ごあいさつ
日頃より、東北大学大学院環境科学研究科の研究・教育活動に深いご理解と温かいご支援を賜り、心から御礼申し上げます。
2020、2021年度は、新型コロナウィルスにほんとうに振り回された年でした。日本で、はじめて新型コロナ患者が確認されたのが、2020 年 1 月16 日。2022 年の年があけて 2 年がたちましたが、いまこのあいさつを書いているときには、オミクロン株による第 6 波が日本全体に広がってきています。
いまだにコロナ禍のまっただ中で、第19 号のアクティビティレポートを出すタイミングとなりました。
研究科は、国、県や市の指針、大学の指針などに基づいて感染対策を講じてきました。学生と教職員の健康と安全を守ることを第一に、そして、教育と研究の質を落とさないことに腐心してきたところです。
コロナ禍の先はまだ見通せていません。この先も、不自由な生活が続くことを覚悟せざるを得ません。
当研究科は、従来の環境問題に対して鳥瞰的かつ国際的な視座を有し、先端的環境技術による対策を行える人材、ならびに、文理横断型の環境思考を基盤としたソリューションの創出とディレクションの提示を行える人材の育成をすすめております。まさしく、ポストコロナの世界を考える人材を育ててい
きたいと考えています。
環境科学研究科では設立時からグローバル化を常に標榜しており、2014 年度からは、文部科学省国費留学生優先配置プログラムに採択され、IELP：International Environmental Leadership Program を実施して参りましたが、第三期目として ISELP：International Security Environmental Leadership
Professor

Program が採択されました（修士 3 名、博士 5 名）
。このプログラムにより ASEAN 諸国を中心として、
毎年コンスタントに留学生を受け入れております。さらに 2019 年度からは、本研究科が世話役となっている災害科学・安全学国際共同大学院が設立され、学生の受け入れも本格化するとともに、他の国際

Noriyoshi Tsuchiya
東北大学大学院環境科学研究科長
Dean, Graduate School of Environmental Studies,
Tohoku University

共同大学院ならびに卓越大学院へも積極的に参画しております。
研究組織として環境研究推進センターの機能強化を進め、地域連携、産学連携を基礎に「資源」、「エネルギー」問題の研究を推進しております。2022年度の4月からは、新たに「資源戦略研究センター」を研究科内組織として立ち上げて、「資源」問題への取り組みを強化するところでございます。
感染症の広がりと環境問題は、強く連動しています。人類の存亡にも関わる、
まさしくヒューマンセキュ
リティ（人間の安全保障）を強く意識していかねばなりません。グローバリゼーションが、文字どおり世界全体を覆い尽くしているこの現状が、ポストコロナでどう変わるのか、どう変えていかねばならないのか、人類の英知が試されていると感じています。希望はあります。環境科学研究科には、高度な先進的環境研究を進め、新しい未来社会を創造し、また環境問題を生み出す社会自体を変革したいという学生諸君がいます。彼らに期待し、また彼らはその期待にきっと応えてくれると信じています｡
今後とも、ご指導、ご鞭撻を賜りますよう、お願い申し上げます。

Prefatory Note
First, on behalf of the Graduate School of Environmental Studies at Tohoku
University, I would like to express our deepest gratitude for your continued
understanding and support for our research and education programs.
The fiscal years 2020 and 2021 were dominated by COVID-19. On January 16,
2020, the first COVID-19 patient was recorded in Japan. Although it has
already been two years as we have now entered 2022, at the time of thiswriting, the sixth wave of infections driven by the omicron variant is spreading
across Japan. Thus, we are publishing this 19th Activity Report still amid the
pandemic.

the International Environmental Leadership Program (IELP). As the program’s
third term, the International Security Environmental Leadership Program(ISELP) has been selected (with three students in the master’s program andfive in the doctoral program). This program enables the school to hostinternational students every year, focusing on those from ASEAN countries.
In addition, fiscal year 2019 saw the founding of the International Graduate
Program in Resilience and Safety Studies, for which the school will assume afacilitator role. Students have already begun enrolling. We are also actively
involved in other international, collaborative programs at graduate schools
and WISE Programs.

Our graduate school has implemented measures against the spread of infection
based on guidelines set by the national government, the prefectural
government, and Tohoku University. We have made the health and safety of
our students, faculty, and staff members our priority, while making every
effort to maintain the quality of our research and education. What will follow
after the pandemic is still uncertain. We have no choice but to accept life withrestrictions for the foreseeable future.

As a research organization, we are strengthening the functions of theEnvironmental Research Promotion Center to promote research on issues
related to resources and energy, with an emphasis on collaboration with thecommunity and industry–academia collaboration. Starting in April 2022, weare launching the Resource Strategy Research Center as an organization
within the graduate school to enhance our activities on issues related toresources.

We aim to nurture human resources with a bird’s eye, global perspective on
existing environmental issues and the ability to implement countermeasureswith cutting-edge environmental technologies and human resources capableof creating solutions based on humanity-science interdisciplinary
environmental thought and freely assuming directorial roles in a variety ofpositions and contexts. In other words, we aim to nurture human resources
who can take a leading role in the post-COVID-19 world.

There is a strong correlation between the spread of infectious disease andenvironmental problems. We need to be keenly aware of human security,
which can be a matter of life or death for the human race. How will the global
environment—which currently sees globalization literally covering the entire
world—change, or how should it change, in a post-COVID-19 world? I feelthat human wisdom itself is being tested. We do have hope. In the Graduate
School of Environmental Studies, we are blessed with students who aspire toresearch advanced environmental studies and create a new society for the
future, changing the society that has produced so many environmental issues.
I believe we can expect a lot from them, and I am confident that they arecapable of living up to our expectations. We greatly appreciate your further
and continued help and your encouragement of our research and education
programs.

Since its foundation, the Graduate School of Environmental Studies hasemphasized globalization and has conducted various international programs.
Since fiscal year 2014, the school has consistently been selected as an
International Priority Graduate Program, and with support from the Ministryof Education, Culture, Sports, and Technology (MEXT), it has implemented

先端環境創成学専攻

CONTENTS
ページ

1

ごあいさつ

Department of Frontier Sciences for Advanced Environment

都市環境・環境地理学講座
Prefatory Note

環境科学研究科長

Dean, Graduate School of Environmental Studies

32

環境地理学分野

地理学的視点から多様な人間 - 環境関係を解明する
中谷友樹 教授 / 埴淵知哉 准教授

太陽地球システム・エネルギー学講座
資源利用プロセス学分野 / 資源分離・処理プロセス学分野

先進社会環境学専攻

Department of Environmental Studies for Advanced Society

資源戦略学講座
4

6

8

10

12

14

16

Resources Strategies

地圏環境計測・分析学分野

地圏環境の正確な観察・計測・分析と記録、またそのための装置・技術・方法の開発 平野伸夫 助教
環境複合材料創成科学分野

次世代への持続可能なライフスタイルのための機能性非金属軽元素材料の開発 佐藤義倫 准教授

環境素材設計学分野

環境や生命に調和する材料デザインを求めて上高原理暢 教授

2224

岩石―流体反応が駆動する地圏環境システム
岡本敦 教授地球開発環境学分野

環境調和型開発システムに関する研究
高橋弘 教授地球開発環境学分野

地殻環境・エネルギー技術の新展開
坂口清敏 准教授

分散エネルギーシステム学分野

サステイナブルなエネルギーシステム実現に向けて
川田達也 教授 / 八代圭司 准教授

地圏環境科学の深化と持続可能な資源・エネルギー開発
駒井武 教授 / 渡邉則昭 教授
環境共生機能学分野

環境との共生・エネルギーの創製を担うナノ機能素材開発

Geo-environmental systems driven by fluid-rock reactions
Earth Exploitation Environmental Studies

サプライチェーンを通じた資源利用と関連するリスクの可視化
松八重一代 教授

環境材料政策学分野
環境循環政策学分野
環境物質政策学分野

高橋英志 教授 / 鳥羽隆一 教授
白鳥寿一 教授 / 齋藤優子 准教授
駒井武 教授 / 上高原理暢 教授

環境調和型新素材の開発と、持続的な資源循環システムの構築を目指して環境リスク評価学分野（産業技術総合研究所）「安全・安心」な地熱エネルギーの利用を目指して
浅沼宏 教授 / 張銘 教授

38

水資源と水環境に関する研究

村田功 准教授

水資源システム学分野

自然共生システム学講座
資源再生プロセス学分野

40

資源・物質循環型社会の実現を目指して

42

環境系・生体系物質計測への展開を目指した新しい化学分析
モチーフの開発
壹岐伸彦 教授

44

マイクロ・ナノ電極を利用する環境・医工学バイオセンサデバイス
および材料評価システムの開発

吉岡敏明 教授 / 亀田知人 准教授（工学研究科）/ 齋藤優子 准教授

循環型社会を目指した材料製造プロセスの研究

Environmental and Energy Economics

Resource logistic approach to visualize supply chain risks behindresource use

Endowed Division ( Dowa Holdings Co., Ltd.)
Study of Functional Materials
Study of End of Life Materials Control
Control of Environmental Materials

環境グリーンプロセス学分野
スミスリチャード 教授
複合材料設計学分野
成田史生 教授

複合材料設計学分野

コマロフセルゲイ 教授 / 吉川昇 准教授

環境創成計画学講座

Development of Chemical Motifs for Environmental and Biomedicinal Analysis

Development of Environmental/Biomedical Sensors and Visualization Systems
for Material Functions with Micro/Nano Electrodes

環境分子化学分野

Sustainable Recycle Process
Environmental Green Process Study

Green Process Development

Mechanics and Design of Composite Materials

Design, development and evaluation of multi-functional composite materials
Mechanics and Design of Composite Materials

Environment-friendly Material Processing

Ecomaterial Design and Process Engineering
Environmentally-Benign Molecular Design and Synthesis

52

自然環境に順応する Chemical Engineering Technology の創製
大田昌樹 准教授

Innovative experimental and theoretical technologies on chemical engineering
for creating sustainable society

54

低環境負荷社会に資する新しい触媒材料の表面設計指針

環境材料表面科学分野

Environmental Materials Surface Science

和田山智正 教授 / 轟直人 准教授

寄附講座（フロンティア・ラボ ）56

反応解析機器開発学

世界最先端の熱分解分析機器および分析技術の開発を目指して
吉岡敏明 教授 / 渡辺壱 准教授

連携講座
環境適合材料創製学分野（日本製鉄株式会社）

58

Atomic-level design of novel catalyst materials for eco-friendly society

Endowed division ( Frontier Laboratories Ltd. )Innovative Analytical Pyrolysis

Towards Development of Innovative Analytical Pyrolysis Technologies

Collaborative Divisions

安全・安心な高機能鉄鋼の製造技術を通して、持続可能な社会に貢献

Process Engineering for Environmentally Adapted Materials(Nippon Steel Corporation)

森口晃治 教授 / 松村勝 教授 / 大村朋彦 教授

Development of manufacturing technology for safe andsecure high performance steels contributing to sustainable society

地球環境変動学分野（国立環境研究所）

Global Environment (National Institute for Environmental Studies)

Towards developing new, environmentally friendly materials andconstructing sustainable systems for resource recycling

60

Collaborative Divisions

環境研究推進センター

Environmental Risk Assessment(National Institute of Advanced Industrial Science and Technology)

62

Studies for utilization of safe and secure geothermal energy

Aimed on the realization of a resources-material recycling society

Environmental Bioengineering

50

Governing energy strategies and the diffusion of new low-carbon
technologies

Recycling Chemistry珠玖仁 教授（工学研究科）/ 伊野浩介 准教授（工学研究科）/ 井上久美 准教授（山梨大学）/ 熊谷明哉 准教授（材料科学高等研究所、物質・材料研究機構）

Distributed Energy System

Designing of Nano-Ecomaterials

Environmentally Benign Systems

環境生命機能学分野

Energy Resources

The Deepening of Geo-Environmental Science and Sustainable Resourceand Energy Development

Researches on Water Resources and Environments

Environmental Analytical Chemistry

環境に配慮したマルチファンクショナル複合材料の設計・開発・評価

Resources and Energy Security/ Socio-Environmental Dynamic Analysis (Environmental Policies)

Urban and Regional Environmental Systems

環境分析化学分野

48

Toward the development of sustainable energy system

Variations of ozone and related trace species in the atmosphere久保田健吾 准教授 / 李玉友 教授（工学研究科）/ 佐野大輔 教授（工学研究科）/ 小森大輔 准教授（工学研究科）

環境調和型化学プロセスの開発

Environmental Policies

環境・エネルギー経済学分野

Earth System Monitoring and Instrumentation

46

International Energy Resources

土屋範芳 教授 / 窪田ひろみ 准教授

地球システム計測学分野

Earth Exploitation Environmental Studies

国際エネルギー資源学分野

エネルギー戦略および新しい低炭素技術の普及に向けた舵取り

Process Engineering Research for Advanced Resource Utilizationand Environmental Conservation

資源循環プロセス学講座

Toward Advanced Environmental Geomechanics and Energy Technology

Solar and Terrestrial Systems and Energy Sciences

葛西栄輝 教授 / 村上太一 准教授

Studies on environment-friendly development systems

高橋英志 教授 / 横山俊 准教授

連携講座
30

The Development of Environmentally Friendly Biotechnologies for
Pollution Remediation and Resource Recovery

Development of functional nano-ecomaterials for energy and environment
in the environmentally benign systems

寄附講座（DOWA ホールディングス）28

Design of materials harmonizing with environment and life

Geomaterial and Energy

環境政策学講座
26

Design of Environment-Friendly Materials

地球物質・エネルギー学分野

エネルギー資源リスク評価学分野 / 環境社会動態学分野（環境政策学講座）

20

Development of High-Functional Non-Metal Light Element Materials
for a Next-Generation Sustainable Life Style

Understanding Diverse Human-Environment Relationships
from Geographical Perspectives

Process Engineering for Advanced Resources Utilization/ Resource Processing and Recovery Engineering

大気中のオゾン等微量成分の変動の研究

Nanocomposite Science and Interfacial Materials Design

Geoenvironmental Remediation

エネルギー資源学講座
18

Measurement, observation and equipment development forunderstanding of various geosphere information

Environmental Geography

資源の高度利用・環境保全のためのプロセス研究

36

Geo-environmental Measurement and Analysis

環境修復生態学分野

環境調和型バイオテクノロジーによる汚染浄化と資源回収技術の開発 井上千弘 教授 / グラウゼギド 准教授

34

Urban Environment and Environmental Geography

グローバルな大気環境や炭素循環の変化を捉える
中島英彰 教授 / 町田敏暢 教授

環境研究推進センターの取組み

土屋範芳 教授 / 松原秀彰 特任教授 / 大庭雅寛 特任准教授

64 業績レポート

80 博士・修士論文題目一覧（ 令和 3 年 3 月・9 月修了）

Observation of Global Atmospheric Environment andCarbon Cycle Changes

Environmental Research Promotion Center (ERPC)
Activities of Environmental Research Promotion Center86 進路状況トピックス

88 TOPICS

96 索引

97 環境科学研究科事務室職員

資源戦略学講座

Resources Strategies

地圏環境計測・分析学分野 Geo-environmental Measurement and Analysis

Measurement, observation and equipment development forunderstanding of various geosphere information

先進社会環境学専攻

地圏環境の正確な観察・計測・分析と記録、
またそのための装置・技術・方法の開発

助教 平野 伸夫
Assistant Professor

Nobuo Hirano- 岩石相互作用、地球内部の水熱条件下での岩石状態の把握、石英や長石など鉱物の自然および人工熱発光（NTL、ATL）計測､ 酸性温泉排水と金属アルミニウムを用いた水素の発生技術等である。
主に地熱および温泉資源の開発と有効活用を目的としたものであり、これらの研究成果を最終的には社会に還元したいと考えている。また、オートクレーブ等を用いる実験や測定方法などについて、可能性の検討やアイデアなどの提供もおこなうことが可能である。
The objective of the laboratory studies is to focus on measurements and observations to understand different geosphere information, for which we aredeveloping apparatuses. Our main targets are water–rock interaction, the destruction of rocks under hydrothermal conditions at Earth’s interior, natural andartificial thermoluminescence (NTL, ATL) of minerals such as quartz and feldspar, and hydrogen production from the reaction of strong acid hot springdrainage and aluminum metals.
Our main focus is the development and utilization of geothermal resources, and we will use these research results for social purposes.
In addition, we will demonstrate the possibilities of and provide ideas for high-temperature/pressure experiments and measurement methods using autoclaves.

流体相変化に伴う岩石鉱物の破壊現象
これまでの研究で、花崗岩類を 400℃ 以上の超臨界状態水中に設置し、急減圧をおこなうと内部流体の沸騰と断熱膨張に伴う温度低下によって、岩石に顕著なき裂を生じさせることが可能であり、数値
シミュレーションの結果とも併せて、花崗岩内部に存在する石英の関与が大きいことを報告してきている。この現象は地殻深部や火山近傍における岩石き裂発生原因を考える上で重要となる。そこで、花崗岩以外の岩石、特に石英がほとんど存在しないはんれい岩をもちいた実
験をおこなった。この結果、はんれい岩では花崗岩と同じ減圧条件において、花崗岩よりもき裂の発生量が少ないことを空隙率や P 波速度の観察結果から確認できた。これは、これまでの考察から得られた推測どおり、外部からの熱応力によるき裂発生のためには岩石内部にある程度の石英を含有する必要がある事を裏付けている（Fig.1）。

鉱物の熱発光を用いた地熱兆候探査
岩石を構成する鉱物、特に石英および長石では鉱物熱発光（Thermo
luminescence, TL ）と呼ばれる現象が観察される。これは鉱物内に蓄えられた自然放射線を起源とするエネルギーが、鉱物が加熱されることにより解放され、エネルギー蓄積量が発光強度として観察される

Fig.1 Changes in porosity and p-wave velocity of gabbro and granite after experiments.

4

Coexistence Activity Report 2021

Fracturing of rocks by fluid phase change
In previous studies, we have reported that the rapid decompression of
granitic rocks in supercritical water at temperatures above 400°C can
induce significant cracks in the rock due to the temperature drop caused by
the boiling of the internal fluid and the adiabatic expansion. In addition,
we showed the involvement of quartz in the granite is significant, together
with the results of numerical simulations. Moreover, we have reported thatthe quartz in the granite is largely responsible for this phenomenon. Thisphenomenon is important for understanding the causes of rock fractures inthe Earth’s deep crust and/or near volcanoes. In this study, we conducted
experiments using rocks other than granite, especially gabbro, in whichquartz is almost absent. As a result, it was confirmed from the observationof porosity and P-wave velocity that the degree of fracture initiation was
lower in the gabbro than it was in the granite under the same pressure
reduction conditions. This result suggests that a certain amount of quartz
content in the rock is necessary for fracture initiation by external thermal
stress, as inferred from the previous discussion (Fig.1).

現象である。これは、一度加熱された鉱物は発光量が小さくなることを意味しているため、地熱環境にあった鉱物は相対的に発光量が小さくなるはずである。これを利用すれば、大規模な物理探査前の地表踏査などで得られた岩石試料中の鉱物から、地熱資源有望地のスクリーニングがある程度可能である。今年度は昨年度までに開発した装置を用い、主に長石の自然熱発光挙動について検討をおこなった。その結果、長石の発光強度のそのものは石英と比較して非常に小さいが、開発した装置では十分に観察可能であること、発光挙動は概ね石英と同様であること、長石の種類によって発光挙動の若干異なっている事などが判明した（Fig.2）。これらの結果から長石 TL についても石英
TL と同様の方法で地熱探査に利用できる展望が開けたと言える。

玉川温泉酸性排水を用いた水素発生および発電実験
これまでの実験から、金属アルミニウムを 50-60℃程度の pH1-2の強酸性溶液や pH13-14 の強アルカリ溶液をと反応させた場合、水Hydrogen is generated when a strongly acidic solution at pH 1-2 andmetallic aluminum react at about over 50-60°C. This is a much lower
temperature than is used in the conventional hydrogen production methodby hydrothermal reaction, and industrial applications can be expected. In
2021, we conducted a hydrogen production experiment using strongly
acidic hot water and aluminum and a power generation experiment using ahydrogen fuel cell at the Tamagawa Acidic Water Neutralization Facility
in Senboku City, Akita Prefecture, as well as using the reaction systemdeveloped in the previous year. As a result, we succeeded in generating
electricity continuously by introducing the hydrogen extracted from thereactor directly into the hydrogen fuel cell (Fig.3 and Fig.4). As a result, it
can be said that the power generation system using Tamagawa acidic hot
spring water and aluminum to operate the hydrogen fuel cell has beensuccessfully established.

素を発生させる事が可能であることが判明している。これは、従来の水熱反応による水素生成の方法よりも非常に低い温度であり工業的な利用が期待できる。今年度は秋田県仙北市の玉川酸性水中和処理施設において、昨年度までに開発した反応装置を用い、強酸性温水とア
ルミニウムを利用した水素生成実験および水素燃料電池を用いた発電実験をおこなった（Fig.3）。その結果、反応装置から取り出した水素を水素燃料電池に導入することにより、連続的な発電をおこなう事に成功した。これにより、玉川酸性温泉水とアルミニウムをを用いて水素燃料電池を稼働させる発電システムの目処が立ったと言える。

Preliminary geothermal exploration
using thermoluminescence
A phenomenon called thermoluminescence (TL) has been observed inminerals constituting rock, especially quartz and feldspar, whereby energy
originating from natural radiation stored in minerals is released when theminerals are heated and then energy accumulation is observed as emission
light intensity. In other words, once heated, minerals emit less light, so
minerals that have been in a geothermal environment should emit relatively
less light. Therefore, by observing the degree of luminescence, it is possible
to screen promising geothermal resource sites from the minerals in the rocksamples obtained during surface exploration. In 2021, we mainly investigatedthe behavior of spontaneous thermoluminescence of feldspar using theapparatus developed in the previous year. As a result, we found that although
the luminescence intensity of feldspar is much smaller than that of quartz, it
could be observed sufficiently with the developed apparatus. In addition, we
found the luminescence behavior is generally the same as that of quartz andthat the luminescence behavior differs slightly depending on the type offeldspar (Fig.2). From these results, it can be said that feldspar TL can beused for geothermal exploration in the same way as quartz TL.

Hydrogen generation and power generationfrom aluminum with acid hot spring waterat low temperature

Department of Environmental Studies for Advanced Society

本研究室では、地圏の様々な情報の理解に焦点を当てており、そのために必要な手法や装置の開発をおこなっている。主なターゲットは、熱水

Fig.3 Power generation experiment by hydrogen fuel cellusing produced hydrogen.

Fig.2 Results of TL observations of K-feldspar and plagioclase.
TL intensity is larger in K-feldspar than in plagioclase.

Fig.4 Illuminated lamp operated by hydrogen fuel cell.

Coexistence Activity Report 2021

5

資源戦略学講座

Resources Strategies

環境複合材料創成科学分野 Nanocomposite Science and Interfacial Materials Design

Development of High-Functional Non-Metal Light Element Materials
for a Next-Generation Sustainable Life Style

准教授 佐藤 義倫
Associate Professor

Yoshinori Sato

Fig.S1 Lab members (2021).

Fig.S2 New crew. Kyosuke Miyamoto (B3).

1 つである。本研究室では、表面・界面設計に基づいて、ナノ物質の特性をバルクまで持ち合わせた集合体・複合材料・有機 / 無機ハイブリット
材料の設計・合成・評価を行い、「持続可能な開発目標（Sustainable Development Goals: SDGs）」にも関わる次世代のクリーンエネルギー分野に必要不可欠な軽量かつ高機能なエネルギー材料（特に非金属軽元素材料）の創成に挑戦している。研究を遂行するにあたり、軽元素のホウ素、炭素、窒素、酸素、フッ素、硫黄、リンを用いた高機能な表界面を持つ非金属軽元素材料の開発を行っている（Fig.1）。
Our laboratory is in the research area of advanced nanomaterials for clean energy (alternative energy and hydrogen energy). To fabricate, assemble, andcomposite organic/inorganic materials with high-performance functions created from combinations of each material’s properties is one of the mostfascinating and necessary areas of research. In this laboratory, we design, synthesize, and characterize the assembly, composites, and organic/inorganic
materials based on surface/interface design to apply nanomaterials’ properties to bulky materials (Fig. 1). In particular, we have challenged ourselves tocreate and develop highly functional nonmetal light element materials (carbon-based materials including boron, nitrogen, oxygen, fluorine, sulfur, andphosphorus) with high-performance surfaces and interfaces. Such materials are necessary for the field of next-generation clean energy, which in turn isneeded to meet sustainable development goals (SDGs).

カーボンナイトライドへの硫黄ドーピング
カーボンナイトライド（CNx）は尿素やメラニン色素などの窒素含有有機化合物の熱処理によって合成される。その電気物性は半導体特性を持ち、水を分解して水素を発生する光触媒として期待されている。しかし、CN x はキャリヤ密度の改善、太陽光に対する最適バン
ドギャップの調整が必要である。この問題に対して、我々は尿素と硫黄含有有機化合物を熱処理によって、CNx に硫黄ドーピングを行っている（Fig.2）。本研究は、硫黄ドープを精密制御することで、硫黄ドープ
CNx の電子物性をコントロールすることを目指している。

固体高分子形燃料電池に使用する炭素系材料触媒の開発
新しいエネルギーシステムとして、様々な方法で生成でき貯蔵・輸送が可能な水素エネルギーが考えられている。その水素エネルギーの利用で使用されるデバイスとして期待されている固体高分子形燃料電池

Sulfur doping of carbon nitrides
Carbon nitrides (CNx) are synthesized by thermal treatment of nitrogencontaining organic compounds such as urea and melanin pigment. Theirelectrical properties are semiconducting, and they are expected to be usedas photocatalysts for decomposing water to produce hydrogen. However,CNx require improvement in carrier density and tuning of their optimalband gap for sunlight. To address this issue, we have doped CNx withsulfur via heat treatment of a mixture of urea and sulfur-containing
organic compounds (Fig.2). The goal of this study is to control theelectrical properties of sulfur-doped CNx by precisely controlling sulfur
doping.

Development of carbon-based material
catalysts for use in polymer electrolyte
fuel cells
Hydrogen energy is a candidate for a new alternative energy systembecause hydrogen molecules can be generated from various resources,
stored, and transported. Although hydrogen energy-harnessing polymer(polymer electrolyte fuel cell: PEFC) は、様々な課題のため広い普及には至っていない。その課題の 1 つが酸素還元反応 (oxygen
reduction reaction: ORR) 触媒として使用されている白金触媒である。白金は埋蔵量が少なく、寿命が短い。そこで、白金を使用しない
炭素ナノ材料触媒が埋蔵量や耐久性の点で注目されている。特に窒素
ドープ炭素ナノ材料は高い触媒活性を示す。しかし、そのメカニズムは解明されておらず、高活性な ORR 触媒に求められる条件を満たす
触媒を未だに作製できていない。本研究では、窒素ドープ炭素材料のORR 触媒活性メカニズムの解明のために、フッ素化―脱フッ素化を経由することにより、様々な窒素種を選択的に炭素材料へドーピングすることを行っている。

2 次元チタン化合物（MXene）の合成と表面化学修飾PEFC では、負極での水素酸化反応 ( hydrogen oxidation reaction:
HOR )、正極での ORR によって発電される。電解質には酸性水溶液
が使 用されるため、耐酸性の電極 触 媒 が 要求される。2 次 元材料
MXene は、 遷 移 金 属（Ti、V、Nb、Mo）と非 金 属 軽 元 素（C、N） から構成される層状化合物である。Ti3C2 は代表的な MXene であり（Fig.3）、耐酸性に優れている。本研究では、高性能な HOR 触媒やelectrolyte fuel cells (PEFCs) have been created, they are not yet widelyused. Platinum, which is used as an oxygen reduction reaction (ORR)
catalyst, is an expensive and non-abundant resource, and it has poor
durability for ORR activity. Therefore, metal-free carbon nanomaterials
have been developed as alternative platinum catalysts. Nitrogen-dopedcarbon nanomaterials have been reported to exhibit especially high ORR
catalytic activity. However, the ORR mechanism has not been clarified. To
achieve highly efficient ORR activity, doping nitrogen species should be
precisely controlled in the carbon framework. In this study, we tried to
selectively dope carbon nanomaterials with nitrogen atoms via a
fluorination–defluorination process to clarify the ORR catalytic activity
mechanism for nitrogen-doped carbon materials.

Synthesis and surface chemical modificationof two-dimensional titanium compounds(MXenes)

Department of Environmental Studies for Advanced Society

ナノ物質の機能を最大限に活かした高次機能性を持つ集合体・複合材料・有機 / 無機ハイブリット材料を創成することは、最も魅力的な研究の先進社会環境学専攻

次世代への持続可能なライフスタイルのための機能性非金属軽元素材料の開発

PEFCs are operated by hydrogen oxidation reaction (HOR) at an anode and
ORR at a cathode. Since acidic aqueous solutions are used as an electrolyte,
acid-resistant electrocatalysts are required. Two-dimensional material
MXenes are layered compounds composed of transition metals (Ti, V, Nb,
and Mo) and nonmetallic light elements (C and N). Ti3C2 is a typical
MXene (Fig.3) and has excellent acid resistance. In this study, we
modulated the electronic properties of Ti 3C2 using chemical surface
modification to achieve high-performance HOR and ORR catalysts.

ORR 触媒を目指し、Ti3C2 の化学表面修飾によって電子物性の変調を行っている。

Grants

研究費
・JSPS 科学研究費補助金 18H04145 ( 基盤研究 (A)/ 代表 )・JSPS 科学研究費補助金 19K21911 ( 挑戦的研究 ( 萌芽 )/ 代表 )・共同研究費 ( ステラケミファ株式会社 / 代表 )・JSPS KAKENHI 18H04145 (Scientific Research (A)/PI)・JSPS KAKENHI 19K21911 (Challenging Research (Exploratory)/PI)
・Collaboration grant (STELLA CHEMIFA Corporation/PI)

Collaborators

・STELLA CHEMIFA Corporation (Research Division)

共同研究
・ステラケミファ株式会社（研究部）

Fig.1 Our research topics.

6

Coexistence Activity Report 2021

Fig.2 Photograph of sulfur-doped CNx. As the amount of sulfur doping
increased, the color of the sample changed to blackish brown.

Fig.3 SEM photograph of Ti3C2 MXenes.

Fig.4 Pizza party.

Fig.5 Graduation photo (March 2021). From left, Ryudai
Tsukidate (B4), Yuto Sano (B4), and Minori Kokubo (M2).
Coexistence Activity Report 2021

7

資源戦略学講座

Resources Strategies

環境素材設計学分野

Design of Environment-Friendly Materials

Design of materials harmonizing with environment and life

教授 上高原 理暢

助教 梅津 将喜

Professor

Assistant Professor

Masanobu Kamitakahara

Masaki Umetsu

先進社会環境学専攻

環境や生命に調和する材料デザインを求めてGroup Photoある。本分野では、材料と自然・生命現象の相互作用についての基礎学術に立脚し、環境科学の観点から、生命や環境と調和し、さらには積極的に生命や自然に働きかけて新しい調和を生み出す材料のデザインの探求を行っている。具体的には、生体を修復するための材料、微生物を利用したバイオリアクターのための担体材料、環境を浄化するための材料、環境に調和するセラミックスコーティングなどの開発を行っている。
Nowadays, we are using many materials in our daily lives. From the viewpoint of environmental science, materials design helps to build a sustainable
society. In this laboratory, based on the fundamental science of the relationship between materials and phenomena in nature and life, we study the designof materials that produce harmony between the environment and human life from the viewpoint of environmental science. We are studying and developing
biomaterials to repair our bodies, materials for bioreactors, materials to clean the environment and materials that are in harmony with the environment.

響を調べている。骨再生能力の高いリン酸八カルシウム球状多孔体を溶解析出反応により作製する際に、薬剤を共存させることで強固に薬剤を担持することができることを明らかにした。一方で、リン酸八カル
シウム球状多孔体の作製後に薬剤を担持すると、高濃度で担持はできるが早期に放出してしまうことを明らかにしている。

微生物を利用したバイオリアクターのための担体材料の作製
微生物を利用したバイオリアクターによる金属回収や環境浄化など

骨再生を目指したリン酸カルシウムセメントの作製
代謝に組み込まれる骨修復材料の創製を行っている。骨再生を促す
注入可能なセメント状の人工骨の開発が求められている。これまでに、生体内で吸収され骨の代謝に組み込まれるリン酸カルシウム球状多孔体の作製に成功している。これらの球状多孔体をリン酸カルシウム骨
セメントに組み込むことにより、細胞や骨組織の進入可能なマクロ気孔と体液やタンパク質の進入可能なミクロ気孔の両方を有する新規な多孔質リン酸カルシウム骨セメントの開発を進めている。リン酸カル
シウム球状多孔体の種類や硬化に寄与する反応の工夫により、骨再生能力の高いセメントの作製を目指している。

薬剤を担持した骨修復材料の作製
人工骨に薬剤を担持して機能を付与しようという試みが多くなされている。担持した薬剤を有効的に機能させるためには、薬剤の放出挙動を制御する必要がある。そのためには、薬剤の担持方法が重要であると考える。本研究では、薬剤の担持方法が薬剤の放出挙動に与える影

Preparation of calcium phosphate cement
for bone regeneration

が注目されている。バイオリアクターの構築のためには、微生物を安We are preparing bone repair materials that are incorporated into
metabolism. Development of injectable artificial bone cements that
promote bone regeneration is desired. We have succeeded in preparing
spherical porous calcium phosphate ceramics that are incorporated intobone metabolism. By incorporating these spherical porous bodies into
calcium phosphate bone cement, we developed a new porous calcium
phosphate bone cement that has macropores that allow cells and bone
tissue to enter as well as micropores that allow body fluid and protein toenter. We aim to produce cement with high bone regeneration ability by
selecting the type of calcium phosphate spherical porous ceramics and thereaction that contributes to hardening.

では、親水性の高い酸化チタンを表面に形成させることのできるチタ

Preparation of drug-loaded bone repair
materials
Many attempts have been made to load drugs on artificial bones to imparta function. To induce a drug’s function effectively, it is necessary tocontrol the drug’s release behavior. For that purpose, we think the drugloading method is important. In this study, we are investigating the effectof the drug-loading method on the release behavior of the drug. It was
revealed that when a spherical porous body of octacalcium phosphate

定に担持できる材料が求められる。微生物の担持のためには、微生物が接着しやすい表面を持つ材料の開発が重要であると考える。本研究
ン金属に注目した。種々の条件で酸化処理したチタン金属基板を作製し、その基板上での微生物の接着挙動について調べている。

超臨界地熱発電への適用を想定したセラミックスコーティングに関する研究
超臨界地熱発電においては、従来の地熱発電に比べより高温・高圧の水を利用できるので、より大きな発電容量が期待できる。しかし、従来よりも高温高圧の水を利用するので、使用する部材により高い耐食性が求められる。そこで、超臨界水環境で耐食性が高いと期待できるセラミックスコーティングの可能性について調べた。アルミナおよびジルコニアを炭素鋼にコーティングした材料を作製した。これらのコーティングを施した炭素鋼は、コーティングをしていない炭素鋼よりも腐食が抑えられることを明らかにしている。

学会等での活動上高原理暢：日本バイオマテリアル学会評議員、日本セラミックス協会生体関連材料部会幹事、無機マテリアル学会評議員等

Fig.1 Cross section of the porous calcium phosphate
cement containing spherical calcium phosphate granules.
(a) Low magnification and (b) High magnification.

8

Coexistence Activity Report 2021

having high bone regeneration ability is produced by a dissolution–
precipitation reaction, the drug could be firmly loaded by coexisting thedrug. On the other hand, it was also revealed that when a drug is supported
after the production of octacalcium phosphate spherical porous body, it
can be supported at a high concentration but is released at an early stage.

Preparation of scaffold materials
for bioreactors using microorganisms
Attention is being paid to metal recovery and environmental purification
by bioreactors using microorganisms. To construct a bioreactor, a material
capable of stably supporting microorganisms is required. To support
microorganisms, it is important to develop a material with a surface on
which microorganisms can easily adhere. In this study, we focused ontitanium metal, which can form highly hydrophilic titanium oxide on thesurface. Titanium metal substrates that have been oxidized under various
conditions have been prepared, and the adhesion behavior of
microorganisms on the substrates has been investigated.

Department of Environmental Studies for Advanced Society

現在、我々は様々な材料を利用して生活を営んでいる。持続可能な社会を構築するためには、環境科学の観点からの材料のデザインが必要でResearch on ceramic coatings for application
to supercritical geothermal power generation
In supercritical geothermal power generation, higher temperature andhigher pressure water can be used compared to conventional geothermal
power generation, so a larger power generation capacity can be expected.
However, because water with higher temperature and pressure is used,high corrosion resistance is required depending on the materials used.
Therefore, we investigated the possibility of ceramic coating, which is
expected to have high corrosion resistance in supercritical water
environments. Carbon steels coated with alumina and zirconia wereprepared. It has been shown that these coated carbon steels are lesscorrosive than uncoated carbon steels are.

Activities in academic societies
M. Kamitakahara: Committee Member of the Japanese Society for
Biomaterials, Committee Member of Division of Ceramics in Medicine,
Biology and Biomimetics of the Ceramic Society of Japan, Council of theSociety of Inorganic Materials, Japan, etc.

Fig.2 FT-IR mapping of the cross section of calcium phosphate granules
with drugs which promote bone formation. The surface is rich in octacalcium
phosphate (OCP) and the interior is rich in hydroxyapatite (HA).
Fig.3 The surface-treated titanium to improve the hydrophilicity.

Fig.4 Alumina coating on carbon steel for corrosion resistance.

Coexistence Activity Report 2021

9

資源戦略学講座

博士研究員

Resources Strategies

環境修復生態学分野

Geoenvironmental Remediation

The Development of Environmentally Friendly Biotechnologies
for Pollution Remediation and Resource Recovery

教授 井上 千弘

准教授 グラウゼ ギド

助教 簡 梅芳Professor

Associate Professor

Assistant Professor

Chihiro Inoue

Guido Grause

技術補佐員

山本 麻理

事務補佐員

工藤 悦子

先進社会環境学専攻

環境調和型バイオテクノロジーによる汚染浄化と資源回収技術の開発

黄田 毅

Group Photo

Mei-Fang Chienを解決する有効な手法として、生物機能を活かした低コスト・低環境負荷の環境修復技術や資源回収技術により解決することを目指し、これらの技術開発に関する研究を行っている。以下 2021 年の主な研究活動を紹介する：（1）植物・微生物を用いた有害重金属化合物による土壌・水環境
汚染の修復に関する研究、（2）生物機能を利用した環境技術の開発に関する研究、（3）土壌環境中のマイクロプラスチックの実態およびその分解プロセスに関する研究

ヒ素（As）やカドミウム（Cd）による土壌・水環境汚染の修復について、それぞれの高蓄積植物（As：モエジマシダ、Cd：ハクサンハタザオ）を用いた基礎研究及び実証試験を継続し、今年は（1）宮城県内三つの
圃場にて栽培試験を行った。
（2）ハクサンハタザオの根におけるトラン
スポーター遺伝子の HMA4 は Cd と Zn に応答し、IRT3 は恒常的に転写することを確認し、植物全体の Cd/Zn 輸送経路に新たな情報を提供した（Fig.1）。
（3）本学サイクロトロンラジオアイソトープセンター、
量子科学技術研究開発機構高崎量子応用研究所との共同研究として、短寿命放射性同位体を用いた PETIS 測定により高蓄積植物の体内における対象金属輸送過程の追跡を行い、ヒ素輸送過程を動画像として世界で初めて撮影した結果をプレスリリースした（Fig.2）。

複合生物系を利用した環境技術の開発に関する研究
複合生物系・生物機能による環境技術の実用化に必要な環境・生物
間相互作用の解明および機能予測に、ネットワーク解析および機械学
習を含むデータサイエンスの手法を取り入れた。この手法を導入した

Fig.1 Proposed roles of HMA4 and IRT3 during Cd and
Zn absorption by Arabidopsis helleri ssp. gemmifera

10 Coexistence Activity Report 2021構築に成功した。

interactions among organisms in the system, which is necessary forpractical use. This study was adopted as a joint research program of
RIKEN-Tohoku University Kagi-hub collaboration program, and throughthis study, we found that some sugar-like metabolites identified from therhizosphere could be used as indicators of arsenic concentration in plants(Fig.3). We hosted a symposium in December that created an opportunity
for further collaboration (Fig.4). We also elucidated the roles of degrading
and non-degrading bacteria from a 1,4-dioxane-degrading consortium andfound the importance of non-degraders. In addition, we successfully
constructed a synthetic consortium that can efficiently degrade 1,4-dioxanewith coexistent of other pollutants.

土壌環境中のマイクロプラスチックの実態およびその分解プロセスに関する研究

Investigation of the distribution anddegradation process of microplastic in soil

プログラムに採択され、その遂行により、根圏中特定の代謝産物がヒ素の生物利用可能性および微生物活動の診断指標になりうることを見出した（Fig.3）。12 月にシンポジウム「環境研究とデータサイエンス

The contamination of soil and groundwater by heavy metals and persistent organic pollutants, such as petroleum hydrocarbons, has been a serious
environmental issue of global concern. Moreover, demand for underground mineral resources is growing. However, effective pollution removal andresource recovery methods with low environmental burdens have not been successfully developed and thus they remain a challenge. Our target is to develop
remediation and resource recovery technologies that reduce costs, energy demands, and environmental loads. Here, we introduce our major scientificactivities in 2021: (1) phyto- and bioremediation of heavy metals from polluted soil and water, (2) development of biotechnologies by using complex
biological systems, and (3) investigation of the distribution and degradation process of microplastic in soil.

植物・微生物を用いた有害重金属化合物による土壌・
水環境汚染の修復に関する研究

ヒ素の生物学的除去の研究テーマが理研 - 東北大科学技術共同研究

Phyto- and bioremediation of heavy metals
from polluted soil and water
Regarding the phytoremediation of arsenic (As) and cadmium (Cd) fromcontaminated soil or water, we have continued the basic research anddemonstration on hyperaccumulators Pteris vittata (As) and Arabidopsis
halleri ssp. gemmifera (Cd). First, in 2021, we continued the field trials inthree fields in Miyagi Prefecture. Second, we confirmed the transporter
gene HMA4 is expressed in response to Cd and Zn, and IRT3 is constitutivelytranscribed in the roots of A. helleri ssp. gemmifera (Fig.1). Third, as acollaboration with the Cyclotron Radioisotope Center of Tohoku University,
Takasaki Advance Radiation Research Institute, and the National Institutes
for Quantum Science and Technology, we have traced the process of target
metal in P. vittata by PETIS measurement using short-living radioisotopes.
In addition, we have issued a press release on the results of the world’s first
moving image of the As transport process (Fig.2).

Development of biotechnologies by using
complex biological systems
For the practical application of complex biological system to environmental
technologies, we have applied data science approaches, including network
analysis and machine learning, to elucidate and predict the functions andFig.2 Illustration of the As hyperaccumulator Pteris vittata.

の接点とそれから見えるもの」を主催し、さらなる連携のきっかけを作った（Fig.4）。他の生物学環境技術について、1, 4 - ジオキサンを分解す
るコンソシアムから、分解菌と非分解菌の役割を解明し、他の汚染物と共存しても高効率で 1,4-dioxane を分解できる合成コンソシアムの土壌からのマイクロプラスチックの分析法について、フェントン反応
により有機物を除去し、エルトリエーションと遠心機を用いた分離後、さらに蛍光染色によりプラスチックを定量評価する方法を確立した。
ポリエチレンを主成分とした農業用プラスチック資材の長期間暴露実
験では、プラスチックの表面酸化およびその過程に微生物活動が関与していることを明らかにした。

For the assessment of microplastic in soil, we separated the microplastic
through elutriation and centrifugation, including the removal of organic
material by the Fenton reaction, and we identified plastic particles bystaining and visualization by fluorescence microscopy at several
wavelengths. We confirmed the involvement of microbial activity in thesurface oxidation of plastics by long-term exposure experiments ofagricultural plastic materials made of mainly polyethylene.

