリウムを利用した今回の方法は、生成効率も非常に優れています。
具体的には、温度や圧力を加えなくても、アンモニアの合成速度はハーバー・ボッシュ法に匹敵し(西林教授グループの過去の報告の100倍)、
触媒1分子からアンモニア分子を4000以上作ることができます(同10倍以上)。
西林教授は、触媒1分子からアンモニアを合成できる量はまだ上限が見えていないと語っており、この触媒系の底無しの力強さがうかがえます。

※中略

 アンモニアは植物の肥料になるだけではなく、直接燃焼させて火力発電に使用したり燃料電池に利用したりできます。
「アンモニアが使われるその現場」というのは、具体的には、自動車や各家庭などの生活の場所で発電に利用できるアンモニアを
合成するというイメージです。
西林教授のグループの成果は、さながら「水と空気からパンと電気を作る」方法といえるでしょう。

※文中の図や表、続きはソースで

35 :名無しさん@1周年:2019/06/25(火) 01:15:31.52 ID:MsYasAvU0.net

サツマイモを作れ

44 :名無しさん@1周年:2019/06/25(火) 01:27:45.54 ID:c9eBUy9O0.net

>>32
それは人間の利得のみでの狭隘な視点だよ。

単一な恣意的結果のみ、つまりニンジンやらキャベツやらの採れ高の最大化のみを求めようとしても上手くいかない。
しかしDNAは進化と淘汰を繰り返し、材料さえ揃えば姿形を変え必ずそこで増殖するよ。

69 :名無しさん@1周年:2019/06/25(火) 04:14:55.10 ID:Sl1Od8gd0.net

銅をアンモニアで緑青化できるとかなんとか

8 :名無しさん@1周年:2019/06/25(火) 00:37:08.19 ID:4gc0Ne0U0.net

ドラえもんの住む22世紀の工場だな

22 :名無しさん@1周年:2019/06/25(火) 00:48:17.69 ID:P5SicDA20.net

日本人なら米を食え

77 :名無しさん@1周年:2019/06/25(火) 05:14:47.23 ID:jSz96hEd0.net

>>18
あれはプラスチックからパン生成
絶対体に悪いやつです

47 :名無しさん@1周年:2019/06/25(火) 01:38:06.26 ID:X29dfsDp0.net

ソイレントグリーンみたいなのの方が簡単そう

64 :名無しさん@1周年:2019/06/25(火) 04:03:13.73 ID:Kvl1DGUT0.net

おしっこで何とかなりそう

15 :名無しさん@1周年:2019/06/25(火) 00:43:10.25 ID:2yfs1XJk0.net

サマリウム「いやー、探しましたよ」

31 :名無しさん@1周年:2019/06/25(火) 01:08:17.60 ID:GOACEZpx0.net

うんこや小便に入ってるアンモニアは取り出せないの?
硝石ってそういうことでしょ?

42 :名無しさん@1周年:2019/06/25(火) 01:26:47.24 ID:7mth+xLB0.net

>>40
中国はめちゃくちゃな大工場作ってダイヤモンド量産始めてるぞ

41 :名無しさん@1周年:2019/06/25(火) 01:23:41.46 ID:7mth+xLB0.net

>>27
窒素は大気から集められるが燐が無理
海底を攪拌しないと

で現状それを担ってる深層海流が温暖化の影響で止まる恐れがあると
海のハンストはありうる

20 :名無しさん@1周年:2019/06/25(火) 00:45:32.24 ID:EwhRwHMO0.net

【6/26まで無料で頒布中!ぜひこの機会にご利用ください】

「愛着は法律で製造したり規定したりすることは出来ない」
「悪に対して不服従を示すことは善に帰従することと同様に
義務である」非暴力不服従運動を主唱し、イギリス領インド
政府に治安妨害罪で告発されたガンジーが公判廷で自らの
信念を披歴した供述書を邦訳現代語化。短編です。

