──原理は意外とシンプルなんですね。どうしてこれまでプラズマは使われなかったのでしょう？

原理的には簡単なんですが、実際に水のプラズマを使うの簡単ではなかったんですよ。液体の水を直接プラズマにするのは難しいため、気体の水蒸気をプラズマにするのですが、そうすると装置内のどこかで冷えて液体の水に戻ってしまいます。その結果、配管が詰まってプラズマが消えてしまう（笑）。それを避けるためには、装置全体を100℃以上の高温に保つ必要があり、非常に大がかりな装置になってしまいます。北九州エコタウンには、世界で唯一、水蒸気プラズマを利用したフロンの分解施設がありますが、やはり巨大です。

──渡辺准教授の装置は、何が違うのですか？

プラズマ、すなわち電離気体を作るためには、通常は絶縁体である気体に電気を流します。雷やアーク溶接と同じように、＋極と－極の間にバリバリと電気を流すわけです。プラズマは1万℃以上になりますからそのままだと極が溶けてしまいますね。そこで、＋極と－極の両方を水冷するのですが、我々の装置ではこの冷却水を直接放電領域に吹き込むようにしたのです。水は高温にさらされて、瞬間的にプラズマ化します。我々は、気体の水蒸気ではなく、液体の水を直接プラズマ化するということを強調するために「水プラズマ」と呼んでいます。

水プラズマを用いる利点は大きいですよ。まず、水蒸気の発生装置が不要になり、装置全体を100℃以上にする必要がなくなりますから、装置を小型化できます。また、従来の装置では、冷却水を捨てていましたから3割くらいの熱効率だったのですが、水プラズマならば熱効率が9割になります。

水なら何でもよくて、水道水やエビアンでもかまいません（笑）。

──不純物は問題にならないんですか？

水に何かの物質が溶け込んだ状態でプラズマ化すると、有機系の物質はC、H、Oに分解されますから、結局はフロンの分解で述べたのと同じ反応になるのです。無機系の物質については、プラズマ中に必ずOがあるため、安定した酸化物になるだけなんですよ。

──生成される物質についてはどうですか？

放電領域では、フロンのC、H、F、水のH、Oがあっという間に分解され、下流の反応器で回収されます。フッ素はCaF₂（ホタル石）として沈殿します。ホタル石はフッ素源として有用ですが、この場合はCaCl₂（塩化カルシウム）が混じることもあって純度は低く、あまり高くは売れないでしょうね。

──CO、CO₂についてはどうでしょう？

CO、CO₂の温暖化効果はフロンやハロンの1万分の1というレベルですし、この装置によって排出される量はごくわずかなので、あえて回収する必要はないと考えています。

──この装置でどれくらいのフロンを処理できるのでしょうか？

1kWで1時間当たり160gのフロンやハロンを分解することができます。代替フロンとして広く使われるフロン134aですと、1気圧で約20リットル。スプレー缶はものによって圧力が異なるので正確ではありませんが、だいたい500cc缶1本といったところでしょうか。

北九州エコタウンの処理施設に比べると、まだ5分の1程度の処理効率しか出ませんが、原理的には同じ1kWのまま5倍くらいの処理能力を実現できるはずです。

──1kWなら、家庭用電源でも動きそうですね。

この装置の一番のポイントは小型で携帯できるということにあります。

現在、フロンを処理しようとすると、処理施設まで集めてこなければなりません。西日本なら北九州に全部集めるといった具合です。フロンやハロン処理費用の大半は輸送費なんですよ。

もちろん、大型の施設には大量のフロンを一度に処理できるというメリットがありますが、処理施設は本来分散できた方がよいのです。1kWで動く装置なら、家庭用コンセントに差して使えます。各地の解体業者が備えることも可能でしょう。

同じように水プラズマを使い、100kWや200kWと規模を大きくした車載型の処理装置もメーカーと共同で開発しています。

──車載型装置はどういう用途に使われるのでしょう？

動かすことができない有害廃棄物の処理に利用しようと考えています。PCBの移動には認可が必要ですが、装置を移動して現地で処理すれば法的な手続きも楽になります。

また、硫酸ピッチにも有効でしょう。密造業者が違法な不正軽油を作る際、猛毒の硫酸ピッチが生成されます。出所が違法なのですから、こういう硫酸ピッチはきちんと処理されず、山中に捨てられています。また、酸性が強いため、容器のドラム缶が溶けて運べない状態になっていることも少なくありません。車載型の処理装置があれば、どこにでも持って行けます。水ならどこにでもありますし、必要な電力は自動車のディーゼルエンジンで調達できます。

──プラズマの応用範囲というのは、とても広いんですね。

水プラズマではありませんが、ナノ粒子やナノチューブをプラズマで合成する研究も行っています。

最近は、月資源の利用も進めています。宇宙開発委員会では、「かぐや」後継の無人探査機「セレーネ2」を2010年代前半に月着陸させるという方針を固めました。将来的に月面基地を作るとなると、必要になるのが酸素や水です。これらを地球から持って行くのは大変ですから、月面の資源を使って作る必要があります。

月の砂は酸化鉄を含んでおり、プラズマを使って水素と反応させれば水ができます。水を電気分解すれば酸素が取り出せます。月面なら太陽光発電の効率がよいため、コスト的にも十分成り立つでしょう。現在はプラズマではなく、より簡単な高温の水素還元で水を作る実験を行なっており、JAXAと月資源利用グループを作っています。

もう1つ興味を持っているのが月の起源です。月の砂はすでに擬似的に再現されているのですが、アグルチネートという火山性の膠着物がどうしてできたのかはまだ誰も解明できていません。そこで現在、月の砂をプラズマで溶かす実験を行っているところです。プラズマの条件を変えてアグルチネートが生成できれば、月の生成過程を追えるのではないかとまじめに考えています。