Department of Environmental Studies for Advanced Society

当研究室は、深刻化している重金属や難分解性有機化合物による土壌・地下水の環境汚染および、地下資源への需要増加による資源不足問題

International exchange and other activities

国際交流、学会発表、その他活動
簡助教は国際学会 International Conference on Biotechnology
and Healthcare Industry に基調講演を行った（オンライン）。井上教授は「QST 高崎サイエンスフェスタ 2021」で招待講演を行った。
国内学会では環境バイオテクノロジー学会、農芸化学会、生物工学会、
土壌地下水汚染集会において、D3 Tusher、Park、D2 黄、D1 韓、工藤、M2 佐藤、志村により計８件の発表を行った。簡助教が「環境調和型
バイオテクノロジ―の創出を目指した生物機能と生物間作用の解明」を題目として、日本微生物学連盟野本賞を受賞した（Fig.5）。3 月に 6 名、9 月に 4 名の修了・卒業生を送り出し（Fig.6）、10 月に 1 名の新学生

Dr. Chien provided a keynote lecture at the International Conference on
Biotechnology and the Healthcare Industry. Professor Inoue gave an
invited lecture at the QST Takasaki Science Festival 2021. Mr. Tusher(D3), Miss Park (D3), Mr. Huang (D2), Miss Han (D1), Mr. Kudo (D1), Mr.
Shimura (M2), and Miss Sato (M2) gave presentations at domestic
conferences. Dr. Chien and her research, entitled “Elucidation of
biofunctions and interactions among organisms toward to develop
environmentally friendly biotechnologies,” received the Nomoto award
from the Federation of Microbiological Societies of Japan (Fig.5). We sentout six graduates in March and four in September (Fig.6) and welcomed
three new students in April and one in October, bringing the number ofaffiliated students to twenty-one.

を迎え、現在所属学生は 21 名になった。

Fig.3 Clusters of factors obtained through network
analyzing on data from field trails

Fig.4 Poster of the symposium“The interface between
environmental research and data
science and what we can see
from it”

Fig.5 Certificate of Nomoto
Award won by Assist. Prof.
Chien from FMS Japan

Fig.6 The “INOUE-LAB” cake designed
by Dr. Tusher for the graduation ceremony

Coexistence Activity Report 2021

11

資源戦略学講座

Resources Strategies

地球物質・エネルギー学分野

Geomaterial and Energy

Geo-environmental systems driven by fluid-rock reactions

教授 岡本 敦助教 宇野 正起研究員 ダンダル オトゴンバヤル

Professor

Assistant Professor

Researcher

Atsushi Okamoto

Masaoki Uno

先進社会環境学専攻

岩石―流体反応が駆動する地圏環境システム

Group Photo

Dandar Otgonbayar

社会にも大きな影響を与える。当研究室では、地殻やマントルにおける「流体」を介した岩石の反応やエネルギー・物質移動に着目し、超臨界地
熱資源や熱水性鉱床の開発に向けた基礎研究、水や二酸化炭素の固定・循環プロセスとその有効利用，断層・亀裂での鉱物溶解・析出、地震と流体の関係などについての研究を進めている。さらに、多次元化学組成と複雑な空間構造（組織）で特徴づけられる地圏物質（岩石や流体）を対象として、データ駆動型解析や数値モデリングを行い、地圏環境における動的システムの情報抽出を試みている。
In the geo-environments, fluids facilitate chemical reactions and mass and energy transfer, and fluid–rock reactions have a significant effect on humansociety, including global geochemical cycles, surface environments, and resource formation. In our laboratory, we focus on the reaction of rocks and energy
as well as mass transfer through “fluids” in the crust and mantle and conduct fundamental research on the development of supercritical geothermal
resources and hydrothermal deposits, and H 2O and CO2 fixation and circulation processes as well as their effective utilization. In addition, we examine themineral dissolution and precipitation in faults and fractures and the relations between fluid and earthquakes. Furthermore, we are attempting to extract
information on dynamic systems in geo-environments through data-driven analyses and numerical modeling of geo-environmental materials (rocks andfluids) that are characterized by multidimensional chemical composition and complex spatial structure (textures).

水や二酸化炭素の岩石への固定化プロセス
岩石への水や二酸化炭素の固定化は、グローバルな物質循環や表層環境に大きな影響を与える重要なプロセスである。本年度は、「しん
かい 6500」の小笠原海溝の潜航調査で得られたマントル岩石の同位体分析から、海水が数万年かけて循環することで二酸化炭素を固定化することを明らかにした。また沈み込み帯深部から上昇した三波川変
成帯のマントル岩石の解析から、沈み込み帯でのマントルウェッジの二酸化炭素の起源と固定化プロセスを明らかにし、スロー地震に関係している可能性を示唆した。
[ プレスリリース ] 2021 年 8 月 3 日、2021 年 12 月 3 日

また、流体（水や二酸化炭素）を吸収する反応が、空隙の少ない地
下でどのように持続的に進むかは明らかではなかった。アナログ物質

超臨界地熱資源の地化学および熱水性鉱床の形成
超臨界流体資源を持続的に開発・利用していくためには、地熱流体の地化学的性質を評価する必要がある。本年度は、低密度領域における溶存種の熱力学的データを地化学計算ソフトに実装し、地熱流体の減圧、冷却過程によるモデリングを行い、腐食性の低 pH 流体の生成機構を明らかにした。また、深成岩体周辺において、斜長石粒子にマイクロスケールの空隙が存在することを見出した。室内実験により、特徴的な流体が関与する長石の熱水変質により空隙が形成することを明らかにし、超臨界地熱貯留層における流体の新しい存在様式を示唆した (Fig.1)。
黒鉱鉱床のチムニーに産する両錐形の石英粒子の形状や流体包有物の解析を行い、海底において 300˚C 以上の熱水が毎秒数 cm－数十cm の速度で噴出したことを明らかにした。さらに、熱水噴出孔を模擬した流通式析出実験を進め、上昇する流体の中で、シリカ粒子が形成し、浮遊しながら成長し、石英粒子へと変化する過程を明らかにした。
[ 受賞 ] 杉岡純平（修士課程 1年）JpGU 学生優秀発表賞 2021年 6 月 6 日

Fig.1 Porosity generation during the replacement of feldspar in metamorphic
rocks in the Kinkasan Island. Right = BSE image, Left = FIB-SEM.

12 Coexistence Activity Report 2021

Geochemistry of supercritical geothermal
resources and formation of hydrothermalore deposits
For sustainable development and utilization of supercritical fluid resources,
it is necessary to evaluate geochemical properties of geothermal fluids. In
2021, we implemented the thermodynamic data of dissolved species in the
low-density region into the geochemical calculation software, modeled thefluid chemistry during depressurization and cooling, and clarified theformation mechanism of corrosive low-pH fluids. We also found a large
amount of microporosities in plagioclase grains around a plutonic body.
Laboratory experiments revealed the porosities are formed by hydrothermal
alteration of feldspar under certain fluid chemistries, suggesting a newmode of fluid existence in supercritical geothermal reservoirs (Fig.1).
We have analyzed the shape of bipyramidal quartz particles and fluidinclusions in the chimney of the black ore deposit and have found thathydrothermal fluids above 300˚C were ejected at the seafloor at a rate ofseveral cm/s to several tens of cm/s. In addition, we conducted hydrothermal
flow-through experiments simulating a hydrothermal vent and clarified theprocesses of silica particle formation, growth, and transformation intoquartz particles in the ascending fluids. [Award: J. Sugioka (M1) JpGUBest Student Presentation Award, June 6, 2021.]

Fig.2 XAFS analyses at KEK (Tsukuba), and Fe3+/Fe2+ mapof serpentinite from the Oman ophiolite).

の MgO 焼結体を用いた吸水反応―透水実験により、岩石―流体反応によって岩石が破壊し、流体の流れが促進することを実験室で実証した。これにより、二酸化炭素を地下へ効率的に固定するための技術への応用が期待される。
[ プレスリリース ] 2022 年 1 月 18 日

岩石―流体反応に伴う物質移動とエネルギー発生
岩石―流体相互作用は、大きな物質移動を伴う。オマーンオフィオ
ライトの鉱物脈周囲の反応帯の解析により、マントルに熱水が流れてシリカが溶脱するプロセスから流体移動のタイムスケールを推定した。
また、マントルの変質による水素エネルギー生成条件を海洋底岩石と実験生成物の Fe(III) のマッピングと磁気測定により、温度やシリカによる影響を明らかにしている (Fig.2)。
昨年度開発した、玄武岩化学組成データを学習させた機械学習モ
デルを海洋底変質岩や沈み込み帯変成岩に適用し、特定の反応時期に大量の物質移動が起こっていることを明らかにした (Fig.4)。
[ 受賞 ] 田中修平（修士課程 1 年）地球惑星科学連合大会学生優秀発表賞

2021 年 6 月 6 日、日本地質学会優秀ポスター賞 2021 年 9 月 4 日、吉田一貴（博士課程 1 年）日本鉱物科学会 研究発表優秀賞 2021 年 9 月 18 日

Fig.3 Field excursion of the Sanbagawa belt,
Shikoku (Aug. 2021).

Processes of water and carbon dioxide
fixation into rocks
Fixation of water and carbon dioxide in rocks is an important process thathas a significant impact on the global geochemical cycle and surface
environments. In this fiscal year, isotope analyses of mantle rocks obtained
from the submarine survey of the Ogasawara Trench by the Shinkai 6500
revealed carbon dioxide has been fixed by the circulation of seawater overtens of thousands of years. Analyses of mantle rocks from the Sanbagawa
metamorphic belt revealed the origin and fixation processes of carbon
dioxide in the mantle wedge in the subduction zone, suggesting it may berelated to slow earthquakes [Press release issued 3 August 2021 and 3
December 2021.]
It was not clear how the fluid-consuming reactions of H 2O and CO2 could
be sustained in the subsurface where porosities are limited. Byhydrothermal flow-through experiments of sintered MgO, we havesuccessfully demonstrated that fluid–rock reactions can fracture rocks
and promote fluid flow. These results are expected to be applied to thetechnologies for efficient fixation of carbon dioxide. [Press release issued
18 January 2022.]

Department of Environmental Studies for Advanced Society

地圏環境において流体は化学反応や物質・エネルギー移動を促進し、岩石―流体反応はグローバルな物質循環、表層環境、資源形成など、人間

Mass transport and energy generation
associated with fluid–rock reactions
Fluid–rock interactions involve significant mass transfer. By analyzing thereaction zones around mineral veins in the Oman ophiolite, we estimatedthe timescale of fluid transfer from the process of the silica dissolution
triggered by infiltration of hydrothermal fluids. We also investigated theeffects of temperature and silica for hydrogen energy generation during
mantle alteration by mapping and magnetic measurements of Fe(III) in
seafloor rocks and experimental products (Fig.2).
A machine-learning model developed last fiscal year, which is trained on
basalt chemical compositional data, was applied to seafloor-altered rocks
and subduction zone metamorphic rocks, and it revealed a large amount ofmass transfer had occurred during certain reaction stages (Fig.4).
[Awards: S. Tanaka (M1): Best Student Presentation Award, JpGU, June 6
2021, Best Poster Award, GSJ, September 4 2021; K. Yoshida (D1): Best
Presentation Award, JAMS, September 18 2021.]

Fig.4 Analyses of element transport of oceanic
crust and metamorphic rocks revealed bymachine-learning approaches.

Fig.5 Best Poster Award at the 3rd Academic Forumon Environmental Studies (Nov. 2021, Matsuno (M2),
Sugioka (M1)).
Coexistence Activity Report 2021

13

資源戦略学講座

Resources Strategies

地球開発環境学分野

Earth Exploitation Environmental Studies

Studies on environment-friendly development systems

教授 高橋 弘助教 里見 知昭特任助教 劉暁東

Professor

Assistant Professor

Assistant Professor

Hiroshi Takahashi

Tomoaki Satomi

Xiao Dong Liu

先進社会環境学専攻

環境調和型開発システムに関する研究

Group Photo報取得技術の開発などを行っている。特に土砂災害現場における地盤情報取得においては、4 月より「多様な環境に適応しインフラ構築を革新す
る協働 AI ロボット」のムーンショットプロジェクトに参加し、「掘削抵抗力を用いた地盤強度推定」をテーマとした研究を開始した。また繊維質固（4）ミニショベルを用いたフィールド試験：宮城県大崎市三本木町のフィールドにおいて、3トンのミニショベルを用いた地盤掘削実験を行っ

化処理土工法の高度展開に関しては、(1) パーライト副産物を用いた繊維質固化処理土の強度特性、(2) Empty Fruit Bunch (EFB) を用いたた。実験では、ミニショベルのシリンダに圧力センサおよびストロー

繊維質固化処理土の強度特性に関する研究を実施した。さらに UAV を用いた土砂サンプリングに関しては、反力を取りながら 30cm の深さま

クセンサを設置し、掘削に伴う圧力変化を計測するとともに、シリンダ

でスクリューを貫入させ、地中の土砂をサンプリングする装置を作成し、屋内・屋外実験を通して、その有効性を検証した。

に作用する力から地盤強度を推定する手法について検討した（Fig.4）。

The research activities of this laboratory are as follows. To measure ground information at landslide disaster sites, we have participated in the Moonshot
R&D project “Collaborative AI robots for adaptation of diverse environments and innovation of infrastructure construction” since 2021. We have begun
research on estimation of ground strength using excavating resistive force, as well. Next, we are interested in the advanced development of a fiber cementstabilized soil method. We have evaluated (1) strength characteristics of the fiber cement-stabilized soil using perlite byproducts, and (2) strengthcharacteristics of fiber cement-stabilized soil using empty fruit bunches (EFBs). We have also conducted soil sampling using an unmanned aerial vehicle(UAV). We developed a device to sample soil with a screw penetration depth of 30 cm while applying a reaction force, and we tested its effectivenessthrough indoor and outdoor experiments.

繊維質固化処理土工法の高度展開に関する研究
本研究室では、未利用高含水比泥土の新しい再資源化工法である
繊維質固化処理土工法を開発し、本工法の高度展開を目指した研究を行っている。本年は、以下の検討を行った。
（1）パーライト副産物を用いた繊維質固化処理土の強度特性：昨年はパーライト副産物を泥土に混合することにより、繊維質固化処理土工法に必要な古紙の量を削減できることを確認した。本年は、パーライ

掘削抵抗力を用いた地盤強度推定に関する研究
本研究室では、2021年度より、「多様な環境に適応しインフラ構築を革新する協働 A I ロボット」のムーンショットプロジェクトに参加し、「掘削抵抗力を用いた地盤強度推定」をテーマに研究を開始した。本年は以下の研究を行った。
（1）バケットに作用する掘削抵抗力を用いた砂質地盤の強度推定：

珪砂 6 号、9 号および真砂土を用いて砂質地盤を作成し、バケットモ
デルにより地盤を掘削し、抵抗力を測定するとともに、平均掘削抵抗
力と地盤強度（コーン指数）との関係について検討した（Fig.1）。

（2）ブレードに作用する掘削抵抗力を用いた砂質地盤の強度推定：（1）と同じ土砂を用いて砂質地盤を作成し、ブレードモデルにより地盤を掘削し、抵抗力を測定するとともに、平均掘削抵抗力と地盤強度（コーン指数）との関係について検討した（Fig.2）。
（3）旋回時に履帯に作用する回転トルクを用いた砂質地盤の強度推定：（1）と同じ土砂を用いて砂質地盤を作成し、その地盤上で履帯模型を回転させ、その際のトルクを計測するとともに、平均トルクと地盤強度（コーン指数）との関係について検討した（Fig.3）。

Fig.1 Apparatus for bucket excavation

14 Coexistence Activity Report 2021

Estimation of ground strength using
excavating resistive force
We participated in the Moonshot R&D project “Collaborative AI robots foradaptation of diverse environments and innovation of infrastructure
construction” beginning in 2021. We have also begun research on estimationof ground strength using excavating resistive force. The following studies
were conducted:(1) Strength estimation of sandy soil using excavator bucket: Sandy ground(silica sand #6, #9, and decomposed granite soil) was excavated using abucket, and the excavating resistive force was measured. We investigated
the relationship between the average excavating resistive force and the cone
index (Fig.1).
(2) Strength estimation of sandy soil using a blade: The same sandy soil asin (1) above was excavated using a flat blade, and the excavating resistive
force was measured. Once again, we investigated the relationship between
the average excavating resistive force and the cone index (Fig.2).
(3) Strength estimation of sandy soil using rotating torque acting on crawler
during turning: The crawler model was rotated on the same sandy soil as in (1)above, and we measured torque during rotation. We determined therelationship between average rotating torque and the cone index (Fig.3).

Fig.2 Apparatus for blade excavation

Fig.3 Apparatus for rotation torque

ト副産物と水溶性ポリマーを混合した安価な中性固化材の開発に関する研究を行い、その有効性を確認した。
（2）Empty Fruit Bunch（EFB）を用いた繊維質固化処理土の強度
特性：インドネシアの地滑り災害現場への繊維質固化処理土工法の適用を目指し、インドネシアの代表的な農業廃棄物である EFB を用いた繊維質固化処理土の強度特性について検討した（Fig.5）。本研究
成果は「地球科学技術に関する国際シンポジウム 2021」にて発表し、優秀論文賞を受賞した。

UAV を用いた土砂サンプリング装置の開発
2019 年よりスクリュー式土砂サンプリング装置の開発を目指した研究を行っているが、本年は反力を取りながら 30 cm の深さまでスク
リューを貫入できる装置を作成し（Fig.6）、
スクリュー貫入試験を行った。
その結果、装置を地面に設置した後、反力を取りながら目標の 30cm
までスクリューを貫入し、土砂をサンプリングできることを確認した。
また実際の海岸で試験を行い、屋外でも稼働することを確認した。

Fig.4 Filed experiment using mini-shovel

Fig.5 Modified soil by EFB(4) Field experiment using a mini-excavator: We conducted soil excavation
experiments using a 3-ton mini-excavator in a field located in Sanbongi,
Osaki City, Miyagi Prefecture. Pressure and stroke sensors were installedin the excavator’s cylinder to measure the pressure changes caused by
excavation. We investigated a method for estimating ground strength fromthe force acting on the cylinder (Fig. 4).

Advanced study on fiber cement-stabilized
soil method
We conducted the following studies to achieve advanced development of
the fiber cement-stabilized soil method to recycle unused high watercontent mud.
(1) Evaluation of strength characteristics of fiber cement-stabilized soil
using perlite byproducts: Last year, we confirmed that mixing perlite
byproducts with mud could reduce the additive amount of paper debris
required for the fiber cement-stabilized soil method. This year, wedeveloped an inexpensive neutral solidifying material by mixing perlite
byproducts with a water-soluble polymer and confirmed its effectiveness.
(2) Evaluation of strength characteristics of fiber cement-stabilized soil
using empty fruit bunch (EFB): The strength characteristics of the fiber
cement-stabilized soil with EFB (a typical agricultural waste product inIndonesia) were investigated with the aim of applying the fiber cementstabilized soil method to landslide disaster sites in Indonesia (Fig.5). The
results were presented at the International Symposium on Earth Scienceand Technology 2021, and we won the best paper award there.

Department of Environmental Studies for Advanced Society

本研究室では、環境調和型開発機械施工システムの構築を目指し、建設副産物の再資源化、開発機械の知能化、土砂災害現場における地盤情

Development of soil sampling device
using UAV
We have conducted research and development of a screw-type soil sampling
device since 2019. This year, we conducted a screw penetration experimentusing a device that can penetrate a screw to a depth of 30 cm while applying
a reaction force (Fig. 6). As a result, the screw can penetrate to the target
depth of 30 cm and sample soil. The experiment was also conducted on an
actual seashore to confirm that the device could operate outdoors.

Fig.6 Screw type soil sampling device

Coexistence Activity Report 2021

15

資源戦略学講座

Resources Strategies

地球開発環境学分野

地殻環境・エネルギー技術の新展開
Toward Advanced Environmental Geomechanics and Energy Technology

先進社会環境学専攻

Earth Exploitation Environmental Studies(Takahashi & Sakaguchi Lab.)准教授 坂口 清敏
Associate Professor

Kiyotoshi Sakaguchi

1）堆積軟岩体の水没鉛直井における高精度地圧計測法の開発（ Fig.1、2）に、所定の孔壁形状を作成した一辺 300 mm の硬岩ブロックにひず

2 ）花崗岩のマクロ破壊靭性とマイクロ破壊靭性（Fig.3、4）

みセンサを接着し載荷実験を行った（Fig.2）。その結果、十分なひず

3 ）大きな地殻変動に伴う鉛直地圧の時空間変動

み測定感度であることを確認した。

4）封圧下高温延性岩石の水圧破砕き裂の生成過程に関する研究（Fig.5、6）

花崗岩のマクロ破壊靭性とマイクロ破壊靭性

5）線形弾性論に基づく応力測定法の測定精度に及ぼす非線形性の影響
6）水没鉛直井の深度数百 m の孔底における高感度多点ひずみ測定に関する研究

微細な鉱物粒子を持つ不均質体である岩石の破壊現象を、その微In 2021, our research activities are as follows:
1) Development of high-precision rock stress measurement method for submerged vertical borehole in soft rock mass
2) Macro- and microfracture toughness of granite3) Spatiotemporal fluctuation of vertical rock stress due to large crustal movement
4) Formation process of hydraulic fracturing of high-temperature ductile rock under confining pressure5) Effect of nonlinearity on the accuracy of the rock stress measurement method based on linear elastic theory6) Study on high-sensitivity multipoint strain measurement at the bottom of a submerged vertical borehole at a depth of several hundred meters

視的な観点を含めて評価・解明することを目的として、稲田花崗岩を構成する鉱物（石英、カリ長石、斜長石、黒雲母）を対象にしたマイクロ破壊靭性（MFT）試験を実施した。MFT の寸法依存性についても検討するため、カンチレバー型の供試体を用いて、3 種類の寸法の供試体 ( 10 μ m × 10 μ m × 50 μ m 、20 μ m × 20 μ m × 50 μ m、
20 μ m × 20 μ m × 100 μ m ) で試験を行った (Fig.3、4) 。各鉱物の MFT は、その値の大きいほうから石英、斜長石、カリ長石、黒雲母の順であった。それらは SCB 試験で評価した岩石のマクロな破壊

堆積軟岩体の水没鉛直井における高精度地圧計測法の開発
堆積軟岩体に対して、地表から削孔された鉛直井で地圧測定が可能な新たな高精度地圧測定法の開発を行った。本研究では、信頼性が高く、実績の多い応力解放法を採用することとし、円錐孔壁ひずみ法を提案した。まず、想定される測定環境から、原位置測定に際して考慮すべき種々の課題を抽出した。さらに、数値解析により、提案する測定方法の理論測定精度を検証し、従来の円錐孔底ひずみ法( CCBO 法 ) よりも高い理論測定精度を有することを明らかにした。
また、測定に使用する 24 素子ひずみセンサ（Fig.1）を接着剤で円錐
孔壁面に貼付する方法を採用し、接着剤を選定した上で、水没した円錐孔壁面に接着できる新たな接着方法を提案した。提案した接着方法で貼付したひずみセンサのひずみ測定感度への影響を評価するため

Development of high-precision rock stressmeasurement method for submerged
vertical borehole in soft rock mass
We have developed a high-precision rock stress measurement method thatcan measure rock stress in vertical borehole drilled from the groundsurface for sedimentary soft rock masses. We decided to adopt the stressrelief method, which is highly reliable and has a proven record; andproposed a conical borehole wall strain method. Various issues to beconsidered for in-situ measurement were extracted from the assumed
measurement environment. We verified the theoretical measurement
accuracy of the proposed measurement method through numeric analysis,
confirming that our method had greater theoretical measurement accuracy
than the conventional CCBO method. We adopted a method of attaching a
24-element strain sensor (Fig.1) to the wall surface of a conical boreholewith an adhesive. After selecting an adhesive, we proposed a new bonding

靭性よりも小さく、石英（72%）、斜長石（53%）、カリ長石（50%）、
黒雲母（9.2%）であった。MFT 自身には顕著な寸法依存性は示されなかった。マクロな破壊靭性との差は、鉱物の粒界による影響や、花崗岩では組成割合が大きく MFT も大きい石英が全体の破壊靭性を支配している可能性などが示唆された。

封圧下高温延性岩石の水圧破砕き裂の生成過程に関する研究
水圧破砕き裂がボアホール水圧上昇過程のどの段階で発生、進展す
るのかを実験的に明らかにした。封圧下の高温延性岩石の場合、水圧破砕き裂の発生は、ブレークダウンと呼ばれる現象直後に発生し進展す
るのではなく、水圧上昇過程において順次進展し、き裂ネットワークを

method that can adhere to the wall surface of a submerged conicalborehole. In a laboratory experiment (Fig.2), we confirmed sufficientstrain measurement sensitivity.

Macro and microfracture toughness of granite
We conducted microfracture toughness (MFT) tests on the minerals thatcompose Inada granite (quartz, K-feldspar, plagioclase, and biotite) to
evaluate and elucidating the fracture phenomenon of rock, which is aninhomogeneous body with fine mineral particles. To evaluate the scaledependence of the MFT, we conducted MFT tests with three cantilevered
specimens (10μm × 10μm × 50μm, 20μm × 20μm × 50μm, 20μm × 20μm ×
100μm) (Fig.3,4). The MFT of mineral was in the order of quartz,
plagioclase, K-feldspar, and biotite from the largest value. Those MFT
were lesser than the macroscopic fracture toughness of the rocks evaluatedin the SCB test: quartz (72%), plagioclase (53%), K-feldspar (50%), andbiotite (9.2%). We found no significant scale dependence for the MFTitself. The difference from the macrofracture toughness was suggested by
the influence of mineral grain boundaries and the possibility that quartz,
which has a large composition ratio and a large MFT in granite, controls
the overall fracture toughness.

Department of Environmental Studies for Advanced Society

2021年に当研究室で行った主な研究は以下のとおりである。

Formation process of hydraulic fracturing of
high-temperature ductile rock underconfining pressure
We experimentally clarified at what stage hydraulic fracture occurs andprogresses as the hydraulic pressure of a borehole increases. In hightemperature ductile rock under confining pressure, we confirmed thathydraulic fracture does not occur immediately after breakdown, but
gradually progresses during the process of increasing hydraulic pressure
to form a crack network (Fig.5, 6).

形成していくことが確認された（Fig.5、6）。

Awards受賞

1 ) Kiyotoshi Sakaguchi received Graduate School of Environmental
Studies Education Award

1）坂口清敏：環境科学研究科長教育賞

Fig.1 24-elements strain sensor

16 Coexistence Activity Report 2021

Fig.2 3D-FEM simulation of laboratory experimentFig.3 Three scale specimens

Fig.4 Specimen immediately after the experimentFig.5 Fracture formation after
breakdown pressure

Fig.6 Fracture formation at about half
the breakdown pressure
Coexistence Activity Report 2021

17

エネルギー資源学講座

Energy Resources

分散エネルギーシステム学分野

Distributed Energy System

Toward the development of sustainable energy system

教授 川田 達也

准教授 八代 圭司

Professor

Associate Professor

Tatsuya Kawata

先進社会環境学専攻

サステイナブルなエネルギーシステム
実現に向けてKeiji Yashiro

よるエネルギー高効率利用に不可欠なエネルギー変換技術、およびエネルギー貯蔵技術、また地球環境保全に必要な環境技術の基盤技術およびFig.2 に示すような共電解反応の解析のために専用に設計したモデル

学理構築を重点課題としている。環境 ･ エネルギー問題の解決には、化石燃料の高効率利用と再生可能エネルギーの安定供給のための新しい技

電極セルを用いて共電解時のセルレベルでの課題の抽出を行い、その術の普及が不可欠と考え、その技術基盤として、高効率、高耐久性の固体酸化物形燃料電池（SOFC）および固体酸化物形電解セル（SOEC）の

結果を多孔性の実用電極の設計にフィードバックするために、モデル実現に必要な技術課題を取り上げ、学内外の機関との協働し、システムに用いられる材料の使用環境における物理化学的、機械的挙動について、電極と実用電極の 2 つのタイプの電極の相補的な評価を行うことで、

熱力学、固体化学、電気化学を基礎とする解析によって明らかにする。

迅速に共電解セルの開発を行うことを目指している。

Our research target is to develop environmentally friendly energy-conversion systems. Our special focus is on high-temperature electrochemical devices
such as solid oxide cells, which are useful for high-efficiency energy conversion between chemical and electric energy. Research studies on the mechanicalreliability of solid oxide fuel cells (SOFCs) and solid oxide electrolysis cells (SOECs), which are tightly linked with physicochemical and thermodynamic
properties, have been performed through collaboration with other research groups inside and outside the university. A simulation code was developed toevaluate the deformation based on transient distribution of chemical potential inside the materials. The mechanical and physicochemical properties of theconstituent materials have been measured at elevated temperatures in controlled atmospheres to be used for the simulation.

教育活動

固体酸化物形燃料電池スタックの高度評価・解析技術の研究開発および強靭化技術の開発
NEDO 委託事業「固体酸化物形燃料電池スタックの高度評価・解析技術の研究開発」が 2020 年度より開始し、同プロジェクトに参画している。発電効率の高い固体酸化物形燃料電池 ( SOFC ) において、65％ (LHV) の超高効率化、耐久時間 13 万時間以上に貢献する技術の確立を目指し、スタックの高度評価・解析技術の開発を行っている。
学内外との連携を含めて共同で研究を進めており、東京大学、京都大学、九州大学、産業技術総合研究所、電力中央研究所で基盤コン
ソーシアムを形成し、SOFC 開発各社とも密接に連携して事業を推進している。高効率化では高い燃料利用率に起因してセル内各所での運転状態が異なり、劣化挙動にも大きな分布が生じる可能性があるため、セル内の局所的な劣化を詳細に評価検討する必要がある。当研究室
はセルの機械的信頼性評価に関する開発を担っており、SOFC の強靱性を改善して適用分野を拡大するための過酷試験装置の開発なども行っている（Fig.1）。

高温共電解を利用した液体燃料製造の基礎技術開発
2050 年までにカーボンニュートラルを達 成するには、電力供給だけでなく、原料・燃料として使用される一次エネルギーのカーボン
ニュートラル化が必要となる。そこで CCUS 等で回収した CO2 を使い、再生可能エネルギーを利用した燃料製造プロセスが注目されている。このプロセス前段では再生可能エネルギー由来の余剰電力を固体
酸化物電解セル（SOEC）で二酸化炭素と水蒸気の共電解することで液体燃料製造に必要な合成ガスを高効率に生成する方式が提案されている。当研究室では NEDO 委託事業「次世代 FT 反応と液体合成
燃料一貫製造プロセスに関する研究開発」に 2021 年度より参画し、SOEC 共電解用セルに必要な基本特性の評価・検討を行っている。

18 Coexistence Activity Report 2021

2021年度の当研究室のメンバーは、教授 1 名、准教授 1 名、研究

the model cell analysis were fed back to a design of a practical porous
electrode. This scheme contributes to rapid development of co-electrolysis
cells at high temperature.

Educational activities
Lab workers consist of four staff members (a professor, an associate
professor, a researcher, and a technical staff member) and 18 students (10master’s students and eight undergraduates). Four graduate students andfour undergraduate students graduated in March.

員 1 名、技術補佐員 1 名の教職員 4 名、修士学生 10 名、学部学生 8名の学生 18 名の延べ 22 名で構成され、3 月には修士課程を 4 名が修了し、学部生 4 名は卒業後修士課程に進学した。

Department of Environmental Studies for Advanced Society

当分野の研究方針は、環境調和型社会の実現に向けた社会的要請の高い課題の解決である。現在はその中でも特に、高温電気化学デバイスにDevelopment of advanced evaluation andanalysis technologies for the durability ofsolid oxide fuel cell stacks and thedevelopment of a high-toughness cell
NEDO’s project involving the development of advanced evaluation andanalysis technologies for the durability of solid oxide fuel cell (SOFC)
stacks was launched in FY2020. It aimed to develop advanced stackevaluation techniques to achieve super-high efficiency of 65% LHV (lower
heating value) and a lifetime longer than 130,000 hours. In this project, a
research consortium organized by the University of the Tokyo, Kyoto
University, Kyushu University, AIST, CRIEPI, and Tohoku University
collaborates with companies that have developed SOFCs. Under highoutput conditions, high fuel utilization causes various operating conditions
at different places within a cell. The degradation behavior may also differ
from the average operating conditions. Therefore, the cell’s local
degradation should be evaluated. Our lab contributes to the developmentof the mechanical reliability evaluation method. A stress test apparatus has
been developed to achieve high toughness, which extends the application
range of SOFCs (Fig.1).

Fig.1 Apparatus design and simulation of robustness evaluation for SOFCs.

Fundamental technologies for liquid fuelproduction using high-temperature
co-electrolysis
To achieve carbon neutrality by 2050, not only electricity generation but
also chemical-industry feed stocks and fuels for transportation must be
decarbonized. Much attention has been given to a new fuel production
process using captured carbon dioxide and renewable energy. A coelectrolysis of carbon dioxide and steam by solid oxide cells is proposed to
produce a syngas for liquid fuel production. Our laboratory has participatedin the NEDO project since FY2021 to realize this technology. In the
project, we have evaluated the basic properties of co-electrolysis cells. A
specific model electrode cell was designed for the analysis of coelectrolysis reaction to extract critical issues of cells (Fig.2). The results of
Fig.2 Specific model electrode cell for analysis of co-electrolysis.

Coexistence Activity Report 2021

19

エネルギー資源学講座

Energy Resources

エネルギー資源リスク評価学分野

先進社会環境学専攻

環境政策学講座

Resources and Energy Security

Environmental Policies

環境社会動態学分野（環境政策学講座） Socio-Environmental Dynamic Analysis (Environmental Policies)

地圏環境科学の深化と持続可能な資源・エネルギー開発

教授 渡邉 則昭

助教 中村 謙吾

Professor

Professor

Assistant Professor

Takeshi Komai

エネルギー資源リスク評価学分野は、環境と資源・エネルギーの相互作用に関する様々な研究成果をもとに、地球環境における物質循環に根ざした地圏システムの理解、資源・エネルギー開発に伴う安全保障および環境リスク管理、人の健康と自然環境との関係、地圏環境における土壌や地下水等の汚染問題、さらには有害化学物質のリスク評価に関する総合的な教育・研究を実施する。
本研究室の特色は、地球科学と資源・エネルギー開発の学術を基礎として、地球環境および地域環境の保全に関する技術やシステムの研究開発を実施し、教育および研究を通じて学術や社会に貢献することである。学術集会や開発手法の技術公開、プレス発表等を通じて、研究成果を
広く学術界および社会に発信している。

Noriaki Watanabe

Parlin et al., SUSTAINABILITY）。また、不法投棄現場の地盤中に存在した有害物質の長期移送モデルを開発し、浄化対策手法を提案した（Pongritsakda et al., Applied Science）。

超臨界 / 超高温地熱貯留層の造成・維持法( JSPS 科研費基盤研究（B）、ドイツとの国際共同研究 )発電に利用可能な超臨界水や過熱蒸気の生産が期待される 400℃

We have conducted various research in energy and environmental sciences and engineering, such as environmental risk assessments, geosciences/
geoengineering in light of energy and resource productions, and geo-informatics, for our sustainable future. We have investigated hydraulic, mechanical, andchemical properties of high-temperature rocks and ways to control/utilize them, particularly for sustainable and profitable productions of petroleum andgeothermal resources. Recently, we initiated a research on a new method for CO2 mineralization, in which an environmentally friendly chelating agent isapplied and recycled to dissolve calcium silicate efficiently and produce high-purity calcium carbonate and silica in an alkaline aqueous solution. Furthermore,
we initiated new research on risk assessment of new hazardous chemicals, flax method of soil–water boundary conditions, reality of fluid flows in poresystems of soils, and risk assessments of coal and metal mines in developed countries. We have developed new knowledge and several innovative methods
for data-driven environmental analyses.

以上の地下環境での水圧破砕のメカニズムに関する国際共著論文 3編を発表した（Goto et al., Rock Mech. Rock Eng.; Pariso et al.,Sci. Rep.; Goto et al., Geothermics）。また、抽熱時に生じる可能性のある、き裂のせん断すべり挙動とその透水性への影響を明らかにした（武山ら, 地熱学会誌 , 2021）。さらに抽熱時に生じうるシリ
カ・ナノ粒子による透水性低下の特徴とその抑制方法を明らかにした（Watanabe et al., Sci. Rep.）。

CO 2 利用・誘発地震抑制型の地熱貯留層造成法

環境情報の高度解析による歴史津波堆積物判定判別手法の開発や休廃止鉱山の回帰プロセスの解明（ AIST、JAMSTEC との共同研究）

環境中の情報は、無限であり、その情報の中から有益な情報を抽出する手法が重要となる。本研究では、歴史津波堆積物の判定判別手法の開発（佐藤 et al., 環境地質学シンポ）や休廃止鉱山の回帰プロ
セス（Nakamura et al.,, Heliyon）に着目し、情報を抽出することで、複雑化するプロセスの解明を行った。

有害物質の地圏環境移動現象の解明( AISTとの共同研究 / 環境省特別推進費、科研費若手研究 )有害物質の大気・土壌中の流れや分布メカニズムが 不透明であり、環 境 動態などの解 析に大きな課 題 が 残されている。本研究では、土壌表面及び土壌内部のフラックスの移送モデルの開発を行った（Kondo et al., Environmental Modeling & Assessment.;

Fig.1 Paleo-tsunami deposits core sampling in
Sanriku coast, Iwate

20 Coexistence Activity Report 2021

Development of discrimination methods forpaleotsunami deposits and elucidation of theregression process of closed mines via
environmental data-driven analysis
Environmental information is infinite and complex, so it is important to
identify which factors are beneficial. In our study, we developed methods
to discriminate paleotsunami deposits and described the regression
process of closed mines. Through data-driven analysis, we elucidated acomplex and wide variety of environmental processes.

Research on the geoenvironmental transfer
of topical materials
Recently, air, water, and soil contamination have become serious problems
worldwide. The transportation and distribution mechanisms of hazardous
substances in the air, water, and soil are still unclear. The purpose of thisstudy was to assess transporter phenomena in the geo-environment using

Fig.2 Image of volatilization flux model in geotechnicalenvironment

Fig.3 Risk assessment model image of newhazardous chemicals at our living area

Group Photo

Kengo Nakamura（JSPS 科研費挑戦的研究（開拓）、JOGMEC 地熱発電技術
研究開発事業受託研究）
高温地下環境に貯留した CO2 を発電に用いる CO2 プルーム地熱発電の実現に向けて、CO2 による岩石破砕の特徴と利点を明らかにした（Pramudyo et al., Geothermics）。また、破砕法と併用することで誘発地震発生リスクを低下させることが可能な，キレート剤を用いた岩石の透水性改善手法を発明した（Watanabe et al., Sci. Rep.）。

CO 2 鉱物化技術および CO 2 削減技術
再生利用可能なキレート剤を用いた CO 2 とケイ酸カルシウム系鉱物／廃棄物からの炭酸カルシウム製造技術を発明した（Wang et al.,Sci. Rep.; Wang et al., J. Environ. Chem. Eng.）。また、農耕地a self-made model. We developed a model for the long-term transport of
toxic materials in the ground at illegal dumping sites, and proposed a
remediation method.

Creation and control of supercritical/superhot
geothermal reservoirs
We have published three international collaborative papers on themechanism of hydraulic fracturing in supercritical/superhot geothermal
environments (above approximately 400°C) in Rock Mech. Rock Eng., Sci.
Rep., and Geothermics. Additionally, we have clarified the shear slip
behaviors of fractures that may occur during geothermal energy production
and their impacts on reservoir permeability. We have clarified thecharacteristics of permeability reduction due to the formation of silica
nanoparticles during energy production, as well as ways to inhibit such
reduction (Watanabe et al., Sci. Rep.).

Department of Environmental Studies for Advanced Society

The Deepening of Geo-Environmental Science andSustainable Resource and Energy Development

教授 駒井 武CO 2 utilization and suppressing induced
seismicity in creating geothermal reservoirs
We determined the characteristics and advantages in fracturing of rocks
by CO2 injection, which may be applied to create future CO2 plumegeothermal systems (Pramudyo et al., Geothermics). Additionally, to avoid
frequent fracturing (i.e., greater risk of induced seismicity), we haveproposed a new method to improve reservoir permeability using a chelating
agent (Watanabe et al., Sci. Rep.).

CO2 mineralization and CO2 removal
technologies
We proposed a sustainable process for CO2 mineralization using a
recyclable chelating agent and calcium silicate-type minerals and wastes(Wang et al., J. Environ. Chem. Eng.). Additionally, we have initiated new
research on CO2 removal technology based on reactions of calcium
silicate-type soil modifiers with water.

でのケイ酸塩型土壌改良材と土壌間隙水との反応を利用した CO 2 削
減技術に関する研究を開始した。

Fig.4 Fractures created in granite
by CO2 injection

Fig.5 Voids created in granite by chelating agent flooding

Fig.6 CaCO3 produced by the new CO2
mineralization process

Coexistence Activity Report 2021

21

エネルギー資源学講座
環境共生機能学分野

Energy Resources

Designing of Nano-Ecomaterials

Development of functional nano-ecomaterials for energy andenvironment in the environmentally benign systems

教授 高橋 英志

准教授 横山 俊

助教 横山 幸司

技官 本宮 憲一

Professor

Associate Professor

Assistant Professor

Technical Engineer

Hideyuki Takahashi

Shun Yokoyama

Koji Yokoyama

先進社会環境学専攻

環境との共生・エネルギーの創製を担うナノ機能素材開発

Kenichi Motomiya

大限に発現できる組成・結晶系・形態に制御する必要がある。この様な観点から、本研究室では、原材料中での材料の状態を計算及び X 線構造

手法を用いて水溶液中の金属錯体の種類等を制御し、その上で還元解析等の機器分析を通じて厳密に制御し、その反応機構を電気化学的手法や質量分析等を利用して解明する事で、高効率且つ均質な状態のナノ析出させる手法を開発した。

材料を開発する手法を開発している。また、高性能を発現するための状態制御法の開発を行っている。研究は（A）自然エネルギー変換材料（化

例えば、化合物太陽電池材料となる Cu-In 合金ナノ粒子や Cu-In-S

合物太陽電池用ナノ材料、熱電変換合金ナノ粒子、光触媒、など）、（B）機能性ナノ - エコ材料（均質合金ナノ粒子、高機能性電子用金属ナノ材料

ナノ粒子、Cu-In-Sn 合金ナノ粒子、Cu-Zn-Sn-S ナノ粒子を水溶液中（Cu ナノ粒子, Cu ナノワイヤなど）、固体高分子燃料電池用機能性ナノ触媒材料、など）、（C）難溶性レアメタル等の抽出を可能とするための錯で合成し、塗布することで太陽電池を形成させる技術を開発した。また、体制御技術、等に分類できる。

導電性が高く耐酸化性が高い Cu ナノ粒子や Cu ナノワイヤ、透明導電

Hideyuki Takahashi Laboratory’s research has focused on developing and using well-defined nanomaterials in our daily lives. In particular, we havedeveloped methods for synthesizing and utilizing useful nanomaterials with specific morphology.
Our research objectives can be classified into (a) natural energy conversion materials, such as alloy nanoparticles for compound solar cells, thermoelectricalloy nanoparticles, and photocatalysts with specific morphology; (b) functional nano-eco materials, such as uniform and well-crystallized alloy
nanomaterials, well-defined electric integration nanomaterials (Cu nanoparticle, Cu nanowire, etc.), and precise control of nanocatalysts for fuel cells; and(c) development of novel methods for extracting rare metals with precise control under complex conditions.