マハトマ・ガンジー 公判における供述 
https://twitter.com/KPaUkeNDjkX6m1x/status/1142330886618095616
(直リンNGのためtwitterが開きます)dpn
(deleted an unsolicited ad)

9 :名無しさん@1周年:2019/06/25(火) 00:37:44.04 ID:fdffW/eJ0.net

つまり水が臭い水に変わるわけか

74 :名無しさん@1周年:2019/06/25(火) 05:06:20.34 ID:LBQebkRq0.net

グッドイート

80 :名無しさん@1周年:2019/06/25(火) 05:39:11.94 ID:bNm0bk/H0.net

これってノーベル化学賞モノでは?

75 :名無しさん@1周年:2019/06/25(火) 05:10:05.71 ID:fAN/YbBJ0.net

石をパンに変えるイエス・キリストは最先端科学者

30 :名無しさん@1周年:2019/06/25(火) 01:03:17.85 ID:ElBZVjzz0.net

>>3
よ〜く、文章を見直す練習した方がいいと思いますよ?

48 :名無しさん@1周年:2019/06/25(火) 01:38:06.28 ID:7mth+xLB0.net

てか海洋生物の大半は大した遊泳能力ないから
海流の働きをしのぐほどの運搬能力はないし
クジラみたいな大型生物でも珪藻みたいな微細生物でも死ぬと結局沈むからな
なかなかうまくいかない

17 :名無しさん@1周年:2019/06/25(火) 00:43:56.38 ID:4ux34L+Q0.net

いまだに人間は水と酸素と光からブドウ糖が作れない
地球にあふれ返っている小さな葉緑体が作れない

26 :名無しさん@1周年:2019/06/25(火) 00:58:16.12 ID:rcB0zSrn0.net

科学的常識なんていつの時代でも覆ることはある。

放射性セシウムに汚染された土壌を水を使って減容化出来ることは、早稲田大学による環境省の実証実験で明らかになったが、
水を使ったら、汚染物質が増えるだけだと言い張っていたゼネコン各社の見識の低さよ。
これから中間貯蔵施設で大活躍する技術だから、ちゃんと他人の説明を聞けよ。

11 :名無しさん@1周年:2019/06/25(火) 00:39:46.43 ID:IHNZzJEn0.net

パンドラってドラマで見たけど、たしかトウモロコシだか芋だかを今の数倍の速さで
成長させる方法を科学者が見つけただけで世界規模のパニックになってたよ。

50 :名無しさん@1周年:2019/06/25(火) 01:42:12.98 ID:hFP3aV0l0.net

肥料も作ってるKoch Brorhersがどんな反応をするか

32 :名無しさん@1周年:2019/06/25(火) 01:11:12.80 ID:fdffW/eJ0.net

>>27
化成肥料は農地の微生物を減少させるから、
かえって有機物の絶対量減るかもだけどね
あと、窒素過多で生物が軟弱になっちゃう

79 :名無しさん@1周年:2019/06/25(火) 05:30:44.53 ID:T7mt0LLQ0.net

>>1
空気から化石燃料を合成できるようになれば、エネルギー問題は結構改善されるんだけどね

3 :名無しさん@1周年:2019/06/25(火) 00:31:51.87 ID:AFg42Iv60.net

何で水と酸素は燃えるのに水は燃えないの

38 :名無しさん@1周年:2019/06/25(火) 01:17:26.34 ID:Vi/xaJf00.net

サメの養殖じゃだめなん?

5 :名無しさん@1周年:2019/06/25(火) 00:35:21.21 ID:pn4HT0Sc0.net

とっくの昔に絶滅してなかった?

72 :百鬼夜行:2019/06/25(火) 05:00:06.37 ID:Qjq3LaFv0.net

>>2
イッテルビウムの前

10 :名無しさん@1周年:2019/06/25(火) 00:39:21.02 ID:jY2lKCSy0.net

スタートレックのレプリケーター的なものかと思ったら違うやんけ。