(57)【要約】      （修正有）【課題】石油・石炭の化石燃料を主エネルギー源をして使い続けると、環境汚染が広がり、経済社会に甚大な影響を与えかねない。そこで、核実験、原子力発電所の事故による放射性物質による汚染、海洋における鉄分の欠乏、船底用塗料の環境への悪影響等への対策、を提供する。【解決手段】有用な金属元素を利用することにより、環境を保護する。乗用車・ディーゼルエンジン・化石燃料燃焼室の排気には、酸化セリウムの添加、放射性物質の焼却後物の地殻中での粘土による密閉、海洋水への硝酸鉄粉の散布、船底塗料への酸化チタン粉の利用を提案する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
乗用車の排気ガスのクリーンアップする触媒としての酸化セリウムを添加する使用に関する請求
【請求項２】
ディーゼルエンジンの稼働するところに添加する酸化セリウムに関する請求
【請求項３】
石油・石炭の化石燃料を主エネルギー源とする燃焼室への添加する酸化セリウムに関する請求
【請求項４】
放射性物質の焼却後の地殻中に粘土で密閉する。
【請求項５】
海洋水の表相面に散布する硝酸鉄粉
【請求項６】
船底塗装に使用する酸化チタン粉末
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ＭＩＭ（金属粉末射出成形法）で使われる粉末を元素周期表と属に関する。
【背景技術】
【０００２】  一般的に、乗用車の排気ガス対策として、マフラー（消音機）にセラミックや金属の基板の上に酸化アルミニウムと酸化コーティングをしたもので、この中に白金やロジウムなどの触媒活性を持つ金属の微粒子を分散させている。【０００３】  ディーゼルエンジンは、おもに炭素質からなる径が数μｍの微粒子を放出する。この現象は燃焼室内の不完全燃焼である。過去に微細加工の特許公開があるが、このノズルの噴射孔は０．２である。機械加工で最小の孔である。０．８ｍｍの肉厚に対して限界でもある。その時の孔は０．０２ｍｍであって、燃焼室の完全燃焼を狙ったものであった。【０００４】  例えば、前記以外の例を挙げると、特願番号２０１２−２２６３９５での二酸化チタン粉末。
特公開２００３−３４２６０９【０００５】  大量の鉄分を含む土壌は、有機物質の関与によっていろいろな種類の酸化鉄やその他の化合物を生成する。三価の鉄、すなわちＦｅ（ＩＩＩ）が普通の状態であるが、これは容易にＦｅ（ＩＩ）に還元される。Ｆｅ（ＩＩ）のほうがＦｅ（ＩＩＩ）よりも毒作用はずっと大きい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  われわれの宇宙は、水素が８８％、ヘリウムが１１％で、残るすべての元素の合計が１％しかない。いわゆるビッグバンによって想像もつかない高温度が達成された結果、プロトン（陽子）とニュートロン（中性子）が相互に結合可能となったためである。プロトンに電子が捕獲されれば水素原子となるが、もしこれに中性子が付加されると重水素が出来る。別の書き方をするとこれは水素−２（２Ｈ）となるが、この−２は質量数が２であることを意味する。【０００７】  つまり原子核中の核子（陽子か中性子）の数が２である。もしこの重水素の原子核が２個融合したら、生成するものはヘリウム−４（４Ｈ）となるはずで、これは原子核の中でも安定性において随一に位するものだから、この際に莫大なエネルギーが放出される。【０００８】  宇宙の膨張が進むにつれて、重力の影響で物質が集合しだし、銀河系や恒星の生成が始まる。充分な量の物質が存在すれば、恒星の中心部で数百万度ほどの温度が達成可能である。この温度になると、水素とヘリウムとの間に核反応が再び起こりうる。このような恒星の核においては、べつの核反応が起きてもよいほどの高温度が生じ、４Ｈから炭素−１２（１２Ｃ）や酸素−１６（１６Ｏ）、ネオン−２０（２０Ｎｅ）がつくられる。【０００９】  さらにこれらの原子核の反応で、ケイ素や硫黄、マグネシウム、鉄などが生成する。これらの核融合反応によってエネルギーが放出されるのだが、