性材料用の特異な形状制御を行った Cu 粒子、構造材料を低温で焼結するための Fe ナノ粒子、等の合成と実用化を試みている。更に、エネ
ルギー材料として、熱電変換材料や燃料電池材料、特異な形状で高機能を発現するストラティファイド光触媒材料、を開発している（Fig.1）。

学生諸君の国際及び国内会議発表、その他の活動
高橋（英）研究室所属では、学生諸君の研究開発能力や意識 、コミュ
ニケーション能力に対するグローバル化を促進することにも重点を研究概要

Research

遷移金属等の貴金属ではない金属のナノ材料を実用化することを念頭に、様々な金属／合金ナノ粒子を、環境負荷が少ない手法で合成する研究開発を行っている。特に、材料の特性の均質化や、高特性を発現する相の選択的合成、長寿命化、を達成するためには、均質で結晶性が高い金属／合金ナノ粒子であることが必要である。更に、工業的応用を念頭におくと耐酸化性が高くかつ表面被覆材の使用は限界まで低減する必要である。この様な全ての条件をすべて満たした金属／
合金ナノ粒子を、ビーカー等の簡単な装置のみを用い、常温～ 70℃
程度の水溶液中で、合成するという “ 現代の錬金術 ” と言える手法を開発している。
その為には、原料となる水溶液中において、金属の状態を均質化す
ること、合金を合成する様な場合には還元析出させるためのポテンシャ
ルを単一化及び均質化することが必要である ( 合成する材料により、酸化および硫化をさせる場合もある )。そこで我々の研究室では計算

To achieve industrial applications of transition metal/alloy nanoparticles
instead of precious metal nanoparticles, various procedures for synthesizingthese materials have been developed under low environmental loading
conditions. In particular, a method of synthesizing “uniform” and “wellcrystallized” metal/alloy nanoparticles should be developed to utilize theuniform properties, selective and high-performance, suitable phase, and long
lifetime. Moreover, materials synthesized for commercial applications shouldhave specific properties, such as high oxidative resistivity and low addition of
surfactants. We have developed a method of synthesizing metal/alloy
nanoparticles with the properties mentioned above using simple equipment
and low energy conditions (RT-70°C) in the aqueous phase.
To synthesize “uniform” and “well-crystallized” metal/alloy nanoparticles,
the condition of metals in the aqueous phase should be restricted to thehomogeneous phase, and the reduction potential of both metal complexes
should be equal. Sometimes, oxide materials and sulfide materials are alsosynthesized.

Fig.1 Schematic drawing of researches in H. Takahashi Lab (concept).

22 Coexistence Activity Report 2021

おいており、学生諸君の国際会議での発表や博士課程学生の留学を精力的に行っている。2021 年度は、残念ながら、COVID-19 の影響
で例年より大幅に少ない 9 件の学会発表を行った。当該期間では、6月開催の資源・素材学会東北支部春季大会にて MC2 の梅本雄太さん、
MC1 の荒谷優馬さんおよび福岡薫さんがオンラインで、9 月に開催された 2021 年度資源・素材関係学協会合同秋季大会にて MC2 の梅本雄太さん及び小野薫さん、MC1 の荒谷優馬さん、古賀広見さん、
福岡薫さんがオンラインで、11 月に仙台で開催された第三回環境科学討論会にて MC1 の荒谷優馬さん、古賀広見さん、福岡薫さんが発表を行っている。また、本年度は、学生諸君が関わる 3 件の論文を報告した。
COVID-19 の影響が低減すれば、次年度以降は、ECS や MRS、資源・素材学会、資源・素材学会東北支部大会、応用物理学会、など、
国内外の学会にも積極的に参加し、成果の発表を行う予定である。また、自然エネルギーに関する周知活動や高大連携に係る東北大学講師派遣における出前授業なども再開する。

Therefore, we introduced our idea for a particle synthesis system based on thepredicted concentration of metal complexes in an aqueous solution as afunction of pH.
For solar cell application, we developed methods of synthesizing Cu-In alloy
nanoparticles, Cu-In-S nanoparticles, Cu-In-Sn alloy nanoparticles, and CuZn-Sn-S nanoparticles, and we applied these synthesized materials to theformation of printable solar cells. Moreover, we tried to synthesize Cu
nanoparticles and/or Cu nanowire with high conductivity and oxidative
resistivity, Cu materials with specific morphology, and Fe nanoparticles withlow melting point to apply as bonding materials. Thermoelectric materials,
fuel cell materials, and stratified photo catalysts with specific morphology
were also developed to apply these synthesized materials to environmentallyfriendly energy materials (Fig.1).

Student activity (conferences, prizes, etc.)

Department of Environmental Studies for Advanced Society

ナノ材料は省資源で最高性能を発現する材料として期待されているが、真の意味で次世代環境対応型材料とするためには、目的とする機能を最Students from our laboratory attended up to 20 international and domestic
conferences in usual year. To develop members’ abilities, we recommended
joining international conferences and studying abroad (DC course
students). However, we only attended nine meetings in 2021 because of the
COVID-19 pandemic.
This year, Mr. Yota Umemoto (MC2), Mr. Yuma Araya (MC1), and Ms.
Kaoru Fukuoka (MC1) joined MMIJ’s Tohoku branch meetings (May,online meeting). Mr. Yota Umemoto (MC2), Mr. Kaoru Ono (MC2), Mr.
Yuma Araya (MC1), Mr. Hiromi Koga (MC1), and Ms. Kaoru Fukuoka(MC1) joined the 2021 MMIJ meetings (June, online meeting).
Mr. Yuma Araya (MC1), Mr. Hiromi Koga (MC1), and Ms. Kaoru Fukuoka(MC1) joined the third Meeting of Environmental Studies, held in Sendai(December, poster).
Three papers related to the students’ research were published in 2021.
After the COVID-19 pandemic, we will join the Electrochemical Society
Conference (ECS), Materials Society Meetings (MRS), MMIJ’s spring
and fall meetings, and Tohoku branch’s spring MMIJ meeting, as well as
the Japan Society of Applied Physics (JSAP) and others.
Moreover, we will participate in various social activities, such as events
addressing natural energy, public lectures, and so forth.

Fig.2 Schematic drawing of researches in H. Takahashi Lab (target).

Coexistence Activity Report 2021

23

エネルギー資源学講座

Energy Resources

国際エネルギー資源学分野

International Energy Resources

Governing energy strategies and the diffusionof new low-carbon technologies

教授 土屋 範芳

准教授 窪田 ひろみ

助教 王 佳 婕

Professor

Associate Professor

Assistant Professor

Noriyoshi Tsuchiya

Hiromi Kubota

Jiajie Wang

助教 ミンダリョワ

助教 バニー ノビタ

ディアナ
Assistant Professor

Mindaleva Diana

アルビア—ニAssistant Professor

Alviani Vani Novita

助手 山岸 裕幸
Research Associate

Hiroyuki Yamagishi

研究員 アスティン
ヌルディアナResearcher

Astin Nurdiana

石の特性を理解することが重要です。本研究室では、野外観察、実験、エネルギー資源学の研究を進めている。

そして数値解析をカップリングさせた研究を進めており、岩石と流体

As tackling the ever-increasing climate change and energy crises becomes a critical and urgent call, our group strives to run various research projects
combining natural and social sciences on geothermal and hydrogen energy, resource recycling, and carbon emission reduction. We expect these meaningfulstudies and essential developments to serve a carbon-neutral society for long-term sustainability.

の相互作用に関する世界的研究拠点です。また、当研究室はビッグデー
タ分析による津波堆積物の特定などの災害科学研究も行っています。

ゼロカーボン社会の実現に向けた水素生成と CCUS
日本は 2050 年までに完全なカーボンニュートラルを達成すると宣地熱エネルギーと社会
地熱エネルギーは世界的に有望な再生可能エネルギー資源です。
ま た、 従 来 型 の 地 熱 資 源 に 加 えて、 超 臨 界 地 熱 貯 留 層（SGR：
Supercritical Geothermal Reservoir）へのアプローチは未来技術として多くの関心が寄せられています。SGR の天然アナログとして花
崗岩と斑岩システムを研究し、マグマ - 熱水システムの流体進化を明らかにするために熱水角礫岩を研究しています。この研究は、地震と流体との関係に関わる新しい知見を与えてくれます。
豊富な地熱資源を持つ日本では、関係者の反対などの社会的な問題により、地熱発電所や地域の地熱エネルギーへの取り組みが停滞しています。そこで、Agent Based Modeling（ABM）を用いて社会的ネットワークの中で、エージェント（人）がどのように行動するかをモデル化し、地熱エネルギーとその開発の社会的受容性を分析しています（SLO, Social License to Operate）。

流体に関する地質学的プロセスと災害科学研究
沈み込み帯での地殻流体は、地殻変動、鉱床形成、地熱系のエネ
ルギー、地震の誘発に大きな影響を与えています。当研究室では、地震と流体、熱水破砕と角レキ化のメカニズム、地殻中を移動する流体
フラックスの推定、地震活動の岩石学的知見、温泉水からの希土類元素の回収など、幅広い地質学的テーマについて研究を行っています。
地殻下部から浅部までの包括的な流体モデルを構築には、流体と岩Fig.1 Volcanic and Geotehrmal activities in Mt. Zao

24 Coexistence Activity Report 2021

Geothermal energy and society

言するなどを背景とし、大気中の CO2 削減はますます急務となっています。この目標を達成するためには、水素エネルギーなどの再生可能

comprehensive fluid flow model from the lower to the shallow crust. Ourlab is one of representative bases of water-rock interaction. We are alsointerested in disaster prevention, such as identifying historical tsunami
deposits using big data analysis.

Towards a carbon-neutral society: Hydrogenenergy and CO 2 capture, utilization, and storage
Efficiently reducing atmospheric CO2 is becoming more urgent than ever
because global warming is speeding up and Japan has pledged to reachcomplete carbon neutrality by 2050. To achieve this goal, the developmentof new technologies regarding renewable energy production and CO 2
capture, utilization, and storage (CCUS) is essential. Our group has
extended direct geothermal use for green hydrogen production via acidic
hot springs and aluminum wastes at a local scale (e.g., Tamagawa hot
spring, Senboku City, Akita Prefecture). We have also developed anadvanced and industrial-applicable CCUS process with the use ofindustrial wastes/resources (e.g., cement, slag, and fly ash) and recyclable
chelating agents, during which CO2 can be efficiently captured and stored
as valuable high-purity carbonates.

Geothermal energy is a globally accessible and renewable resource. Our
research team studies not only conventional geothermal system, but also
future and potential system. Accessing supercritical geothermal reservoirs(SGRs) is currently an expanding and critical research field of geothermal
development for power generation. We study granite porphyry systems as
the natural analogues for SGRs and investigate brecciation textures toreveal fluid evolution of the magmatic-hydrothermal system, which helps
explore additional potential energy. These studies provide novel insights
into the earthquake-fluid relationship.

エネルギー生産や、CO2 の回収・利用・貯留（CCUS）に関する新技

However, given its abundant geothermal resources, the development ofgeothermal power plants and local geothermal energy initiatives in Japan
has nevertheless stagnated due to social issues such as opposition fromrelevant stakeholders. To solve these problems, we use agent-basedmodelling to simulate real-world social network behaviors and analyzesocial acceptance (i.e., SLO, social license to operate).

2021年研究テーマ

Research Topics in 2021

・温泉水と廃アルミニウムによる水素製造

・Hydrogen production using waste aluminum and hot spring・Analysis of social acceptance of geothermal energy
・AI for identification of historical tsunami deposits
・Geothermal energy system in the subduction zone and supercritical
geothermal energy
・Construction of seismic activity model by flux analysis ofrock–fluid reaction zone
・CCUS using industrial wastes and recyclable chelating agents

Fluid-related geological processes
and disaster science
Aqueous fluid flow in the subduction zone plays an essential role in crustal
deformation, ore formation, energy transfer in geothermal systems, andearthquake triggering. Our group research interests cover a wide range ofinterconnected geological topics: hydrothermal fracturing and brecciation
mechanisms, fluid flux estimations from rock samples and discovering
seismic activity evidence, rare-earth mineralization from hot spring water,etc. Understanding fluid and rock properties is important to provide a

Fig.2 Social acceptance of geothermal energy術の開発が不可欠です。当研究室では、酸性温泉やアルミニウム廃棄物を利用した再生可能な水素エネルギー製造の地熱直接利用を地域規模で展開している（例：秋田県仙北市玉川温泉）。また、セメント、スラグなどの産業廃棄物とリサイクル可能なキレート剤を用いて、CO2を効率的に回収・貯蔵し、価値のある高純度炭酸塩にする先進的かつ産業利用可能な CCUS プロセスを開発した。

・地熱エネルギー利用の社会受容性解析

・歴史津波堆積物の識別のための AI 開発

・沈み込み帯での地熱資源の形成プロセスと超臨界地熱資源・岩石 - 流体反応帯のフラックス解析による地震活動のモデルの構築
・産業廃棄物と回収可能なキレート剤を利用して CO2 固定化

野外調査
・蔵王火山の活動調査
・地熱地帯の探査・太平洋沿岸の歴史津波堆積物調査（災害研究）

・福島県土湯温泉と宮城県鳴子温泉地域での温泉利用とSLO（Social License to Operate）調査

Fig.3 Hydrogen production by using
wast Aluminium with acidic hot spring

Department of Environmental Studies for Advanced Society

地球温暖化による気候変動とエネルギー危機への対応はこれまで以上に急務となっている。本研究室は、地熱や水素エネルギー、評価技術開発、資源循環、二酸化炭素の迅速削減など、自然科学的および社会科学的手法を融合させて、持続可能な社会の実現に向け、総合的かつ体系的な先進社会環境学専攻

エネルギー戦略および新しい低炭素技術の普及に向けた舵取り

Field Survey
・Volcanic activity (Zao active volcano)・Geothermal exploration
・Historical tsunami deposits (coast line of Pacific Ocean)・Social survey for analysis of SLO of geothermal energy(Tsuchiyu Onsen and Naruko Onsen)

Fig.4 Histrical tsunami sediments along the Pacific Ocean (Noda Villege)

Coexistence Activity Report 2021

25

環境政策学講座

Environmental Policies

環境・エネルギー経済学分野

Environmental and Energy Economics

Resource logistic approach to visualize supply chain risks
behind resource use

教授 松八重 一代

助教 張 政陽Professor

Assistant Professor

Kazuyo Matsubae

先進社会環境学専攻

サプライチェーンを通じた資源利用と関連するリスクの可視化

Zhengyang Zhang

はそれぞれ増大傾向にある。世界有数のレアメタル消費国である我が国は、消費・生産活動を支える多くの一次資源の調達を海外に依存している。
資源供給の上流における様々な地政学的リスクは経済活動に対してしばしば大きな影響をもたらすことは知られているものの、サプライチェーンを通じた資源の流れの定量化、関連するリスクの可視化はリスク情報の抽出方法が未確立であること、マテリアルフロー情報が不足していること
等々、課題が多いのが現状である。本研究分野では、これらの課題を解決し、資源利用に関わるサプライチェーンリスク情報を集約的・戦略的に管理する基盤構築を目指す。

鉱滓ダム決壊に着目した鉱物資源のサプライチェーンリスク解析
世界における鉱物資源の需要は、脱炭素社会への転換などを背景に増え続けている。一方、鉱物資源のサプライチェーンには、鉱山周辺の土地改変や生物多様性の喪失など様々なリスクが潜んでいる。そのWith the increased global concerns about resources and environmental constraints in recent years, the role of mining, as a constituent of social responsibility
associated with resource extraction and usage, is becoming increasingly important in science, technology, and innovation policy. Under increasing public
and shareholders' concerns of social and environmental sustainability, the fabrication industries require careful attention owing to their own risks related
to the resources and materials that are used in their products and services. The material flow analysis (MFA) tool and input-output technique provide usefulperspectives and valuable evidence for avoiding or minimizing the social and environmental risks related to the demand of resources.

中でも、採掘工程で生じるスラグを堆積する鉱滓ダムの決壊による供We analyzed the risk-weighted flow by combining the resource logistics database and Input Output model. The estimated results shed light on how resource
logistics prepare policy makers and research and development (R&D) engineers to confront the risks behind resource usage and how the information should
be shared among stakeholders.

されるデータベースを構築したうえで、一国の生産活動が他地域の経製品ベースのアプローチに基づく鉱物利用に誘発された
多地域間土地攪乱分析 －日本の自動車生産を例に－最終需要国の資源利用は、資源開発を通じて他の遠い国や地域にMultiregional land disturbances induced bymineral use in a product-based approach: A
case study of vehicle production in Japan

ちに適用可能である（Fig.1- 2）。

Resource use in the country of final demand has severe environmental
impacts in other distant countries and regions through resource
exploitation. Using the total material requirement (TMR), we proposed amethodology for evaluating telecoupled land disturbances induced bymanufacturing a given product in a given country. This product-focusedmethod is a hybrid approach based on the integration of inventory data ofa given product and the international trade statistics. Through a case studyof vehicle production in Japan, we found that the transition to nextgeneration vehicles in Japan results in changes in the countries and regions
most exposed to the telecoupled land disturbances: i.e., from Chile (27%)
to Australia (14%) and Indonesia (11%) for battery electric vehicles. The
algorithm we developed is relatively simplified so that it can be readily
implemented to determine the telecoupled land disturbances associatedwith any product in any country for a sustainable interaction in theirmineral trades with other distant countries and regions (Fig.1-2).

Fig.1 Multi-regional land disturbances (kg-TMR/kg) induced by vehicles
production in Japan. Derived from Kosai et al. (2020).
https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2021.106093

Fig.2 Multi-regional land disturbances induced by gasoline cars production in Japan,
by country per vehicle (in percentage). Adapted from Kosai et al. (2020).
https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2021.106093

様々な環境影響を及ぼす。関与物質総量を用いて、ある国における特定の製品の製造により誘発された遠隔結合の土地攪乱を評価する方法が提案される。この製品に着目する方法は、特定の製品の在庫データと国際貿易統計の統合に基づくハイブリッドアプローチである。日本の自動車生産の事例研究を通して、日本の自動車技術の変遷は、遠隔結合された土地攪乱に最も曝される国や地域の変化を生じることを明らかにした。例えば、日本で電気自動車を生産する場合に遠隔地の土地攪乱にチリ（6%）からオーストラリア（14%）
、インドネシア（11%）
が貢献される。開発されたアルゴリズムは簡易化されており、他の遠い国や地域との鉱物取引において持続可能な相互作用を実現するために、どの国のどの製品に関連する遠隔結合された土地攪乱の確定に直26 Coexistence Activity Report 2021

給寸断は甚大な影響を及ぼす。本研究では、鉱物資源のサプライチェー
ンリスクを定量的に評価し、災害弾力性の高いサプライチェーンの構築
および持続可能な資源消費に向けた新たな物差しを提示する。分析に際して、サプライチェーンを寸断するリスク情報を包括的に分類・整理
済・環境に与える影響が推計できる多地域間産業連関モデルに接続することにより行う（Fig.3）。

湾岸協力理事会加盟国における屋内・垂直農業による食料自給率向上の可能性探求－クウェート国の事例を通した課題と機会－
湾岸協力会議 (GCC) 諸国は、人口の食料需要を満たすために十分な食料を輸入する能力を持っている。一方、輸入食品への過度依存は、
GCC 諸国に国際的な生産出荷の混乱に伴う食糧不足に対する脆弱性をもたらす。屋内・垂直農法業技術は、農業生産効率を最適化し、土地利用を最小化に抑えつつ、野菜類の収穫量を高めることによって食料自給率を向上させる可能性を有している。本研究から約 15km 2 の屋内農場または 0.1km 2 未満の垂直農場が、クウェート国における 6
種の野菜の輸入需要をいかに減らせるかが示唆された。また、地域および世界的な脅威による食料供給の脆弱性を踏まえて食糧自給率向上の必要性が述べられたとともに、GCC 諸国が屋内・垂直農法技術を採用しる際に直面する特有の課題、ならびに現在の法的・政策的枠組

Supply chain risk analysis for mineral
resources focusing on tailing dam failures
The worldwide demand for mineral resources continues to increase
alongside the transition to a carbon-neutral society. However, various risks
such as land changes and biodiversity losses at mining sites are present in
the mineral supply chain. Among them, supply chain disruptions due tothe collapse of tailing dams that accumulate as byproducts of the mining
process has a significant effect. We evaluated the mineral supply chain
risks and proposed a new benchmark for constructing a high-risk resilient
supply chain along with sustainable resource consumption. To achievethis, we created a database that classifies supply chain disruption risks
comprehensively, and then connected it to a multiregional input–output
model that can estimate the economic and environmental influence of
production activities across the supply chain (Fig.3).

Potential for food self-sufficiency improvements
through indoor and vertical farming in the Gulf
Cooperation Council: Challenges andopportunities in the case of Kuwait

Department of Environmental Studies for Advanced Society

新興国の人工増大ならびに経済成長に伴う鉱物資源需要、先進国におけるグリーンエコノミーを実現するための革新技術を支える希少資源需要

The Gulf Cooperation Council (GCC) countries have the ability to importsufficient food to meet their populations’ demand. However, overrelianceon imported food leaves GCC countries vulnerable to food shortages
during crises that disrupt international production and shipping. Indoor
and vertical farming technologies have the potential to improve food selfsufficiency by multiplying vegetable crop yields while optimizing theefficiency of agricultural inputs and minimizing land requirements. Our
study demonstrated how approximately 15 km 2 of indoor farms or lessthan 0.1 km 2 of vertical farms could reduce the need to import six vegetable
crops in Kuwait (Fig.4). We also contextualized the need for improved
food self-sufficiency in light of vulnerabilities resulting from regional andglobal threats, illuminated unique challenges faced by GCC countries thatare considering adopting such technologies, and summarized opportunities
inherent in the current legal and policy framework.

みに内在する機会も明示された（Fig.4）。

Fig.3 Diagram of supply chain risks analysis

Fig.4 Comparison of total land area required to achieve 100% self-sufficiency
using different cultivation scenarios. Adapted from Meshal et al. (2021).
https://www.mdpi.com/2071-1050/13/22/12553

Coexistence Activity Report 202127

寄附講座（DOWA ホールディングス） Endowed Division (Dowa Holdings Co., Ltd.)
Study of Functional Materials
Study of End of Life Materials Control
Control of Environmental Materials

環境調和型新素材の開発と、持続的な資源循環システムの構築を目指して教授 高橋 英志

教授 鳥羽 隆一

教授 白鳥 寿一

教授 駒井 武教授 上高原 理暢

准教授 齋藤 優子 助教 簡 梅芳

Professor

Professor

Professor

Professor

Professor

Associate Professor

Hideyuki Takahashi Ryuichi Toba

Toshikazu Shiratori Takeshi Komai

様々な対象物質を回収可能な材料を開発し、実際に環境負荷物質等のDOWA 寄附講座は環境科学研究科と DOWA ホールディングス株式会社の包括的共同研究契約のもと 2004 年に開設した。我々は、工業化と高度消費社会の両方の観点において我々を取り巻く環境問題を解決するべく、・環境負荷低減を目指すエネルギー削減に特化した機能性材料およびそれらを用いた機構構造の創製に関する研究
・循環型社会を構築するべく電子電気機器廃棄物等からの資源リサイクル技術および社会システム構築などに関する研究
・循環の実施に伴って発生する管理すべき物質への対処法の研究

回収試験等を試みる。また、本年度はコロナウィルスの影響で学会等
での発表は出来なかったが、次年度以降は広く発信していく予定である。

[ 環境循環政策学分野 ]循環型社会構築に関わる研究
本分野では、循環型社会を構築する上での資源リサイクル技術およを研究テーマにして研究活動を推進する。

びそれを実現するための社会システムに関する研究を中心に行っていThe DOWA Holdings Co., Ltd. Sponsored laboratory was inaugurated in FY 2004 and comes under the endowed division of the Graduate School ofEnvironmental Studies. The main study aim of our laboratory is to solve problems of environmental conservation while taking into consideration the
viewpoints of manufacturers and the high-consumption society. Research in this division is categorized mainly into (a) establishing processes of valuable
material resources released in society and controlling, recycling, and disposing of them efficiently and safely; (b) inventing the preparation of functional
materials that can nurture environmentally friendly engineering applications, such as electronic devices with less impact on the environment; and (c)methods for dealing with substances to be controlled in circulation.

る。具体的には、適正に処理されなければ環境を汚染してしまう可能性のある電気・電子製品スクラップ（E-Scrap）や廃太陽光パネル（廃PV）、あるいは 使用済みリチウム電池（廃 LiB）に代表される廃棄物は、今後の大量廃棄が予想されながら我が国では明確なリサイクルルートが決まっていない状況にある。これらの処理を考える場合には、適切な収集システムと処理技術が必要となる。またそれに加えて、循環資源量の増大のためには、分別等の処理により発生する金属類やプラス[ 環境材料政策学分野 ][ Study of Functional Materials ]環境調和型材料の開発と応用研究
環境調和型材料を中心とする研究開発、ならびに大学で行われている様々な研究情報収集を通じて、次世代の材料・デバイスの研究シーズの探索や、大学研究シーズと企業ニーズのマッチングを推進させる、ことを目的とした研究室である。例えば、溶液中に拡散したウィルスや重金属イオンなどは簡単には回収できず、拡散により環境に対して大きな影響を及ぼす。この様な対象に対して、簡単簡便に回収する手法の一つとして磁気ビーズが開発されている。この材料は、Fig.1 に示す様に、特定の官能基等を表面に付着させた磁性粒子の形態を有し、官能基等の種類を変更することで様々な物質を対象とすることが可能である。
我々の研究室では、この材料を更に高機能化するために、水溶液中にて金属錯体の状態を制御し、還元反応電位と速度を制御する技術開発を通じて、低環境負荷で簡単簡便な装置のみを用いて、コアとなる高特性材料を常温で開発することを試みている。今後、本材料を用いて、Fig.1 Schematic drawing of the mechanismof magnetic bead

28 Coexistence Activity Report 2021

Development of Environmentally Friendly
Materials and Their Applications
Our laboratory mainly focuses on the development of environmentallyfriendly materials and their applications. Moreover, we research and match
academic and company needs. For example, viruses and/or heavy metal
ions, which are widely scattered among environmental conditions,seriously affect by our society because they are difficult to collect. To
solve these problems, magnetic beads were recently developed. As shownin the schematic drawing in Fig. 1, the specific functional groups, which
are attached to the new material’s surface, interact with the specificsubstance. In our laboratory, to develop the highly effective magnetic
beads, well-stabilized, high-performance core materials are synthesizedunder room temperature conditions using simple equipment and bycontrolling the reaction potential through the management of the metal
complex condition in an aqueous phase. We are planning to check theseabilities for the collection of various pollutant materials and present theresults in international/domestic conferences beginning next year.

Fig.2 Building a platform for secondary
raw materials

Fig.3 Survey analysis of used small home
appliances

チック類といった素材も二次資源として使えるよう、有害物質や忌避物
質を除去することが必要である。当研究室では、適正な制度設計のための基盤研究を実施し、実際に国内で循環する対象物質のフロー調査
や分析、情報類型化によりプラットフォームの構築を目指している。自治体（仙台市や宮城県）との連携や国の検討委員会等への参画を通じ研究推進すると共に、欧米等の最新動向の把握や情報発信にも注力し、グローバルな資源循環に関わる研究も行っている。

[ 環境物質政策学分野 ]

環境負荷低減に関わる研究
2021年度より新たな体制で研究活動を開始した本分野は、資源開発や製錬事業に係る環境政策の提案を目指して、環境浄化、特に製錬事業に関わる環境修復技術の開発とその展開を進めると共に、環境調
和的な資源開発に貢献する研究開発を進めることを検討している。具
体的には、非鉄金属製錬過程の排水中に含まれる金属を、微生物によYuko Saito

Assistant Professor

Mei-Fang Chien[ Study of End-of-Life Materials Control ]Research toward the Construction ofa Recycling-Oriented Society
We are conducting research on recycling in society that focuses on
resource-recycling technologies and social systems for building a recyclingoriented society. Specifically, wastes such as electrical and electronic
scrap, photovoltaic panel waste, and used lithium batteries, which have thepotential to pollute the environment if not disposed of properly, are expected
to undergo mass disposal in the future. However, because a clear strategy
has not been established in Japan, to establish these processes, proper social
systems for collection and processing technologies are required. In addition,
to increase the quantity of secondary materials, it is necessary to remove
harmful, toxic, and repellent substances so that materials such as metals
and plastics generated by sorting and other processing can be safely used as
secondary resources. We are conducting basic research to design anappropriate policy and are working to build an informative platform
through flow surveys and analyses of target substances circulating inJapan. These studies are progressing through collaboration tests withmunicipalities (Sendai City and Miyagi Prefecture) and participation innational investigation committees. We also focus on understanding anddisseminating information on the latest trends in the other countries and on
conducting research related to global resource recycling.

Department of Environmental Studies for Advanced Society

Towards developing new, environmentally friendly materials andconstructing sustainable systems for resource recycling

Masanobu
Kamitakahara

先進社会環境学専攻

環境材料政策学分野
環境循環政策学分野
環境物質政策学分野[ Control of Environmental Materials ]Reducing the Environmental Impact of
Raw Material Production
Our lab members were renewed from FY2021 while we kept researching
toward proposing environmental policies related to remediation, especiallyregarding smelting operations and contributing to environmentally friendly
resource development. Particularly, we are studying the development of newprocesses to remove and recover metals contained in the wastewaterproduced by the nonferrous metal-smelting industry using microorganisms(Fig.4). We conducted a field survey of the Kosaka Smelter and Refinery inDecember (Fig.5).

る除去・回収する新しいプロセス開発に取り組みでいる（Fig.4）。12 月に小坂製錬所において現地調査を行った（Fig.5）。

Fig.4 Image of metal recovery by microorganisms

Fig.5 Group photo in front of the third drainage adit at
Kosaka Smelting & Refining Co., Ltd
Coexistence Activity Report 2021

29

連携講座

Collaborative Divisions

環境リスク評価学分野（産業技術総合研究所） Environmental Risk Assessment「安全・安心」な地熱エネルギーの利用を目指して
Studies for utilization of safe and secure geothermal energy

客員教授 浅沼 宏

客員教授 張 銘

Professor

Professor

Hiroshi Asanuma

先進社会環境学専攻(National Institute of Advanced Industrial Science and Technology)

Ming Zhang

および地圏資源環境研究部門（つくば）所属の研究者が兼務し、教育・研究活動を行っている。現在、本講座では先進社会環境学専攻および先端環境創成学専攻の教員・学生と連携し研究教育活動を行うとともに、経済産業省、新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）、石油天然
ガス・金属鉱物資源機構（JOGMEC）等からの委託を受け共同研究を実施している。

適正な地熱開発手法に関する研究
本年度から NEDO からの委託を受け、蒸気生産変動の AI による

地熱エネルギー生産に寄与する。

Members of this lab started NEDO-funded projects for (a) an AI
monitoring/prediction system for steam production and (b) a visualization
and AI processing system for high-temperature boreholes to establish
stable and sustainable geothermal energy production.

被災地企業の技術支援

Technological support of local industries

評価 / 予測技術の開発、および地熱井内部の可視化システム・AI 処

The members of the Environmental Risk Assessment (AIST Collaborative Laboratory) team carried out studies to enhance safe and secure utilization ofgeothermal resources in collaboration with researchers in GSJ, AIST, and GSES at Tohoku University. Major research activities in 2021 included (a) modelingand potential evaluation of subduction-origin “supercritical geothermal systems” based on geophysical and geological survey; (b) simulation, microseismic
monitoring, and rock mechanical studies for monitoring and managing enhanced geothermal systems (EGS); and (c) developing an AI system for stable steam
production and reservoir management. Furthermore, we developed technology to simulate industries in areas of Japan stricken by the 2011 earthquake.

理に関する研究開発を開始した。これらを通じて持続的かつ安定した復興予算を使用して、被災地企業が有する地熱関連技術シーズの実用化支援を実施している。

超臨界地熱開発に関する研究
本講座設立以来、国内外の研究者と連携して、沈み込み帯に起源を有する超臨界地熱資源による発電の可能性を探ってきた。本年度
から NEDO からの委託を受け、4 年間の計画で国内有望地点での詳
細事前評価および調査井の仕様策定等を行い、2020 年代後半における調査井掘削による超臨界地熱資源の存在実証を目指す。その後、2040 年以降に国内総容量数 10 GW 以上の商用発電を実現し、脱炭素社会の実現やエネルギーセキュリティの向上に寄与する。

微小地震や自然電磁波による地熱貯留層の高度モニタリング
本講座では 2015 年以来、福島県柳津西山地熱フィールドで、貯留層への涵養注水時の微小地震を連続実施し、これにより、貯留層への注水の効果をモニタリングし、貯留層内部の高透水性ゾーンの検出等を実現してきた。これに加え、2021 年度には常時微動の偏波情報を用いて地下での熱水流動を検出することに成功した。また、地熱地帯
における自然電磁波を用いた貯留層評価に関する研究も実施している。

Fig.1 Model of supercritical geothermal system
in Japan

30 Coexistence Activity Report 2021

Research on proper development ofgeothermal resources

We provided technological support for startups in local industries in areas
damaged by the 2011 earthquake and tsunami. Geothermal-related
technologies have been cultivated under this scheme.

Research on supercritical geothermal
development

国際貢献、社会貢献、他研究機関との連携等

Members of this laboratory have been investigating the feasibility of
establishing several tens of gigawatts of power generation in total using
supercritical geothermal resources, which originate in the subduction
layers of oceanic plates, in cooperation with scientists and engineers
worldwide. We have started a new four-year NEDO-funded project for
detailed modeling and potential evaluation of supercritical geothermal
systems in the most promising area and are making drilling/test plans.
Members of the laboratory aim to contribute directly to a carbon-freesociety in 2050 by realizing supercritical geothermal power generation.

ドイツ、米国、イタリア、アイスランド、ニュージーランド等の国立研究所、● International contributions● 社会貢献・社会連携

International contributions have been made with partners in Germany, theUS, Italy, New Zealand, and Iceland, mainly in the area of ultra-hightemperature geothermal development.

Microseismic and magneto-telluric
monitoring of geothermal reservoirs
We have carried out microseismic/microearthquake (MEQ) monitoring ofgeothermal reservoirs associated with treatment injection at YanaizuNishiyama Geothermal Site in Fukushima since 2015 to determine thereservoir’s response to water injection. The dynamic flow of hightemperature fluid inside the geothermal reservoirs has been successfully
inferred using polarization states caused by microtremors. Reservoir
characterization using naturally existing electromagnetic waves has also
been carried out in the lab.

Fig.2 Distribution of pH of surface water

Fig.3 Change in frequency characteristics of tremor● 国際貢献大学、民間企業との国際共同研究を行っている。

浅沼：環境省委員、福島県温泉部会員、J-DESC 陸上掘削部会執行部委員、JOGMEC 委員、JAMSTEC 技術検証委員会委員、日本地熱学会評議員、同総務委員等● 他研究機関との連携

GFZ、LBNL、LLNL、BNL、SNL、USGS、BRGM、ベルリン自由大学、
チューリッヒ工科大学、MIT、PSU、ITB、ISOR 等● 自治体、NPO 等との連携

福島県、宮城県、山形県、郡山市、気仙沼市等● 小中学校等との連携

Fig.4 Field test of small-scale hot spring power
generation system● Social contributions
Prof. Asanuma has been a board member on international and domestic
scientific drilling projects. He has also served as an evaluation/advisorycommittee member for governmental agencies and local communities.

● Collaboration with other organizations
The laboratory collaborates with domestic and foreign laboratories,
universities, and industries. Mutual visits, web communication, and joint
publication are actively done.

● Collaboration with local communities

浅沼：中学校でのエネルギー環境教育教材作成支援、
リモート授業（1 回）

Contributions to international society
and collaboration with other organizations

Department of Environmental Studies for Advanced Society

当講座は国立研究開発法人産業技術総合研究所・福島再生可能エネルギー研究所（FREA）
・再生可能エネルギー研究センター（郡山市）、

We have collaborated with local communities, mainly in northeast Japan(Tohoku), in the area of education of children. Students have a long history
in the lab. Prof. Asanuma made one remote lecture about renewable energy
in 2021 as well.

Fig.5 Concept of AI steam production monitoring

Fig.6 Scanning head of borehole scannerfor geothermal well

Coexistence Activity Report 2021

31

都市環境・環境地理学講座
環境地理学分野

Urban Environment and Environmental Geography

Environmental Geography

地理学的視点から多様な人間－環境関係を解明する
Understanding Diverse Human-Environment Relationships
from Geographical Perspectives

教授 中谷 友樹

准教授 埴淵 知哉

助教 関根 良平

Professor

Associate Professor

Assistant Professor

Tomoki Nakaya

Tomoya Hanibuchi

Ryohei Sekine

本研究分野では、様々な空間スケールにおいて変化を続ける地域社会の実態を、地理情報科学の分析技法や社会調査、フィールドワークを通して明らかにし、そこに展開する人間－環境関係のあり方や、地域的課題の発生メカニズムについて検討している。ただし、対象を自然環境に限定
せず、むしろ社会的に形成されてきた建造環境、社会環境に着目し、健康、犯罪、貧困、食等の地域的課題における人間－環境関係の地理学的研究を実施している。加えて、地理情報科学における空間統計分析、空間的数理モデル、地理的視覚化、データ融合等に関する諸技法の方法論的研究を行っている。

おける地域住民の外出や生活行動、健康の変化を遡及的に調査した（Hanibuchi et al. 2021、Yabe et al. 2021）。また、同調査では
スマートフォンに自動記録されている歩数データを画像として収集し、それを機械的に読みとることで歩数を客観的かつ遡及的に把握する方

In this research group, we study diverse conditions and the changing states of local human societies at various spatial scales; we use spatial-analysis
techniques from geographic information science, social survey methods, and fieldwork to understand the development of human-environment relationships
and the mechanisms that generate local challenges. However, it should be noted that this environment is not limited to the natural environment; rather, we
focus on the built and social environments. We conduct studies on the associations that regional problems (e.g., health, crime, poverty, and food access)have with the many facets of such environments. In addition, we conduct methodological studies of the analytical techniques that are used in geographic
information sciences, including spatial statistics, spatial mathematical modeling, geographic visualization, and data fusion.

法を開発した（足立ほか 2021）（Fig.2）。また公的統計調査について
は国勢調査の「不詳」問題に継続して取り組み、将来の国勢調査において「不詳」がさらに増加した場合の地域分析における問題点を示した（山本ほか 2021）。

Spatial Analysis

空間解析

This lab also carries out methodological research, including thedevelopment of techniques for spatial data analysis and their empiricalapplications. The “COVID-19 Space-time 3D Map” (Fig.3), in collaboration
with JX PRESS Corporation, which applies spatiotemporal kernel density
estimation to visualize the tendency of spatiotemporal events in 3D anddisseminates it through a cloud GIS, was awarded the top prize in two
sections at the ESRI User Conference. Gaihozu Viewer (Fig.4), a 3D mapviewing system for the former imperial Japanese army maps covering
current Indonesian territory, also received an award at the ESRI User
Conference. In addition, we accumulated spatial analysis studies, such as
the analysis of gentrification, by applying GWR (geographically weighted
regression) models (Ogas et al., 2021).

本研究分野では空間データ解析の技術開発を含む方法論的な研究

健康地理学
本研究分野では、地理的な環境との関連性や空間的な社会格差の視点から、健康の地理学的な分析を実施している（Fig.1）。2021 年
で は、 近 隣 の騒 音と睡 眠 障 害の関 連（Hanibuchi et al., 2021）、Walakbility と社会関係資本（Koohsari et al., 2021）、道路の幾死亡への寄与（Hori et al., 2021）など多様な居住地域の環境特性と健康の関連に関する研究成果を得た。また、特に COVID-19 流行による影響を、様々な環境要因にも着目して分析した結果、自殺念慮と都市化度・地理的剥奪（Okubo et al., 2021）、「夜の街」の人の動きと感染拡大（Nagata, Nakaya et al., 2021）、流行による歩数減少
や座位行動の増加に関する社会経済的地位や居住地の剥奪度の関連

This research lab has conducted a geographical analysis of health in termsof its relationship to the geographical environment and the spatial aspectsof social inequality (Fig.1). Published studies consider associations ofhealth with various environmental aspects of a neighborhood including
neighborhood noise and insomnia (Hanibuchi et al., 2021), walkability andsocial capital (Koohsari et al., 2021), street layout and physical activity(McCormack et al., 2021), and air pollution and cancer deaths (Hori et al.
2021). We also analyzed the impact of the COVID-19 pandemic, withparticular attention to various environmental factors, and foundassociations of suicidal ideation with urbanization and geographicaldeprivation (Okubo et al., 2021), the spread of infection and human
movement in “nightlife” areas (Nagata, Nakaya et al., 2021), and changes
in walking and sedentary behavior (Nagata, Adachi et al., 2021).

とその各種の事例研究も実施している。時空間的なイベントの発生傾
向を 3 次元的に視覚化する時空間カーネル密度推定を応用して、ク
ラウド G IS 上で配信する「新型コロナ時空間 3D マップ」
（J X 通信社との共同研究）（Fig.3）は、ESRI User Conference で 2 部門の最優秀賞を受賞した。また、インドネシアの範囲を対象とした外邦図の
3 次元マップ閲覧システムである Gaihozu Viewer（Fig.4）も ESRI
User Conference において表彰された。このほか、地理的加重回帰法（GWR）を応用したジェントフィケーションの分析（Ogas et al.,2021）や GWR を含む地理的加重アプローチの展望など、基礎的な地理学的分析研究を蓄積した。

東北地方の農業と農山村地域の構造変動
2021年は、新型コロナウイルスの感染拡大により、フィールドワー

Methodology of regional and social surveys

クを伴う研究の遂行は極めて困難となった。そのため、2021年度か

地域・社会調査の方法論

We carried out a methodological study on the collection of individual datausing a web-based survey and a reliability study of an official statisticalsurvey. We took advantage of the rapidity and contactless nature of the
web-based survey format to investigate changes in the outings, lifestyle,and health of local residents retrospectively during the coronavirus

および東北地方の農業と農山村地域の構造変動についてデータの分調査方法論に関しては、Web 調査による個票データの収集方法と、公的統計調査の信頼性に関する基礎研究を進めた。Web 調査については、迅速性と非接触性という利点を最大限活用し、コロナ禍にFig.1 Book cover of “the Atlas of Health Inequalities in Japan”(Nakaya, T. and Ito, Y. eds., Springer, 2019)32 Coexistence Activity Report 2021

Fig.2 Changes in step counts around the first wave of
COVID-19 in Japan

ら逐次公表されはじめた 2020 年度農林業センサスを使用して、日本

Due to the COVID-19 pandemic, carrying out fieldwork became extremely
difficult. We therefore began to analyze data on the structural changes inagriculture and rural areas in Japan and the Tohoku region using the 2020
Census of Agriculture and Forestry, which began publication in 2021, andwe wrote some of the results in a reference book for junior high school
students (Sekine, 2021).

析を開始し、その成果の一部は中学生向けの参考書に執筆した（関根2021）。

Fig.3 Screenshot of the COVID-19 Space-time 3D Map(https://nakaya-geolab.com/covid19-stkd/japan/)

Department of Frontier Sciences for Advanced Environment（Nagata, Adachi et al., 2021）を明らかにした。

Structural changes in agriculture and rural
areas in the Tohoku region

先端環境創成学専攻

何的構造と身体活動（McCormack et al., 2021）、大気汚染のがん

Health geographies

pandemic (Hanibuchi et al. 2021; Yabe et al. 2021). In the same survey, wedeveloped an objective retrospective method to measure the number ofsteps taken by collecting images of the number of steps automaticallyrecorded by smartphones and reading them mechanically (Adachi et al.
2021)(Fig.2). In the field of official statistics, we continued to work on the
problem of unknowns in the national census, and showed the problems inregional analysis that could occur if the number of unknowns increases
further in future censuses (Yamamoto et al., 2021).

