(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒径１μｍ〜５ｍｍ、比表面積１００ｍ2／ｇ以上の無機質多孔体粒子を、淡水又は海水に接触・保持し、植物プランクトンやサンゴ等の底生成物における光合成により合成される有機物、海水中に溶け込んでいる溶存有機物を当該無機質多孔体粒子に吸着させる当該有機物の吸着工程と、
該有機物が吸着された無機質多孔体粒子の全表面を非水溶性の合成高分子膜により被覆する被覆工程とを含むことを特徴とする水中における有機物分解による二酸化炭素発生の抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海水や淡水中における二酸化炭素発生の原因となる有機物を非分解状態に固定し、地球温暖化や気候変動の要因の１つとして考えられる大気中の二酸化炭素濃度の低減に寄与しうる水中における有機物分解による二酸化炭素発生の抑制方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、大気中の二酸化炭素濃度の増加による地球温暖化や気候変動が深刻な問題として取り上げられており、種々の対応策が検討されている。該対応策としては、例えば、自動車等における排ガス規制等の大気中の二酸化炭素発生量を直接減少させる方法、植物の光合成を利用した二酸化炭素の固定方法等が主に提案されている。
また最近、大気から海洋への二酸化炭素の取り込み量やそのメカニズム等を解明し、海洋を二酸化炭素の貯蔵庫として利用して大気中の二酸化炭素量を減少させうる方法の研究もはじめられている。しかし、このような海洋の利用に関する研究は、海洋表層における植物プランクトンの光合成による海水中への二酸化炭素消費機構や、表面海水に溶け込んだ二酸化炭素が深層へ輸送され貯蔵されるプロセス等の研究が一部報告されているに過ぎず、具体的な解決策についてまでも報告されている例は見当たらない。
ところで、海水や淡水においては、例えば、植物プランクトンにおける光合成により二酸化炭素が消費され、有機物が合成されることが知られている。この有機物については、最終的に深海や海底に到達し、大気から隔離されるものや、溶存有機物として海水中等に溶け込むもの等が知られている。また、このような有機物は、分解されることにより二酸化炭素が発生する可能性がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、海水や淡水中に存在する二酸化炭素の発生源となりうる有機物の分解を防止し、二酸化炭素の発生を抑制する、水中における有機物分解による二酸化炭素発生の抑制方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、海水や淡水中に存在する二酸化炭素の発生源となりうる有機物が、無機質多孔体粒子に容易に吸着させことができること、更に、該有機物を吸着させることによる有機物の吸着保存効果に加えて、当該無機質多孔体粒子を特定のポリ塩化ビニル等の合成高分子膜により被覆することによって、有機物の分解反応を有効に抑制しうることを見出し本発明を完成した。また、合成高分子膜で被覆した無機質多孔体粒子は、例えば、人工海浜の砂、路盤材、コンクリートの骨材等に利用可能であり、本発明の方法により副生される粒子は再利用が可能である。
【０００５】
すなわち本発明によれば、平均粒径１μｍ〜５ｍｍ、比表面積１００ｍ2／ｇ以上の無機質多孔体粒子を、淡水又は海水に接触・保持し、植物プランクトンやサンゴ等の底生成物における光合成により合成される有機物、海水中に溶け込んでいる溶存有機物を当該無機質多孔体粒子に吸着させる当該有機物の吸着工程と、該有機物が吸着された無機質多孔体粒子の全表面を非水溶性の合成高分子膜により被覆する被覆工程とを含むことを特徴とする水中における有機物分解による二酸化炭素発生の抑制方法が提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下本発明を更に詳細に説明する。
本発明の抑制方法において、有機物の吸着工程は、淡水又は海水中に存在する有機物を無機質多孔体粒子に吸着させる工程であって、無機質多孔体粒子を、淡水又は海水に接触・保持させることにより行なうことができる。
【０００７】
本発明に用いる無機質多孔体粒子は、無機質であり、且つ吸着目的とする有機物を吸着しうる細孔を多数有する多孔体であれば良く、例えば、ゼオライト粒子、サンゴ砂、有孔虫の殻粒子、珪藻の殻粒子、石炭灰粒子又はこれらの混合物等が挙げられる。粒子の平均粒径は、粒子個々の比表面積を有効に利用し、有機物の吸着率を高くするために、通常１μｍ〜５ｍｍ、好ましくは１μｍ〜１ｍｍである。また、各粒子の比表面積は、大きい方がよく、比表面積１００ｍ2／ｇ以上である。
【０００８】
本発明において、前記無機質多孔体粒子に吸着させる有機物は、海水や淡水中に存在し、分解により二酸化炭素を発生し得る、植物プランクトンやサンゴ等の底生成物における光合成により合成される有機物、海水中に溶け込んでいる溶存有機物である。このような有機物の詳細な構造等については解明されていない部分が多いが、例えば、糖類、タンパク質、脂質等が挙げられる。具体的には例えば、パラオ堡礁の礁原では、サンゴ等の底生成物の正味の光合成(総光合成量から呼吸量を差し引いたもの)により１６７ｍｍｏｌＣ／ｍ2／日の無機炭素が有機物に転換され、その内の１０３ｍｍｏｌＣ／ｍ2／日がバイオマスとして生物自体に取り込まれ、残りの６４ｍｍｏｌＣ／ｍ2／日がほとんど粘液等の形態で体外に放出される。この放出された有機物のほとんどが本発明において分解により二酸化炭素を発生させる有機物に相当する。
