臭いアンモニアから、明るい未来が見えてくる(1)
2011年1月28日
(これまでの 山路達也の「エコ技術者に訊く」はこちら)
世界のエネルギーの数パーセントは、アンモニアを作るために使われている
──アンモニアの新しい合成手法を開発されたとお聞きしました。アンモニアといえば、化学肥料の材料として欠かせませんね。
はい、なぜアンモニアが重要かを簡単にご説明しましょう。
人間を含めて、あらゆる生物が生きていくためには窒素が不可欠です。タンパク質やDNAの構成材料でもある窒素は、生物にとって必須元素の1つとなっています。空気中には約80%もの窒素が含まれているのですが、生物は空気中の窒素を直接利用することができません。植物は土壌中のアンモニアや窒素化合物を根から吸収して有機化合物を合成し、動物はその植物を食べて窒素を取り入れて体内で化合物に変換します。ちなみに、マメ科の植物は共生している根粒菌の働きで窒素をアンモニアに変換することが可能です。このように、空気中の不活性な窒素を、反応しやすい窒素化合物に変換することを窒素固定と言います。
20世紀初頭、ハーバー・ボッシュ法というアンモニア合成手法が発明されて、化学肥料(窒素肥料)を十分に供給できるようになると、世界の食料生産能力は急増しました。20世紀最大の発明の1つと言われるハーバー・ボッシュ法はある意味完成された手法なのですが、最大の問題点は多大なエネルギーを消費するということにあります。ハーバー・ボッシュ法では、鉄系の触媒を使い、高温高圧の条件下で窒素と水素を反応させます。高温高圧にするために多くのエネルギーが必要なだけでなく、化石燃料から水素を取り出すためにもエネルギーが必要です。人類が消費している全エネルギーの数パーセントは、ハーバー・ボッシュ法に使われているとも言われます。エネルギー消費の少ない常温常圧でアンモニアを合成する手法は化学者が絶対取り組まないといけない重要課題の1つであり、今までにもさまざまな取り組みがなされてきました。
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山路達也の「エコ技術研究者に訊く」
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