Fig.4 Screenshot of Gaihozu Viewer : Indonesian-territory version(https://nakaya-geolab.com/GaihozuV/)
Coexistence Activity Report 2021

33

太陽地球システム・エネルギー学講座

Solar and Terrestrial Systems and Energy Sciences

資源利用プロセス学分野 / 資源分離・処理プロセス学分野
Process Engineering for Advanced Resources Utilization/ Resource Processing and Recovery Engineering

資源の高度利用・環境保全のためのプロセス研究
Process Engineering Research for Advanced Resource Utilizationand Environmental Conservation

教授 葛西 栄輝

准教授 村上 太一

助教 丸岡 大佑

Professor

Associate Professor

Assistant Professor

Eiki Kasai

Taichi Murakami

Daisuke Maruoka

本研究室では、社会的インパクトが大きい基幹素材の製造やリサイクルプロセスに対して、高効率化と低環境負荷化を同時達成可能な革新的技
術原理の探索を目的としている。特に高温反応が関与する製銑プロセス（Fig.1）において、基礎から実機レベルに至る幅広いテーマについて研究を推進している。例えば、低品位化、劣質化する製鉄原料への対応技術や、製鉄プロセスのカーボンニュートラル化、微小粒子状物質（PM2.5）
排出削減等に関する研究を行っている。さらに、多孔質鉄材料の製造や自己治癒セラミックス等に関する研究開発も行っている。
The laboratory aims to develop innovative technological principles leading to simultaneous achievements of higher process efficiency and lower environmentalload in the manufacturing and recycling processes of base materials, which will have significant effects on our future society. The laboratory investigates awide range of research from fundamental to practical levels of the ironmaking process (Fig.1), such as efficient utilization of low-grade iron ore resources,carbon-neutral ironmaking technologies, and reduction of PM2.5 emissions. Further, the research and development relating the fabrication of porous ironmaterials and self-healing ceramics are performed.

対して浸炭が進行し、特に SiO2 および Al2O3 相の割合に相関がある
ことを明らかにした。

鉄系凝結材の利用による鉄鉱石塊成化プロセスの二酸化炭素排出削減
高炉装入原料である焼結鉱を製造する焼結プロセスでは、凝結材である粉コークスの燃焼に由来する二酸化炭素が大量に排出される。
そこで、鉄スクラップをはじめとするリサイクル原料の酸化熱を用いて鉄鉱石を塊成化する手法が提案されている。これらのリサイクル原料
は鉄系凝結材と呼ばれているが、使用時の課題として、焼結時の通気

高炉内融着帯における金属鉄への浸炭促進技術
二酸化炭素排出量抑制への社会的要求を背景に、鉄鋼業における炭素系エネルギー資源の高効率利用が求められている。高炉製銑法
においては、コークスや微粉炭などの炭材は、熱源や還元材としてだ
けではなく還元で生成した鉄の浸炭のための炭素源としても用いられる。浸炭は鉄の融点を下げスラグと分離させるため、高炉内で重要な現象である。鉄の浸炭では、固体炭素の直接接触による浸炭の方がに、鉄と浸炭材の直接接触にはスラグの存在が重要とされる。本年は、鉄への浸炭に対する鉄鉱石種および共存するスラグの影響について調査した。
Fig.2 に 異 なる鉄 鉱 石 を 用いた 試 料 の 浸 炭 実 験 後 の 外 観 写 真を示す。脈石が比 較 的多く含まれている鉱 石を用いた試 料（Highgangue）では、液相となった金属鉄が凝固して生成した粒状金属鉄している。High gangue 試料断面の光学顕微鏡観察より、金属鉄と炭材との直接接触が多く見られた。Fig.3 に各スラグ組成を有する試料の浸炭実験後の外観写真を示す。H 0 から H15 の数字はスラグ相の割合を示し、スラグ相割合の多い試料の方が粒状金属鉄を多く生成する。また Fig.4 に示す結果から、鉄中の炭素濃度はスラグの SiO2
および Al2O3 相の割合に比例している。したがって、スラグの割合にFig.1 Strategy to reduce CO2 emissions fromthe ironmaking processes.

34 Coexistence Activity Report 2021

Fig.2 shows the appearance of samples made from different iron ores after
carburization experiments. The metallic iron in the liquid phase solidifies toform spherical metallic iron particles in high-gangue sample. Carburization
proceeds in the sample using iron ores containing relatively high-gangueminerals (high gangue) than in the sample that with low-gangue minerals(low gangue). From the cross-sectional observation of the high-gangue
sample using an optical microscope, a high degree of direct contact between
the metallic iron and the carbon materials was observed. Fig.3 shows theappearance of the samples with various slag phase contents after the
carburization experiment, where the numbers H0 to H15 indicate the slag

Fig.2 Appearances of the composite using Highgangue and low gangue iron ores after carburizing
experiment.

Fig.3 Appearances of the composite(H0, H5, H10 and H15) after carburizing
experiment.

応後も残存し、さらに体積膨張するため通気性悪化を促進させる。加えて、コークスの燃焼により、焼結層中の酸素濃度（酸素分圧）は大気中よりも低くなることが予想され、鉄系凝結材の酸化挙動に影響を与える。そのため金属鉄の酸化挙動に対する雰囲気の影響を把握することが重要である。そこで本年は、金属鉄の酸化反応に対する酸素分圧の影響について検討した。
Fig.5 に 1200℃において各雰囲気で酸化させた金属鉄試料の酸化率を示す。大気中雰囲気（21% O2 - N 2）で酸化させた試料の酸化率

は放物線的に増加する。一方、低酸素雰囲気（0.01%O2 - N 2）では酸化率は直線的に増加しており、金属鉄表面への酸素の供給が律速していることを示唆する。また N 2 ガスを二酸化炭素に置き換えた雰囲気（0.01% O2 - CO2）では、0.01%O2 - N 2 より酸化が促進される。これは CO2 の分解反応に伴う酸化物 / ガス界面における酸素供給量の増加によるものと考えられる。Fig.6 に 1200℃で酸化中の試料表面のその場観察画像を示す。大気中雰囲気で酸化した試料では、試料表面全体に均一な酸化物層が形成される。一方、低酸素雰囲気で酸化した試料では一部酸化の進行が遅い領域が残存し、凹凸状の酸化層が形成されている。
以上のことから、鉄系凝結材の使用に際して基礎的な知見を得ることができた。

Fig.4 Relation between carbon concentration inmetallic iron of the composite after carburizing
experiment and gangue content ratio.

In the sintering process to produce sintered ore, a large amount of carbon
dioxide is emitted by the combustion of coke. Therefore, a method toagglomerate iron ore that uses the oxidation heat of iron-bearing materials
such as iron scrap has been proposed. One of the issues in their usage is thedegradation of air permeability during sintering. Unlike coke, the ironbearing materials remain after the oxidation reaction and they expand,which accelerates the degradation of air permeability. In addition, theoxygen concentration (oxygen partial pressure) in the sintering bed is
expected to be lower than that in the air due to the combustion of coke, which
affects the oxidation behavior of the iron-bearing materials. Therefore, it isimportant to understand the effect of atmosphere on the oxidation behaviorof metallic iron. In 2021, the effect of partial oxygen pressure on theoxidation of metallic iron was investigated.
Fig.5 shows the oxidation rates of metallic iron samples oxidized at 1200°C
in various atmospheres. The oxidation rate of the samples oxidized in the air
atmosphere (21%O2 -N2) increases parabolically. On the other hand, theoxidation rate linearly increases in a low-oxygen atmosphere (0.01% O2 -N2),
suggesting the supply of oxygen to the metallic iron surface controls the rate.
The oxidation rate of the sample oxidized in the low-oxygen with carbon
dioxide condition (0.01% O2-CO2) is more accelerated than it is at 0.01% O2-N2.
This result indicates that oxygen supply is increased in the oxide/gas
interface by the CO2 decomposition reaction. Figure 6 shows in situ imagesof the sample surface during oxidation with different partial oxygen pressure
at 1200°C. The oxide layer is uniformly formed on the sample surface
oxidized in air. On the other hand, oxidation progress is slow in a part of thesample oxidized in a low-oxygen atmosphere, resulting in the formation ofan uneven oxide layer.
Finally, basic knowledge on the utilization of iron-bearing materials is
obtained.

Fig.5 Changes in oxidation ratio of samples
with time oxidized at 1200°C.

Department of Frontier Sciences for Advanced Environmentが認められ、低脈石成分の試料（Low gangue）よりも浸炭が進行

Because reduction of carbon dioxide emissions has been required against
the current social background, efficient utilization of carbon-based energy
resources is needed in the steel industry. In the blast furnaces ironmaking,carbon materials such as coke and pulverized coal are used not only as aheat source and reducing agent, but also as a carbon source for carburizing
the reduced iron. Carburizing is an important phenomenon in the blast
furnace ironmaking, because it decreases the melting point of reduced ironand separates it from the slag. It was reported that carburization throughdirect contact with solid carbon is more preferential than that with CO gas.
Furthermore, the presence of slag is important for the direct contact
between reduced iron and carburizing material. In 2021, the effects of ironore type and coexistence of slag on carburization behavior were investigated.

性悪化が挙げられる。粉コークスと異なり、鉄系凝結材では酸化反Reduction of carbon dioxide emission for ironore agglomeration process by usingiron-bearing materials

先端環境創成学専攻

COガスによる浸炭よりも浸炭速度が大きいことが知られている。さらTechnology to promote carburization of
metallic iron in cohesive zone in blast
furnacephase content. The sample with a higher slag phase ratio produces metallic
iron particles that are more spherical. Furthermore, the carbon concentrationin the iron is proportional to the SiO2 and Al2O3 phase contents as shown in
Fig.4. Therefore, it is clear that the carburization progresses faster relative tothe percentage of slag, especially SiO2 and Al2O3 phases.

Fig.6 Sample surfaces oxidized under a)
21%O2-N2 and b) 0.01%O2-N2 at 1200°C.
Coexistence Activity Report 2021

35

太陽地球システム・エネルギー学講座
地球システム計測学分野

Solar and Terrestrial Systems and Energy Sciences

Earth System Monitoring and Instrumentation

大気中のオゾン等微量成分の変動の研究

准教授 村田 功

Variations of ozone and related trace species in the atmosphere

Isao Murata

Associate Professor

当研究室では、「グローバルな大気環境変動」をキーワードに、オゾン減少問題や地球温暖化など、地球規模の環境変動に関わる大気中の微量成分の観測的研究を行っている。2021 年は、つくばにおけるフーリエ変換型分光器（FTIR）観測によるオゾンの経年変化の解析や、NO2、決定に重要な役割を果たす。しかし、南極地域では大気重力波の観測

HNO3 、N 2O の高度分布導出などを行った。

情報が不十分である。スーパープレッシャー気球は一定高度（今回はTemporal variation of the height profile of ozone was observed with a Fourier transform infrared spectrometer (FTIR) at Tsukuba. We also retrieved
profiles of NO2 , HNO3, and N2O.

19km）を 10 日以上浮遊することが可能で、2 次元風速と気圧の観測により重力波の運動量輸送を全周波数帯域で定量的に測定でき、その水平分布もとらえることができる。これを昭和基地の PANSY レーダー
観測および最新の気象再解析データと組み合わせることにより、大気
重力波による運動量輸送の 3 次元的描像を捉えることが目的である。

我々は国立環境研究所との共同研究として、つくばにおける FTIR による観測を 1998 年より行っている。FTIR では太陽光の 2-15 μ mの赤外領域のスペクトルから大気中の多くの微量成分の高度分布等を調べることができる。同様の観測を行っている国際的な研究グループ
NDACC/IRWG (Network for the Detection of AtmosphericComposition Change/Infrared Working Group) で は、 各 観 測
ステーションの結果を総合して地球規模の変動要因を解明する研究を進めており、これまでにも HCl、HCHO 等についての論文を共同で発表している。今年は O3 の経年変化を解析するとともに新たに NO2、
HNO3、N2O の解析も行った。
オゾンについては、昨年に 2019 年の観測結果について気象庁高18.3-27.7 km の各高度領域で数 % から10% 程度で一致することを確かめた。そこで今年は 2014-2020 年について全量および高度領域
毎の経年変化を調べた。図 1 に高度毎の経年変化を示す。27.7km 以
上と 9.8-18.3 km で減少傾向が見られ、18.3-27.7 km と 0-9.8 km
ではほとんど変化がないことが分かる。これらを積分した全量でも減少傾向となり、これは高層気象台のオゾン全量観測でも同様である。
量の経年変化を調べたところ日本を含めた東アジア地域では同様に減少傾向が見られ、大気循環場との関連などを調べているところである。
今年は NO2、HNO3、N2O の解析を進めたが、ここでは二酸化窒素（NO2）について紹介する。NO2 は主に成層圏に分布する活性な窒素酸化物のひとつで、オゾン破壊等の反応に関わる重要な成分である。また、都市域では大気汚染成分として地表付近の濃度も高くなり、
光化学スモッグの要因となる。図 2 につくばにおける 2 つの高度領域
での 2012 － 2020 年の NO2 の経年変化を示す。地上赤外分光ではNO2 に関しては主に成層圏成分（上図）に感度があり対流圏成分（下図）
に対する感度は低いため対流圏成分についてはばらつきが大きいが、全体としては特に大きな経年変化は見られず、季節変化については成層圏と対流圏で位相が異なることがわかる。このデータは現在ヨーロッパの共同研究者に提供し TROPOMI 衛星の検証に使われている。
村田は今年 11月から 2022 年 3 月まで第 63 次南極地域観測隊に夏隊員として参加し、スーパープレッシャー気球を用いた大気重力波の観測を行っている。大気重力波は、大気中の運動量輸送を担い、中層大気の子午面循環の駆動を通じて成層圏・中間圏の温度・物質分布の36 Coexistence Activity Report 2021

In 2020, we have compared the retrieved ozone profiles by FTIR withozonesonde observations by JMA’s aerological observatory for 2019 andconfirmed the good agreements within ~10 % for 0 – 9.8 km, 9.8 – 18.3 km,
and 18.3 – 27.7 km partial columns. The temporal variations of total andpartial columns from 2012 to 2020 were investigated in 2021. Fig. 1 shows
temporal variations of partial columns for ozone at Tsukuba. We can see
decreasing trends for over 27.7 km and 9.8–18.3 km and almost no trends for
18.3–27.7 km and 0–9.8 km. Total ozone shows a decreasing trend and agrees
with the results by the aerological observatory. We also investigated totalozone data in the world and many stations in East Asia including Japanesestations show decreasing trends. We are investigating the relation withatmospheric circulation, etc.

Measurement Techniques 誌に投稿していたが、無事受理され掲

放球・ 観測は行えず初回は 1 月となった。ここでは図 3 に南極観測船「しらせ」から撮影した「沈まぬ太陽」の写真を掲載しておく。中央から左にかけて見えるのが長頭山とラングホブデ氷河、手前に見えるのはしらせが海氷を砕いて進んだ航跡である。
成果発表としては、地球環境変動学分野（国立環境研究所）博士課
程の武田君、中島教授と HFC-23 の解析結果を昨年 Atmospheric

Associate Professor Murata serves as an evaluation committee member for
the Center for Health and Environment, Miyagi Prefectural Government, andhe attended one committee meeting. He also serves as a member of theenvironmental assessment technology examination committee, Miyagi
Prefectural Government, and he attended more than 10 committee meetings.

載された (Takeda et al., 2021)。
村田は 2015 年から宮城県保健環境センターの評価委員をしており、
今年も 1 回の評価委員会に出席して県保健環境センターが行っている研究の評価を行った。また、2020 年から宮城県環境影響評価技術審
査会委員となり、近年申請の増えている風力発電事業を中心に 10 回
以上の審査会に出席している。

NO2 , HNO3, and N2O profiles were analyzed. The results for NO2 are shown
here. NO2 is one of the active nitrogen species and it is mainly distributed in
the stratosphere. It is important for the chemical reactions of ozone depletion.
It also shows high concentrations in the urban troposphere as a pollutant andcauses photochemical smog. Fig.2 shows temporal variations of partial
columns for NO2 at Tsukuba. The fluctuation is high for the troposphericcolumn (lower panel) because the sensitivity to NO2 by ground-based
infrared spectroscopy is low for the tropospheric column but there are no
significant trends for both partial columns, and the phases of seasonalvariation are different between the stratosphere and troposphere. These NO2
results are used for the validation of the TROPOMI instrument on board theSentinel-5 Precursor satellite.
Associate Professor Murata is participating the 63rd Japanese Antarctic
Research Expedition as a summer member from November to next Marchand carrying out the observation of atmospheric gravity waves with a superpressure balloon. Atmospheric gravity waves transport momentum in theatmosphere and play an important role in determining temperature andmaterial distribution through driving the meridional circulation in the middle
atmosphere. However, the observational constraint on the momentum
transport due to gravity waves is insufficient in the Antarctic. The superpressure balloon can stay at a certain altitude (19 km at this time) for morethan 10 days and observe momentum transport due to gravity waves in all
frequency bands, and its horizontal distribution is clarified as well. By

Analysis of the HFC-23 in cooperation with Mr. Takeda and Professor
Nakajima in the Global Environment Division was published in AtmosphericMeasurement Techniques (Takeda et al., 2021).

Fig.2 Temporal variations of partial columns for NO2 at Tsukuba.

Fig.1 Temporal variations of partial columns for ozone at Tsukuba.

Department of Frontier Sciences for Advanced Environment

この減少傾向の原因については解析中であるが、世界各地のオゾン全

今回は 3 回の観測を計画しているが、12 月中には天候その他の理由で先端環境創成学専攻

層気象台のオゾンゾンデ 観 測と比較し、0-9.8 km、9.8-18.3 km、

In collaboration with the National Institute for Environmental Studies, wehave been investigating the temporal and spatial variations of atmospheric
trace species with solar infrared spectroscopy using FTIR at Tsukuba since1998. We have contributed to the activity of the Network for the Detection of
Atmospheric Composition Change/Infrared Working Group (NDACC/
IRWG) and collaborated on HCl, HCHO, and so on. In 2021, temporalvariation of ozone profile was analyzed and NO2 , HNO3, and N2O profiles
were newly analyzed.

combining it with the PANSY radar observation at Syowa station and thestate-of-the-art meteorological reanalysis data, a 3D picture of momentum
transport due to gravity waves is acquired, which contributes to theimprovement of the future prediction by the climate model. A maximum of
three balloon observations will be carried out at Syowa Station in the Antarctic.
A photograph from Antarctica is shown in Fig.3. It is the multiple exposure of
the midnight sun taken from the ice-breaker ship SHIRASE near Syowa
station. One can see Mt. Choto-zan and the Langhovde glacier in the centerand left side. One can also see the trajectory of SHIRASE in the lower side.

Fig.3 Multiple exposure of the midnight sun taken from theice-breaker ‘SHIRASE’ near Syowa station, Antarctica.
Coexistence Activity Report 2021

37

太陽地球システム・エネルギー学講座
水資源システム学分野

Solar and Terrestrial Systems and Energy Sciences

Urban and Regional Environmental Systems

水資源と水環境に関する研究
Researches on Water Resources and Environments

准教授 久保田 健吾

教授 李 玉友

教授 佐野 大輔准教授 小森 大輔

Associate Professor

Professor （協力教員）

Professor

Associate Professor

Kengo Kubota

Yu-You Li

Daisuke Sano

Daisuke Komori

水資源システム学分野では、世界の水問題を解決することを目指し、以下の研究に取り組んでいる。
1）脱炭素型下水処理システムの開発れている。この DHS を最初沈殿池と組み合わせる技術は有機物除去2 ) 下水疫学的アプローチによる COVID-19 早期検知システムの構築においては優れているものの窒素やリンといった栄養塩を除去するこ

3）気候変動と土地利用変化が自然環境に与える影響評価手法の開発
4 ）地球温暖化と林業の衰退など森林の荒廃による流木発生メカニズムの解明
5）嫌気性バイオテクノロジーを用いた排水・廃棄物処理と微生物群集の解明
Our research topics in 2021 were as follow:
1) Development of a self-sustainable sewage treatment system
2) Development of an early warning system for COVID-19 centered on wastewater-based epidemiology3) Development of evaluation approaches for the effect of climate change and land utilization change on natural environments
4) Mechanisms of flood wood generation caused by global warming and forest industry declination
5) Waste and wastewater treatment using anaerobic biotechnologies and microbial community analysisとができない。そこで最初沈殿池と DHS の間にウキクサバイオマスを生産するプロセスを設けた。これにより窒素やリンがウキクサの増殖に伴って除去される。ウキクサは地球上で増殖速度が早い植物の 1つであり、バイオマス生産も活発に行われる。また最初沈殿池で除去される汚泥は何らかの形で処理しなければならないが、焼却処理など
は化石燃料の添加が必要なため脱炭素化の流れにおいては好ましくない。嫌気性消化はエネルギー生産を伴うため魅力的な処理方法になりうるが、生産したウキクサを一緒に嫌気性消化することでバイオエネ
ルギー増産という付加価値を付けることができる。これにより水処理に要するエネルギーを削減し、またエネルギーを増産することが可能となり、水処理プロセスの脱炭素化に近づけると考えている。現在は下水処理の脱炭素化に向けて
第 26 回気候変動枠組条約締結国会議 (COP26 ) では世界が 1.5℃
目標に向かって努力することが正式に合意されるなど、世界的な脱炭素化の流れを後押しする成果が得られたと考えられる。洞爺湖サミッ
ることを踏まえると、まさに待ったなしである。人間活動に伴って排出される下水を処理する下水道は、安心・安全な水環境を支える上で重要な社会インフラである一方で、そこから排出される地球温暖化ガスは日本全体の約 0.7% に相当すると言われている。そのうち約 70%が水処理プロセスに起因すると報告されており、水処理プロセスの脱炭素化は下水道における重要な課題の 1 つになっている。
処理プロセスを開発することで、下水処理の脱炭素化に取り組んでいる。下水処理の標準法として用いられている活性汚泥法は、微生物に酸素を供給するために曝気する必要があり、この曝気に要する電力
使用量が大きい。一方で下水中には有機物や窒素、リンといったもの
がミネラルと共に含まれており、例えば有機物はメタンへ、窒素・リ
ンはバイオマス生産のための肥料として用いる事ができるため、下水には潜在的なエネルギーが多く含まれていると考えることができる。
下水処理の脱炭素化においては、省エネ型の水処理プロセスに加えて、これらをうまく利用してエネルギーを生み出すことが 1 つの鍵となっている。アプローチの 1 つとして、最初沈殿池とウキクサ栽培と
downflow hanging sponge (DHS) による水処理と、最初沈殿池で発生する生汚泥と栽培したウキクサの嫌気性消化によるエネルギー生産による水処理プロセスのエネルギー的な自立を可能にするシステ
ムの開発を行っている。DHS は散水ろ床法の担体をスポンジにしたもので、省エネ型下水処理技術としてインドやエジプトなどにも導入さ

38 Coexistence Activity Report 2021

In Urban and Regional Environmental Systems laboratory, we are working
on decarbonization of sewage treatment by developing energy-saving andenergy-creating sewage treatment processes. The activated sludge processused as the standard method for sewage treatment requires aeration to
supply oxygen to the microorganisms, and the amount of electricity
required for this aeration is large. On the other hand, sewage contains
organic matter, nitrogen, and phosphorus, along with minerals. For
example, organic matter can be converted into methane, and nitrogen andphosphorus can be used as fertilizer for biomass production, so sewage canbe considered to contain a great deal of potential energy. In addition to
introducing energy-saving water treatment processes, one key todecarbonizing sewage treatment is to generate energy by using thesenutrients. Currently, we are developing a system that enables energy
independence of the sewage treatment process. For wastewater treatment,
processes of primary sedimentation, cultivation of duckweed, and downflow hanging sponge (DHS) are combined. Anaerobic digestion of raw
sludge and cultivated duckweed is for energy generation. DHS, which uses
sponge as a carrier in a trickling filter process, has been introduced in

沈殿池処理下水を用いたウキクサ生産の評価を下水処理場に設置したシステム (Fig.1) を用いて行うと共に、ウキクサ添加が最初沈殿池汚泥の嫌気性消化に与える影響の評価を実験室で行っている (Fig.2)。
今後は、それらのデータを元に処理システム全体の評価を行っていく予定である。

Department of Frontier Sciences for Advanced Environment

水資源システム学分野では、省エネルギー・創エネルギー型の下水At the 26th Conference of the Parties to the United Nations Framework
Convention on Climate Change (COP26), the world formally agreed towork toward a 1.5°C target, an achievement that is believed to have helped
drive the global trend toward decarbonization. Considering it was only
about 10 years ago that Japan declared at the G8 Hokkaido Toyako Summitthat it would aim for a low-carbon society, there is truly no time to wait.
Sewerage systems, which treat sewage discharged by human activities, are
an important social infrastructure in supporting a safe and secure water
environment, but it is said that the global-warming gases emitted fromsewerage systems are equivalent to about 0.7% of Japan’s total. About 70%of the emissions is reportedly caused by the water treatment process, anddecarbonization of the water treatment process has become one of theimportant issues in sewerage.

ウキクサ栽培が及ぼす水処理効率 ( 処理性能 ) への影響評価、最初

先端環境創成学専攻

トで、日本は低炭素社会を目指すと宣言したのが 約10 年ほど前であToward Decarbonization of Sewage
Treatment

India and Egypt as an energy-saving sewage treatment technology. The
technology of combining the DHS with a primary sedimentation tank is
excellent at removing organic matter, but it cannot remove nutrients suchas nitrogen and phosphorus. Therefore, a process to produce duckweedbiomass is installed between the primary sedimentation and the DHS. In
this way, nitrogen and phosphorus are removed as the duckweed grows.
Because duckweed is one of the fastest growing plants on earth, biomass
production is very active. The sludge removed from the primary
sedimentation tank must be treated in some way, but incineration isundesirable because it requires the addition of fossil fuels. Anaerobic
digestion can be an attractive treatment method because it involves energy
production. Digesting the produced duckweed together with raw sludge
from a primary sedimentation tank will produce additional energy.
Reducing energy required for wastewater treatment and increasing theenergy produced will bring us closer to decarbonization of the sewage
treatment process. Currently, we are evaluating the effect of the cultivationof duckweed on wastewater treatment efficiency (treatment performance)
and the production of duckweed using sewage treated by a primary
sedimentation tank. To accomplish this, we have installed a system in a
sewage treatment plant (Fig.1) and we are evaluating the effect of theaddition of duckweed on the anaerobic digestion of raw sludge from theprimary sedimentation tank (Fig.2). In addition, the entire system will be
evaluated based on the obtained data.

Fig.1 On-site experiment of the wastewater treatment system.

Fig.2 A laboratory-scale methane fermentation reactor.

Coexistence Activity Report 202139

自然共生システム学講座

Environmentally Benign Systems

資源再生プロセス学分野

Recycling Chemistry

資源・物質循環型社会の実現を目指して教授 吉岡 敏明

准教授 亀田 知人

准教授 齋藤 優子

助教 熊谷 将吾

Aimed on the realization of a resources-material recycling society

Professor

Toshiaki Yoshioka

Associate Professor

Associate Professor

Assistant Professor

Tomohito Kameda

Yuko Saito

Shogo Kumagai

当研究室は、資源・物質循環型社会の実現を目指し、環境保全技術の研究・開発を行っている。例えば、高分子系廃棄物を付加価値の高い化
学原燃料に転換する化学リサイクルプロセス、塩化揮発法により焼却灰から重金属等の忌避物質を除去して資源化するプロセス、粘土化合物を用いた環境負荷となる排水・排ガス中の無機及び有機物質の除去および排水からの選択的レアメタル回収、錯形成物質およびイオン会合体を用いた
放射性 Cs 汚染水および土壌の浄化プロセス等に着目している。

◇ 受賞 ( 計 4 件 )◇ 基調・招待講演 ( 計 8 件 )

熊谷将吾

吉岡敏明

・第 70 回進歩賞

Our laboratory is engaged in the research and development of environmental preservation technologies to realize recycling of materials and resources
recycling in society. For example, we are focusing on a chemical recycling process for converting polymer wastes such as plastics into highly value-added
chemical feedstocks, a process for recovering heavy metals from incinerated fly ash using chloride volatilization, a process for removal of inorganic andorganic substances from wastewater and exhaust gas and for selective recovery of rare metals from wastewater using clay minerals, and a process forradioactive Cs-contaminated water and soil purification using complex-forming substances and ionic association.

難リサイクル性プラスチック廃棄物を化学原料に転換する熱分解プロセスの開拓

日本化学会

・JMCWM Outstanding Paper Award 2020
Journal of Material Cycles and Waste Management
久須美諒
・第３回環境科学討論会

・ Comprehensive study on the system development of plastics for sustainable
resource circulation and control of leakage into the ocean (Fig.1)
・ Systematization of halogen control technologies toward environmental
impact reduction (Fig.2)
・ Selective adsorption of CO2 using layered double hydroxides/oxides andreaction system development of useful chemical synthesis from adsorbed
material (Fig.3)
・ Highly efficient utilization of carbon resources by the control of pyrolytic
synergistic interactions during co-pyrolysis (Fig.4)
・ Chemical feedstock recovery through pyrolysis of plastics, biomass,
rubber, and crude oil
・ Debromination of brominated f lame retardants in waste printedcircuit boards
・ Development of polymer additive removal processes from plastics
・ Development of poly(vinyl chloride) and copper recovery process fromwaste wire harnesses
・ Development of a pyrolysis-gas chromatograph/multi-detector system forthe analysis of polymer pyrolyzates
・ Study on the characterization of the UV aging of PV module encapsulant
・ Synthesis of linear and cyclic sulfonic-acid-modified layered doublehydroxides and their adsorption properties
・ Synthesis of MnO2/Mg-Al layered double hydroxides and evaluation of
their acid-gas removal performance・ Adsorption and decomposition of bisphenol A by organic-acidmodified TiO 2・ Study of lactic acid adsorption for culture medium treatment

システム構築に関する総合的研究（Fig.1）
・環境インパクト低減に向けたハロゲン制御技術の体系化（Fig.2）
・層状複水酸化物または酸化物による CO2 の選択的吸着および吸着後材料からの有用化学品合成の反応系の開発（Fig.3）
・共熱分解シナジー効果制御による有機炭素資源利用高度化（Fig.4）
・熱分解法によるプラスチック、バイオマス、ゴム、石油資源等有機炭素資源の化学原料化
・廃電子基板に含まれる臭素系難燃剤の湿式脱臭素処理
・プラスチック添加剤除去プロセスの開発・使用済みワイヤーハーネスからのポリ塩化ビニル及び銅回収プロセスの開発
・ポリマーの熱分解反応解析に用いる熱分解 - ガスクロマトグラフ /マルチ検出器の開発
・太陽電池モジュール封止材の紫外線劣化解析
・直鎖および環状スルホン酸修飾層状複水酸化物の合成とその吸着特性
・MnO2/Mg-Al 系層状複水酸化物の創製と酸性ガス処理への応用
・有機修飾 TiO2 によるビスフェノール A の吸着および分解
・乳酸吸着材を用いた培地再生処理

Fig.1 Systematization of halogen control technologies
toward environmental impact reduction

40 Coexistence Activity Report 2021

Fig.2 Comprehensive study on the system development of plastics forsustainable resource circulation and control of leakage into the ocean

・無機マテリアル学会第 143 回講演会
無機マテリアル学会講演奨励賞◇ 実施中のプロジェクト ( 計 13 件 )科研費 3 件
「環境インパクト低減に向けたハロゲン制御技術の体系化」
基盤研究 (S) (Fig.1) 等・Latest Trends and Challenges in Feedstock Recycling
Technologies for Waste Plastics

The 14th Biennial

International Conference on EcoBalance 等◇ 査読付き原著論文 ( 計 22 報 )および 著書・総説・解説 ( 計 4 報 )・Enhanced production of phenol and debromination by co-pyrolysisof the non-metallic fraction of printed circuit boards and waste tire,
C. Ma, S. Kumagai, Y. Saito, T. Kameda, T. Yoshioka, Green Chemistry,
23(17), 6392-6404 (2021)

受託研究 (NEDO・ERCA 等 ) 6 件

・Sustainable Advance of Cl Recovery from Polyvinyl Chloride「プラスチック資源循環の展開とバイオ素材導入のための技術開発」

Waste Based on Experiment, Simulation, and Ex Ante Life-Cycle

ERCA 戦略的研究開発 (I) (Fig.2)「大気中 CO2 を利用可能な統合化固定・反応系 (quad-C system)の開発」NEDO ムーンショット型研究開発事業 (Fig.3)「共熱分解シナジー効果制御による有機炭素資源利用高度化」
JST 創発的研究支援事業 (Fig.4) 等
その他共同研究等 計 5 件

Assessment, J. Lu, S. Kumagai, Y. Fukushima, H. Ohno, S. Borjigin,
T. Kameda, Y. Saito, T. Yoshioka, ACS Sustainable Chemistry &Engineering, 9, 14112-14123 (2021)
・Bench-scale PVC swelling and rod milling of waste wire harnesses
for recovery of Cu, PVC, and plasticizers, H. Kumar, S. Kumagai, T.
Kameda, Y. Saito, T. Yoshioka, Journal of Material Cycles and Waste
Management (2021)
・プラスチックのケミカルリサイクル技術 吉岡敏明 ( 監修 )、熊谷将吾、齋藤優子
シーエムシー出版 (2021)

Fig.3 Establishment of a low-concentration CO2 separation/
concentration process using Mg-Al layered double hydroxide

Department of Frontier Sciences for Advanced Environment

・プラスチックの持続可能な資源循環と海洋流出制御に向けた20-5 ポリマーフロンティア 21 地球と共循環する高分子
・我が国のプラスチック技術の最新動向 循環・3R リレーセミナー 等

先端環境創成学専攻

Research topics

概要とプラスチック廃棄物の化学資材への再資源化

熊谷将吾
Best Poster Award

和泉希恵

研究テーマ

・化学サミット「Science to Enable Sustainable Plastics」のFig.4 Highly efficient utilization of carbon resources by the controlof pyrolytic synergistic interactions during co-pyrolysis
Coexistence Activity Report 202141

自然共生システム学講座
環境分析化学分野

Environmentally Benign Systems

Environmental Analytical Chemistry

環境系・生体系物質計測への展開を目指した
新しい化学分析モチーフの開発
Development of Chemical Motifs for Environmental andBiomedicinal Analysis

教授 壹岐 伸彦

助教 鈴木 敦子

助教 唐島田 龍之介

Professor

Assistant Professor

Assistant Professor

Nobuhiko Iki

Atsuko Masuya-Suzuki

Group Photo

Ryunosuke Karashimada

当研究室では、環境や医療分野における課題を解決することを目指し、分子認識に基づく新しい分析手法の開発を行っている。分子認識化学に基づき新しい化学モチーフを開発し、実際の分析手法に応用していくことは、分析技術の飛躍的な発展につながると考えている。今年度得た
主な成果の中から以下の 2 点について報告する。1. Tb1Yb 2TCA 2 錯体の発光特性、2. 結晶化に基づく高度で簡素な Nd/Dy 分離法。
The aim and goal of this division is to develop analytical methods based on molecular recognition, which provides solutions for environmental problems
and tasks in medicine. We believe that breakthroughs in analytical technology will be facilitated through the development and application of chemical
motifs capable of recognizing materials and through the establishment of methodology for separation/preconcentration and detection/determination
methods for materials of environmental and biological importance. Among such chemical motifs that we studied this year, two examples will be described:
1) The luminescence properties of Tb1Yb2TCA 2 complex, 2) Highly selective and simple Nd/Dy separation method based on crystallization.

る Nd と Dy は溶液中で 3 価の酸化状態をとり、互いに類似した化学的性質を示すため分離することが難しく、高度で簡素な Nd3+/Dy3+
分離法を開発することが望まれている。今回、我々は三脚型シッフ塩
基 (Fig.3, 左 ) を配位子として用い、Nd3+ と Dy3+ を含む溶液から一段階で Dy3+ 錯体 (Fig.3, 右 ) の結晶を 99% の純度で回収できることを示した (Fig.4)。従来の分離法で必要であった多段階の分離プロセスが不要であり、配位子の合成も簡易であることから、この方法は高度で簡素な Nd3+/Dy3+ 分離法として、ネオジム磁石スクラップからの Dy 回収への展開が期待できる ( Chem. Commun., 2022, 58,

Tb1Yb2TCA2 錯体の発光特性
複数のランタニド（Ln）を持つ多核 Ln 錯体は Ln 間でのエネルギー
移動が期待できる。我々はチアカリックスアレーン（TCA）を配位子として単一の異核 Ln 錯体（Tb1Yb2TCA 2）の選択的合成に成功し、発光特性と Ln 間エネルギー移動を調査した。発光スペクトルにおいて、Tb1Yb2TCA 2 錯体は中心 Ln（Tb, Yb）の f-f 遷移に由来する 2 種類の発光スペクトルを示した。同濃度の同核錯体（Ln3TCA 2）と比較して発光強度が大きく異なり、Ln = Tb では約 0.08 倍（Tb 当たり約 0.24
していた
（Fig.1）。さらに、
Tb1Yb2TCA 2 錯体の Tb 発光の寿命は 0.85
ms と、Tb3TCA 2 錯 体の 1.15 ms と比較して減少しており、この寿命の違いから Tb → Yb エネルギー移動効率が 26% と明らかになった（Fig.2）。以上より、Tb1Yb2TCA 2 錯体の発光特性および Tb → Yb
エネルギー移動の存在を明らかにした（分析化学 、in press）。

ネオジム磁石には、ネオジム (Nd) と共に希少なディスプロシウム(Dy) が含まれる。現代技術におけるネオジム磁石の利用が増加する一方、Dy の供給リスクが近年懸念されており、ネオジム磁石スクラップから Dy を回収することが注目されている。同じランタニド系列に属す

Fig.1 Emission spectra for Tb1Yb2TCA2,
Tb3TCA2, and Yb3TCA2.

42 Coexistence Activity Report 2021

Highly selective and simple Nd/Dy separation
method based on crystallization
Neodymium magnets contain highly scarce dysprosium (Dy) as well as
neodymium (Nd). Despite growing use of Nd magnets in modern
technology, serious concerns about the Dy supply chain exist. Therefore,
interest in recovery of Dy from Nd magnet scrap is significant. Generally,both Nd and Dy elements adopt trivalent oxidation states in the solution.

Fig.2 Energy diagram for Tb1Yb2TCA2.

Fig.3 Structure of tripodal Schiff base ligand
and outline drawing of the Dy complex.

[Symposium organizer]

その他の活動・81st Analytical Chemistry Conference Symposium, “Sustainable
Development Goals and Analytical Chemistry,” online, May 22〔シンポジウムの主催〕[Organizer of chemistry education-related projects]

・第 81 回分析化学討論会 シンポジウム「SDGs と分析化学」、
オンライン、5 月 22 日

〔化学教育事業の主催〕

・第 43 回教師のための化学教育講座、オンライン、8 月 10･11 日
・第 4 回 ジュニア化学への招待 ～楽しい化学実験室～「ケミカルライトをつくろう」仙台市科学館、12 月 4 日〔受賞〕

・化学系学協会東北大会 ポスター賞「Development of near-infrared-absorbing Pt II complexes
toward cancer photothermal therapy agents」
D2 澤村瞭太、10 月 2 日

・日本分析化学会 第 70 年会 若手ポスター発表賞、「がんの中性子捕捉療法を志向した Gd(III)- チアカリックスアレーン錯体搭載アルブミ

ンナノ粒子の創製」M2 小宮未来、9 月 23 日

・The 43rd Chemistry Education Course for Teachers, online, August 10-11
・The 4th Invitation to Chemistry for Juveniles, “Let’s Make a ChemicalLight,” Sendai City Science Museum, December 4[Awards]
・Poster Award, Joint Meeting of the Tohoku Area Chemistry Societies,“Development of near-infrared-absorbing Pt II complexes toward cancer
photothermal therapy agents,” Ryota Sawamura (D2), October 2・Young Poster Award, 70th Annual Meeting, Japan Society for Analytical
Chemistry, “Creation of Gd(III)-Thiacalixarene Complex-Installed
Albumin Nanoparticles for Cancer Neutron Capture Therapy,” Miku
Komiya (M2), September 23
・The 8th Shigeru Terabe Award, Division of Electrophoresis, Japan
Society for Analytical Chemistry, “Analysis of kinetics, functions, andstructures of metal and molecular complex systems by using CE,” NobuhikoIki, December 10

・日本分析化学会 電気泳動分析研究懇談会、第８回 寺部茂 賞、｢CE 分離に基づく金属錯体・分子複合体系の速度・機能・構造解析｣、
壹岐伸彦、12 月 10 日

Fig.4 Representation of the selective
crystallization procedure.

Fig.5 Back cover of ChemComm.

Department of Frontier Sciences for Advanced Environment

結晶化に基づく高度で簡素な Nd/Dy 分離法

Polynuclear lanthanide (Ln) complex can show energy transfer between Lncenters. Our laboratory succeeded in the synthesis of a single heteronuclear
complex (Tb1Yb2TCA 2) using thiacalix[4]arene-p-tetrasulfonate (TCA)
ligand and investigated the luminescence properties of the Tb1Yb2TCA 2
complex. The emission spectra of Tb1Yb2TCA 2 complex exhibited two
types of f–f transition of Ln (Tb and Yb) centers. The Tb luminescence wasdiminished about 0.08 times (0.24 times per Tb) and the Yb luminescence
was enhanced about 1.39 times (2.09 times per Yb) as compared to Ln 3TCA 2
complex at the same concentration (Fig.1). In addition, the lifetime of Tb
luminescence for Tb1Yb2TCA 2 (0.85 ms) was shorter than that of Tb3TCA 2(1.15 ms), allowing estimation of the Tb→Yb energy-transfer efficiency to
be 26% (Fig.2). According to the above results, we revealed the luminescence
properties and Tb→Yb energy transfer for Tb1Yb2TCA 2 complex (BUNSEKIKAGAKU, in press).

Other Activities

先端環境創成学専攻倍）に減少し、Ln = Yb では約 1.39 倍（Yb 当たり約 2.09 倍）に増強

The luminescence properties
of Tb1Yb2TCA2 complex

2283–2286, outside back cover)。

The similar chemical properties of these ions impede their separation. In
this context, it is desirable to develop a highly selective and simple Nd 3+/
Dy3+ separation technique. In this work, we showed that a using a tripodal
Schiff base ligand enabled a one-step crystallization of the Dy3+ complex
with 99% Dy3+ purity from the Nd 3+ and Dy3+ mixture. This simple
separation procedure without multistep separation processes, in addition to
the simplistic ligand synthesis, could become a highly selective and simple
Nd 3+/Dy3+ separation system for the Dy recovery from the Nd magnet scrap.
(Chem. Commun; 2022, 58, 2283–2286, outside back cover)Fig.6 Certificate of Shigeru Terabe Award.