鉄のところでこのプロセスは終了する。鉄−５６（５６Ｆｅ）は特別に安定な原子核であり、これよりも重い原子核をつくるには余分なエネルギーを吸収することが必要となる。だから普通の恒星では鉄よりも重い元素は生成しないのである。【００１０】  太陽における存在量の元素の十番までは、水素、ヘリウム、酸素、炭素、窒素、ケイ素、マグネシウム、ネオン、鉄、硫黄である。太陽の構成元素の内訳は、約９４％は水素、６％がヘリウムとなっている。残りの全部の元素を合わせても０．２％に満たない。【００１１】  ヒトの身体は、きちんと活動するには、２４種の元素を必要とする。これらの元素は必須元素と呼ばれる。われわれ人間の体内には地球上に存在するすべての元素が、少なくとも痕跡量は含まれている。人体の５０％が水分であるから、酸素と水素が著しく多い。酸素は骨の主成分であり、骨格はリン酸イオン（ＰＯ４３−）を含んでいて、普通の人体では９Ｋｇほどの重量である。だからカルシウムとリンが上位に来るのである。【００１２】  地殻に含まれる存在量は酸素、ケイ素、アルミニウム、鉄、カルシウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、チタン、水素が十番までの元素である。【００１３】  海水中に含まれる元素は、塩素、ナトリウム、マグネシウム、硫黄、カルシウム、臭素、炭素、ストロンチウム、ホウ素が十番までの元素である。【００１４】  大気中に含まれる気体元素とその存在比は、多い順から窒素、酸素、アルゴン、ネオン、ヘリウム、クリプトン、水素、キセノン、ラドン、塩素が十番目である。【００１５】  前記のベストテンに炭素が入っていないのは、順位では１１番である。このベストテンの中に非金属元素が六つ、金属元素が四つ含まれている。金属の中では鉛と水銀が上位である。このどちらも健康阻害や環境汚染などで悪名高い歴史を持っている。ほかの二つの金属は鉄と亜鉛であり、どちらも工業上重要である上に、ヒトに対して必須元素として日々の食餌に欠かせない。【００１６】  地球自体や宇宙を構成する元素のほとんどが放射能を持っているということは、大多数の人にとって驚くべきことかもしれない。われわれの身体中の細胞一つ一つにも、何億という放射能の核種が含まれているし、それぞれに定まった速度で壊変している。自然界由来で、われわれの日々の食餌から供給されるために人体内に存在する放射能同位体としては１４Ｃとカリウム−４０（４０Ｋ）をはじめとし、ルビジウム−８７（８７Ｒｂ）、鉛−２１０（２１０Ｐｂ）、ポロニウム−２１０（２１０Ｐｏ）、ラジウム−２２６（２２６Ｒａ）、２３２Ｔｈ、２３８Ｕがあげられる。このほかには、痕跡量ではあるが、ストロンチウム−９０（９０Ｓｒ）、セシウム−１３７（１３７Ｃｓ）、プルトニウム−２３９（２３９Ｐｕ）、２４０Ｐｕがある。【００１７】  これらはみな核兵器の地上実験の結果生成したものや、原子力発電所の事故が環境を汚染した結果である。
【課題を解決するための手段】
【００１８】  上記地球的課題である温暖化現象は、疑う余地がない、その原因の大部分は人間活動によってもたらされた可能性が非常に高い。１８世紀の産業革命以前は人間由来の排出は自然の吸収の範囲以内であった。現在のように石油・石炭の化石燃料を主エネルギー源として使い続けるシナリオだと、今世紀末には、平均気温、海面水位は上昇する可能性がある。各国の経済社会に甚大な影響を与えかねない。【００１９】  上記の目的を達成するために、本発明は表題に元素の特徴が環境を守るのである。
【発明の効果】
【００２０】  本発明で大事なのは、人間生活、及び地球環境における重要性である。特にランタニド元素（希土類元素）が大事である。人体中のランタニド元素はどれも、われわれの食物連鎖に簡単に入ってこないし、かなりの量でも毒作用を示すことはない。不溶性のランタニド化合物、たとえば酸化物やフッ化物を実験動物にかなりの量を与えてみても、毒作用があることを確認できなかった。【００２１】  医療におけるランタニド元素はヒトの体内の代謝を刺激し、血圧降下や血中コレステロール濃度の低下、血液凝固阻害、食欲減退などの影響が表れる。動物では動脈硬化症を阻止できるという報告もある。【００２２】  環境中のランタニド元素は多くの化合物に痕跡量として含まれている。