【０００９】
本発明において、前記有機物を無機質多孔体粒子に吸着させるために、無機質多孔体粒子を淡水又は海水に接触・保持させる方法は、接触させることが可能な方法であれば特に限定されず、例えば、無機質多孔体粒子を、淡水又は海水中に浸漬し、所望期間保持する方法、無機質多孔体粒子を所望のカラム等に充填し、該カラム内に処理すべき淡水又は海水を所望期間通水する方法等が挙げられる。前記接触・保持時間は、無機質多孔体粒子の種類、大きさ、多孔構造及び比表面積等に応じて、有機物が有効に吸着しうる時間を適宜決定することができる。
【００１０】
前記有機物の吸着工程により得られた粒子において、吸着された有機物は、通常、自然界における堆積物の一部の有機物が分解されずに残存している現象の一要因と考えられる吸着保存効果により、水中に単体で浮遊等している状態よりも分解反応が抑制されるものと推測される。このような吸着保存は、無機質多孔体の表面に有機物が単分子膜状に吸着することからはじまると考えられている。このメカニズムとしては、例えば、有機物の分解の過程で難分解性の腐食物が生成されるとするもの、有機物の吸着自体により有機物分子の形態が変化し分解され難くなるとするもの、有機物を分解するバクテリアの細胞外加水分解酵素等の大きさより小さな細孔に、有機物分子が吸着することによるもの等が考えられている。
【００１１】
本発明においては、前記有機物の吸着工程に加えて、更に、有機物が吸着された無機質多孔体粒子の全表面を非水溶性の合成高分子膜により被覆する被覆工程を行なう。
該被覆工程は、前記吸着工程で得られた粒子を、必要により乾燥等し、非水溶性であり、好ましくは難分解性の合成高分子膜を形成しうる合成高分子を塗布、若しくは該合成高分子に粒子を浸漬し取り出す方法等により無機質多孔体粒子の全表面を非水溶性の合成高分子膜により被覆することにより行なうことができる。合成高分子膜の膜厚は、特に限定されず、容易に孔が開いたり、被覆状態が維持し得ない膜厚でなければ、粒子の大きさ、合成高分子の種類等に応じて適宜選択することができる。
【００１２】
本発明に用いる前記合成高分子としては、非水溶性であり、好ましくは難分解性であって、膜形成可能なものであれば特に限定されず、公知の膜形成用合成高分子等を用いることができる。例えば、ポリ塩化ビニル系高分子等が挙げられるが、これに限定されるものではなく、得られる被覆粒子の用途等に応じて適宜選択することができる。
【００１３】
本発明の抑制方法により得られた被覆粒子は、海中等に投棄することができる他、例えば、人工海浜の砂、路盤材、コンクリートの骨材等に利用することができる。
【００１４】
本発明の抑制方法においては、淡水又は海水中における二酸化炭素の発生要因の１つと考えられる有機物の分解反応を防止することができるので、直接二酸化炭素量を減少させることに寄与できる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明の抑制方法は、淡水又は海水中に存在する有機物を無機質多孔体粒子に吸着させる有機物の吸着工程と、有機物が吸着された無機質多孔体粒子の全表面を非水溶性の合成高分子膜により被覆する被覆工程とを含むので、有機物の吸着と、有機物が吸着された粒子の被覆とによって、淡水又は海水中の二酸化炭素発生要因である有機物の分解反応を抑制し、二酸化炭素量を減少させることができる。
【００１６】
【実施例】
以下本発明を試験例及び実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
試験例
粒径数μｍ〜数百μｍの多孔質の石灰粒子を、有機物としてのデンプン液に充分に浸し、粒子にデンプンを充分吸着させた。次に、得られた粒子を乾燥し、ガラス転移温度７９℃よりも高い温度に熱して液状にしたポリ塩化ビニル液状物に浸漬し、粒子全表面にポリ塩化ビニルの被膜を形成した。
次いで、上記で調製したデンプンを吸着させた非被覆粒子及びデンプンを吸着させ更にポリ塩化ビニル被膜を形成した被覆粒子について、以下の試験を行った。
＜試験内容＞
海水を満たした２つの容器を用意し、それぞれに別個に上記非被覆粒子又は被覆粒子を投入した。それぞれの海水温度を２５℃に保持し、暗状態で７日間静置した後、各粒子を取出した。被覆粒子については、被覆を剥がし、それぞれの粒子表面にヨウ素液を滴下した。
その結果、非被覆粒子ではヨウ素反応が認められず、被覆粒子ではヨウ素反応が認められた。従って、被覆粒子では、デンプンの分解反応が抑制されたのに対して、非被覆粒子ではデンプンの分解反応が生じたものと思われる。
【００１７】
実施例１
粒径数μｍ〜数百μｍの多孔質の石灰粒子１０ｋｇを水深２ｍの海中に浸漬し、５日間放置し、海水中に含まれる、分解により二酸化炭素を発生する有機物を石灰粒子に吸着させる。次いで、石灰粒子を海水から引き上げ、乾燥した後、ガラス転移温度７９℃よりも高い温度に熱して液状にしたポリ塩化ビニル液状物に浸漬し、粒子全表面にポリ塩化ビニル被膜を形成する。
被膜が形成された粒子に吸着された有機物は、ポリ塩化ビニル被膜によりその分解反応が有効に抑制される。