Coexistence Activity Report 202143

自然共生システム学講座
環境生命機能学分野

Environmentally Benign Systems

秘書

Environmental Bioengineering

高野 聡美

マイクロ・ナノ電極を利用する環境・医工学バイオセンサデバイスおよび材料評価システムの開発
Development of Environmental/Biomedical Sensors and Visualization Systems
for Material Functions with Micro/Nano Electrodes

研究補佐員

大宮 明子
渡辺 梨乃

教授 珠玖 仁准教授 伊野 浩介

准教授 井上 久美

准教授 熊谷 明哉

助教 梨本 裕司

（工学研究科 兼任）
Professor（工学研究科 兼任）
Associate Professor（山梨大学 兼任）
Associate Professor（材料科学高等研究所、
物質・材料研究機構 兼任）
Associate Professor（学際科学フロンティア研究所、 （学際科学フロンティア研究所、工学研究科 兼任）
材料科学高等研究所 兼任）
Assistant Professor
Assistant Professor

Hitoshi Shiku

Kosuke Ino

Kumi Y. Inoue

Akichika Kumatani

Yuji Nashimoto

助教 井田 大貴Hiroki Ida

現在、微小なデバイスのバイオ応用・環境モニタリングに大きな期待が寄せられている。これらのデバイスを用いることで、これまで難しかった
生体現象を観察することや、簡便かつ迅速な環境評価・医療用検査が可能になっている。また、生体を模倣した微小な細胞チップを作製することで、再生医療応用や生体内での化学物質のモニタリングが可能になる。このような目的のために、我々はマイクロ・ナノシステムを組み込んだ電気化
学デバイスの開発を行った。

生体分子の高感度、高解像度検出用センサの開発
尿中のたんぱく質を検出する新たなセンサを開発した（ Electro-

chemistry , 89, 409 (2021)）。電極 上にグルタミン酸オキシダー

Micro/nano-devices are in continual demand in biological science and engineering, as well as achieving in accurate analytical information. We havedeveloped micro/nano-electrochemical systems for environmental/biomedical applications and the evaluation of battery materials. We are also investigating
the role of the tissue microenvironment, utilizing a microfluidic device, and scanning probe microscopy. These devices are useful in environmental
monitoring, medical, and engineering applications.

ゼ、プロテアーゼを修飾し、ヒトアルブミンを 0.1 mg/mL の感度で30 min 以内に計測可能であることを示した。さらに、カスケード反応とレドックスサイクルによる二つのシグナル増幅システムを有するイム
ノアッセイシステムを開発し、ヤギイムノグロブリン G を 470 aM の感度で測定に成功した（ ACS Applied Nano Materials , 4, 12393(2021)）。

生体モデル（細胞凝集塊、血管）用センサの開発
細胞凝集塊（スフェロイド）は、生体内環境を部分的に再現可能な培養法として期待されている。スフェロイドの呼吸活動を定量的に評価可能なセンサとして、電気化学発光を利用した新たなシステムを報告した（ Biosensors and Bioelectronics , 181, 113123 (2021)、
Fig.2）。本成果は、簡便な操作で複数の細胞組織の同時評価を実現したものであり、今後臨床現場への展開が期待される。
また、血管モデル用のセンサシステムを複数報告した。多孔性のメ
過性や血管の形成過程を評価するモデルに利用されている。この血管のシートを、血流を模した流れが付与可能なマイクロ流体デバイス内に構築し、走査型イオンコンダクタンス顕微鏡（SICM）、走査型電気化学顕微鏡（SECM）で表面状態、透過性を評価可能なシステムを報告した（ Adv. Healthcare Mater. , 10, 2101186 (2021)，Fig.3）。
さらに、バイオ LSI と呼ばれる多点電極上に細胞シートを配置するこ構築した。さらに、本システムの、がん細胞の血管外漏出過程の評価への利用可能性を示した（ ACS Omega, in press，Fig.4）。
血管モデルのセンサとして、他にイオン電流を指標とした血管内腔の高精度検出（ Anal. Chem., 93, 4902 (2021)）、血管同士の吻合、管腔形成を評価するシステムを報告した（ Micromachines, 12,

Endothelial cell sheets cultured on a porous membrane or hydrogel arewidely used for vascular microphysiological models. We developed several
sensing platforms for the vascular models. For the endothelial cell sheet ina microfluidic device, we showed that scanning ion conductance microscopy(SICM) and scanning electrochemical microscopy (SECM) are effectivemeans to evaluate the changes in the morphology and the permeability (Fig.
3; Adv. Healthcare Mater., 10, 2101186, 2021). Bio-LSI is anotherelectrochemical imaging device and it could provide spatial information
about the changes in the permeability in a high-throughput manner, which
is applicable to evaluating the cancer extravasation process (Fig. 4; ACS
Omega, in press).
In addition, by monitoring the change of ion current in the microphysiologicalsystems, we reported techniques to detect a vascular lumen at micrometerscale precision (Anal. Chem., 93, 4902, 2021) as a sensing system to evaluate

ことで、従来のバイポーラ―電極システムでは検出できなかったドーパミンの検出を実現した（ChemElectroChem, 8, 3492 (2021)）。本
成果により、昨年度報告した、配線不要な電気化学イメージングシステ
ム（バイポーラ電気化学顕微鏡，
BEM）の応用範囲が拡張された。他方、BEM の量産化、および高解像度イメージングを実現するため、熱延伸法の応用を行った。熱延伸法により、BEM 電極素子の量産化に世界で初めて成功した（Adv. Mater. Technol., in press，Fig.6）。同手法で作製された電極素子は，先端がすぼまった形状のテーパード形状を有し、小さな領域を大きく拡大された光イメージとして可視化する「拡大イメージング」を可能とする。拡大イメージングにより、今後光の回折限界を克服する高解像度イメージングへの応用が期待される。

その他の研究活動
ハイドロゲルの新たなプリンティング技術として、チオール修飾ポ
リエチレングリコールの電気化学的な析出技術を開発した（Chem.

We proposed the implementation of a cathodic-luminophore-producing
ECL that enables detection of dopamine in a closed bipolar electrode(cBPE) system (ChemElectroChem, 8, 3492, 2021). The paper extends therange of cBPE application because the analyte molecules applicable to theconventional cBPE/ECL are limited to molecules causing a cathodereaction on the electrode surface. In addition, we developed a versatile andscalable thermal drawing process as a novel fabrication method for fiberbased cBPEs with feature sizes down to micro-/nanoscales (Adv. Mater.
Technol., in press). In addition, the multielectrode fiber was tapered byusing the principle of thermal drawing, for magnified electrochemical
imaging. This work establishes a novel mass-production method for cBPE
arrays, as well as a proof of concept for magnified electrochemical imaging
using a thermally-drawn electrode array fiber.

Other WorkWe developed a new bioprinting method for thiolated polymer-basedhydrogels based on an electrochemical technique (Chem. Lett., 50, 256,2021). In addition, we published review papers for biosensors andBiofabrication techniques (Electroanalysis, in press, Electrochem. Sci.
Adv., e2100089, 2021, 月刊バイオインダストリー ).

Lett., 50, 256 (2021)）。また生体分子のセンサ、加工技術に関する総説記事を複 数出版した（Electroanalysis, in press，Electro-

chem. Sci. Adv., e2100089 (2021), 月刊バイオインダストリー ）。

anastomosis (vascular perfusability; Micromachines, 12, 1491, 2021).

1491 (2021)。

Fig.1 Lab members 2021

44 Coexistence Activity Report 2021

Fig.2 Electrochemiluminescence analysis
for respiratory activities of spheroids

Fig.3 Application of scanning probe microscopy tovascular microphysiological system

Fig.4 Bio-LSI assay for cancer extravasation

Fig.5 Dual signal amplification for immunoassay

Department of Frontier Sciences for Advanced Environmentとで、簡便、迅速にシート内の透過性の相違を可視化するシステムを

A Multi-cellular aggregate, a spheroid is promising for predicting human
responses to drug candidates because it mimics the cellular activity in the
body. Utilizing electrochemiluminescence (ECL), we developed a novel
imaging system to evaluate respiratory activities of spheroids in a highthroughput manner (Fig.2; Biosensors and Bioelectronics, 181, 113123,
2021).

また、還元反応により発光を生じる cathodic ルミノフォアを用いる

We reported a simple electrochemical sensor that detects proteinuria(Electrochemistry, 89, 409, 2021). By immobilizing glutamate oxidase andprotease on a glassy carbon electrode, we realized an easy-to-use method
for albumin detection with a sensitivity of 0.1 mg/mL within 30 min. In
addition, we developed a highly sensitive electrochemical immunoassay
using a dual-signal amplification strategy of redox cycling within ananoscale gap and the limulus amebocyte lysate cascade reaction with asensitivity for goat immunoglobulin G of 470 aM (ACS Applied Nano
Materials, 4, 12393, 2021).

先端環境創成学専攻

ンブレンやハイドロゲル表面に血管内皮細胞をシート状に培養し、透Development of biosensors fortissue-mimetic models (cellular aggregate
and vascular models)

Development of Biosensors

Fig.6 Thermally-drawn multi-electrodefibers for bipolar electrochemistry

Coexistence Activity Report 2021

45

資源循環プロセス学講座

Sustainable Recycle Process

環境グリーンプロセス学分野

Environmental Green Process Study

環境調和型化学プロセスの開発
Green Process Development

教授 スミス・リチャード

助教 郭 海心

Professor

Assistant Professor

Smith Richard Lee Jr.

Haixin Guo

我々が持続可能な生活を送るために必要となるエネルギーの全ては、地球に降り注ぐ太陽エネルギーによって賄うことができる。水と二酸化炭素を使って、地球環境に優しくクリーンな化学プロセスを開発することは可能である。圧力と温度を制御することで水と二酸化炭素は有機溶媒に近い性質を発現できるため、プロセスの高効率化や環境負荷の軽減を達成することが可能となる。私たちの研究室では、環境調和型溶媒である
「水」
「CO2」
「イオン液体」を研究の中心に据え、バイオマス変換、材料合成、廃棄物のリサイクル、合成化学、高分子加工及び分離プロセスの研究を行っている。また、化学工学的な視点から、プロセスの高効率化に向けた基礎物性の測定やモデル化などにも取り組んでいる。
Solar energy provides all the energy that our society needs for sustainable living. Water and carbon dioxide can be used to develop chemical processes thatare clean and friendly to our environment. In the supercritical state, both water and carbon dioxide can be made to mimic the properties of many organic
liquids that provide both performance and advantages and environmental benefits. With these solvents, our laboratory studies biomass conversion, material
synthesis, waste recycling, synthetic chemistry, polymer processing and separation processes.

界流体、特に超臨界 CO 2 と超臨界水の特長を利用するものである。
具体的には、高温高圧水中でのバイオマス・プラスチック・炭化水素・
重質油の改質反応、水熱合成による無機複合酸化物微粒子の合成、ハイドレート形成を利用した効率的水素貯蔵システムがある。これらの研究は、世界中の大学等との共同研究としても行っている。

Research（1）新しい CO 2 フリーなエネルギー源（カーボンニュートラルな電気）の開発

A green chemical process is one that sustainably transforms renewable raw materials
into products for society using safe, fast (efficient), and clean (non-polluting)operations and methods. A green chemical process uses the fundamental principlesof Green Chemistry and Green Engineering and exists in harmony with theenvironment. Students use their own ingenuity to conduct research on(1) creating new CO 2 -free energy sources (carbon-neutral electricity),(2) developing new chemistries processes for selective amination or hydrogenation of
biomass-related compounds,(3) proposing new safe solvent mixtures to replace the hazardous solvents used inpharmaceutical industries,(4) developing new functional biocarbon catalysts from biomass with hydrothermal
methods,(4)creating new green synthesis routes and separation methods to produce biofuels,(6) developing new materials with supercritical fluids.
Key to many green chemical processes is the conceptual idea for of converting
renewable materials into energy or products through the choice of solvents, catalysts,
conditions, and operations along with safety of safe materials and methods and（2）バイオマス関連化合物の選択的アミノ化または水素化のための新しい化学物質の開発

このエネルギーのうちわずか 10％を利用するだけで、人類は自然と調和した持続可能な生活を送ることができる。水と二酸化炭素、特にそれらの超臨界状態を利用することで、低環境かつクリーンな化学プロセスを構築できる (Fig.1)。
水と二酸化炭素（CO 2）は、超臨界状態において有機溶媒に近い性質を持ち、操作性と環境調和性の双方に優れた溶媒となる。化学プ
ロセスの例としてバイオマス分解、材料合成、廃棄物リサイクル、合成化学、高分子加工がある。例えば当研究室では、イオン液体と超臨界 CO2 を用いたセルロース系バイオマス（セルロース、ヘミセルロー
ス、リグニン）の反応・分離プロセス（Fig.2）を検討している。イオ
ン液体にバイオマスを溶解・反応させ、温度・圧力を操作することで超臨界 CO2 の物性を操作し、選択的に反応生成物の反応・分離を行
うものである。イオン液体は蒸気圧が極めて低いため大気への飛散の当研究室では、主に環境調和型の溶媒を用いた化学システムおよび化学プロセスの開発に関して研究を進めている。その多くが超臨Supercritical water and carbon dioxide (CO2) have properties close to
those of organic solvents, which are excellent in both operability andenvironmentally friendly (Fig.2). Such chemical processes include
biomass conversion, material synthesis, waste recycling, synthetic
chemistry, and polymer processing. For example, our laboratory studies
the reaction and separation process of cellulose-based biomass (cellulose,
hemicellulose, and lignin) using supercritical CO2 combined with ionicliquids (Fig.3). The reaction and separation of biomass dissolved in ionicliquids can be controlled by manipulating physical properties ofsupercritical CO2 using temperature and pressure. Ionic liquids can beeasily separated and recovered after the reaction due to their extremely
low vapor pressure, and therefore they are attractive as alternativeenvironmentally friendly solvents.
Our laboratory conducts research and development of chemical systems
and chemical processes mainly using environmentally friendly solvents

Fig.1 Development of Sustainable Products and Systems.

46 Coexistence Activity Report 2021

高い新しい混合溶媒の提案（4）バイオマスからの新しい機能性バイオカーボン触媒の開発（5）バイオ燃料製造のための新しい環境低負荷な合成経路および分離法の確立（6）超臨界流体による新しい材料の開発

グリーンケミカルプロセスを考える上で、使用物質と手法の安全性や 3R（リデュース、リサイクル、リユース）に基づいて、溶媒、触媒、反応条件と操作の選択を行い、再生可能材料をエネルギーや製品に変換するということが重要である。

国際交流、学会発表[1] 3 月 20-22 日 岩⽴ 祐太 (M2)、中村 健太郎 (M1)、友野 正也 (M2)、加藤 匠⾺ (M2)、⼤島 広太郎 (M1) 化学工学会 第 86 年会[2] 9 月 22 〜 24 ⽇ 磯田 薫也 (M2) 化学工学会 第 52 回秋季大会[3] K. Fujishima, K. Nakamura, K. Oshima, H. Guo, R. L. Smith Jr., Characterization

attention to the 3Rs (Reduce, Recycle, and Reuse) in each conceptual step.

International exchange and conferenceof hybrid nanoparticles synthesized in supercritical water with analyticalcentrifugation, The 18th European Meeting on Supercritical fluids, 05/2021[4] H. Guo, Y. Hirosaki, R.L. Smith Jr., Hydrogenation of levulinic acid tog-valerolactone in supercritical CO2 -ionic liquid systems, The 18th European Meetingon Supercritical fluids, 05/2021.
[5] J. Lee, G. Chong, A. Kanno, M. Ota, H. Guo, R.L. Smith Jr., Correlation of
Solubilities in Mixed-Solvents with Local-Composition-Regular Solution Theory,
The 9th International Symposium on Molecular Thermodynamics and Molecular
Simulation, (Japan) 09/2021.

[1] K. Oshima, K. Nakamura, N. Sato, H. Guo, R.L. Smith Jr., Application of analyticalcentrifugation to chemical systems for measurement of properties and phase equilibria,
The 9th International Symposium on Molecular Thermodynamics and Molecular
Simulation (Invited Lecture) 09/2021[2] H. Guo, Y. Abe, R. L. Smith Jr., Synthesis of ethyl levulinate from C5/C6
carbohydrates with amino- sulfonated functional carbon materials, The 7th International
Solvothermal and Hydrothermal Association Conference (Invited Lecture) 10/2021.

Fig.2 Green Chemical Process

Group Photo

Coexistence Activity Report 2021

Department of Frontier Sciences for Advanced Environment

恐れが小さく、環境調和型プロセスとして期待される。

The energy from the sun can drive 95 billion tons of carbon a year. Using
only 10% of this solar energy, we can live a sustainable life in harmony
with nature. Both water and carbon dioxide, especially in the supercriticalstate, can be used to develop chemical processes that are clean and friendly
to our environment (Fig.1).

先端環境創成学専攻

研究概要（3）製薬業界で使用されている有害な溶媒にとって代わる安全性の太陽エネルギーにより、年間 950 億トンの炭素循環が可能となる。

such as supercritical fluids, especially carbon dioxide and water. Our
research topics are reforming of biomass, plastics, hydrocarbons, andheavy oil in high-temperature and high-pressure water, synthesis of fineinorganic oxide particles by hydrothermal synthesis, and development ofhydrogen storage in clathrate hydrates. We now collaborate withresearchers around the world.

47

資源循環プロセス学講座
複合材料設計学分野

Sustainable Recycle Process

Mechanics and Design of Composite Materials

環境に配慮したマルチファンクショナル
複合材料の設計・開発・評価

教授 成田 史生

助教 栗田 大樹

Design, development and evaluation of multi-functional composite materials

Professor

Fumio Narita

Assistant Professor

Hiroki Kurita

本研究室では、IoT（モノのインターネット）社会の実現に導く環境発電（エネルギーハーベスティング）材料やセンサ材料の設計・開発・評価に取り組んでいる。特に、圧電セラミック粒子や磁歪合金ワイヤを利用した複合材料に注目し、強度・機能特性と信頼性・耐久性の向上を目指して理論的・実験的研究を進めている。また、環境汚染を食い止めるための極低環境負荷構造材料の創製を目指し、セルロースナノファイバー強化
ポリマー複合材料や機能性絹糸を設計・開発して、力学・物理特性と微細構造との関係を評価している。
Our laboratory is engaged in research to design and develop composite materials for energy-harvesting and sensor applications, which helps realize aninternet of things (IoT) society. We focus on composite materials with piezoelectric ceramic particles or magnetostrictive alloy wires and address improving
their strength, function, reliability and durability. Furthermore, we are studying cellulose nanofiber reinforced polymer composites and evaluating therelationship between their mechanical/physical properties and microstructures to prevent environmental pollution.

圧電複合材料
圧電セラミックスは脆く、また、高圧電特性のチタン酸ジルコン酸鉛（PZT）には有害物質（鉛）が含まれているため、柔軟な非鉛系圧電材料の開発が要望されている。本研究室では、鉛フリー圧電ナノ粒子分
散ポリマーを作製し、炭素繊維強化プラスチック（CFRP）を積層して電極として用い、コロナ放電分極に成功している。また、ポリマー内部の圧電粒子体積含有率を段階的に変化させた傾斜機能圧電粒子分散
ポリマーの作製方法を提案し、構造を制御して試作後、圧縮衝撃・曲の展開が期待される。

磁歪複合材料
超磁歪特性を示す Tb-Dy-Fe 合金は、脆さや渦電流発生などが問題となっており、高価格であるという欠点も有している。Fe-Ga 合金いる。本研究室では、Fe-Co ワイヤ / 樹脂複合材料を開発し、振動・衝撃発電に成功している。また、Fe-Co ワイヤを撚ってアルミニウム
合金に埋め込む技術を確立し、衝撃を電気に変換する軽金属複合材料を開発して、高出力化も実現している。さらに、物質が付着した際

ノファイバーや、岩石と同成分のバサルト繊維と生分解性ポリマーを組み合わせた高強度・低環境負荷複合材料の開発に取り組んでおり、分解過程における力学特性変化に注目した研究も進めている。また、
蚕にセルロースナノファイバーを給餌し、高強度絹糸の創製に成功しており（Fig.3）、衰退しつつある日本の養蚕業復活への貢献と日本の絹製品の海外展開（Fig.4）が期待されている。

Other Activities

その他の活動<International exchange>
・JSPS Core-to-Core Program, “Establishing an International ResearchCenter for Multi-Energy Harvesting Materials and Devices to Realize anInternet-of-Things Society”＜国際交流＞The poling of carbon-fiber-reinforced polymer (CFRP) composites with afunction such as piezoelectricity is difficult due to the conductivity ofcarbon. Here, we prepared a lead-free piezoelectric nanoparticle dispersed
epoxy resin with laminated CFRP electrode layers on the upper and lower
surfaces. A large electric field was applied by corona discharge, whichpolarized the composite successfully. We fabricated the piezoelectric
particle-dispersed polymers with controlled structures, the correlation
between the compressive impact and bending vibration power generation
functions and the graded composition distribution was clarified (see Fig.1).
Future developments are expected.

・傾斜機能材料研究会オンラインフォーラム FGMs2021 FGM 奨励賞

Magnetostrictive Composites

・2021 年 2 月 17 日 日経産業新聞

Magnetostrictive Tb-Dy-Fe and Fe-Ga alloys have a wide variety of
applications due to their great capability as sensors and energy-harvesting
devices. However, the difficulty in machinability and the fabrication cost
inhibit their applications as magnetostrictive devices. We have developed
Fe-Co wire/resin composites and have succeeded in generating vibrationand impact. We have also established a technology to embed twisted FeCo wires in aluminum alloy and developed a light metal composite
material that converts impact into electricity. Furthermore, we developed
magnetostrictive virus sensors using the change in resonant frequency
and output power of magnetostrictive composites.

We develop high-strength, low-environmental-impact composites bycombining cellulose nanofibers, which are obtained by crushing wood fibers
to the utmost limit, and basalt fibers, which are similar in composition to
rocks, with biodegradable polymers. We also conduct research focusing onchanges in mechanical properties during the degradation process andresearch focusing on changes in mechanical properties during the degradation
process.

・JSPS 研究拠点形成事業 A. 先端拠点形成型「IoT 社会を実現する
マルチ環境発電材料・デバイス 国際研究拠点形成」＜受賞＞「圧電傾斜機能材料の設計と電気力学特性の有限要素解析」（丸山衡平、王真金、成田史生）<Award>・Functionally Graded Materials Online Forum, FGM Award for
Encouragement of “Design of Piezoelectric Gradient Functional Materials
and Finite Element Analysis of Their Electromechanical Properties”(Kohei Maruyama, Zhenjin Wang, and Fumio Narita)

・2020 年 11 月 19 日日刊工業「衝撃発電高効率に 軽金属複合材料<Media coverage>
・Asia Research News, “Changing the Silkworm’s Diet to Spin Stronger
Silk,” February 26, 2021
・Nikkei Business Daily, “CNF for Silkworm’s Diet to Spin Stronger Silk,”
February 17, 2021
・Nikkei Business Daily, “Corona: Providing peace of mind to society witha virus sensor that requires no power source,” December 7, 2020・The Daily Industrial News, “Development of Light Metal Composite
Material for High Efficiency Impact Power Generation,” November 19,
2020.

Fig.3 Cellulose nanofiber reinforced cocoon of a silkworm.

Fig.4 Picture of bachelor students and staffs.

＜報道＞・2021年 2 月 26 日 Asia Research News

“Changing the Silkworm's Diet to Spin Stronger Silk”「蚕の餌に CNF、糸の強度 2 倍 生分解性プラの用途拡大へ」

・2020 年 12 月 7日 日経産業新聞「コロナ社会の安心提供 電源不要のウイルスセンサー」
を開発」

Department of Frontier Sciences for Advanced Environmentも同様に超磁歪特性を示すが、加工の難しさが製品化の障害となって本研究室では、木質繊維を極限まで破砕して得られるセルロースナ

Eco-friendly Compositesの磁歪複合材料の共振周波数・出力電力変化に着目し、磁歪ウイルス
センサの実現に向けた研究を進めている（Fig.2）。

Fig.1 Schematic illustration of functionally graded piezoelectriccomposites for energy harvesting.

48 Coexistence Activity Report 2021

Fig.2 Schematic illustration of magnetostrictive virus
sensor mechanism.

先端環境創成学専攻

げ振動発電機能と傾斜組成分布との相関を解明している（Fig.1）。今後

Piezoelectric Composites

低環境負荷複合材料

Coexistence Activity Report 2021

49

資源循環プロセス学講座
複合材料設計学分野

Sustainable Recycle Process

Mechanics and Design of Composite Materials

循環型社会を目指した材料製造プロセスの研究

教授 コマロフ・セルゲイ

准教授 吉川 昇

助教 山本 卓也

Environment-friendly Material Processing

Professor

Sergey Komarov

Associate Professor

Assistant Professor

Noboru Yoshikawa

Takuya Yamamoto

本研究グループの研究目的は、環境調和型の材料プロセスを開発し、持続可能な社会を実現することである。この目的を達成するために、物理作用や波の効果を利用して伝統的な材料プロセスを変革することに挑戦する。物理場は処理される物質に選択的にエネルギーを供給する。エネ
ルギーを供給する手法が極端に限られた高温プロセスに対しては、このような物理場や波は特に有効である。本研究グループの別の研究は物理モ
デルと数値シミュレーションである。この分野では、溶湯処理や金属鋳造、排水処理といったプロセス内での、単相流、混相流に対する流動、熱、物質輸送を解明する基礎研究を行なっている。

電磁場を利用した環境 / 材料プロセッシング
本研究室では、kHz から GHz に至る周波数の電磁波を利用した材
料プロセッシングについて研究を行なっている。GHz 域 ( マイクロ波 )プロセッシングの一例として NiO の炭素還元におけるマイクロ波加熱

The purpose of our group is to develop environmentally friendly material processes in order to contribute to building a sustainable society. To achieve thispurpose, we are trying to break the barriers of traditional materials processing with the help of physical fields and waves. Physical fields offer an effective
way to selectively supply energy to the materials being processed. Physical fields and waves are especially attractive for high-temperature processes, forwhich the choice of techniques available for supplying energy are severely limited. Another field of our research activity is physical modeling and numericalsimulation. In this area, fundamental studies are performed to clarify the fluid dynamics and the heat and mass transport phenomena in single andmultiphase flows in such processes as melt treatment, metal casting, and waste processing.

の影響に関する研究について紹介する。Ni はステンレス鋼の原料、種々のメッキに利用されているが、これら廃棄物を焙焼し酸化物にした後、炭素による還元を経て金属 Ni の再生を行うことができる。マイクロ波加熱を用いた NiO の炭素還元プロセスでは、炭素によるマイクロ波エ
ネルギー吸収、金属粒子の電磁波との特殊な相互作用による粗大化などの効果により、有効に還元反応を進行させることが可能である。ところがマイクロ波磁場は NiO の加熱には作用せず、マイクロ波電場の超音波を利用した材料プロセッシング
超音波は気体や液体、固体のような弾性体中での超音波伝播能力
や必要とされる場所へ超音波のエネルギーを伝播させる能力に影響される。本研究での目的は、超音波に関連した現象を調査し、溶融金属、排水、排気ガスに対するより効率的で持続可能な処理プロセスを開発
る超音波援用プロセス Fig.1(a) を開発した。本プロセスを UMCA 法と名付け、常温常圧で処理可能、且つ、幅広い材料の組み合わせが可能である。Figures 1(b,c) は Al 基板と Fe 2O3 粒子と微細組織の例を示す。また、他の研究として、超音波定在波は気相中のマイクロサイズの粒子凝集に効率的であることを見出した。Fig.2(a) に示すよ
うに、粒子は Acoustic wake 効果と放射力によって定在波の節に強下する、もしくは、気流と共に移動し、カスケードインパクターによって捕集される。Fig.2(b) に示されるように処理後に捕集された粒子サ
イズはより粗大になり、その捕集量も減少した。

Fig.1 UMCA process. (a) Representation of treatment chamber, (b)Surface composite layer in Al matrix, (c) Microstructure analyzed
by EBSD before (left) and after (right) treatment

50 Coexistence Activity Report 2021

Fig.2 Particle agglomeration in a standing wave. (a) Mechanism
explanation, (b) Distribution of trapped particles in weight fraction at
different ultrasound intensities

高温にならないと加熱が起こりにくいことと関係している。図 3 に示
す NiO の誘電損率 (εr”) の温度依存性により説明することができる。

環境調和を考慮した金属製造・加工プロセス
アルミニウムの溶湯処理プロセスにおいてはハロゲン化物を利用して不純物を除去するが、環境負荷低減のためその使用量を低減させる必要がある。この利用量を低減するため、物理的な効果を用いて反応効率を向上させる。具体的には、ハロゲンガス吹き込み処理に代替するプロセス技術開発を行っている。これらは、水モデル実験、アルミニウム撹拌、スーパーコンピュータを利用した撹拌シミュレーションを用いて総合的に研究を行っている。例えば、水モデル実験を利用することで、図 4 に示す容量物質移動係数を算出することで製造現場におけるスケーリング則を提案し、プロセスの制御指針を示している。

Fig.3 Temperature dependence of dielectricloss factor of NiO at 2.45 GHz.

Environmentally Friendly Metallurgical
Processing
In the aluminum purification process, halides are used to remove
impurities, but it is necessary to reduce the amount of halides and to reduce
the environmental impact. To reduce the amount of halides, physicaleffects are used to improve the reaction efficiency. Specifically, we aredeveloping processing technology to replace the conventional process of
halogen gas injection. These studies are being carried out comprehensively
using water model experiments, aluminum stirring, and stirring
simulations with a supercomputer. For example, as shown in Fig.4, thevolumetric mass transfer coefficient is calculated by water modelexperiment, the scaling law is developed based on this experiment, and theguideline for the process control is created.

Department of Frontier Sciences for Advanced Environment

制的に移動させる。結果として、粒子は凝集し、チャンバーの下に落The effects of ultrasound waves are associated with the ability ofultrasound to propagate through such elastic mediums as gases, liquids,
and solids and, thus, to transfer energy to where it is needed. The purposeof our research is to investigate the ultrasound-related phenomena and todevelop more efficient and sustainable processes for the treatment of solidand liquid metals, wastewater, and exhaust gases. Particularly, we havedeveloped an ultrasound-assisted process (Fig.1a) for fabrication of ananostructured composite layer on metal surfaces. This process, called
UMCA, can be realized at ambient temperature and pressure and can beextended to a wide range of material combinations. Fig.1(b,c) shows anexample for Al substrate and Fe2O3 particles and its microstructure. In
another study, a standing ultrasound wave was found to be very effective
for agglomeration of micron-sized particles in gas phases. As shown in
Fig.2(a), particles are forced to move to standing wave nodes due toacoustic wake and radiation force effects. As a result, particles form
agglomerates that fall down the chamber or they are carried out of it withgas and are trapped by a cascade impactor. The results revealed that thesize of trapped particles becomes much coarser after treatment and theirquantity decreases as shown in Fig.2(b).

影響が大きいことを報告している。これは NiO の電気伝導度が低く、In our laboratory, we have been studying material processing using
electromagnetic waves in the frequency range from kHz to GHz. Here,research on microwave application to carbothermic reduction of NiO ispresented. Ni is used as a raw material for stainless steel and various typesof plating. Metallic Ni can be regenerated through carbon reduction, after
roasting these wastes to oxides. In the carbon-reduction process of NiO
using microwave heating, the reduction reaction occurs effectively due tothe microwave energy absorption by carbon and the coarsening of metal
particles by special interaction with electromagnetic waves. However, wehave reported that the microwave magnetic field does not act on theheating of NiO. This is related to the low electrical conductivity of NiO,
which makes it difficult to heat NiO unless it is under high temperature.
This phenomenon is explained by Fig.3, which shows the temperaturedependence of the dielectric loss factor ( ε r”) of NiO.

先端環境創成学専攻することである。具体的には、金属表面へナノ構造の複合層を作製す

Ultrasonic Processing:
Fundamentals and Applications

Application of Electromagnetic Field toEnvironment/Material Processing

Fig.4 Volumetric mass transfer coefficient in the watermodel experiment for the rotary flux injection.

Coexistence Activity Report 2021

51

環境創成計画学講座
環境分子化学分野

Ecomaterial Design and Process Engineering
Environmentally-Benign Molecular Design and Synthesis

自然環境に順応するChemical
Engineering Technology の創製
Innovative experimental and theoretical technologies on chemical engineering
for creating sustainable society

准教授 大田 昌樹
Associate Professor

Masaki Ota

従来の医薬食品製造分野においては、ときに高環境負荷の有機溶媒が使用されることで人体への副作用の問題などが懸念されてきた。これに対し我々は、安心かつ安全な経口 ･ 経皮物質の製造に向けて、二酸化炭素の他、エタノール、水等のグリーン溶媒を用いた高圧流体、特に超臨界・亜臨界流体の利用による環境調和型製造技術の開発に関する応用研究を推進している。特に最近では、Hildebrand 溶解度パラメータを独自に拡張したエントロピー型溶解度パラメータを理論的背景に、化学を基盤において地球環境や生態系保全に向けた持続可能な社会構築を目的として、天然資源や合成化合物の有効利用を可能とする工学技術の開発に関する研究について付加価値順のカスケード利用を可能とするための分離工学、
安心安全な物質選定のための高圧溶液化学、超臨界流体抽出・亜臨界溶媒分離技術の社会実装のためのプロセスシステム等において知識と経験を深めてきた。これらの研究を推進するための基礎学問は化学工学にあり、基礎物性の測定からモデル化まで実験・理論の両面から研究を進めている。
Green processing and engineering are required for the chemical engineering of pharmaceuticals, foods, beverages, cosmetics, chemicals, and so on. For
this purpose, we aim to use only non-toxic solvents such as carbon dioxide, ethanol, and water for extraction and separation processes, instead of harmful
or potentially toxic solvents. Recently, we developed an entropy-based solubility parameter—an extended Hildebrand solubility parameter—for highpressure fluids (sub/supercritical fluids) and have applied it to designing extraction and separation techniques in order to achieve sustainable green
chemistry. We are promoting these experimental and theoretical approaches based on chemical engineering to study and develop new environmental
sciences and technologies.

流通式亜臨界溶媒分離技術の開発
最近、我々は関連企業と共同で連続式亜臨界溶媒分離装置（向流接触型高圧抽出装置）のオリジナル開発に成功している（Fig.3）。2013
年には、この装置に搭載した連動式自動背圧弁が市販されている。オリジナリティーは、複数台の自動背圧弁を内蔵タイマーにより交互に吐出する機構そのものにある。2021年は、昨年に引き続きホップエキス
やシソなどの天然資源を中心に、高密度流体を利用した亜臨界溶媒分
離による分離効率に関する研究を推進してきた。まだ、この連動弁搭載型の流通式亜臨界分離装置はパッケージとして普及していないが、需要が拡大すれば将来的には具現化される可能性があるものと期待している。

2021 年の研究活動
エントロピー型溶解度パラメータ（eSP）の応用
医薬食品素材の環境調和型抽出分離を設計するにあたり、1930 年
代に Hildebrand が提唱した溶解度パラメータ（SP 値）は極めて便による体積変化、さらには過剰エントロピーがそれぞれ無視できるとした正則溶液論に基づく物性であり、溶剤選定の他、高分子材料の設計などに広く用いられている。このパラメータは通常、医薬食品素
材の抽出・分離において標準状態下で使用されてきたが、最近になって著者は、超臨界・亜臨界流体のような高温高圧状態でも計算できる
ように理論的手法を新たに展開することができた（Fig.1）。この物性
溶解度パラメータ（Fig.2）と名付けたが、この理論が開発されたことにより理論予測をしながら高温高圧下の抽出分離実験が実施できるよ

Although the SP has been widely used under ambient temperature andpressure conditions, we recently extended its value for high-pressure
fluids such as sub-/supercritical fluids (Fig.1). This parameter is termed
the entropy-based solubility parameter (eSP), which extends the regularsolution theory (Fig.2). Now that our thermodynamic property has been
made available, we can more easily predict high-pressure extraction andseparation processes and drastically reduce the economic and time costs
for trial-and-error experiments. Thus, people would choose these things
using the eSP as a tool for selecting a suitable solvent or mixtures for

先端研究発表会および化学工学会秋田大会に参加した。このうち前者
では、本研究科修士 1 年 桒原歩大 氏が奨励賞を受賞した。後者の学会においても優秀学生賞を受賞し、同時に松田修汰 氏も学生奨励賞を受賞するなど実りある一年となった。
ここで、現在進めている超臨界クロマトグラフィーの保持因子の予測の 1 例を Fig.4 に示す。関連して、化学系学協会東北大会では、化学工学分野において依頼講演を行った。研究助成を受けた公益財団

Recently, we developed a flow-type subcritical fluid separation apparatus
for separating colors, flavors, and so on from targeted natural resources(Fig.3). The JASCO Corporation collaborated to make interlocking backpressure regulators and another related setup based on our timeprogramming regulation concept. This year, the subcritical fluid separation
apparatus was used to separate hop extract and perilla components.
Although the apparatus has not been widely used in other research, wewould like to conduct PR activities to promote the green separation
processes.

Activities in 2021 (Publications)[1] 星野友貴, 上野裕介, 大田昌樹ら, 化学工学論文集, 47, 17-22 (2021).
[2] 上野裕介, 星野友貴, 大田昌樹ら, 化学工学論文集, 47, 23-27 (2021).
[3] 大田昌樹, 藻類培養技術 ~屋内外大量生産・各種処理評価/トラブル対応・商業化に向けた取り組み, 第8節, 情報機構 (2021).
[4] 大田昌樹, 藻類培養技術 ~屋内外大量生産・各種処理評価/トラブル対応・商業化に向けた取り組み, 第10節, 情報機構 (2021).

法人ひと・健康・未来研究財団の研究発表会では優秀賞を受賞するこ

Activities in 2021 (Awards)とができた。

[1] 桒原歩大，化学工学会東北支部宮城化学工学懇話会主催第23回

分担執筆として、著書「藻類培養技術 ~ 屋内外大量生産・各種処
理評価 / トラブル対応・商業化に向けた取り組み」にて、藻類の培養法や分析法を紹介することができた。

先端研究発表会，奨励賞 (2021).
[2] 桒原歩大，化学工学会秋田大会，優秀学生賞 (2021).
[3] 松田修汰，化学工学会秋田大会，学生奨励賞 (2021).
[4] 大田昌樹, 公益財団法人ひと・健康・未来研究財団研究発表会，優秀賞 (2021).

うになり、試行錯誤に要する実験的コストを大幅に削減できるようになった。
（平成 30 年度文部科学大臣表彰・若手科学者賞の受賞内容）
今年はその延長線上の実証研究を検討することができた。

Fig.1 Hildebrand solubility parameter (SP) andentropy-based solubility parameter (eSP)

52 Coexistence Activity Report 2021

Fig.2 Correlation between SP and eSP

Fig.3 Flow-type subcritical fluid separation apparatus

Department of Frontier Sciences for Advanced Environment

値は、SP 値と互換性のある熱力学量であることからエントロピー型

The Hildebrand solubility parameter (SP) is useful for chemical engineering
processing, such as for extraction and separation techniques. Selecting
suitable solvents for production of targeted functional natural resources isusually difficult for high-pressure processing.

所属する化学工学会において東北支部宮城化学工学懇話会第 23 回

Development of flow-type subcriticalfluid separation

先端環境創成学専攻

利な指標である。これは、分子の配置配向は完全にランダムかつ混合

Application of our entropy-basedsolubility parameter

designing high-pressure extraction and separation processes. These
contents are based on “The Commendation for Science and Technology by
the Minister of Education, Culture, Sports, Science and Technology: The
Young Scientists’ Prize (2018).”

Fig.4 Results of prediction of retention time with separated
chemicals on supercritical fluid chromatography.
Coexistence Activity Report 2021

53

環境創成計画学講座

Ecomaterial Design and Process Engineering

環境材料表面科学分野

Environmental Materials Surface Science

低環境負荷社会に資する
新しい触媒材料の表面設計指針
Atomic-level design of novel catalyst materials for eco-friendly society

教授 和田山 智正

准教授 轟 直人

Professor

Associate Professor

Toshimasa Wadayama

Naoto Todoroki

Group Photoゼロカーボン社会の実現に向けて、関連する新規材料の開発やその機能向上は必須の技術課題であり、そのための学理解明が求められている。
触媒材料を例にとれば、金属や合金、酸化物や炭素系材料表面における水素や酸素などの関連する表面反応を基礎的に理解することが、高効率触媒開発へ向けて必須となる。触媒活性とその反応が進行する材料表面の安定性（耐久性）の機構解明には、材料表面を原子レベルで構造規整する必要がある。本研究分野では、よく規定された (well-defined) 金属や合金の単結晶表面に加えて、構造規整したナノ粒子を実触媒のモデルとし、超高真空 (UHV) 下における分子線エピタキシ (MBE) 法やアークプラズマ堆積 (APD) 法を駆使して気相合成し、そのミクロ構造を走査型
プローブ顕微鏡 (SPM)、走査型透過電子顕微鏡 (STEM)、X 線光電子分光 (XPS)、低速イオン散乱分光 (LE-ISS) などの表面科学的手法を用いて議論するとともに、ボルタンメトリーやオンライン電気化学質量分析 (OLEMS)、走査型電気化学顕微鏡 (SECM) で評価した触媒特性との関係を精査し、次世代触媒材料開発に向けたナノ構造設計指針を得ることを目指している。
Comprehensive understandings of surface reactions on nano-sized, metal- (alloy), oxide-, and carbon-related materials are essential for developing novel
nanomaterials with superior catalytic properties. Our approach to the subjects involves (a) preparations of well-defined single-crystal surfaces andnanoparticles of alloys and metal compounds through dry processes (molecular beam epitaxy; MBE and arc-plasma deposition; APD) in ultra-high vacuum(UHV) and (b) electrochemical evaluations of catalytic properties for the UHV-prepared nanostructural catalyst models aimed at developments of practicalelectrocatalysts. We have routinely used UHV-MBE, UHV-APD, scanning probe microscopy (SPM), scanning transmission electron microscope combinedwith energy dispersive X-ray spectroscopy (STEM-EDS), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), low-energy ion-scattering spectroscopy (LE-ISS),
electrochemical (EC) voltammetry, gas-chromatography (GC), on-line electrochemical mass spectrometry (OLEMS), scanning electrochemical microscope(SECM), and so forth to clarify the nanomaterial’s surface reactions. Our research accomplishments directly relate to a true zero-carbon society.

◯ Ir 添加 Pt/Pd(111) 表面系の ORR 特性
清浄な Pd(111) 基板上に Pt を堆積した Pt/Pd(111) に対して、Ir を中間層（Pt/Ir/Pd(111)）および表面（Ir/Pt/Pd(111)）に配置した積層構造を作製し、その ORR 触媒特性を検討した。Fig.1 にそれぞれの試料について、電位サイクル負荷時の ORR 活性推移をまとめた。
STEM-EDS および XPS 分析結果と合わせ、中間層 Ir は電荷移動を通じて表面 Pt 層を高活性化し、また電位サイクル負荷により生成する
Ir 酸化物は耐久性を向上させることがわかった。

◯ Pt/EGLs/SiC( 0001) 表面系の ORR 特性
SiC(0001) 基板上にエピタキシャル成長したグラフェン層 (EGLs)
上、 さらに EGLs 層に H2+ イオンビームを照 射した EGLs 上に Pt
を 蒸 着 し た 試 料 (Pt/EGLs/SiC(0001) お よ び Pt/H 2+ -EGLs/
SiC(0001)) の ORR 特性を調査した。Fig.2 に試料作製シークエンスを模式的に示した。得られた試料の ORR 活性や電位サイクル負荷
特 性を検 討した結果、Pt/H2+ -EGLs/SiC(0001) の ORR 耐久性は

原子構造制御燃料電池触媒モデル
それぞれ酸素還元反応 (ORR) および水素酸化反応 (HOR) が進行している。その触媒開発に向けて、現在 Pt を中心とする合金ナノ粒子の合成とその特性評価が精力的に行われている。触媒メカニズムの解
明には、活性・耐久性と触媒ナノ構造との関係を原子レベルで明らかにする必要がある。しかし、最表面近傍のミクロ構造や担体界面と触媒の気相合成 (UHV ; ~10-8Pa 中 ) とその特性解明を行っている。

ステンレス鋼電極表面の酸素発生
水電解による水素製造時にアノードでは酸素発生反応 (OER) が進行する。OER 過電圧低減に向けステンレス鋼電極が検討されているが、表面酸化皮膜の構造・組成や OER に対する影響は未解明である。本年は、アルカリ浴中における SUS316 ステンレス鋼電極表面の OER 耐久性を検討した。Fig.3 に示すように、Ni-Fe 水酸化物の生成が OER 耐久性向上に対して有効であることがわかった。

研究プロジェクト、受賞

Oxygen evolution reaction on stainless-steel
electrode surface
Water electrolysis is one of the key technologies for achieving a zerocarbon society. To reduce overpotential of oxygen evolution reaction,
stainless-steel electrodes are investigated, although the electrode surface
morphological and compositional changes during the electrolysis are yet to
be clarified. As shown in Fig.3, the superior oxygen evolution reaction
property is originated from the NiFe-HyOx surface catalyst layer on thestainless-steel substrate.