一般式Ｌｎ３＋で表される三価のイオンは、カルシウムイオンＣａ２＋とほとんど同じイオン半径を持っているので、結晶格子中でカルシウムイオンのサイトを容易に置き換える。【００２３】  その結果として、たくさんのカルシウム鉱物が風化を受けて分解すると、ランタニド元素が環境中に放出されるのだが、これらのイオンは不溶性の炭酸塩やリン酸塩の形で間もなく沈殿し、環境中に大きく移動することはない。その結果、生態系中でランタニド元素が見いだされることはない。【００２４】  通常の場合には、植物の根は土壌中からランタニド元素を吸収しないので、植物体中のランタニド元素は、生育土壌中の濃度の一万分の一程度である。それでもある種の植物はランタニド元素を濃縮する性質を持っている。【００２５】  これはおもにランタン、セリウム、ネオジウムで、存在度の大きなランタニド元素である。コケ類、シダ植物にもランタニド元素を濃縮するものがある。
【発明の効果】
【００２６】  本発明は、環境と人間への影響に従って、動植物自体に対する影響と、人間に対する影響を経済費用、医療費用、自然災害の三つに分類することが出来る。外来種の繁殖や酸性雨による作物と森林の損失、水質汚染及び大気汚染による損失、湖と湿地の過剰利用が旱魃を生み、蒸発するはずの水面が低下させて旱魃が増加した。【００２７】  ここにきて、原子力発電所事故による放射性物質は前項に輪をかけて、森林、田地畑、川、海への汚染は自然界を最大に汚染したその費用は最悪の事態といえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】  放射性物質の焼却後、土壌中にランタニド元素を含む粘土で密閉する。【００２９】  乗用車の排気ガス対策として、酸化セリウムは触媒活性があり、酸素原子を貯える機能があるため、これによって一酸化炭素や未燃焼の炭化水素を二酸化炭素に転換するためには、添加剤としての利用方法。【００３０】  酸化セリウム触媒はまた、ノックス（ＮＯｘ）類を窒素に分解する機能を持っている。現在、新しく製造される自動車は、排気ガス転換器を備えているのだが、この中に白金やロジウムなどの触媒活性を持つ金属の微粒子を分散させている。酸化セリウムは単なる支持剤でなく、触媒作用として添加に利用する。【００３１】  現在使用されている、船底用の塗料は、亜鉛や銅を主体に使用されているのだが、亜鉛は水溶性で、船底の亜鉛は何と言っても付随してくるカドミニム（Ｃｄ）や水銀（Ｈｇ）が環境に悪影響となっている。亜鉛は１２族で、次にＣｄ，Ｈｇとくる。【００３２】  銅は土壌中ではほとんど移動しないが、表層土中に濃集傾向がある。これは表面付近の無機物質粒子や有機物質と堅固に結合する。さらに加えて銅を含む農薬や、都会の下水処理、肥料などに使用すれば銅が補給されることになる。銅（Ｃｕ）は１１族で、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）の仲間である。【００３３】  植物は銅を吸収するが、そのほとんどは根に存在している。つまり吸収された銅はタンパク質と結合して、光合成や炭水化物の移動、細胞壁の代謝、ＤＮＡやＲＮＡの生産に重要な助ける効果もある。【００３４】  銅の欠乏した土壌に生育した植物は結実数が少ない。これは、毎年の収穫でヘクタールあたりにして３０ｇほどの利用可能な銅が失われてゆくことになる。イネの生育は銅イオンが過剰に存在すると極めて悪くなる。足尾銅山の鉱害被害はこれが原因であった。【００３５】  前項の亜鉛や銅に代わるべき元素はチタン（Ｔｉ）である。金属チタンは表面に丈夫な二酸化チタンの保護膜が生じるために、いろいろと極端に厳しい条件下でもほとんどの用途に使える。【００３６】  この薄い酸化膜の層の厚さは最初１〜２ｎｍほどしかないが、時間とともに厚くなり、４年ほど経過すると２５ｎｍほどになる。それに傷がついても間もなく自動的に修復されてしまう。【００３７】  チタンは、周期表では４族の最初に位置している。遷移金属元素の一員でもある。金属粉末は加熱すると燃える。窒素雰囲気中でも燃焼して窒化チタンを与える。チタンは酸には侵されないが、フッ化水素酸、リン酸、濃硫酸にだけ溶解する。アルカリには全く反応しない。【００３８】  純粋な鉄（Ｆｅ）は、光沢ある銀色の金属で柔らかく、容易に加工できる。周期表では８族に属する。海洋における鉄分の欠乏が生育を制御していることは明らかで、硫酸鉄（ＩＩ）溶液を散布して海域に栄養補給を行い、肥培することである。