Research project, award
We have performed NEDO, JSPS KAKENHI, JST PRESTO, and JST
SPRING. Our students have presented six papers in international conferencesand 10 papers in domestic conferences and received four awards (Fig.4).

NEDO、JSPS 基盤研究 (B)、挑戦的研究、JST さきがけ、次世代研究者挑戦的研究プログラムなどの研究プロジェクトを実施し、学生は成果報告を 16 件行った。( 内 4 件受賞 ; Fig.4)

Fig.1 ORR Durability Improvement of
Ir-Modified Pt/Pd(111).

54 Coexistence Activity Report 2021

Fig.2 ORR Durability Improvement of Pt/EGLs/SiC(0001)
by H2+-beam Pre-processing.

Fig.3 Cross-sectional ABF-STEM image and OER Overpotentialchanges of the NiFe-HyOx/SS.

Department of Frontier Sciences for Advanced Environment

媒特性の関係性については未解明の部分が多い。我々は、モデル触Pt-based alloy nanoparticles are effective catalysts for cathodes andanodes for proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs). Under theoperating condition of a PEMFC, oxygen reduction reaction (ORR) andhydrogen oxidation reaction (HOR) proceed at the cathode and anode,
respectively. For comprehensive understandings of ORR and HOR
mechanisms, complex nano-structures of the metal(alloy) nanoparticle
surfaces as well as nanoparticle/support interfaces should be modeled andinvestigated. In 2021, we fabricated Pt-based and Ir-based model catalysts
in UHV (~10 -8 Pa) and discussed the correlation between the topmost
surface atomic structures and catalytic properties.

わかった。

◯ Pt nanostructures on epitaxial graphene layers (EGLs) were generated
via the thermal annealing of SiC(0001) substrates (Pt/EGLs/SiC(0001)).
Furthermore, Pt nanostructures were fabricated separately on a hydrogenion-beam (H 2+-beam) irradiated EGLs/SiC(0001) (Pt/H 2+-EGLs/SiC(0001)).
Fig.2 shows schematic ball models for the sample. The ORR properties ofthe vacuum-synthesized Pt/EGLs/SiC(0001) samples were evaluated, and
the Pt/H 2+-EGLs/SiC(0001) surface revealed improved electrochemical
structural stability; that is, the enhanced ORR durability relative to thenon-H 2+-irradiated Pt/EGLs/SiC(0001) surfaces.

先端環境創成学専攻

固体高分子形燃料電池 (PEMFC) のカソードおよびアノードでは、

Well-defined model catalyst studies
for fuel cells

H 2+ イオンビーム未照射の EGLs 上の Pt 層に比較して向上することが◯ Interlayer- and surface-Ir-modified Pt/Pd(111) model catalyst surfaces
Pt/Ir/Pd(111) and Ir/Pt/Pd(111) were synthesized as surface structuralmodels for practical core-shell type Pd@Pt catalysts by vacuum
depositions of Ir and Pt on the Pd(111) substrate surface. Fig. 1 shows ORR
activity trends while applying potential cycle loadings. Considering
STEM-EDS and XPS results, the ORR behavior suggests that Ir located in
the Pt(111) shell layers contributed to ORR activity enhancement via
charge transfer between Ir and Pt surface atoms, while surface Ir-oxides
generated by PC loadings are correlated with ORR durability improvement.

Fig.4 Certificates of academic awards.

Coexistence Activity Report 202155

寄附講座（フロンティア・ラボ ）反応解析機器開発学

Endowed Division (Frontier Laboratories Ltd.)

Innovative Analytical Pyrolysis

世界最先端の熱分解分析機器および分析技術の開発を目指して
Towards Development of Innovative Analytical Pyrolysis Technologies

教授 吉岡 敏明

准教授 渡辺 壱

助教 熊谷 将吾

Professor（兼務）

Associate Professor

Assistant Professor（兼務）Toshiaki Yoshioka

Atsushi Watanabe

Shogo Kumagai

熱分解 - ガスクロマトグラフィー / 質量分析法（Py-GC/MS 法）による高分子のキャラクタリゼーション、廃プラスチックのリサイクルやバイオ
マス資源の有効利活用に向けた高分子の分解反応評価、これらを可能とする新しい分析手法および分析機器開発（熱分析装置、ガスクロマトグラフ、
質量分析装置、それらの周辺機器など）を行っている。また、フロンティア・ラボが有する海外拠点を通じて研究成果を世界に発信、海外との研究交流や共同研究を実施することで、グローバル人材の育成にも積極的に取り組む。

Degradation and Stability 誌へ掲載され、本研究のイメージがvolume 190（2021 年 8 月号）の表紙を飾った（Fig.2）。なお、本研究成果は、同研究科吉岡研究室および環境循環政策学分野（DOWA

We are developing innovative pyrolysis technologies, such as pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry (Py-GC/MS), and the related equipment
for polymer characterization and development of pyrolysis processes for feedstock recovery from waste plastics and biomass resources. We are also trying
to develop human resources capable of global perspectives through international collaborative researches and seminars with Frontier Laboratories’ global
branch offices.

ホールディングス寄附講座）との共同成果である。

国際セミナー「Polymer Characterization by
Analytical Pyrolysis Technology」の開催
熱分解法は、環境科学、材料科学、生物学、薬学、法科学、考古学、食品科学、地質学など、非常に幅広い分野に応用されている手法である。

オンライン紫外線照射 / 熱分解 -GC/MS による太陽電池封止剤の紫外線劣化生成物の in-situ 分析を実現
本講座では、ポリマーの構造解析および廃プラスチックやバイオマ
スを化学原料に転換するための手法として、熱分解法に着目している。
熱分解法は不活性ガス雰囲気下において「熱」によって種々の化学結合を切断する手法である。本講座では、小型熱分解装置（通称：パイロライザー）を用いてポリマーを熱分解し、熱分解によって生じる揮発析するアプローチを研究している。
今年、本講座では、オンライン紫外線照射 /Py-GC/MS（UV/PyGC/MS）と呼ばれる、熱分解 -GC/MS（Py-GC/MS）に紫外線照射装置を組み合わせたシステム（Fig.1）を用いて、太陽電池封止材をパ
イロライザー内で加速劣化させ、その劣化生成物を GC/MS によりその場分析することに成功した。太陽電池封止材のみならず、様々な高して、今後大きく期待される。本研究成果は、Elsevier の Polymer

Fig.1 Schematic illustration of UV/Py-GC/MS system.

56 Coexistence Activity Report 2021

Pyrolysis is considered a promising method for polymer characterization(in the field of analytical pyrolysis) and chemical feedstock recovery frompolymeric wastes (in the area of applied pyrolysis) because it candecompose any polymeric material into smaller molecules by applying
heat alone in an inert atmosphere. Pyrolysis-gas chromatography (Py-GC)
involves pyrolyzing polymeric materials in a micropyrolyzer and asubsequent direct GC analysis of pyrolyzates. Py-GC has immense
potential for applications in the fields of analytical and applied pyrolysis
because it allows rapid and accurate analysis of pyrolyzates. This isbeneficial for elucidating the microstructure and composition of polymers
and for rapid screening of pyrolysis conditions for designing feedstockrecycling processes.

using Pyrolysis under Helium, Air and UV」と題して講演を行っ

We employed a micro-UV irradiator combined with Py-GC/MS (UV/PyGC/MS) (Fig.1). This system facilitates the UV irradiation of the samples
inside the pyrolyzer at the desired temperatures and gas flow rates, and thesubsequent analysis of the deteriorated samples by Py-GC/MS or evolved
gas analysis (EGA)-MS. Furthermore, it facilitates the simultaneous UV

Fig.2 Selected journal cover image by
Polymer Degradation and Stability& Innovations WEBINARS “Polymer Characterization by
Analytical Pyrolysis Technology” をフロンティア・ラボ株式会社が主催し、熊谷助教が「Characterization of Engineering Plastics
た（Fig.3）。ウェビナーの講演動画はフロンティア・ラボの YouTube
チャンネル にて 現 在 公 開 中 であり（https://www.youtube.com/

Pyrolysis is widely applied in broad fields, such as environmental,
biological, medical, forensic, cultural heritage, food, geochemical, polymer,
and materials science.
Frontier Laboratories Ltd. held an international webinar, “Polymer
Characterization by Analytical Pyrolysis Technology,” on 30 April 2021, and
Dr. Shogo Kumagai delivered a lecture, “Characterization of Engineering
Plastics Using Pyrolysis under Helium, Air and UV” (Fig.3). The lecture
video has been uploaded on the F_Lab’s YouTube channel (https://www.
youtube.com/watch?v=7cTIY4qeTCk&t=1628s). The lecture provided thelatest trends in Py-GC/MS for analytical pyrolysis of engineering plastics.

watch?v=7cTIY4qeTCk&t=1628s）、高分子材料の熱分解分析における熱分解 -GC/MS のアプリケーションや研究開発の最前線を学ぶことが可能。

査読付原著論文

招待講演[1] S. Kumagai* and T. Yoshioka, “Latest Trends in Pyrolysis Gas
Chromatography for Analytical and Applied Pyrolysis of Plastics”, Anal.
Sci., 37, 145 (2021). Invited paper[2] S. Kumagai* and T. Yoshioka, “Chemical Feedstock Recovery
from Hard-to-Recycle Plastics through Pyrolysis-Based Approaches andPyrolysis-Gas Chromatography”, Bull. Chem. Soc. Jpn., 94, 2370 (2021).
Invited paper[3] K. Yamada, S. Kumagai*, T. Shiratori, T. Kameda, Y. Saito,
A. Watanabe, C. Watanabe, N. Teramae, T. Yoshioka, “Combined
UV-irradiation and pyrolysis-GC/MS approach for evaluating thedeterioration behavior of ethylene vinyl acetate”, Polym. Degrad.
Stab.,190, 109623 (2021). Journal Cover Picture[4] T. Ishimura, I. Iwai, K. Matsui, M. Mattonai, A. Watanabe, W.
Robberson, A.-M. Cook, H. L. Allen, W. Pipkin, N. Teramae, H. Ohtani,
C. Watanabe, “Qualitative and quantitative analysis of mixtures of
microplastics in the presence of calcium carbonate by pyrolysis-GC/MS”,
J. Anal. Appl. Pyrolysis, 157, 105188 (2021).

[1] A. Watanabe, “A new searching algorithm for identificationand quantification of environmental microplastics by Py-GC/MS”,
International Symposium on Environmental Microplastics, November 10,
2021.
[2] 熊谷将吾、吉岡敏明 , “プラスチックリサイクルのための熱化学的変換および化学的分離アプローチ”, 第70回高分子討論会, 2021年9月8日[3] S. Kumagai, “Characterization of Engineering Plastics using
Pyrolysis under Helium, Air and UV”, Polymer Characterization by
Analytical Pyrolysis Technology, April 30, 2021.

Department of Frontier Sciences for Advanced Environment

分子材料の紫外線劣化機構の解明に貢献するパワフルな分析手法と本 年 は、2021 年 4 月 30 日 に、国 際 セ ミナ ー として、Research

Hosting an International Webinar: “Polymer
Characterization by Analytical Pyrolysis
Technology”

先端環境創成学専攻

生成物をガスクロマトグラフ / 質量分析装置（GC/MS）により直接分

Combined UV-irradiation and Py-GC/MS
approach for evaluating the deterioration
behavior of PV encapsulant

irradiation of the samples in the pyrolyzer and the in situ analysis of thegases evolved during UV irradiation using GC/MS. This work was
published in Polymer Degradation and Stability, and the image of thissystem was selected as a cover image of this journal (Fig.2).

Fig.3 Research & Innovations WEBINARS “Polymer
Characterization by Analytical Pyrolysis Technology”
Coexistence Activity Report 2021

57

連携講座

Collaborative Divisions

環境適合材料創製学分野（日本製鉄株式会社） Process Engineering for Environmentally Adapted Materials( Nippon Steel Corporation)

安全・安心な高機能鉄鋼の製造技術を通して、
持続可能な社会に貢献
Development of manufacturing technology for safe and securehigh performance steels contributing to sustainable society

客員教授 森口 晃治

客員教授 松村 勝

客員教授 大村 朋彦

Professor

Professor

Professor

Koji Moriguchi

Masaru Matsumura

Tomohiko Omura

高機能鉄鋼製品は主原料として鉄鉱石から製造される。これらの製品は使用した後に、スクラップにされて、再度鉄原料に戻される。鉄は何度も再使用が可能な環境にやさしい材料である。同時に鉄鋼製造工程は大量の資源とエネルギーが必要で、地球環境に大きく関わるので、環境負荷を低減することが必要である。最近ではさらに建築物や自動車の軽量化のため高強度鉄鋼材料が要求されている。私たちは持続可能な社会や産業を構築することを使命として、この講座では環境に適応する特に安全・安心な高機能な金属材料とその製造プロセスと社会制度を探究し、計算科学を用いた基礎研究から企業研究のメリットを生かした大規模実験に基づく応用研究と高度な教育を行っている。
High-performance steels are made primarily from iron ore. At the end of steel products’ lives, they are scrapped and recycled as raw iron resources. Iron istherefore a reusable and environmentally friendly material. The steel manufacturing process, however, requires large amounts of resources and energy andaffects the environment worldwide. It is therefore necessary to reduce its environmental impact at all stages of production. Additionally, demand for highstrength steels are increasing for weight reduction of infrastructure or automobiles. We aim to establish a sustainable society and industry, so we are studying
safe, secure, environmentally adaptable materials and their production processes, as well as related social systems. We undertake education and research via
a fundamental study that applies computational science and application research to large-scale experiments owing to resources of the company.

金属系ポリタイプの形成機構に関する理論物性研究
Mg 合 金では、積 層多形（ポリタイプ）をベースとするシンクロ型
LPSO 構造、キンクバンド強化機構の発見といった新しい材料科学的知見が我が国から発信され、構造材料としての実用化のみならず、他の材料での機能創出への横展開につながることが期待される。ポリタ
イプの相安定性予測は、物性物理学や材料科学における永年の未解決問題でもある。これは、ポリタイプの原子論的相互作用が、その幾何学的構造の単純さにもかかわらず、驚くほど複雑で繊細であるという事
実に起因する。我々は、10H-LPSO 型 Mg-Zn-Y 合金における侵入型
Mg 原子の安定サイトをベイズ最適化も利用した第一原理計算で探索。
実験で観測されている L12 クラスター中心が最安定な Mg 侵入位置で社会の安全・安心を担う環境配慮型構造用鉄鋼材料
私たちは、水素用途や建築・自動車用高強度鋼などのように、地球環境に配慮した高機能鉄鋼材料の研究開発を行っている。これは国連で定めた SDGs（Sustainable Development Goals、持続可能な開発目標）にも整合する。クリーンエネルギーである水素を燃料として走行する燃料電池自動車（FCV）や FCV に水素を供給する水素ステー
ムに使われる鋼材には高強度かつ優れた耐水素脆化特性が要求される。また、建築物や自動車の軽量化のため高強度鋼の需要が増しているが、高強度鋼では水素による脆化が問題となる。本研究室では鋼中の主要合金元素の Cr と Mo の影響を検討している。焼入れままおよ
び焼入れ焼戻しマルテンサイト鋼において、Cr と Mo は水素拡散係数
素脆化を促進することを明らかにした。これらの結果は、水素脆化を防止するための最適鋼材の選定や新規鋼材の開発に活用できる。

Fig.1 Hydrogen diffusion coefficient D as function of alloy concentration.

58 Coexistence Activity Report 2021

鉄鉱石焼結プロセスにおけるバイオマス炭利用
高鉄品位な微粉鉄鉱石およびバイオマスを使用することが環境負荷低減に結び付く。従来熱源である粉コークスと比較して、バイオマス炭
は燃焼速度が高いことが知られているが、焼結鉱組織に及ぼす影響に関する検討は少ない。そこで、まず、焼結層を模擬した充填層燃焼試
験より、バイオマス炭使用における温度履歴が、高到達温度かつ急速降温の特徴を示した。それを踏まえ、焼結原料組成に調整した試薬タ
ブレットの電気炉焼成実験において、到達温度を高めても冷却速度が速ければ、焼成後タブレット中に多くの気孔を分散配置できることを知見した（Fig.3）。気孔数増加は、高炉における還元反応を高める効果が期待される。

Fig.2 Theoretical search for the most stable site of interstitial Mg atom in
10H-LPSO Mg-Zn-Y alloy based on first-principles calculations.

Utilization of biomass char in iron ore
sintering process
Using high-grade fine iron ore and biomass is effective to reduce
environmental load. It has been clarified that biomass char has a higher
combustion rate than coke breeze, but there are few studies on its effect on
the sinter mineral matrix. First, it was found that temperature profile using
biomass char showed the characteristics of reaching a higher temperatureand higher cooling rate, from the packed bed combustion test simulating
the sintering layer. Based on the findings from the electric furnace test,
which involves sintering the reagent tablet adjusted to a sinter raw material
chemical composition, many pores were found to remain in the tablet at thehigh cooling rate, even if the temperature reached is high (Fig.3). The highnumber of pores in sinter is expected to have high reducibility in a blast
furnace.

Department of Frontier Sciences for Advanced Environment

D を低下させること（Fig.1）や、さらには Cr,Mo による D の低下が水We have conducted research and development of high-performance steelsfrom the blast furnace process, such as high-strength steels for hydrogensystems, infrastructure, or automobiles, which are friendly to the global
environment. This complies with the United Nations’ Sustainable Development
Goals. High-pressure gaseous hydrogen, a clean energy carrier, is used infuel cell vehicles (FCV) and hydrogen stations that supply hydrogen to
FCVs. Steels used for highly pressurized hydrogen systems should haveboth high strength and sufficient resistance to hydrogen embrittlement(HE). Additionally, demand for high-strength steels is increasing for weight
reduction of infrastructure and automobiles. An increase in strength may
cause embrittlement due to hydrogen absorption. In this study, effects of Cr
and Mo, the main alloying elements in steel, were investigated. Our work
clarified that Cr and Mo decrease the hydrogen diffusion coefficient D inwater-quenched and subsequently tempered martensitic steels. Furthermore,
we confirmed that the decrease in D by adding Cr and Mo promotes HE.
These results lead to selection of appropriate steels or development of newsteels that are resistant to HE.

あることが分かった（Fig.2）。

Synchronized long-period stacking-ordered (LPSO) structures (i.e.,
polytypes) and their kink-band strengthening mechanism for Mg alloys havebeen discovered in Japan. The knowledge of recent Mg-based alloys is not
only expected to be adapted for practical applications but also used forhorizontal development to create new functions in other materials. Predicting
polytype phase stability for a material has been a long-standing issue incondensed matter physics and materials science. This situation stems fromthe fact that the atomistic interactions on polytype energetics, surprisingly,
might be quite complex and delicate, despite the simplicity of the geometricalstructure. We have searched for the most stable site for the interstitial Mg
atom in the 10H-LPSO Mg-Zn-Y alloy based on the first-principles
calculation along with Bayesian optimization. The center site in the L12cluster is found to be the most stable site for the interstitial Mg atom, which
was actually pointed out by the experiment observation (Fig.2).

先端環境創成学専攻

ションでは高圧の水素ガスが用いられるが、これらの高圧水素システ

Adapting structural steels to the environment
for a safe and secure society

Theoretical study on formation mechanismsof metallic polytypes

Fig.3 Influence of heat profile on characteristic ofpore in sinter (electric furnace experiment)

Coexistence Activity Report 2021

59

連携講座

Collaborative Divisions

地球環境変動学分野（国立環境研究所） Global Environment (National Institute for Environmental Studies)

グローバルな大気環境や炭素循環の変化を捉える
Observation of Global Atmospheric Environment and Carbon Cycle Changes

客員教授 中島 英彰
Professor

Hideaki Nakajima

客員教授 町田 敏暢
Professor

Toshinobu Machida

当講座では地球規模の大気環境変動に関わる大気化学成分の分布や経時変化を計測する観測技術、陸域における炭素収支の観測技術、ならびに地球温暖化を含めたグローバルな大気環境変動解析に関する研究と教育を行っている。具体的には、人工衛星、航空機、船舶、地上観測による大気成分や雲、エアロゾル、ならびにそれらの地表プロセスの観測技術、地上からの各種の遠隔計測技術の開発、アジアや南極、シベリアを含む北極など世界各地における観測活動ならびに取得したデータの処理アルゴリズム、データ解析を行うことによって地球規模での大気環境変動の原因究明に向けた研究を実施している。

我々は、つくば（36.1ºN, 140.1ºE）における 2010 年～ 2019 年の
FTIR 観測データから、CO（一酸化炭素）及び HCN（シアン化水素）の高度分布を導出し、CO の発生源の推定を行った。CO は主に化石
大気中では数週間～ 2 ヶ月程度の寿命を持ち、その存在量や発生源には地域的な大きな偏りが存在する。近年アジア地域からの CO の放出が全球的な濃度変化に大きな影響を与えていることが分かっており、その発生源の推定の高度化が望まれている。本解析では、主にバイオマス燃焼によって生成し、数年程度の寿命を持つ HCN をバイオマ
ス燃焼のプロキシとして用いた。つくばの FTIR 観測スペクトルをイン度分布を 0-5 kmと5-18 km の 2 層についてパーシャルカラムを求め、

Estimation of emission source of carbon
monoxide from biomass burning observed withground-based Fourier transform infrared
spectrometer at Tsukuba since 2010
Carbon monoxide (CO) is mainly produced by fossil fuels, biomassburning, and oxidization of hydrocarbons. It has a lifetime of several
weeks to 2 months in the atmosphere, and its regional abundance andsource are not uniform. In recent years, it has been found that the emissionof CO from Asia has a great influence on the global concentration, and it
is desired to improve the estimation of its source. We have retrieved
atmospheric abundances of CO and hydrogen cyanide (HCN) with aground-based Fourier transform infrared spectrometer (FTIR), and wehave analyzed the spectra observed at Tsukuba, Japan (36.1ºN, 140.1ºE),
from April 2010 to May 2019. In this analysis, the source of CO wasestimated using CO–HCN correlation. HCN has a lifetime of several years
and it is mainly produced by biomass burning. HCN was used as a proxyfor biomass burning. The FTIR retrievals were carried out with the SFIT4

いう値を得た。またこの空気塊の後方粒跡線解析を行った結果、春季の高度 5-18 km において中国東北部からロシアの緯度 50-60ºN 帯の地域の森林火災を起源とする CO である可能性が示唆される結果を得ることができた。

航空機と船舶の観測から推定した赤道アジア域における 2015 年の森林火災からの CO 2 放出
大気輸送モデルの逆解析を利用して 2015 年の強いエルニーニョ現象によって引き起こされた赤道アジア域における泥炭・森林火災からの二酸化炭素（CO2）放出量をトップダウン法で推定した。この逆解析には民間航空機を使った CONTRAIL プロジェクトで得られた高精度の CO2 観測データが用いられている（Fig.3）。またこれとは独立した観測である同地域を航行する船舶を使ったプロジェクトでの測定値（特に CO 濃度）を利用して火災起源 CO2 の検証を行った。航空機と船舶の観測から推定された 2015 年 9 － 10 月の火災による炭素放出量は 273 Tg であった（Fig.4）。この 2ヶ月の放出量は当該地域における年間の火災による放出量の 75%、年間の正味炭素放出量の 45% に相当する。このことは森林火災が赤道アジア域における炭素フラックスの年々変動の主たる要因であることを意味する。感度テストを行ったとこ
ろ、航空機観測のデータは確実に火災の情報を含んでいるものの、（ボ
トムアップ法で推定された）初期値の情報にも逆解析の結果が左右されうることもわかった。逆解析の計算値はボトムアップ法の推定値より低めの値を示すが、この原因の一部は船舶観測の CO と CO2 の濃度比に起因していると考えられる。将来の地球温暖化の進行によって赤Estimation of fire-induced carbon emissions from
Equatorial Asia in 2015 using in situ aircraft andship observations
Inverse analysis was used to estimate fire-induced carbon emissions inEquatorial Asia due to the big El Niño event in 2015. This inverse analysis is
unique because it extensively used high-precision atmospheric mole fraction
data of carbon dioxide (CO2) from the commercial aircraft observation
project CONTRAIL (Fig.3). Through comparisons with independent
shipboard observations, especially carbon monoxide (CO) data, the validityof the estimated fire-induced carbon emissions was demonstrated. The best
estimate, which used both aircraft and shipboard CO2 observations, indicated273 TgC for fire emissions from September–October 2015. This 2-month
period accounts for 75% of the annual total fire emissions and 45% of theannual total net carbon flux within the region, indicating that fire emissions
are a dominant driving force of interannual variations of carbon fluxes inEquatorial Asia. Several sensitivity experiments demonstrated that aircraft
observations could measure fire signals, though they showed a certain degreeof sensitivity to prior fire-emission data. The inversions coherently estimatedsmaller fire emissions than the prior data did, partially because of the small
contribution of peatland fires indicated by enhanced ratios of CO and CO2
observed by the ship. In future warmer climate conditions, Equatorial Asia
may experience more severe droughts, which risks releasing a large amountof carbon into the atmosphere (Niwa et al., ACP, 2021).

道アジア域は乾燥化が進むと予想され、さらなる泥炭・森林火災が大気への炭素放出を加速する危険性がある。(Niwa et al., ACP, 2021)

Fig.1 (a) Correlation between partial column of CO and HCN at 5-18 km
in spring. (b) Same as (a) but for summer. (c) Same as (a) but for fall. (d)Same as (a) but for winter.

60 Coexistence Activity Report 2021

Fig.2 5-days backward trajectory analysis for FTIR analyzed airmass at
Tsukuba for altitude of 4 km overlapped with forest fire locations observed
MODIS satellites. The color represents the year of observation.

Fig.3 CO2 mole fractions in the free troposphere around Equatorial Asia observed
by CONTRAIL. Upper panel presents a time–latitude cross section from cruisingmode data within the longitude range of 90–130 E and the lower panel shows a time–
altitude cross section from ascending and descending data over Singapore.

Department of Frontier Sciences for Advanced Environment

バージョン解析プログラム SFIT4 を用いて解析し、CO と HCN の高られた CO/HCN 比から、大気中 CO パーシャルカラムにおけるバイ

retrieval program. Vertical profiles of CO and HCN were retrieved, andpartial column amounts in two layers, 0–5 km and 5–18 km were obtained.
Using correlation analysis between CO and HCN, significant positive
correlation was found between them at 5–18 km in spring. From the
CO:HCN ratio, the biomass burning-derived CO was estimated to be about
70% from March to May. From the backward trajectory analysis of the air
mass, it was confirmed that the biomass burning-origin air mass mainly
originated from forest fires in northeastern China to Russia in the area of
50-60ºN.

先端環境創成学専攻

燃料の燃焼やバイオマス燃焼、炭化水素の酸化等によって生成される。

HCN カラム量の間に有意な相関関係が確認された。相関解析から得
オマス燃焼起源 CO の割合を求めた結果、3-5 月の平均で約 70% とIn cooperation with the National Institute for Environmental Studies, we are carrying out research on the global atmospheric environment, such as global
warming and air pollution. For that purpose, we are developing measurement techniques on atmospheric composition changes and terrestrial carbon
budgets. We conduct research and education on measurement principles, data processing algorithm, field experiments, and data analysis on the basis of
specific cases of remote sensing and in situ technologies. We also develop applications for atmospheric compositions/clouds/aerosols and their surface
processes, utilizing such instruments as satellite-borne, air-borne, ship-borne, and ground-based sensors. We conduct field measurements in Asia,
Antarctica, and the Arctic including Siberia, and we study global atmospheric environmental change by analyzing these data.

つくばにおける 2010 年以降の FTIR 観測によるバイオマス燃焼由来 CO 発生源の推定

それらの間の相関を解析した。その結果、春季の 5-18 km の CO と

Fig.4 Prior (a) and posterior (b) surface CO2 flux distributions
averaged for September 2015. Differences between prior andposterior fluxes (c) is also shown.

Coexistence Activity Report 2021

61

環境研究推進センター

Environmental Research Promotion Center (ERPC)

環境研究推進センター

環境研究推進センターの取組み
Activities of Environmental Research Promotion Center

環境研究推進センターは 2017 年 7 月に設立され、本学の環境教育研究活動の推進・地域連携・産学官連携の取組み等を通じて環境に関する

教授 土屋 範芳

特任教授 松原 秀彰

特任准教授 大庭 雅寛

特任助教 寺坂 宗太

特任助教 三橋 正枝

Professor

Professor

Associate Professor

Assistant Professor

Assistant Professor

Noriyoshi Tsuchiya

Hideaki Matsubara

Masahiro Oba

Sota Terasaka

Masae Mitsuhashi

研究成果の社会実装を図ることを目的とし活動している。環境科学研究科では、地球温暖化・自然共生・エネルギー・資源循環といった、環境に共に、研究分野間相互に連携しながら人と社会に影響を与えていく「研究成果の体系化」を図っていくことが重要である。
環境研究推進センターは、環境に関する研究推進、地域連携・産学官連携等を通じて研究成果の社会実装の実現を図るとともに、研究のアウ
トリーチ活動・環境教育の推進・研究成果の普及啓発等を積極的に行っている。

その他の地方自治体との連携

Cooperation with other local governments

2017 年に連携協定を締結した仙北市では、今年度も、土屋研究室
が「玉川強酸性温泉水と廃アルミニウムを用いた水素製造の実証実験」

The Environmental Research Promotion Center (ERPC) was founded in July 2017. Through its activities, such as in promoting environmental educationand our university’s research activities, as well as various projects in coordination with the area or with industry, academic, and governmental organizations,its aim is to apply the results of environmental studies to society. The Graduate School of Environmental Studies works on up-to-date studies that are
deeply related to the environment, namely global warming, symbiotic relationships with nature, energy, and resource recycling. Since these study fields areclosely related to people’s lives and values, it is important for us to coordinate studies among different fields and systematize study results while proceedingwith individual studies.
Also, the ERPC is accelerating its environmental studies and projects to materialize actual application of study results to society in coordination with areaorganizations as well as industry, academic, and governmental organizations. At the same time, the ERPC makes positive efforts through publicity
activities, promoting environmental education, and spreading study results.

の研究を実施し、環境研究推進センターが実験に協力した（Fig.2）。
2019 年に和泊町との連携協定を締結し、2021 年度も事業推進アドバイザーとして事業の監修を務めた。
2021 年度は三重県志摩市と連携協定を締結した（Fig.3）。2019
年に連携協定を締結した東松島市との 2 地域を拠点に JST の共創の場形成支援プログラム（COI-NEXT）「美食地政学に基づくグリーン
ジョブマーケットの醸成共創拠点」プロジェクトが採択され活動を開始した（Fig.4）。

エネルギー価値学創成研究推進拠点
宮城県との連携

Cooperation with Miyagi Prefecture

環境科学研究科は、2004 年に宮城県と連携協定を締結した。本
年度は宮城県環境生活部との意見交換会を 10 月に行い、今後の展望について意見を交わした。今年度新たに開講した、県職員の派遣による「環境行政論」を 2 学期に実施した。

仙台市との連携
仙台市とは、2009 年連 携協定を締 結したが、2021 年 3 月に、連携目的を更新し、協力体制をさらに強化した新たな協定を締結した（Fig.1）。また 2021 年 7 月には情報交換会を行い、今後の展望について意見を交わした。宮城県との連携と同様に、今年度新たに開講した、仙台市職員の派遣による「環境行政論」を 2 学期に実施した。

Fig.1 Signing ceremony of GSES – Sendai City
partnership agreement.

62 Coexistence Activity Report 2021

The Graduate School of Environmental Studies has had a cooperationagreement with Miyagi Prefecture since 2004. A roundtable discussion with
the Environmental and Community Affairs Department, Miyagi Prefectural
Government, was held in October. Environmental Administration was a newclass in 2021, and it was offered with the prefecture staff as a lecturer in thesecond semester.

Cooperation with Sendai City
Our graduate school has had a cooperation agreement with Sendai City since2009. In March 2021, a new agreement was signed to renew the purpose ofcooperation and further strengthen the cooperation system (Fig.1). In July, an
information exchange meeting was held with the Environmental Bureau of
the City of Sendai. Environmental Administration was a new class in 2021,
and it was offered with the city staff as a lecturer in the second semester.

Fig.2 Hydrogen production through aluminum-hot
spring water reaction in the Tamagawa hot springs.

Fig.3 Signing ceremony of GSES – Shima City
partnership agreement.

2019 年 4 月に学際研究重点拠点として「エネルギー価値学創生研
究推進拠点（拠点長：土屋範芳研究科長）」が認定された。10 月 7 日に東北大学エネルギーシンポジウムを開催した（Fig.5）。第 1 部では国や地域から始まるカーボンニュートラルの現状と未来への展望を、
第 2 部では東北大学における新しいエネルギー技術研究の最前線を紹介した。

プラスチックスマート戦略のための超域学際研究拠点
2019 年に拠点認定された「プラスチックスマート戦略のための超域学際研究拠点（拠点長：松八重一代教授）」の活動の一環で、3 月にウェビナーを開催し、その後、プラスチックスマートに関する啓発ビデオを制作した。また、12 月は仙台市のたまきさんサロンと連携し、マイクロ
プラスチックのワークショップを開催した（Fig.6）。

Fig.4 Meeting of JST’s COI-NEXT programin Shima City.

The Tsuchiya Laboratory conducted the research project “Demonstration
experiment of hydrogen production from waste aluminum and Tamagawa
Hot Spring acid water” in Senboku City, with which our graduate school has
concluded its 2017 cooperation agreement. The ERPC also cooperated in theexperiment for this research project (Fig.2).
In 2021, we supervised the project as a business promotion advisor for theplan.
In 2021, our graduate school concluded cooperation agreements with Shima
City (Fig.3). JST’s COI-NEXT program adopted our project, “Green job
market fostering co-creation base based on gastronomy geopolitics.” Webegan activity based in two regions with Higashi Matsushima City, which
signed a cooperation agreement in 2019, and Shima City (Fig.4).

Environmental Research Promotion Center ( ERPC )深く関わる世界最先端の研究が進められているが、これらの研究分野は人々の暮らしや価値観と密接な関係があることから、個々の研究の推進とInterdisciplinary Studies of Novel Values on
Energy for Sustainable Development Society
The Interdisciplinary Studies of Novel Values on Energy for Sustainable
Development Society was recognized as an interdisciplinary research groupin April 2019. The Tohoku University Energy Symposium was held on
October 7 (Fig.5). The first part of symposium introduced the current stateand future prospects of carbon neutrality originating in the country andregion, and the second part introduced the frontline research on new energy
technology at Tohoku University.

TU-TRIPS：Tohoku University
Transdisciplinary Research Initiativefor Plastic Smart
Tohoku University Transdisciplinary Research Initiative for Plastic Smart
was launched as a collaborative research group in 2019. TU-TRIPS held awebinar in March and produced an educational video about being “plastic
smart.” In December, we held a microplastic workshop in collaboration with
Tamaki-san Salon in Sendai City (Fig.6).

Fig.5 Tohoku University Energy Symposium.

Fig.6 Microplastic workshop in Tamaki-san Salon.

Coexistence Activity Report 2021

63

業績レポート
先進社会環境学専攻
基幹講座
資源戦略学講座
地圏環境計測・分析学分野【論文】● Local initiative hydrogen production by utilization ofaluminum waste materials and natural acidic hot-spring water.
[Applied Energy, 293(1), (2021), 116909] Vani Novita Alviani,
Nobuo Hirano, Noriaki Watanabe, Masahiro Oba, Masaoki Uno,
Noriyoshi Tsuchiya● Expression of PvPht1;3 , PvACR2 and PvACR3 during

Fuel Cell. [Journal of Animal Production Environment Science,
19/20(1), (2021), 23-33] Masaki UMETSU, Yasuhiro FUKUDA,
Hideyuki TAKAHASHI, Chika TADA
● Enhancement of aragonite mineralization with a chelating
agent for CO 2 storage and utilization at low to moderatetemperatures. [Scientific Reports, 11, (2021), Article number:
13956] Jiajie Wang, Noriaki Watanabe, Kosuke Inomoto,
Masanobu Kamitakahara, Kengo Nakamura, Takeshi Komai,
Noriyoshi Tsuchiya● Fabrication and evaluation of ascorbic acid phosphateloaded spherical porous hydrox yapatite/octacalcium
phosphate granules. [Journal of the Ceramic Society ofJapan, 129(1), (2021), 60-65] Masanobu KAMITAKAHARA,
Airi ISHII, Hideaki MATSUBARA, Masakazu KAWASHITA,
Maiko FURUYA, Hiroyasu KANETAKA● Incorporation of tetracarboxylate ions into octacalcium

環境複合材料創成科学分野

phosphate for the development of next-generation biofriendly【論文】

number: 4] Taishi Yokoi, Tomoyo Goto, Mitsuo Hara, Tohru● Functionalization of primary amine groups to single-walledcarbon nanotubes by reacting fluorinated SWCNTs withammonia gas at a low temperature. [Carbon, 172, (2021),
360-371] Koji Yokoyama, Yoshinori Sato, Masashi Yamamoto,Tetsuo Nishida, Takashi Itoh, Kenichi Motomiya, Yoshinori Sato
● Slippage-inhibiting effect of interfacial cross-linking ofmaterials. [Communications Chemistry, 4, (2021), Article
Sekino, Takahiro Seki, Masanobu Kamitakahara, Chikara
Ohtsuki, Satoshi Kitaoka, Seiji Takahashi, Masakazu Kawashita●アルミナの焼結と粒成長に関するモンテカルロ・シミュレーションと実験の研究 . [ 粉体および粉末冶金 , 68(7), (2021), 271-277] 寺坂宗太 ,松原秀彰 , 青木英彦 , 野村浩 , 木村禎一 , 上高原理暢

nanotubes by defluorination on the mechanical propertiesof free-standing multi-walled carbon nanotube yarns:
Comparison with individual multi-walled carbon nanotubes.
[Carbon, 179, (2021), 1-12] Hikaru Nishizaka, Tatsuhito Kimura,
Yoshinori Sato, Masashi Yamamoto, Tetsuo Nishida, Kenichi
Motomiya, Yoshinori Sato
● Corrigendum to “Slippage-inhibiting effect of interfacial
cross- linking of nanotubes by defluorination on themechanical properties of free-standing multi-walled carbon
nanotube yarns: Comparison with individual multi-walledcarbon nanotubes” [Carbon 179 (2021) 1-12]. [Carbon,
182, (2021), 865-866] Hikaru Nishizaka, Tatsuhito Kimura,
Yoshinori Sato, Masashi Yamamoto, Tetsuo Nishida, Kenichi
Motomiya, Yoshinori Sato
【総説・解説】●フッ素化 - 脱フッ素化を用いた炭素ナノ材料の表面改質とその機能 .
[ 日本無機薬品協会会報 , 546, (2021), 21-24] 佐藤義倫
●脱フッ素化により架橋結合させた多層カーボンナノチューブヤーンの機械的性質 . [NEW DIAMOND, 37, (2021), 20-23] 佐藤義倫

環境修復生態学分野

potential of Burkholderia, Pseudomonas and Cupriavidus
isolates. [World Journal of Microbiology and Biotechnology,
37(7), (2021), 122] Hernando P. Bacosa, Jhonamie A. MabuhayOmar, Rodulf Anthony T. Balisco, Dawin M. Omar, Chihiro Inoue● Biomimetic antibiofouling oil infused honeycomb films
fabricated using breath figures. [Polymer Journal, 53, (2021),
713-717] Shimura, R., Abe, H., Yabu, H., Chien, M.-F., Inoue, C.
● Effects of Growth Stage and Cd Chemical Form on Cd
and Zn Accumulation in Arabidopsis halleri ssp. gemmifera .
[International Journal of Environmental Research and Public
Health, 18(8), (2021), 4214] Hiroshi Kudo, Chihiro Inoue, Kazuki
Sugawara● Elucidation and application of environmental pollution
examples of microbe-assistant phytoextraction against arsenic【論文】● Electricity Generation by a Methanogen Cathode Microbial

64 Coexistence Activity Report 2021

and Experimental Botany, 182, (2021), 104312] Wei, S., Kohda,● Formation of amorphous silica nanoparticles and its impact

Y.H.-T., Inoue, C., Chien, M.-F.

on permeability of fractured granite in superhot geothermal● HMA4 and IRT3 as indicators accounting for different

environments. [Scientific Reports, 11, (2021), Article number:responses to Cd and Zn by hyperaccumulator Arabidopsis5340] Noriaki Watanabe, Hikaru Abe, Atsushi Okamoto,halleri ssp. gemmifera . [Plant Stress, 2,(2021),100042]

Kengo Nakamura, Takeshi Komai

Christine D.A.P. Wiyono, Chihiro Inoue, Mei-Fang Chien● Generation of oxidising fluids by comminution of fault● Influence of low temperature on comparative arsenic

rocks. [Geochemical Perspectives Letters, 19, (2021), 32-35] J.

accumulation and release by three Pteris hyperaccumulators.

Kameda, A. Okamoto[Journal of Environmental Science and Health, Part A, 56(11),● Hadal aragonite records venting of stagnant paleoseawater(2021), 1179-1188] Farzana Rahman, Kazuki Sugawara, Shujun

in the hydrated forearc mantle. [Communications EarthWei, Yi Huang-Takeshi Kohda, Mei-Fang Chien, Chihiro Inoue& Environment, 2, (2021), Article number: 243] Ryosuke● Isolation and characterization of novel bacteria capable of

Oyanagi, Atsushi Okamoto, Madhusoodhan Satish-Kumar,

degrading 1,4-dioxane in the presence of diverse co-occurring

Masayo Minami, Yumiko Harigane, Katsuyoshi Michibayashi

compounds. [Microorganisms, 9(5), (2021), 887] Tusher, T.R.,● Local initiative hydrogen production by utilization of

Shimizu, T., Inoue, C., Chien, M.-F.

aluminum waste materials and natural acidic hot-spring water.

● Leaching of As and Se from coal fly ash: fundamental[Applied Energy, 293, (2021), 116909] Vani Novita Alviani,study for coal fly ash recycling. [Environmental Monitoring

Nobuo Hirano, Noriaki Watanabe, Masahiro Oba, Masaoki

and Assessment, 193(4), (2021), 225] Seki, T., Nakamura, K.,

Uno, Noriyoshi Tsuchiya

Ogawa, Y., Inoue, C.

● Multi-stage infiltration of Na- and K-rich fluids from

● New evidence of arsenic translocation and accumulation inpegmatites at mid-crustal depths as revealed by feldspar

Pteris vittata from real-time imaging using positron-emitting

replacement textures. [Lithos, 388-389, (2021), 106096] Astin

74As tracer. [Scientific Reports, 11, (2021), Article number:

Nurdiana, Atsushi Okamoto, Kenta Yoshida, Masaoki Uno,

12149] Yi Huang-Takeshi Kohda, Zhaojie Qian, Mei-Fang

Takayoshi Nagaya, Noriyoshi Tsuchiya

Chien, Keisuke Miyauchi, Ginro Endo, Nobuo Suzui, Yong-Gen● Multi-stage serpentinization of ultramafic rocks in theYin, Naoki Kawachi, Hayato Ikeda, Hiroshi Watabe, Hidetoshi

Manlay Ophiolite, southern Mongolia. [Mongolian Geoscientist,

Kikunaga, Nobuyuki Kitajima, Chihiro Inoue

26(53), (2021), 1-17] Amarbayar Nomuulin, Noriyoshi Tsuchiya,● Separation of microplastic from soil by centrifugation andOtgonbayar Dandar, Atsushi Okamoto, Masaoki Uno,

its application to agricultural soil. [Chemosphere, 288, (2021),

Undarmaa Batsaikhan, Jiajie Wang

132654] Guido Grause, Yamato Kuniyasu, Mei-Fang Chien,● Re d i s t r i b u t i o n o f m a g n e t i t e d u r i n g m u l t i - s t a g e

Chihiro Inoue.

serpentinization: Evidence from the Taishir Massif, Khantaishir
ophiolite, western Mongolia. [Journal of Mineralogical andPetrological Sciences, 116(3), (2021), 176-181] Otgonbayar● Biodegradation of binary mixtures of octane with benzene,

purifying mechanisms by plants and microorganisms—

環境素材設計学分野

Krassimir Garbev, Christoph Hilgers【論文】
toluene, ethylbenzene or xylene (BTEX): insights on thepollution and rhizodegradation against polycyclic aromatichydrocarbons—. [Journal of Environmental Biotechnology,21(2), (2021), 1–7] Mei-Fang Chien, Chongyang Yang, Shujun
Wei, John Jewish A. Dominguez, Ying-Ning Ho, Chihiro Inoue

153, (2021), 104447] Benjamin Busch, Atsushi Okamoto,arsenic processing in root of Pteris vittata . [Environmental

地球物質・エネルギー学分野

Dandar, Atsushi Okamoto, Masaoki Uno, Noriyoshi Tsuchiya● Rupture of wet mantle wedge by self- promoting【論文】

carbonation. [Communications Earth & Environment, 2,● 1-D inversion analysis of a shallow landslide triggered by(2021), Article number: 151] Atsushi Okamoto, Ryosuke

the 2018 Eastern Iburi earthquake in Hokkaido, Japan. [Earth,

Oyanagi, Kazuki Yoshida, Masaoki Uno, Hiroyuki Shimizu,

Planets and Space, 73, (2021), Article number: 116] Jun

Madhusoodhan Satish-Kumar

Kameda, Atsushi Okamoto●マントル掘削でのみ解明される地球科学問題：生命惑星海洋プレート● Albite-K-feldspar-quartz equilibria in hydrothermal fluidsの今を理解する . [ 地学雑誌 , 130（4）, (2021), 483-506] 森下知晃 ,at 400, 420 ℃ and 20-35 MPa: Experimental measurements

藤江剛 , 平内健一 , 片山郁夫 , 纐纈佑衣 , 黒田潤一郎 , 岡本 敦 , 小野重and thermodynamic calculations. [Geothermics, 94, (2021),

明 , 道林 克禎 , 諸野祐樹 , 山本伸次

102109] Atsushi Okamoto, Hajime Ishii, Ryosuke Oyanagi,
Noriyoshi Tsuchiya● Cataclastic and crystal-plastic deformation in shallow
mantle-wedge serpentinite controlled by cyclic changes in

地球開発環境学分野（高橋弘研）

pore fluid pressures. [Earth and Planetary Science Letters,【論文】

576(15), (2021), 117232] Ken ichi Hirauchi, Yurina Nagata,● Experimental Investigation on Flow Suppression andKengo Kataoka, Ryosuke Oyanagi, Atsushi Okamoto,

Modification of High Water Content Soil UsingWater

Katsuyoshi Michibayashi

Absorbent Polymer and Fiber Cement Stabilization. [Advanced● Experimental fracture sealing in reservoir sandstones andExperimental Mechanics, 6, (2021), 99-103] Kohei UENO,

its relation to rock texture. [Journal of Structural Geology,

Kazumi RYUO, Tomoaki SATOMI, Hiroshi TAKAHASHI

Coexistence Activity Report 2021

65

● Study on Mechanical Proper ties of Cemented Soil
Reinforced by Empty Fruit Bunch (EFB). [Proc. of International

エネルギー資源学講座

Sakaguchi, Ryota Goto, Takahiro Miura, Eko Pramudyo, Takuya● Fracturing of granite rock with supercritical water for

Ishibashi, Noriaki Watanabe

superhot geothermal resources. [Renewable Energy, 184,

Symposium on Earth Science and Technology 2021, 1, (2021),

分散エネルギーシステム学分野● Applicability of silty material brought by black tsunami to(2021), 56-67] Bailong Liu, Anna Suzuki, Noriaki Watanabe,

65-70] Delima Canny Valentine Simarmata, Tomoaki Satomi,【論文】

estimation of inundation area. [Japanese Geotechnical Society

Takuya Ishibashi, Kiyotoshi Sakaguchi, Takatoshi Ito

Hiroshi Takahashi● Comparison of Residual Stress Measurement Methods inSpecial Publication, 9(5), (2021), 180-185] Kousuke Nakamura,● Leaching of As and Se from coal fly ash: fundamental study● Study on Stability of Slope Covered by Modified Landslide

Solid Oxide Fuel Cell. [ECS Transactions, 103(1), (2021), 1251-

Takeshi Komai

for coal fly ash recycling. [ENVIRONMENTAL MONITORING

Sludge. [Advanced Experimental Mechanics, 6, (2021), 104-1260] Kento Oshima, Takumi Komaya, Keiji Yashiro, Fumitada● CO2 injection-induced complex cloud-fracture networks in

AND ASSESSMENT, 193(4), (2021), 225] Tsugumi Seki, Kengo109] Delima Canny Valentine, SIMARMATA, Thomas Teguh

Iguchi, Minfang Han, Yige Wang, Tatsuya Kawada

granite at conventional and superhot geothermal conditions.

Nakamura, Yasumasa Ogawa, Chihiro Inoue

WIJAYA, Tomoaki SATOMI, Hiroshi TAKAHASHI● Corrigendum to evaluation of electrochemical properties of[Geothermics, 97, (2021), 102265] Eko Pramudyo, Ryota Goto,● Local initiative hydrogen production by utilization of●スクリュー式土砂サンプリング機構の試作およびその性能評価 . [ テラLaNi0.6Fe0.4O3-δ -Ce0.9Gd0.1O1.95 composite as air electrode for

Noriaki Watanabe, Kiyotoshi Sakaguchi, Kengo Nakamura,aluminum waste materials and natural acidic hot-spring water.

メカニックス , 41, (2021), 7-12] 石田真英 , 里見知昭 , 高橋弘

SOFC solid state ionics, 332, 2019, 70-76. [Solid State Ionics,

Takeshi Komai[Applied Energy, 293, (2021), 116909] Vani Novita Alviani,●吸水材添加による高含水泥土の流動性低減と再利用性に関する研究 .

363, (2021), 115608] R.A. Budiman, S. Hashimoto, Y. Fujimaki, T.

● Consideration of strength development by three -Nobuo Hirano, Noriaki Watanabe, Masahiro Oba, Masaoki Uno,

[ テラメカニックス , 41, (2021), 17-22] 上野耕平 , 里見知昭 , 高橋弘

Nakamura, K. Yashiro, K. Amezawa, T. Kawada

dimensional visualization of porosity distribution in coal fly ash

Noriyoshi Tsuchiya●掘削バケットによる土の掘削抵抗力および地盤強度に及ぼす礫の影● Effect of pinholes in electrolyte on re‐oxidation tolerance

concrete. [JOURNAL OF BUILDING ENGINEERING, 35, (2021),● Novel chemical stimulation for geothermal reservoirs

響 . [ テラメカニックス , 41, (2021), 1-6] 塩田浩平 , 里見知昭 , 高橋弘of anode‐supported solid oxide fuel cells. [Fuel Cells, 21(4),101948] Kengo Nakamura, Yuusuke Inoue, Takeshi Komai

by chelating agent driven selective mineral dissolution in(2021), 398-407] Keigo Kumada, Kazuhisa Sato, Tatsuya● Creating Cloud-Fracture Network by Flow-induced

fractured rocks. [Scientific Reports, 11, (2021), Article number:

Kawada, Hirofumi Sumi, Hiroyuki Shimada, Toshiyuki Hashida

Microfracturing in Superhot Geothermal Environments.

19994] Noriaki Watanabe, Kaori Takahashi, Ryota Takahashi,● Evaluation of Reaction Mechanism of PCFC Composite[ROCK MECHANICS AND ROCK ENGINEERING, 54(6),Kengo Nakamura, Yusuke Kumano, Kohei Akaku, Tetsuya

Cathodes by Utilizing Patterned Thin Film Model Electrodes.

(2021), 2959-2974] Ryota Goto, Noriaki Watanabe, Kiyotoshi

Tamagawa, Takeshi Komai[ECS Transactions, 103(1), (2021), 1745-1751] Zhuo Diao,

Sakaguchi, Takahiro Miura, Youqing Chen, Takuya Ishibashi,● Potential Modification of Groundwater Arsenic Removal

Katsuya Nishidate, Takaaki Imaizumi, Yuta Kimura, Takashi

Eko Pramudyo, Francesco Parisio, Keita Yoshioka, Kengo

Filter Commonly Used in Nepal: A Review. [Groundwater for

Nakamura, Yuichi Mikami, Tomohiro Kuroha, Keiji Yashiro,

Nakamura, Takeshi Komai, Noriyoshi Tsuchiya

Sustainable Development, 16, (2021), 100549] Haribansha

Tatsuya Kawada, Koji Amezawa● Data-driven analysis for source apportionment andTimalsina, Bandita Mainali, Michael J. Angove, Takeshi Komai,● Experimental Evaluation of Influence of Stress on Li

geochemical backgrounds establishment of toxic elements

Shukra Raj Paudel

Chemical Potential and Phase Equilibrium in Two-phase

and REEs in the Tohoku region, Japan. [Chemosphere, 263,

● Prediction and Remediation of Groundwater Pollution in a

Battery Electrode Materials. [Electrochemistry, 89(4), (2021),(2021), 128268] A.Pujiwati, J.Wang, K. Nakamura, Y. Kawabe, N.

Dynamic and Complex Hydrologic Environment of an Illegal

355-362] Yuta KIMURA, Keita FUNAYAMA, Mahunnop

Watanabe, T. Komai

Waste Dumping Site. [Applied Sciences, 11(19), (2021), 9229]

FAKKAO, Takashi NAKAMURA, Naoaki KUWATA, Tatsuya● Development of a Model for Predicting the Volatilization

Thatthep Pongritsakda, Kengo Nakamura, Jiajie Wang, Noriaki

KAWADA, Junichi KAWAMURA, Koji AMEZAWA

Flux from Unsaturated Soil Contaminated by Volatile Chemical

Watanabe, Takeshi Komai● Modulating Reaction Pathways on Perovskite Cobaltite

Substances. [Environmental Modeling & Assessment, 26(6),● Sustainable process for enhanced CO2 mineralization of

Nanofibers through Excessive Surface Oxygen Defects for(2021), 9796] Monami Kondo, Yasuhide Sakamoto, Yoshishige

calcium silicates using a recyclable chelating agent under

Efficient Water Oxidation. [Energy & Fuels, 35(17), (2021),

Kawabe, Kengo Nakamura, Noriaki Watanabe, Takeshi Komai

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13967-13974] Qiuyu Liu, Chenghao Jia, Mengzhen Zhou,● Dynamic evaluation method for planning sustainable

Engineering, 10(1), (2021), 107055] Jiajie Wang, Noriaki

Zuyun He, Zhiheng Gong, Yihan Ling, Xinxin Wang, Keiji

landfills using GIS and multi-criteria in areas of urban sprawl

Watanabe, Kosuke Inomoto, Masanobu Kamitakahara, Kengo

Yashiro, Yan Chen

with land-use conflicts. [PLOS ONE, 16(8), (2021), e0254441]

Nakamura, Takeshi Komai, Noriyoshi Tsuchiya● Performance and stability analysis of SOFC containing

Chelsea Langa, Junko Hara, Jiajie Wang, Kengo Nakamura,● Using data-driven analysis of geochemical environmental

thin and dense gadolinium-doped ceria interlayer sintered at

Noriaki Watanabe, Takeshi Komai

information to infer the environmental impact of closed mines.

low temperature. [Journal of Materiomics, In Press, (2021), ]● Enhancement of aragonite mineralization with a chelating[Heliyon, 7(5), (2021), e06927] Kengo Nakamura, Yoshishige

Yige Wang, Chuan Jia, Zewei Lyu, Minfang Han, Junwei Wu,

agent for CO 2 storage and utilization at low to moderate

Kawabe, Takeshi Komai

Zaihong Sun, Fumitada Iguchi, Keiji Yashiro, Tatsuya Kawada

temperatures. [Scientific Reports, 11, (2021), Article number:● Wa t e r- E n h a n c e d F l u x C h a n g e s u n d e r D y n a m i c● Relationship between microstructure and deformation of13956] Jiajie Wang, Noriaki Watanabe, Kosuke Inomoto,Temperatures in the Vertical Vapor-Phase Diffusive Transport

porous Ni-based cermets under redox cycling. [SN Applied

Masanobu Kamitakahara, Kengo Nakamura, Takeshi Komai,

of Volatile Organic Compounds in Near-Sur face Soil

Sciences, 3, (2021), Article number: 810] Kazuhisa Sato,

Noriyoshi Tsuchiya

Environments. [Sustainability, 13(12), (2021), 6570] Asma Akter

Satoshi Watanabe, Yihui Huang, Taihei Miyasaka, Toshiaki● Experimental and Numerical Studies on Dissociation of

Parlin, Monami Kondo, Noriaki Watanabe, Kengo Nakamura,

Matsui, Keiji Yashiro, Tatsuya Kawada, Koji Amezawa, Keigo

Methane Hydrate by Simultaneous Injection of Nitrogen

Mizuki Yamada, Jiajie Wang, Takeshi Komai

Kumada, Koichi Eguchi

and Hot Water. [International Journal of Offshore and Polar● Water-Induced Inverse Correlation between Temperature

Engineering, 31(2), (2021), 186-198] Yasuhide Sakamoto,and Flux Changes in Vertical Vapor-Phase Diffusive Transport

Yusuke Nakano, Fuyuki Kaneko, Kengo Nakamura, Takeshi

of Volatile Organic Compounds in Near-Sur face Soil

Komai

Environments. [Applied Sciences, 11(8), (2021), 3489] Asma

● Formation of amorphous silica nanoparticles and its impact

Akter Parlin, Noriaki Watanabe, Kengo Nakamura, Mizuki

on permeability of fractured granite in superhot geothermal

Yamada, Jiajie Wang, Takeshi Komai

environments. [Scientific Reports, 11, (2021), Article number:● Wellbore stability in high-temperature granite under true5340] N. Watanabe, H. Abe, A. Okamoto, K. Nakamura, T.

triaxial stress. [Geothermics, 100, (2021), 102334] R. Goto, K.

Komai

Sakaguchi, F. Parisio, K. Yoshioka, E. Pramudyo, N. Watanabe

地球開発環境学分野（坂口研）【論文】● A laboratory study of hydraulic fracturing at the brittleductile transition. [Scientific Reports, 11, (2021), Article
number: 22300] Francesco Parisio, Keita Yoshioka, Kiyotoshi
Sakaguchi, Ryota Goto, Takahiro Miura, Eko Pramudyo, Takuya
Ishibashi, Noriaki Watanabe● CO2 injection-induced complex cloud-fracture networks in
granite at conventional and superhot geothermal conditions.
[Geothermics, 97, (2021), 102265] Eko Pramudyo, Ryota Goto,
Noriaki Watanabe, Kiyotoshi Sakaguchi, Kengo Nakamura,Takeshi Komai● Creating Cloud-Fracture Network by Flow-induced
Microfracturing in Superhot Geothermal Environments. [RockMechanics and Rock Engineering, 54, (2021), 2959-2974]
Ryota Goto, Noriaki Watanabe, Kiyotoshi Sakaguchi, Takahiro
Miura, Youqing Chen, Takuya Ishibashi, Eko Pramudyo,
Francesco Parisio, Keita Yoshioka, Kengo Nakamura, Takeshi
Komai, Noriyoshi Tsuchiya● Flow-Induced Microfracturing of Granite in Conventionaland Superhot Geothermal Environments. [Paper presented at
the SPWLA 26th Formation Evaluation Symposium of Japan,
Virtual, September 2021, SPWLA-JFES-2021-K, (2021)] Goto
Ryota, Pramudyo Eko, Watanabe Noriaki, Sakaguchi Kiyotoshi,
Chen Youqing, Takeshi Komai● Fracturing of granite rock with supercritical water for
superhot geothermal resources. [Renewable Energy, 184,
(2022), 56-67] Bailong Liu, Anna Suzuki, Noriaki Watanabe,
Takuya Ishibashi, Kiyotoshi Sakaguchi, Takatoshi Ito (Available
online 19 November 2021.)●高温環境における岩石き裂のすべり特性と透水性 . [ 日本地熱学会誌 ,43(2), (2021), 53-64] 武山詳 , 後藤遼太 , 渡邉則昭 , 坂口清敏 , 土屋

エネルギー資源リスク評価学分野

範芳

【論文】
● A laboratory study of hydraulic fracturing at the brittleductile transition. [Scientific Reports, 11, (2021), Article
number: 22300] Francesco Parisio, Keita Yoshioka, Kiyotoshi

66 Coexistence Activity Report 2021

Coexistence Activity Report 2021

67

●カンブリア系日立火山深成複合岩体赤沢層の変成凝灰岩から発見された杏仁状集合組織 . [ 茨城県自然博物館研究報告 , 24, (2021), 1-17]
田切美智雄 , 塙勝利 , 及川晃 , 渡邉則昭 , 安藤寿男
●還元気化法を利用した水晶振動子による液相中の水銀測定 . [ 電気学会論文誌 E, 141(2), (2021), 50-54] 野田和俊 , 児玉谷仁 , 冨安卓滋 ,丸本幸治 , 駒井武 , 愛澤秀信
●高温環境における岩石き裂のすべり特性と透水性 . [ 日本地熱学会誌 ,43(2), (2021), 53-64] 武山詳 , 後藤遼太 , 渡邉則昭 , 坂口清敏 , 土屋範芳
●石油系炭化水素を対象とした発光バクテリアを用いた簡易土壌汚染評
価手法の開発 4. [ 地下水学会誌 , 63(3), (2021), 119-136] 杉田創 , 駒
井武

国際エネルギー資源学分野【論文】● Albite-K-feldspar-quartz equilibria in hydrothermal fluids
at 400, 420 ℃ and 20-35 MPa: Experimental measurements
and thermodynamic calculations. [Geothermics, 94, (2021),
102109] Atsushi Okamoto, Hajime Ishii, Ryosuke Oyanagi,
Noriyoshi Tsuchiya● Characteristics of trace elements compositions of tephras(B-Tm and To-a) for identification tools. [Geochemical Journal,
55, (2021), 117-133] Fumiko Watanabe Nara, Tatsunori
Yokoyama, Shin-ichi Yamasaki, Masayo Minami, Yoshihiro
Asahara, Takahiro Watanabe, Kazuyoshi Yamada, Noriyoshi
Tsuchiya, Yoshinori Yasuda● Creating Cloud-Fracture Network by Flow-induced

環境共生機能学分野【論文】● Control of galvanic replacement reaction between Cu
nanowires and Ag species under vacuum filtration fortransparent conductive films with long-term durability.
[COLLOIDS AND SURFACES A-PHYSICOCHEMICAL AND
ENGINEERING ASPECTS, 611(20), (2021), 125809] Shun
Yokoyama, Yuta Umemoto, Kenichi Motomiya, Takashi Itoh,
Hideyuki Takahashi● Flexible and adhesive sintered Cu nanomaterials on
polyimide substrates prepared by combining Cu nanoparticles
and nanowires with polyvinylpyrrolidone. [Colloids andSurfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects,
625, (2021), 126907] Shun Yokoyama, Junpei Nozaki, Yuta
Umemoto, Kenichi Motomiya, Takashi Itoh, Hideyuki Takahashi● Functionalization of primary amine groups to single-walledcarbon nanotubes by reacting fluorinated SWCNTs withammonia gas at a low temperature. [Carbon, 172, (2021),
360-371] Koji Yokoyama, Yoshinori Sato, Masashi Yamamoto,Tetsuo Nishida, Takashi Itoh, Kenichi Motomiya, Yoshinori Sato
● One-step synthesis of CuInS2 nanoparticles using aqueous
chelated metal complexes as a starting material. [Journalof Materials Science: Materials in Electronics, 32(7), (2021),
9531-9539] Mitsuo Goto, Kouhei Sato, Shun Yokoyama,
Hideyuki Takahashi● Precise composition modulation for optimizing NiWO4 /Pt/CdS Z‐scheme system. [Nano Select, 2(10), (2021), 19741985] Mingjie Li, Shun Yokoyama, Hideyuki Takahashi, Keyou
Yan, Kazuyuki Tohji● Pt distribution-controlled Ni-Pt nanocrystals via an alcohol
reduction technique for the oxygen reduction reaction.
[New Journal of Chemistry, 45(25), (2021), 11183-11191]
Kaneyuki Taniguchi, Jhon L. Cuya Huaman, Daichi Iwata, Shun
Yokoyama, Takatoshi Matsumoto, Kazumasa Suzuki, Hiroshi
Miyamura, Jeyadevan Balachandran

Microfracturing in Superhot Geothermal Environments. [RockMechanics and Rock Engineering, 54, (2021), 2959-2974]
Ryota Goto, Noriaki Watanabe, Kiyotoshi Sakaguchi, Takahiro
Miura, Youqing Chen, Takuya Ishibashi, Eko Pramudyo,
Francesco Parisio, Keita Yoshioka, Kengo Nakamura, Takeshi
Komai, Noriyoshi Tsuchiya● Data-driven analysis for source apportionment andgeochemical backgrounds establishment of toxic elements
and REEs in the Tohoku region, Japan. [Chemosphere, 263,
(2021), 128268] Arie Pujiwati, Jiajie Wang, Kengo Nakamura,
Yoshishige Kawabe, Noriaki Watanabe, Takeshi Komai● Dynamic evaluation method for planning sustainablelandfills using GIS and multi-criteria in areas of urban
sprawl with land-use conflicts. [PLOS ONE, 16(8), (2021),
e0254441-e0254441] Chelsea Langa, Junko Hara, Jiajie
Wang, Kengo Nakamura, Noriaki Watanabe, Takeshi Komai● Enhancement of aragonite mineralization with a chelating
agent for CO 2 storage and utilization at low to moderatetemperatures. [Scientific Reports, 11, (2021), Article number:
13956] Jiajie Wang, Noriaki Watanabe, Kosuke Inomoto,
Masanobu Kamitakahara, Kengo Nakamura, Takeshi Komai,
Noriyoshi Tsuchiya● Geochemical characteristics of paleotsunami deposits
from the Shizuoka plain on the Pacific coast of middle
Japan. [ Geochemical Journal 55, (2021), 325-340] Takahiro
Watanabe, Noriyoshi Tsuchiya, Akihisa Kitamura, Shin-ichi
Yamasaki, Fimiko W Nara
● High explosivity of the June 21, 2019 eruption of Raikoke
volcano (Central Kuril Islands); mineralogical and petrologicalconstraints on the pyroclastic materials. [Journal ofVolcanology and Geothermal Research, 418, (2021), 107346]
Sergey Smirnov, Ildar Nizametdinov, Tatyana Timina, Alexey
Kotov, Viktoriya Sekisova, Dmitry Kuzmin, Elena Kalacheva,
Vladimir Rashidov, Alexander Rybin, Andrey Lavrenchuk,Alexander Degterev, Ivan Maksimovich, Adam Abersteiner● Local initiative hydrogen production by utilization ofaluminum waste materials and natural acidic hot-spring water.
[Applied Energy, 293(1), (2021), 116909] Vani Novita Alviani, Nobuo Hirano , Noriaki Watanabe , Masahiro Oba , Masaoki
Uno, and Noriyoshi Tsuchiya

68 Coexistence Activity Report 2021

● Method for Determining Water Content in Natural Rhyolitic「地下」「社会」の課題解決を支援 . [ 月刊エネルギーフォーラム , 804,

Melts by Raman Spectroscopy and Electron Microprobe(2021), 82-83, 株式会社エネルギーフォーラム ] 窪田ひろみ

Analysis. [Petrology, 29, (2021), 386-403] Alexey Kotov,●おだやかな革命を観る . [ 災害ドキュメンタリー映画の扉 , 高倉浩樹・Sergey Smirnov, Pavel Plechov, Eduard Persikov, Nadezhda

是恒さくら 編 , (2021), 96-105, 新泉社 ] 土屋範芳

Chertkova, Ivan Maksimovich, Nikolay Karmanov, Pavel
Buhtiyarov● Multi-stage infiltration of Na- and K-rich fluids frompegmatites at mid-crustal depths as revealed by feldspar
replacement textures. [Lithos, 388-389, (2021), 106096] Astin
Nurdiana, Atsushi Okamoto, Kenta Yoshida, Masaoki Uno,
Takayoshi Nagaya, Noriyoshi Tsuchiya● Multi-stage serpentinization of ultramafic rocks in the
Manlay Ophiolite, southern Mongolia. [Mongolian Geoscientist,
26(53), (2021), 1-17] Amarbayar Nomuulin, Noriyoshi Tsuchiya,
Otgonbayar Dandar, Atsushi Okamoto, Masaoki Uno,
Undarmaa Batsaikhan, Jiajie Wang
● MXenes and their derivatives as nitrogen reduction
reaction catalysts: recent progress and perspectives.
[Materials Today Energy, 22, (2021), 100864] Amrillah Tahta;
Hermawan Angga, Alviani Vani Novita, Seh Zhi Wei, Yin Shu● Prediction and Remediation of Groundwater Pollution in a
Dynamic and Complex Hydrologic Environment of an Illegal
Waste Dumping Site. [Applied Sciences, 11(19), (2021), 9229]
Thatthep Pongritsakda, Kengo Nakamura, Jiajie Wang, Noriaki
Watanabe, Takeshi Komai● Quantitative and semi-quantitative analyses using a
portable energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer:
Geochemical applications in fault rocks, lake sediments, andevent deposits. [Journal of Mineralogical and Petrological
Sciences, 116(3), (2021), 140-158] Takahiro WATANABE,
Chikako ISHII, Chika ISHIZ AK A , Masakazu NIWA , Koji
SHIMADA, Yuki SAWAI, Noriyoshi TSUCHIYA, Tetsuya
MATSUNAKA, Shinya OCHIAI, Fumiko W. NARA
● Re d i s t r i b u t i o n o f m a g n e t i t e d u r i n g m u l t i - s t a g e
serpentinization: Evidence from the Taishir Massif, Khantaishir
ophiolite, western Mongolia. [Journal of Mineralogical andPetrological Sciences, 116(3), (2021), 176-181] Otgonbayar
Dandar, Atsushi Okamoto, Masaoki Uno, Noriyoshi Tsuchiya● Wa t e r- E n h a n c e d F l u x C h a n g e s u n d e r D y n a m i c
Temperatures in the Vertical Vapor-Phase Diffusive Transportof Volatile Organic Compounds in Near-Sur face Soil
Environments. [Sustainability, 13(12), (2021), 6570-6570]
Asma Akter Parlin, Monami Kondo, Noriaki Watanabe, Kengo
Nakamura, Mizuki Yamada, Jiajie Wang, Takeshi Komai● Water-Induced Inverse Correlation between Temperatureand Flux Changes in Vertical Vapor-Phase Diffusive Transportof Volatile Organic Compounds in Near-Sur face Soil
Environments. [Applied Sciences, 11(8), (2021), 3489-3489]
Asma Akter Parlin, Noriaki Watanabe, Kengo Nakamura,
Mizuki Yamada, Jiajie Wang, Takeshi Komai●秋田県三途川カルデラ南部域の地熱資源評価 . [ 日本地熱学会誌 ,環境政策学講座
環境・エネルギー経済学分野【論文】● A Review of Challenges and Opportunities for End-ofLife Vehicle Recycling in Developing Countries and Emerging
Economies: A SWOT Analysis. [Sustainability, 13(9), (2021),4918-4918] Solange Numfor, Geoffrey omosa, zhengyang
zhang, Kazuyo Matsubae● Evaluation of Environmental and Economic Benefits ofLand Reclamation in the Indonesian Coal Mining Industry.
[Resources, 10(6), (2021), 60-60] Imam Eko Setiawan,
Zhengyang Zhang, Glen Corder, Kazuyo Matsubae● Evaluation of resource use in the household lighting sector
in Malaysia considering land disturbances through mining
activities. [Resources, Conservation and Recycling, 166, (2021),
105343] Kosai, S., Badin, A.B., Qiu, Y., Matsubae, K., Suh, S.,
Yamasue, E.
● Impact of remanufacturing on the reduction of metal
losses through the life cycles of vehicle engines. [Resources,
Conservation and Recycling, 170, (2021), 105614] Zhengyang
Zhang, Kazuyo Matsubae, Kenichi Nakajima● Natural resource use of gasoline, hybrid, electric and fuelcell vehicles considering land disturbances. [Resources,
Conservation and Recycling, 166, (2021), 105256] Kosai, S.,
Matsui, K., Matsubae, K., Yamasue, E., Nagasaka, T.
● Nutrient-extended input-output (NutrIO) method for the
food nitrogen footprint. [Environmental Research Letters, 16,(2021), 115010] Azusa Oita, Kiwamu Katagiri, Tetsuya Eguchi,
Ryoko Morioka, Junko Shindo, Kentaro Hayashi, Kazuyo
Matsubae● Potential for Food Self-Sufficiency Improvements throughIndoor and Vertical Farming in the Gulf Cooperation Council:
Challenges and Opportunities from the Case of Kuwait.
[Sustainability, 13(22), (2021), 12553] Meshal J. Abdullah,
Zhengyang Zhang, Kazuyo Matsubae● The Effect of Religious Dietary Cultures on Food Nitrogenand Phosphorus Footprints: A Case Study of India. [Nutrients,
13(6), (2021), 1926] Aurup Ratan Dhar, Azusa Oita, Kazuyo
Matsubae●プロセス鉱物学的特性に基づく銅コバルト硫化物鉱石の浮選と尾鉱の廃棄 . [Minerals, 11(10), (2021), 1078] Wentao Hu, Kai Tian,zhengyang zhang, Jiuchuan Guo, Xinwei Liu, Hongdong Yu,
Huajun Wang

43, (2021)] 布原啓史 , 岡野宏樹 , 山田亮一 , 平野伸夫 , 土屋範芳
【著書】
● FORUM EYE INTERVIEW 地熱発電の普及に向けて研究実施「地上」

Coexistence Activity Report 2021

69

(2021), 102149] Yanagisawa, N., Masuda, Y., Asanuma, H.,

Liam Turley, Gavin R McCormack

Nakaya, Tomoya Hanibuchi, Tomoko Takamiya, Yuko Odagiri,

Osato, K., Sakura, K.

● Associations of insomnia with noise annoyance andNoritoshi Fukushima, Hiroyuki Kikuchi, Shiho Amagasa, Takako

環境物質政策学講座● Fluid activity detection in geothermal areas using a single

neighborhood environments: A nationwide cross-sectional

Kojima, Hidehiro Watanabe, Shigeru Inoue

地圏環境政策学分野

seismic station by monitoring horizontal-to-vertical spectral

study in Japan. [Preventive Medicine Reports, 23, (2021),● Kernel-based formulation of intervening opportunities forratios. [Scientific Reports, 11, (2021), Article number: 8372]

101416] Tomoya Hanibuchi, Tomoki Nakaya, Tsuyoshi Kitajima,

spatial interaction modelling. [Scientific Reports, 11(1), (2021),

Okamoto, K., Asanuma, H.

Hiroshi Yatsuya

950-950] Masaki Kotsubo, Tomoki Nakaya● Geoenvironmental properties of industrially contaminated● Burden of cancer attributable to air pollution in Japan● Mobility Change and COVID-19 in Japan: Mobile Data Analysis

site soil solidified/stabilized with a sustainable by-product-

in 2015 [GHM Open, 1(2021), 76-84] Megumi Hori, Kota

of Locations of Infection. [Journal of Epidemiology, 31(6), (2021),

based binder. [Science of The Total Environment, 765(15),Katanoda, Kayo Ueda, Tomoki Nakaya, Eiko Saito, Sarah Krull

387-391] Shohei Nagata, Tomoki Nakaya, Yu Adachi, Toru

(2021), 142778] Feng, Y., Du, Y., Zhou, A., Zhang, M., Li, J.,

Abe, Mayo Hirabayashi, Tomohiro Matsuda, Manami Inoue, theInamori, Kazuto Nakamura, Dai Arima, Hiroshi Nishiura

Zhou, S.,Xia, W.

Cancer PAF Japan Collaborators● Quantitative Environmental Equity Analysis of Perceived● Shadow effect of the pH distribution of surface waters● Changes in Workers' Sedentary and Physical Activity

Accessibility to Urban Parks in Osaka Prefecture, Japan.

around the Kakkonda geothermal field, Japan. [Geothermics,

Behaviors in Response to the COVID-19 Pandemic and[Applied Spatial Analysis and Policy, 14(2), (2021), 337-354]

95, (2021), 102111] Suzuki, Y., Ioka, S., Muraoka, H., Asanuma, H.

Their Relationships With Fatigue: Longitudinal Online Study.

Shinya Yasumoto, Tomoki Nakaya, Andrew P. Jones● Short-term variation and discharge mechanism of the[JMIR Public Health and Surveillance, 7(3), (2021), e26293]● Relationship between Internet use and out-of-home activities

Futamata hot spring estimated by continuous monitoring data.

Mohammad Javad Koohsari, Tomoki Nakaya, Gavin R

during the first wave of the COVID-19 outbreak in Japan.

[Water, 13(7), (2021), 977] Suzuki, Y., Asanuma, H.

McCormack, Ai Shibata, Kaori Ishii, Koichiro Oka[Transportation Research Interdisciplinary Perspectives, 10,● Thermal Monitoring of the Lithosphere by the Interaction● Coastal exposure and residents' mental health in the(2021), 100343] Naoto Yabe, Tomoya Hanibuchi, Hiroki M.

of Deep Low-Frequency and Ordinary High-Frequency Earth-affected areas by the 2011 Great East Japan Earthquake andAdachi, Shohei Nagata, Tomoki Nakayaquakes in Northeastern Japan. [Energies 14(6), (2021), 1546]

Tsunami. [Scientific Reports, 11(1), (2021), 16751] Ai Tashiro,● Relationships among changes in walking and sedentary

Suzuki, Y., Muraoka, H., Asanuma, H.

Mana Kogure, Shohei Nagata, Fumi Itabashi, Naho Tsuchiya,

behaviors, individual attributes, changes in work situation, andAtsushi Hozawa, Tomoki Nakaya

anxiety during the COVID-19 pandemic in Japan. [Preventive● Dog ownership, dog walking, and social capital. [Humanities

Medicine Reports, 24, (2021), 101640] Shohei Nagata, Hiroki& Social Sciences Communications, 8, (2021), Article number:

M Adachi, Tomoya Hanibuchi, Shiho Amagasa, Shigeru Inoue,126] Mohammad Javad Koohsari, Akitomo Yasunaga, Ai

Tomoki Nakaya

Shibata, Kaori Ishii, Rina Miyawaki, Kuniko Araki, Tomoki● Strong, weak, or reversed: The spatial heterogeneities in the

Nakaya, Tomoya Hanibuchi, Gavin R. McCormack, Koichiro Oka

effects of squatter settlements on house prices. [Cities, 117,

● Domain-specific active and sedentary behaviours in(2021), 103304] Alberto Federico Ogas-Mendez, Yuzuru Isoda,

寄附講座 （DOWA ホールディングス）【論文】● Combined UV-irradiation and pyrolysis-GC/MS approachfor evaluating the deterioration behavior of ethylene vinyl
acetate. [Polymer Degradation and Stability, 190, (2021),
109623] Kanako Yamada, Shogo Kumagai, Toshikazu Shiratori,
Tomohito Kameda, Yuko Saito, Atsushi Watanabe, Chuichi
Watanabe, Norio Teramae, Toshiaki Yoshioka● Estimation of recoverable resources used in lithiumion batteries from portable electronic devices in Japan.
[Resources, Conservation and Recycling, 175, (2021), 1-9]
Yoshinori Morita, Yuko Saito, Toshiaki Yoshioka, Toshikazu
Shiratori●二 , 三の集積培養菌による銅精鉱からの黄銅鉱または黄鉄鉱の選択的浸出実験 . [ 日本鉱業会誌 , 104(1209), (2021), 789-794] 鴻巣あきら,
千田ただし , 酒井昇 , 白鳥寿一 , 井上千弘 , 下飯坂潤三●資源の循環に関する国際的動向―EUの二次資源関連制度を中心に―.
[ 金属 , 91(10), (2021), 806-812] 白鳥寿一 , 齋藤優子

連携講座
環境リスク評価学分野

先端環境創成学専攻
基幹講座

【論文】

都市環境・環境地理学講座

relation to workers' presenteeism and absenteeism. [Journal

Tomoki Nakaya● Bayesian and neural network approaches to estimate

環境地理学分野

of Occupational and Environmental Medicine, 63(10), (2021),● Survey on usage and concerns of a COVID-19 contact

e685-e688] Mohammad Javad Koohsari, Akitomo Yasunaga,

tracing application in Japan. [Public Health in Practice, 2,

Gavin R McCormack, Ai Shibata, Kaori Ishii, Tomoki Nakaya,(2021), 100125] Masaki Machida, Itaru Nakamura, Reiko

Koichiro Oka

Saito, Tomoki Nakaya, Tomoya Hanibuchi, Tomoko Takamiya,● Eradication of the mongoose is crucial for the conservation

Yuko Odagiri, Noritoshi Fukushima, Hiroyuki Kikuchi, Shihoof three endemic bird species in Yambaru, Okinawa Island,

Amagasa, Takako Kojima, Hidehiro Watanabe, Shigeru Inoue

deep temperature distribution forassessing a supercritical
geothermal system: Evaluation using a numerical model.
[Natural Resources Research, 30(5), (2021), 3289-3314]
Ishitsuka, K., Kobayashi, Y., Watanabe, N., Yamaya, Y.,
Bjarkason, E., Suzuki, A., Mogi, T., Asanuma, H., Kajiwara, T.,
Sugimoto, T., Saito, R.
● Characterization of hydrothermal alteration along
geothermal wells using unsupervised machine-learning
analysis of X-ray powder diffraction data. [Earth Science
Informatics, (2021), https://doi.org/10.1007/s12145-02100694-3] Ishitsuka, K., Ojima, H., Mogi, T., Kajiwara, T.,
Sugimoto, T., Asanuma, H.
● Effects of ferrous iron supplementation on reductive
dechlorination of tetrachloroethene and on methanogenic
microbial community. [FEMS Microbiology Ecology, 97(5),(2021), fiab069] Miho Yoshikawa, Ming Zhang, Yoshishige
Kawabe, and Taiki Katayama● Effects of Silicic Acid on Leaching Behavior of Arsenicfrom Spent Calcium-Based Adsorbents with Arsenite.
[Sustainability, 13(23), (2021), 12937] Hajime Sugita, Terumi
Oguma, Junko Hara, Ming Zhang, and Yoshishige Kawabe● Estimation of Casing Material Corrosion Rates inSupercritical Geothermal Development.[Geothermics, 96,

70 Coexistence Activity Report 2021

【論文】
● A longitudinal residential relocation study of changes
in street layout and physical activity. [Scientific Reports,
11, (2021), 7691] Gavin R McCormack, Mohammad Javad
Koohsari, Jennifer E Vena, Koichiro Oka, Tomoki Nakaya,
Jonathan Chapman, Ryan Martinson, Graham Matsalla● Acceptance of a COVID-19 vaccine in Japan during the
COVID-19 pandemic. [Vaccines, 9(3), (2021), 1-11] Masaki
Machida, Itaru Nakamura, Takako Kojima, Reiko Saito, Tomoki
Nakaya, Tomoya Hanibuchi, Tomoko Takamiya, Yuko Odagiri,
Noritoshi Fukushima, Hiroyuki Kikuchi, Shiho Amagasa,
Hidehiro Watanabe, Shigeru Inoue● Associations between the sense of accessibilit y,accessibility to specific destinations, and personal factors:
A cross-sectional study in Sendai, Japan. [Transportation
Research Interdisciplinary Perspectives, 12, (2021), 100491]
Ryo Tanimoto, Tomoya Hanibuchi● A s s o c i a t i o n s b e t we e n t h e t r a d i t i o n a l a n d n ove lneighbourhood built environment metrics and weight statusamong Canadian men and women. [Canadian Journal of Public
Health = Revue canadienne de sante publique, 112(1), (2021),
166-174] Vikram Nichani, Mohammad Javad Koohsari, KoichiroOka, Tomoki Nakaya, Ai Shibata, Kaori Ishii, Akitomo Yasunaga,

Japan. [Biological Invasions, 23(7), (2021), 2249-2260]
Tsutomu Yagihashi, Shin Ichi Seki, Tomoki Nakaya, Katsushi
Nakata, Nobuhiko Kotaka● Evidence for urban design and public health policy andpractice: Space syntax metrics and neighborhood walking.
[Health & Place, 67, (2021), 102277] Gavin R McCormack,
Mohammad Javad Koohsari, Liam Turley, Tomoki Nakaya, Ai
Shibata, Kaori Ishii, Akitomo Yasunaga, Koichiro Oka● Geographical socioeconomic inequalities in healthy life
expectancy in Japan, 2010-2014: An ecological study:
Geographical socioeconomic inequalities in healthy life
expectancy in Japan. [The Lancet Regional Health - Western
Pacific, 14, (2021), 100204] Aoi Kataoka, Keisuke Fukui,
Tomoharu Sato, Hiroyuki Kikuchi, Shigeru Inoue, Naoki Kondo,
Tomoki Nakaya, Yuri Ito● How frequently do ordinary citizens practice hand hygiene
at appropriate moments during the COVID-19 pandemic in
Japan. [Japanese Journal of Infectious Diseases, 74(5), (2021),● The relationship between walk score ® and perceived

walkability in ultrahigh density areas. [Preventive Medicine
Reports, 23, (2021), 101393] Mohammad Javad Koohsari,
Gavin R McCormack, Ai Shibata, Kaori Ishii, Akitomo Yasunaga,
Tomoki Nakaya, Koichiro Oka● Traditional and novel walkable built environment metrics
and social capital. [Landscape and Urban Planning, 214, (2021),
104184] Mohammad Javad Koohsari, Tomoki Nakaya, Gavin
R. McCormack, Ai Shibata, Kaori Ishii, Akitomo Yasunaga,
Tomoya Hanibuchi, Koichiro Oka● Trends in COVID-19 vaccination intent from pre- to postCOVID-19 vaccine distribution and their associations with the
5C psychological antecedents of vaccination by sex and age inJapan. [Human Vaccines & Immunotherapeutics, 17(11), (2021),
3954-3962] Masaki Machida, Itaru Nakamura, Takako Kojima,
Reiko Saito, Tomoki Nakaya, Tomoya Hanibuchi, Tomoko
Takamiya, Yuko Odagiri, Noritoshi Fukushima, Hiroyuki Kikuchi,
Shiho Amagasa, Hidehiro Watanabe, Shigeru Inoue

405-410] Masaki Machida, Itaru Nakamura, Reiko Saito, Tomoki

Coexistence Activity Report 2021

71

太陽地球システム・エネルギー学講座(AnMBR) coupled mainstream partial nitritation-anammox【総説・解説】● Microbial community dynamics in anaerobic digesters

A n AOB grow th kinetics , and mainstream treatmentt rea t ing o rganic fra c t ion of mu nicipal so lid was te .

ideation during the COVID-19 pandemic. [Journal of Affective

資源利用プロセス学分野
資源分離・処理プロセス学分野(PN/A) system: A pilot-scale study on in-situ NOB elimination,
performance. [Water Research, 207, (2021), 117783] Jiang[Environmental Technology & Innovation, 21, (2021), 101303]

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COVID-19 case numbers by residence area, are associatedwith severe psychological distress and new-onset suicidal【論文】

Wu, Zhe Kong, Zibin Luo, Yu Qin, Chao Rong, Tianjie Wang,

Vinay Kumar Tyagi, Akansha Bhatia, Kengo Kubota, Ankur

Tomoki Nakaya, Tomoya Hanibuchi, Hiroki Okano, Satoru● Effect of Ore Type and Gangue Content on Carburization

Taira Hanaoka, Shinichi Sakemi, Masami Ito, Shigeki Kobayashi,

Rajpal, Banafsha Ahmed, Abid Ali Khan, A.A. Kazmi, Manish

Ikezawa, Kanami Tsuno, Hiroshi Murayama, Takahiro Tabuchi

Kumar

and Melting Behavior of Carbon-Iron Ore Composite. [ISIJ

Masumi Kobayashi, Kai-Qin Xu, Takuro Kobayashi, Kengo● Who is staying home and who is not? Demographic,

International, 61(6), (2021), 1808-1813] Ryota Higashi, Kanae

Kubota, Yu-You Li

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Owaki, Daisuke Maruoka, Taichi Murakami, Eiki Kasai● Achieving superior nitrogen removal performance in low-outside the home during the COVID-19 outbreak in Japan.