【実施例】
【００３９】  われわれは、船底塗料が鉛から亜鉛にいつから変わったかは定かでないが、自ら塗装を行うことになって、初めて気づいたのである。現在、船底塗料が終了して、河口近くのヘドロの収集、海水の塩分濃度等の検査を専門機関に依頼中である。【００４０】  ほとんどの植物は微量のチタンを含んでいるが、通常１ｐｐｍである。だが中には高濃度に含む例もあり、トクサ（木賊）やイラクサ（刺草）などでは８０ｐｐｍものチタンが含まれるという報告もある。
【産業上の利用可能性】
【００４１】  不幸にして、日本の原子力発電所の福島の事故は、大きな社会問題となっている。ウランは周期表ではアクチニド元素の一員である。ウランは銀色の展性と延性に富む金属で、放射能を持っている。ウランの酸化物自体は溶解度は低いのだが、酸化されてウラニルイオン（ＵＯ２２＋）の形になると格段に水溶性が大きくなる。【００４２】  天然のウランには三種類の同位体が含まれる。２３８Ｕは全体の９９．３％を占め、半減期は４５億年、２３５Ｕ０．７％で半減期７億年、２３４Ｕは半減期２４．５万年で存在比は０．００５％となっている。２３５Ｕと２３８Ｕはいずれも長い壊変系列を作り、最後に安定な鉛の同位体（２０７Ｐｂ，２０６Ｐｂ）になる。【００４３】  核分裂性を持つ３元素（ウラン、トリウム、プルトニウム）である。いろいろな岩石中のウランと鉛の量を測定して形成年代をはかる年代決定法があり、ウラン−鉛法以外は、現時点ではわれわれには扱うには能力、技能を持ち合わせていなく扱うものでない。【００４４】  放射性物質が発生した以上、世界中から希土類の粘土を集めて、中性子吸収能力の大きなカドミウムとガドリ二ウムを含むホウケイ酸ガラスに酸化プルトニウムを混融させて、棒状に成形して、または酸化ガドリニウムジルコニウム（ジルコン酸ガドリ二ウム）埋蔵することである。【００４６】  汚染された土壌の表皮除去後、地衣類のＴｒａｐｅｒｉａ  ｉｎｖｏｌｕｔｅやシトロバクター属のバクテリアは、有機リン酸配分をグリセリン酸エステルとして、ウラニルイオンを容易に吸収・濃縮する。【００４７】  セリウムは三通りの環境にやさしい性質を持っている。前段で述べたように、酸化物が自動車の排気ガスを浄化するし、酸化物は有害金属を含む赤色顔料の代替えになる。さらに長寿命の低エネルギー電球の需要な部分を占めている。【００４８】  ヂィーゼルエンジンの稼働する場所の空気を改善するためにセリウムが有効である。ヂィーゼルエンジンは、主に炭素質からなる径が数μｍの微粒子を放出する。一台のヂィーゼルエンジン駆動の自動車が、１マイル走行するごとに放出する微粒子はおよそ３３０ｍｇほどである。【００４９】  普通のガソリンエンジン自動車なら、同じ条件なら２５ｍｇほどしかない。この種の炭素質微粒子を減少させる一方法としては、排気をセラミックス製のフイルターに通じ、この上で燃焼させる手法があるが、これは余分な燃料が必要になる。【００５０】  この燃料にセリウムを微量添加すると、その触媒作用によって炭素質微粒子が自然に燃えて消滅する。【００５１】  海洋は生命をはぐくみ、極めて肥沃な媒質だと通常考えられている。だが、これが正しいのは七つの海のほんの一部においてのみである。海洋はほとんど生物相の認められない空白地域である。日本も例外ではない。【００５２】  １９８０年代の中頃、カリフォルニアのモス・ランディング海洋研究所は海洋表面水における鉄分の欠乏が、プランクトンの生育を妨げているのではないかと考えた。英米の共同研究による試験が行われた。硫酸鉄（ＩＩ）溶液を散布し、栄養補給を行った。その結果、プランクトンが満ちあふれて緑色に変色し、海洋水における鉄分の欠乏が生育を制御していることが明らかになった。【００５���】  原生生物がこの有用な金属元素をどのように役立てるかを学んだ始源時代と同じように、稔り豊かな媒質として復活可能となるだろう。