● Effect of Silica in Ash of Coke on Carburization and Melting

strength ammonium wastewater treatment by cultivating[Preventive Medicine Reports, 21, (2021), 101306] Tomoya

of Iron. [ISIJ International, 61(5), (2021), 1479-1487] Taichiconcentrated, highly dispersive, and easily settleable granule

Hanibuchi, Naoto Yabe, Tomoki Nakaya

Murakami, Daisuke Maruoka, Eiki Kasai

sludge in a one-stage partial nitritation/anammox-HAP reactor.

● Working from home after the COVID-19 pandemic: Do●焼結機での複合焼成を目指した炭材核ペレットの設計 . [ 鉄と鋼 ,[Water Research, 200, (2021), 117217] Yan Guo, Chenglei Xie,

company employees sit more and move less? [Sustainability107(6), (2021), 483-493] 岩瀬一洋 , 樋口隆英 , 山本哲也 , 村上太一

Yujie Chen, Kampachiro Urasaki, Yu Qin, Kengo Kubota, Yu-(Switzerland), 13(2), (2021), 1-8] Mohammad Javad Koohsari,●炭材共存下の鉄鉱石焼結層内における鉄系凝結材の酸化反応促進 .

You LiTomoki Nakaya, Ai Shibata, Kaori Ishii, Koichiro Oka[ 鉄と鋼 , 107(6), (2021), 439-446] 昆野友城 , 丸岡大佑 , 村上太一 ,● Efficient phosphorus recovery by enhanced hydroxyapatite● COVID-19 流 行 の 空 間 疫 学 : コロナ禍 の 地 理 学 [ 学 術 の 動 向 ,葛西栄輝

formation in a high loading anammox expanded bed reactor

26(11)(2021), 60-67] 中谷友樹 , 永田彰平

●低スラグ GP（グリーンペレット）の焼結層下層配置による焼結生産性

at 15℃ . [Chemical Engineering Journal, 425, (2021), 130636]● Gaihozu Viewer:Indonesian-territory version (GV-I) の公開 . [外および品質向上 . [ 鉄と鋼 , 107(6), (2021), 471-482] 松村勝 , 山口泰Haiyuan Ma, Yuanfan Zhang, Yi Xue, Kengo Kubota, Yu-You Li

邦図ニューズレター , 11, (2021), 43-47] 星田侑久 , 中谷友樹 , 永田彰

英 , 樋口謙一 , 村上太一 , 前田敬之

● Evaluation of microbial community succession and trophic

平 , 磯田弦 , 関根良平

●鉄鉱石焼結層内における鉄系凝結材の酸化反応に及ぼす酸素分圧のtransfer using microscopic, molecular and stable isotope● iPhone のヘルスケアアプリとインターネット調査を用いた歩数計測

影響 . [ 鉄と鋼 , 107(6), (2021), 431-438] 丸岡大佑 , 嶋翼 , 村上太一 ,ratio analysis in a sponge-based sewage treatment system.

の新しい方法の開発：COVID-19 流行に対する緊急事態宣言前後の歩葛西栄輝[Biochemical Engineering Journal, 171, (2021), 108002]

数変化調査を事例に . [ 運動疫学研究 , Advance Published, (2021), ]●微粉造粒物の焼結後強度に及ぼす鉱石種および脈石成分の影響 . [ 鉄Takashi Onodera, Yasuyuki Takemura, Kengo Kubota, Rina

足立浩基 , 埴淵知哉 , 永田彰平 , 天笠志保 , 井上茂 , 中谷友樹と鋼 , 107(6), (2021), 463-470] 村上太一 , 中村周矢 , 丸岡大佑 , 葛西

Kato, Tsutomu Okubo, Gen Kanaya, Kazuaki Syutsubo, Shigeki●アメリカの大学図書館に収蔵されている外邦図―ハワイ大学およびワ

栄輝

Uemuraシントン大学の訪問記録―. [ 外邦図ニューズレター , 11, (2021), 37-● Important effects of temperature on treating real municipal

42] 関根良平 , 山本健太

wastewater by a submerged anaerobic membrane bioreactor:● オープンスペースへの認知的近接性が健康格差に与える影響―大阪

Removal efficiency, biogas, and microbial community.

府の事例―[ 人文地理 , 73(4)(2021), 445-465] 安本 晋也 , 中谷 友樹

地球システム計測学分野●「外邦図デジタルアーカイブ」の利活用状況―2015 年以降の動向―.

【論文】[ 外邦図ニューズレター , 11, (2021), 48-53] 関根良平
● 国 勢 調 査 の「 不 詳」 増 加 がもたらす 統 計 地 図の歪み の可 視 化 .
[E-journal GEO, 16(2), (2021), 1-14] 山本涼子 , 埴淵知哉 , 中谷友樹 ,山内昌和【総説・解説】● COVID-19 流行と災害の地理学（特集 防災教育を活かす「地理総合」
へ）. [ 科学 , 91(5), (2021), 468-473] 中谷友樹
● COVID-19 流行を GIS で追う . [Precision Medicine = プレシジョ
ンメディシン, 4(7), (2021), 615-618] 永田彰平 , 中谷友樹
● 感染症の災害地理学 . [ 地理 , 66(9) (2021), 47-63] 中谷友樹
【著書】
● Geographic Disparities in Health. [Health in Japan: Social
Epidemiology of Japan since the 1964 Tokyo Olympics, (2021),
265-280, Oxford University Press ] Tomoki Nakaya, Tomoya
Hanibuchi●日本の米どころ東北地方 . [ 新・日本のすがた 6 東北地方 , 帝国書院
編集部 編 , (2021), 帝国書院 ] 関根良平

● First ground-based Fourier transform infrared (FTIR)
spectrometer observations of HFC-23 at Rikubetsu, Japan,
and Syowa Station, Antarctica. [Atmospheric Measurement
Techniques, 14(9), (2021), 5955-5976] Masanori Takeda,
Hideaki Nakajima, Isao Murata, Tomoo Nagahama, Isamu
Morino, Geoffrey C. Toon, Ray F. Weiss, Jens Mühle, Paul B.
Krummel, Paul J. Fraser, Hsiang-Jui Wang
● Intense Zonal Wind in the Martian Mesosphere During the2018 Planet-Encircling Dust Event Observed by Ground-based
IR Heterodyne Spectroscopy. [Geophys. Res. Lett., 48(11),(2021), e2021GL092413] Miyamoto, A, H. Nakagawa, T. Kuroda,
K. Takami, I. Murata, A. S. Medvedev, N. Yoshida, K. Toriumi, S.
Aoki, H. Sagawa, Y. Kasaba, N. Terada●南極域における大気重力波のスーパープレッシャー気球観測計画 . [ 宇宙航空研究開発機構研究開発報告 : 大気球研究報告 , 20(9), (2021),
19-33] 冨川喜弘 , 佐藤薫 , 斎藤芳隆 , 村田功 , 平沢尚彦 , 高麗正史 , 中
篠恭一 , 秋田大輔 , 松尾卓摩 , 藤原正智 , 吉田理人

[Bioresource Technology, 336, (2021), 125306] Jiayuan Ji,
Jialing Ni, Akito Ohtsu, Naoko Isozumi, Yisong Hu, Runda Du,
Yujie Chen, Yu Qin, Kengo Kubota, Yu-You Li● Niche differentiation of phenol-degrading microorganisms
in UASB granular sludge as revealed by fluorescence in situ
hybridization. [Engineering, In Press, (2021)] Kengo Kubota, Kei
Igarashi, Masayoshi Yamada, Yasuyuki Takemura, Yu-You Li,
Hideki Harada● Sequence-Specific Capture of Oligonucleotide Probes(SCOPE): a Simple and Rapid Microbial rRNA Quantification
Method Using a Molecular Weight Cutoff Membrane. [Appliedand Environmental Microbiology, 87(20), (2021), e01167-21]
Yasuyuki Takemura, Yuji Sekiguchi, Kazuaki Syutsubo, Hideki
Harada, Tatsuo Omura, Yu-You Li, Kengo Kubota● The impact of calcium supplementation on methane
fermentation and ammonia inhibition of fish processing
wastewater. [Bioresource Technology, 337, (2021), 125471] Eli
Hendrik Sanjaya, Hui Cheng, Yu Qin, Kengo Kubota, Yu-You Li● PMA-PCR 法を用いた高温嫌気性消化汚泥の微生物群集構造の解
明 . [ 土木学会論文集 G( 環境 ), 77(7), (2021), III_103-III_109] 阿部
天磨 , 佐藤幹子 , 矢口淳一 , 李玉友 , 久保田健吾

水資源システム学分野【論文】●食品廃棄物を対象とした省エネルギー型小規模メタン発酵施設の物
質・エネルギー収支の評価 . [ 土木学会論文集 G( 環境 ), 77(7), (2021),
III_367-III_373] 丹野淳 , 佐川剛史 , 久保田健吾 , 李玉友

自然共生システム学講座
資源再生プロセス学分野【論文】● Ammonia adsorption by L-type zeolite and Prussian blue
from aqueous and culture solutions. [Colloids and Surfaces
A: Physicochemical and Engineering Aspects, 622, (2021),
126595] Tomohito Kameda, Hanako Kikuchi, Fumihiko
Kitagawa, Shogo Kumagai, Yuko Saito, Masayuki Kondo, Yoichi
Jimbo, Toshiaki Yoshioka● Bench-scale PVC swelling and rod milling of waste wire
harnesses for recovery of Cu, PVC, and plasticizers. [Journalof Material Cycles and Waste Management, 24, (2021), 12-23]
Harendra Kumar, Shogo Kumagai, Tomohito Kameda, Yuko
Saito, Toshiaki Yoshioka● Chemical Feedstock Recovery from Hard-to-Recycle
Plastics through Pyrolysis-Based Approaches and PyrolysisGas Chromatography. [Bulletin of the Chemical Society ofJapan, 94(10), (2021), 2370-2380] Shogo Kumagai, Toshiaki
Yoshioka● Combined UV-irradiation and pyrolysis-GC/MS approachfor evaluating the deterioration behavior of ethylene vinyl
acetate. [Polymer Degradation and Stability, 190, (2021),
109623] Kanako Yamada, Shogo Kumagai, Toshikazu
Shiratori, Tomohito Kameda, Yuko Saito, Atsushi Watanabe,
Chuichi Watanabe, Norio Teramae, Toshiaki Yoshioka● Continuous treatment of abandoned mine wastewatercontaining As and Fe using Mg-Al layered double hydroxides
with flocculation. [International Journal of Environmental
Science and Technology, 18, (2021), 4037-4042] X. Yang, H.
Osawa, T. Kameda, Y. Masaki, Y. Saito, S. Kumagai, T. Yoshioka● Direct dimethyl carbonate synthesis from CO 2 andmethanol catalyzed by CeO2 and assisted by 2-cyanopyridine:a cradle-to-gate greenhouse gas emission study. [GREENCHEMISTRY, 23(1), (2021), 457-469] Hajime Ohno, Mahdi
Ikhlayel, Masazumi Tamura, Kenji Nakao, Kimihito Suzuki,
Kentaro Morita, Yuzuru Kato, Keiichi Tomishige, Yasuhiro
Fukushima● Enhanced production of phenol and debromination by copyrolysis of the non-metallic fraction of printed circuit boards
and waste tires. [Green Chemistry, 23(17), (2021), 6392-6404]
Chuan Ma, Shogo Kumagai, Yuko Saito, Tomohito Kameda,
Toshiaki Yoshioka● A successful start-up of an anaerobic membrane bioreactor

72 Coexistence Activity Report 2021

Coexistence Activity Report 202173

● Estimation of recoverable resources used in lithium-ion

Shengyu Xie, Shogo Kumagai, Tomohito Kameda, Yuko Saito,●使用済みプラスチックの熱分解による化学原料化 . [ 化学工学 , 85(3),and Bioelectronics, 181, (2021), 113123] Kaoru Hiramoto,batteries from portable electronic devices in Japan. [Resources,

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Kosuke Ino, Keika Komatsu, Yuji Nashimoto, Hitoshi Shiku

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Yuko Saito, Toshiaki Yoshioka, Toshikazu Shiratoriwith carboxymethyl- β -cyclodextrin by anion exchange

146, (2021), 17-20] 吉岡敏明 , 遠藤守也

via disulfide formation using electrogenerated benzoquinone.

● Evolution of carbon nanostructure during pyrolysis ofmethod and its Ni

adsorption property. [Soft Materials,●日本化学会第 70 回進歩賞
（複合領域分野）：難リサイクル性プラスチッ[Chemistry Letters, 50, (2021), 256-259] Kosuke Ino, Ayako

homogeneous chitosan-cellulose composite fibers. [Carbon,

19(2), (2021), 139-147] Tomohito Kameda, Mao Takaizumi,

ク廃棄物を化学原料に転換する熱分解プロセスの開拓 . [ 化学と工業 ,Tamura, Kaoru Hiramoto, Mika T. Fukuda, Yuji Nashimoto,185, (2021), 27-38] Hilda Zahra, Daisuke Sawada, Shogo

Shogo Kumagai, Yuko Saito, Toshiaki Yoshioka

74(3), (2021), 184-184] 熊谷将吾

Hitoshi Shiku

Kumagai, Yu Ogawa, Leena-Sisko Johansson, Yanling Ge,● Quantification of Cellulose Pyrolyzates via a Tube Reactor●複合材料・製品の化学的手法によるリサイクルの可能性 . [ 機能材料 ,● Ion conductance-based perfusability assay of vascular

Chamseddine Guizani, Toshiaki Yoshioka, Michael Hummel

and a Pyrolyzer-Gas Chromatograph/Flame Ionization

41(1), (2021), 4-11] 吉岡敏明 , 熊谷将吾

vessel models in microfluidic devices. [Micromachines, 12(12),● Investigation of the mechanism of Cu(II) removal using

Detector-Based System. [ACS Omega, 6(18), (2021), 12022-【著書】(2021), 1491] Rise Akasaka, Masashi Ozawa, Yuji Nashimoto,

Mg-Al layered double hydroxide intercalated with carbonate:12026] Shogo Kumagai, Yusuke Takahashi, Tomohito Kameda,●第Ⅱ編 第 8 章 熱分解法によるプラスチックのケミカルリサイクルの研究

Kosuke Ino, Hitoshi Shiku

Equilibrium and pH studies and solid-state analyses.

Yuko Saito, Toshiaki Yoshioka

開発動向 ., 第Ⅲ編 第 2 章 異種ポリマーまたは金属との複合プラスチック● Micropipette-based navigation in a microvascular model[Inorganic Chemistry Communications, 132, (2021), 108839]● Regeneration of carbonate-intercalated Mg-Al layered

製品の化学的素材分離 ., 第Ⅲ編 第 6 章 湿式法を用いたハロゲン含有プ

for imaging endothelial cell topography using scanning ion

Xinyi Yang, Tomohito Kameda, Yuko Saito, Shogo Kumagai,

double hydroxides (CO 3 -Mg-Al LDHs) by CO 2 -induced

ラスチックの化学リサイクル . [ プラスチックのケミカルリサイクル技術 , 吉

conductance microscopy. [Analytical Chemistry, 93, (2021),

Toshiaki Yoshioka

desorption of anions (X) from X-Mg-Al LDH (X = Cl, SO4 ,岡敏明 監修 , (2021), シーエムシー出版 ] 吉岡敏明 , 熊谷将吾 , 齋藤優子

4902-4908] Noriko Taira, Yuji Nashimoto, Kosuke Ino, Hiroki● Kinetic and equilibrium analyses of lactate adsorption by

or NO 3): A kinetic study. [Chemical Engineering ResearchIda, Takuto Imaizumi, Akichika Kumatani, YasufumiTakahashi,

Cu-Al and Mg-Al layered double hydroxides (Cu-Al LDH andand Design, 165, (2021), 207-213] Tomohito Kameda, Hiroki

Hitoshi Shiku

Mg-Al LDH) and Cu-Al and Mg-Al layered double oxides (Cu-Al

Uchida, Shogo Kumagai, Yuko Saito, Keiichi Mizushina, Ichirou

LDO and Mg-Al LDO). [Nano-Structures & Nano-Objects, 25,

Itou, Tianye Han, Toshiaki Yoshioka

環境分析化学分野(2021), 100656] Tomohito Kameda, Kazuya Horikoshi, Hanako● Removal of cesium ions from A-type zeolites using sodium

Kikuchi, Fumihiko Kitagawa, Shogo Kumagai, Yuko Saito,

tetrakis(4-fluorophenyl)borate and sodium tetraphenylborate.

【論文】

Masayuki Kondo, Yoichi Jimbo, Toshiaki Yoshioka[Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 327(1),● Kinetics and adsorption isotherm of ammonia uptake by(2021), 337-344] Yuko Saito, Shota Shimizu, Shogo Kumagai,

cation exchange resins and treatment of mixed aqueous

Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka

lactate-ammonia by Mg-Al layered double oxide and the● Removal of sulfate from wastewater via synthetic Mg-

resins. [Journal of Water Process Engineering, 41, (2021),

Al layered double hydroxide: An adsorption, kinetics, and102027] Tomohito Kameda, Kazuya Horikoshi, Shogothermodynamic study. [Journal of the Indian Chemical Society,

Kumagai, Yuko Saito, Toshiaki Yoshioka

98, (2021), 100185] Mir Tamzid Rahman, Tomohito Kameda,● Lactate adsorption by layered double hydroxides in

Takao Miura, Shogo Kumagai, Toshiaki Yoshioka

aqueous solution and cell culture medium. [Colloids and● Sustainable Advance of Cl Recovery from Polyvinyl

Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 612,

Chloride Waste Based on Experiment, Simulation, and Ex(2021), 125975] Tomohito Kameda, Hanako Kikuchi, Fumihiko

Ante Life-Cycle Assessment. [ACS Sustainable Chemistry &Kitagawa, Shogo Kumagai, Yuko Saito, Masayuki Kondo, Yoichi

Engineering, 9, (2021), 14112-14123] Jiaqi Lu, Shogo Kumagai,

Jimbo, Toshiaki Yoshioka

Yasuhiro Fukushima, Hajime Ohno, Siqingaowa Borjigin,

環境生命機能学分野● Latest Trends in Pyrolysis Gas Chromatography for Analytical

Tomohito Kameda, Yuko Saito, Toshiaki Yoshioka

and Applied Pyrolysis of Plastics. [Analytical Sciences, 37(1),● Synthesis of layered double hydroxide nanosheets in an【論文】(2021), 145-157] Shogo KUMAGAI, Toshiaki YOSHIOKA

aqueous solvent and their Ni● Low-temperature catalytic upgrading of waste polyolefinicClay Science, 200, (2021), 105911] Tomohito Kameda, Daichi

plastics into liquid fuels and waxes. [Applied Catalysis B:

Ikeda, Shogo Kumagai, Yuko Saito, Toshiaki Yoshioka

Environmental, 285, (2021), 119805] Yosuke Nakaji, Masazumi● Synthesis of MnO2/Mg-Al layered double hydroxide andTamura, Shuhei Miyaoka, Shogo Kumagai, Mifumi Tanji,evaluation of its NO-removal performance. [Journal of Alloys

Yoshinao Nakagawa, Toshiaki Yoshioka, Keiichi Tomishige

and Compounds, 867, (2021), 159038] Yuriko Takahashi,● Mitigation of bromine-containing products during pyrolysis

Hiroki Uchida, Tomohito Kameda, Shogo Kumagai, Yuko Saito,of polycarbonate-based tetrabromobisphenol A in theKeiichi Mizushina, Ichiro Itou, Tianye Han, Toshiaki Yoshioka

presence of copper(I) oxide. [Journal of Hazardous Materials,●資源の循環に関する国際的動向―EU の二次資源関連制度を中心に409, (2021), 124972] Sylwia Oleszek, Shogo Kumagai, Mariusz―. [ 金属 , 91(10), (2021), 806-812] 白鳥寿一 , 齋藤優子

Grabda, Kenji Shiota, Toshiaki Yoshioka, Masaki Takaoka【総説・解説】● One-pot wet ball-milling for waste wire-harness recycling.

● 10th International Symposium on Feedstock Recycling of[Journal of Material Cycles and Waste Management, 23(2),Polymeric Materials (10th ISFR 2019) 報告 . [ プラスチックリサイク(2021), 461-469] Harendra Kumar, Shogo Kumagai, Tomohito

ル化学研究会ニュースレター , 36, (2021), 15-22] 熊谷将吾

Kameda, Yuko Saito, Toshiaki Yoshioka●プラスチックリサイクルで 活 躍する熱 分 解 分析 法 . [MATERIAL● Prediction of pyrolyzate yields by response surface

STAGE, 21(5), (2021), 52-58] 熊谷将吾 , 吉岡敏明

methodology: A case study of cellulose and polyethylene●海洋プラスチック問題とリサイクル . [ 生活と環境 , 766, (2021), 61-

co-pyrolysis. [Bioresource Technology, 337, (2021), 125435]

67] 吉岡敏明

74 Coexistence Activity Report 2021

2+

2+

uptake characteristics. [Applied● Enhanced TbIII-centered Luminescence due to Elongated
Methylene Arms of Tripodal Schiff Base Ligand. [Chemistry
Letters, 50(7), (2021), 1382-1384] Ryunosuke Karashimada,
Takafumi Kambe, Chikai Igarashi, Atsuko Masuya-Suzuki,
Nobuhiko Iki● Short Radiative Lifetime and Non‐Triplet Sensitization in
Near‐Infrared‐Luminescent Yb(III) Complex with Tripodal
Schiff Base. [ChemistryOpen, 10(1), (2021), 46-55] Atsuko
Masuya‐Suzuki, Satoshi Goto, Takafumi Kambe, Ryunosuke
Karashimada, Yasuhiro Kubota, Nobuhiko Iki● Thermally- drawn multi- electrode fibers for bipolarelectrochemistry and magnified electrochemical imaging.
[Advanced Materials Technologies, in press] Tomoki Iwama,
Yuanyuan Guo, Shoma Handa, Kumi Y. Inoue, Tatsuo
Yoshinobu, Fabien Sorin, Hitoshi Shiku● Topography and Permeability Analyses of Vasculatureon-a-Chip Using Scanning Probe Microscopies. [Advanced
Healthcare Materials, 10, (2021), 2101186] Yuji Nashimoto,
Minori Abe, Ryota Fujii, Noriko Taira, Hiroki Ida, Yasufumi
Takahashi, Kosuke Ino, Javier Ramon-Azcon, Hitoshi Shiku● Nanoscale Visualization of Morphological Alteration of
Live-Cell Membranes by the Interaction with Oligoarginine
Cell-Penetrating Peptides. [Analytical Chemistry, 93(13),(2021), 5383-5393] Hiroki Ida, Yasufumi Takahashi, Akichika
Kumatani, Hitoshi Shiku, Tomo Murayama, Hisaaki Hirose,● Detection and 2D imaging of dopamine distribution using
a closed bipolar electrode system by applying cathodic
luminophore. [ChemElectroChem, 8(18), (2021), 3492-3498]
Tomoki Iwama, Mayo Komatsu, Kumi Y. Inoue, Hitoshi Shiku● Electrochemical imaging of endothelial permeability
using a large-scale integration-based device. [ACS Omega,
6(51), (2021), 35476-35483] Kosuke Ino, Hao-Jen Pai, Kaoru
Hiramoto, Yoshinobu Utagawa, Yuji Nashimoto, Hitoshi Shiku● Electrochemical Immunoassay with Dual Signal Amplification
for Redox Cycling within a Nanoscale Gap. [ACS Applied Nano
Materials, 4(11), (2021), 12393-12400] Kentaro Ito, Kumi Y.
Inoue, Takahiro Ito-Sasaki, Kosuke Ino, Hitoshi Shiku● Electrochemical Sensor to Detect Proteinuria Using
Peptidases and Glutamate Oxidase Jointly Immobilized on a
Prussian Blue-modified Electrode. [Electrochemistry, 89(5),(2021), 409-414] Kentaro Ito, Kumi Y. Inoue, Tsubasa Miura,
Tomokazu Matsue, Hitoshi Shiku● Electrochemiluminescence imaging of respiratory activity ofcellular spheroids using sequential potential steps. [Biosensors

Shiroh Futaki, Tomokazu Matsue●多点液滴デバイスを用いるレドックスサイクリングによるメチレンブ
ルーの電気化学計測 . [ 分析化学 , 70(3), (2021), 183-189] 平本薫 ,小松慶佳 , 山田祐大 , 梨本裕司 , 末永智一 , 伊野浩介 , 珠玖仁●多点電気化学測定によるゼブラフィッシュ胚の 酸素消費量と運動の同時リアルタイム評価．[ 分析化学 , 70(9), (2021), 535-540] 鈴木雅登 ,岩木ゆか , 寺尾和輝 , 國方亮太 , 須田篤史 , 井上 ( 安田 ) 久美 , 伊野浩介,
末永智一 , 安川智之
【総説・解説】● Bipolar-electrode-based electrochromic devices foranalytical applications – A review. [Electroanalysis, accepted]
Siti Masturah, binti Fakhruddin, Kosuke Ino, Kumi Y. Inoue, Yuji
Nashimoto, Hitoshi Shiku● In vitro electrochemical assays for vascular cells and organs.
[Electrochemical Science Advances, (2021), e2100089]
Yoshinobu Utagawa, Kaoru Hiramoto, Yuji Nashimoto, Kosuke
Ino, Hitoshi Shiku●電気化学反応を使ったハイドロゲルのバイオファブリケーション. [ 月刊バイオインダストリー , 38(10), (2021), 40-48] 伊野浩介 , 宇田川喜信 , 梨本裕司 , 珠玖仁● バイポーラ電極を用いるバイオセンサの開発 . [ 月刊 Bioindustry,
38(5), (2021), 57-67] 井上（安田）久美

Coexistence Activity Report 2021

75

資源循環プロセス学講座

複合材料設計学分野（成田研）

複合材料設計学分野（コマロフ研）

環境グリーンプロセス学分野

【論文】

【論文】

● A Rev i ew o f P i e zo e l e c t r i c a n d M a g n e to s t r i c t i ve

● Characterization of acoustic streaming in water andBiosensor Materials for Detection of Covid-19 and Other

aluminum melt during ultrasonic irradiation. [Ultrason.

Viruses. [Advanced Materials, 33, (2021), 2005448] Fumio

Sonochem., 71, (2021), 105381] Takuya Yamamoto, Kazuki

Narita, Zhenjin Wang, Hiroki Kurita, Zhen Li, Yu Shi, Yu Jia,

Kubo, Sergey V. Komarov

Constantinos Soutis● Enhancement of oscillation amplitude of cavitation bubble● Design and Finite Element Simulation of Metal-Coredue to acoustic wake effect in multibubble environment.

Piezoelectric Fiber/Epoxy Matrix Composites for Virus[Ultrason. Sonochem., 78, (2021), 105734] Takuya Yamamoto,Detection. [Sensors and Actuators A, 327(15), (2021), 112742]

Sergey V. Komarov

Y. Wang, Y. Shi, F. Narita● Fabrication of Al-Bi frozen emulsion alloys due to high-● Effect of Silk Fibroin Concentration on the Properties

intense ultrasound irradiation. [J. Alloys Comp., 859, (2021),

of Polyethylene Glycol Dimethacrylates for Digital Light

158231] Sergey V. Komarov, Takuya Yamamoto, Jincheng Sun

Processing Printing. [Advanced Engineering Materials, 23(9),● High-speed imaging of ultrasonic emulsification using(2021), 2100487] Satoshi Egawa, Hiroki Kurita, Teruyoshi

a water-gallium system. [Ultrason. Sonochem., 71, (2021),

Kanno, Fumio Narita

105387] Takuya Yamamoto, Ryo Matsutaka, Sergey V. Komarov● Electric polarization and crystal orientation of lead zirconate● Incorporation of powder particles into impeller-stirred liquidtitanate under mechanical stress due to embedding in a metalbath through vortex formation. [Materials, 14, (2021), 2710]

環境分子化学分野

matrix. [SN Applied Sciences, 3, (2021), Article number: 807]

Sergey V. Komarov, Takuya Yamamoto, Hirotada Arai

Tetsuro Yanaseko, Hiroshi Sato, Fumio Narita, Hiroshi Asanuma● Influence of Thomson effect on amorphization in phase-【論文】● Evaluation of Electromechanical Properties and Conversion

change memory: Dimensional analysis based on Buckingham's

Efficiency of Piezoelectric Nanocomposites with Carbon-Fiber-Π theorem for Ge2Sb2Te5. [Mater. Res. Exp., 8, (2021), 115902]

Reinforced Polymer Electrodes for Stress Sensing and Energy

Takuya Yamamoto, Shogo Hatayama, Yun-Heub Song, Yuji Sutou

Harvesting. [Polymers, 13(18), (2021), 3184] Yaonan Yu, Fumio● Influence of ultrasound irradiation on transient solidification

Naritacharacteristics in DC casting process: Numerical simulation● Fabrication, Tensile Properties, and Photodecomposition ofand experimental verification. [J. Mater. Process. Technol., 294,

Basalt Fiber-Reinforced Cellulose Acetate Matrix Composites.

(2021), 117116] Takuya Yamamoto, Sergey V. Komarov[Polymers, 13, (2021), 3944] Yuxi Shen, Alia Gallet-Pandellé,● Investigation on three - dimensional morphology of

Hiroki Kurita, Fumio Narita

channel-type macrosegregation in DC cast Al-Mg billets● Mechanical properties of mechanically-defibrated cellulose

through numerical simulation. [JOM, 73, (2021), 3838-3847]

nanofiber reinforced epoxy resin matrix composites. [Journal

Takuya Yamamoto, Keisuke Kamiya, Takashi Kubo, Masanoriof Composite Materials, 55(4), (2021), 455-464] Hiroki Kurita,

Tsunekawa, Sergey V. Komarov

Ryugo Ishigami, Chen Wu, Fumio Narita● Numerical prediction of channel-type segregation formation● Nanocellulose reinforced silkworm silk fibers for applicationin DC casting of Al-Mg billet. [Metall. Mater. Trans. B, 52B,

to biodegradable polymers. [Materials & Design, 202, (2021),(2021), 4046-4060] Takuya Yamamoto, Keisuke Kamiya, Keita

109537] Chen Wu, Satoshi Egawa, Teruyoshi Kanno, Hiroki

Fukawa, Shohei Yomogida, Takashi Kubo, Masanori Tsunekawa,

Kurita, Zhenjin Wang, Eiji Iida, Fumio Narita

Sergey V. Komarov● On the Possibility of Developing Magnetostrictive Fe-Co/● Optical and electrical properties of InxGa1-xSe mixed crystal

Ni Clad Plate with Both Vibration Energy Harvesting and Massgrown from indium flux by the traveling heater method. [J. Elect.

Sensing Elements. [Materials, 14(16), (2021), 4486] Kotaro

Mater., 50, (2021), 2649-2655] Y. Sato, C. Tang, K. Watanabe, M.

Mori, Yinli Wang, Kenichi Katabira, Daiki Neyama, Ryuichi

Nakajima, T. Yamamoto, N. Tezuka, T. Tanabe, Y. Oyama

Onodera, Daiki Chiba, Masahito Watanabe, Fumio Narita● Physical modeling of rotary flux injection in an aluminum● Structural design and performance evaluation of FeCo/

melting furnace. [Metall. Mater. Trans. B, 52B, (2021), 3363-

epoxy magnetostrictive composites. [Composites Science and3372] Takuya Yamamoto, Hanako Takahashi, Sergey V. Komarov,

Technology, 210, (2021), 108840] Zhenjun Yang, Zhenjin Wang,

Masaya Shigemitsu, Ryosuke Taniguchi, Yasuo Ishiwata

Kenya Nakajima, Daiki Neyama, Fumio Narita【総説・解説】

環境材料表面科学分野● Tensile Properties of Mechanically-Defibrated Cellulose●アルミニウム生産プロセスにおける OpenFOAM の活用 . [ 伝熱 ,Nanofiber-Reinforced Polylactic Acid Matrix Composites

60(July), (2021), 34-39] 山本卓也 , コマロフセルゲイ【論文】

Fabricated by Fused Deposition Modeling. [Transactions of●アルミニウム溶湯処理プロセス中の環境負荷低減技術開発 . [まてりあ,

Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, 38(1),60, (2021), 347-350] 山本卓也

(2021), 68-74] H. Kurita, C. Bernard, A. Lavrovsky, F. Narita●回転円筒による高効率熱交換技術―伝熱面への無機マテリアル生成に【論文】● Additive-free hydrothermal leaching method with low
environmental burden for screening of strontium in soil.
[Environmental Science and Pollution Research, 28(39), (2021),
55725-55735] Takuma Kato, Mika Nagaoka, Haixin Guo, Hiroki
Fujita, Taku Michael Aida, Richard Lee Smith● Amino-functional biocarbon with CO2 -responsive property
for removing copper(II) ions from aqueous solutions. [Colloids
and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects,
616, (2021), 126304] Yuto Inoue, Haixin Guo, Tetsuo Honma,
Richard Lee Smith● Direct one-pot synthesis of ordered mesoporous carbons
from lignin with metal coordinated self-assembly. [Green
Chemistry, 23(21), (2021), 8632-8642] Xiaoqi Wang, Xiaoning
Liu, Richard Lee Smith, Yining Liang, Xinhua Qi● High-capacity structured MgO-Co adsorbent for removalof phosphorus from aqueous solutions. [Chemical Engineering
Journal, 426, (2021), 131381] Xiaoning Liu, Yicong Wang,
Richard L. Smith, Junyan Fu, Xinhua Qi● Mg-coordinated self-assembly of MgO-doped orderedmesoporous carbons for selective recovery of phosphorus
from aqueous solutions. [Chemical Engineering Journal, 406,
(2021), 126748] Xiaoning Liu, Junyan Fu, Yiwei Tang, Richard L.
Smith, Xinhua Qi● Role of impurity components and pollutant removal
processes in catalytic oxidation of o-xylene from simulatedcoal-fired flue gas. [Science of the Total Environment, 764(10),(2021), 142805] Yuting Wang, Xiao Zhang, Boxiong Shen,
Richard Lee Smith, Haixin Guo● Role of virgin coconut oil (VCO) as co-extractant for
obtaining xanthones from mangosteen (Garcinia mangostana)pericarp with supercritical carbon dioxide extraction. [Journalof Supercritical Fluids, 176, (2021), 105305] Siew Lee Kok,
Wan Jun Lee, Richard Lee Smith, Norhidayah Suleiman,
Kriskamol Na Jom, Kanithaporn Vangnai, Amir Hamzah Bin
Sharaai, Gun Hean Chong● Selective conversion of furfuryl alcohol to levulinic acidby SO3 H-containing silica nanoflower in GVL/H2O system.
[Renewable Energy, 171, (2021), 124-132] Ruoqing Wang, Feng
Shen, Yiwei Tang, Haixin Guo, Richard Lee Smith, Xinhua Qi● Supercritical water pretreatment method for analysis ofstrontium and uranium in soil (Andosols). [Applied Radiation
and Isotopes, 168, (2021), 109465] Mika Nagaoka, Hiroki
Fujita, Taku Michael Aida, Haixin Guo, Richard Lee Smith【総説・解説】● Critical assessment of reaction pathways for conversion ofagricultural waste biomass into formic acid. [Green Chemistry,
23(4), (2021), 1536-1561] Feng Shen, Richard Lee Smith, Jialu
Li, Haixin Guo, Xiao Zhang, Xinhua Qi

よる伝熱性能低下を抑制―. [ 無機マテリアル学会学会誌 , 28, (2021),
215-218] 丸岡伸洋, 小野寿光 , 遠藤聡 , 相澤直信, 山本卓也 , 佐々木裕,
高島正 , 小山克博 , 前田圭一郎

76 Coexistence Activity Report 2021

●機械撹拌中浮遊油膜巻き込みメカニズムの解明 . [ 京都大学学術情報
メディアセンター・センター全国共通 [ 広報 ], 20(1), (2021), 2-3] 山本卓也●超音波処理におけるシミュレーション : キャビテーション気泡ダイナミ
クスと音響流 . [ 化学工業 , (2021), 454-459] 山本卓也 , コマロフセル
ゲイ●伝熱面を機械的に更新する、熱交換技術 . [ クリーンエネルギー ,30(9), (2021), 22-28] 丸岡伸洋 , 山本卓也 , 小野寿光 , 遠藤聡 , 佐々木裕 , 高島正 , 小山克博 , 前田圭一郎【著書】●攪拌時に生成する表面渦形成と気泡分裂挙動に対する数値シミュレー
ション. [ 攪拌技術とスケールアップ、シミュレーションの活用 , 技術情報協会 , (2021), 320-327] 山本卓也 , コマロフセルゲイ

環境創成計画学講座● Dimethyl carbonate (DMC) synthesis from methanoland carbon dioxide in the presence of ZrO2 solid solutions
and yield improvement by applying a natural convection
circulation system. [Chemical Engineering Journal, 429(1),(2022), 132378] Qingxin Zheng, Ryo Nishimura, Yoshiyuki
Sato, Hiroshi Inomata, Masaki Ota, Masaru Watanabe,
Séverine Camy (Available online 11 September 2021.)● Experiments and Simulation of Counter-Current Extraction(Subcritical Fluid Separation) by Supercritical CO2 with HopsExtract Ethanol Solution. [KAGAKU KOGAKU RONBUNSHU,
47(2), (2021), 23-27] Yusuke Ueno, Yuki Hoshino, Masaki Ota,
Yoshiyuki Sato, Hiroshi Inomata● Measurement and correlation of vapor-liquid distribution
coefficients of compounds contained in hops-extract ethanol
solution with supercritical CO2. [Kagaku Kogaku Ronbunshu,
47(2), (2021), 17-22] Yuki Hoshino, Yusuke Ueno, Masaki Ota,
Yoshiyuki Sato, Hiroshi Inomata● Removal of chlorophyll and pheophorbide from Chlorella
pyrenoidosa by supercritical fluid extraction: Potentialof protein resource. [Bioscience, Biotechnology andBiochemistry, 85(7), (2021), 1759-1762] Taiki Miyazawa, Ohki
Higuchi, Masato Sasaki, Masaki Ota, Tsutomu Aida, Hideo
Takekoshi, Hiroshi Inomata, Teruo Miyazawa● Activity for the ORR on Pt-Pd-Co ternary alloy electrodes
is markedly affected by surface structure and composition.
[Electrochemistry Communications, 125, (2021), 107007]
Mashu Torihata, Masashi Nakamura, Naoto Todoroki,
Toshimasa Wadayama, Nagahiro Hoshi● Atomically resolved interface structures of vacuum-

Coexistence Activity Report 2021

77

deposited Pt on SnO2(110), (101), and (111). [Journal of Vacuum
Science & Technology A, 39(6), (2021), 60402] Yoshihiro
Chida, Naoto Todoroki, Toshimasa Wadayama● Electrochemical stability of stainless-steel-made anode foralkaline water electrolysis: Surface catalyst nanostructuresand oxygen evolution overpotentials under applying potential
cycle loading. [Electrochemistry Communications, 122, (2021),
106902] Naoto Todoroki, Toshimasa Wadayama● Hydrogen Peroxide Generation and Hydrogen Oxidation
Reaction Properties of Ir(111)-, (100)-, and (110)-Low-Index
Single-Crystal Surfaces. [The Journal of Physical Chemistry C,
125(39), (2021), 21481-21487] Kenta Hayashi, Takeru Tomimori,
Yoshihiro Chida, Naoto Todoroki, Toshimasa Wadayama● Oxygen Reduction Reaction of Third Element-Modified Pt/
Pd(111): Effect of Atomically Controlled Ir Locations on the
Activity and Durability. [ACS Catalysis, 11(3), (2021), 15541562] Keisuke Kusunoki, Daisuke Kudo, Kenta Hayashi,
Yoshihiro Chida, Naoto Todoroki, Toshimasa Wadayama

地球環境変動学分野【論文】● Seasonal variations of SF6, CO2, CH4, and N2O in the UT/LS
region due to emissions, transport, and chemistry. [Journalof Geophysical Research: Atmospheres, 126(4), (2021),
e2020JD033541] Bisht, J. S. H., T. Machida, N. Chandra, K.
Tsuboi, P. Patra, T. Umezawa, Y. Niwa, Y. Sawa, S. Morimoto, T.
Nakazawa, N. Saito and M. Takigawa● New approach to evaluate satellite derived XCO 2 overoceans by integrating ship and aircraft observations. [Atmos.
Chem. Phys., 21(10), (2021), 8255-8271] Müller, A., Tanimoto,
H., Sugita, T., Machida, T., Nakaoka, S., Patra, P. K., Laughner, J.,
and Crisp, D.
● Technical note: A high-resolution inverse modelling
technique for estimating surface CO2 fluxes based on the
NIES-TM–FLEXPART coupled transport model and its adjoint.
[Atmos. Chem. Phys., 21(2), (2021), 1245-1266] Maksyutov,
S., Oda, T., Saito, M., Janardanan, R., Belikov, D., Kaiser, J. W.,
Zhuravlev, R., Ganshin, A., Valsala, V. K., Andrews, A., Chmura,L., Dlugokencky, E., Haszpra, L., Langenfelds, R. L., Machida, T.,

連携講座
環境適合材料創製学分野【論文】● A consideration of total energetics for close-packed
polytypes from viewpoint of atomistic interaction distance.
[MRS Advances, 6, (2021), 170-175] Shinya Ogane and Koji
Moriguchi● A computational experiment on deducing phase diagramsfrom spatial thermodynamic data using machine learningtechniques. [Calphad, 74, (2021), 102303] Kazumasa Tsutsui
and Koji Moriguchi● Analysis of hydration effect based on standard redox
potential of metals calculated by density functional theory
combined with the reference interaction site model. [MRSAdvances, 6, (2021), 583-587] Yuta Tanaka and K Moriguchi● ANNNI model descriptions on structural energetics for a

Nakazawa, T., Ramonet, M., Sweeney, C., and Worthy, D.
● Estimation of fire-induced carbon emissions from Equatorial
Asia in 2015 using in situ aircraft and ship observations.
[Atmos. Chem. Phys., 21(12), (2021), 9455-9473] Niwa, Y.,
Sawa, Y., Nara, H., Machida, T., Matsueda, H., Umezawa, T., Ito,
A., Nakaoka, S.-I., Tanimoto, H., and Tohjima, Y.
● Measurement report: Regional characteristics of seasonal
and long-term variations in greenhouse gases at Nainital, India,
and Comilla, Bangladesh. [Atmos. Chem. Phys., 21(21), (2021)
16427-16452] Nomura, S., Naja, M., Ahmed, M. K., Mukai, H.,
Terao, Y., Machida, T., Sasakawa, M., and Patra, P. K.
● First ground-based Fourier transform infrared (FTIR)
spectrometer observations of HFC-23 at Rikubetsu, Japan,
and Syowa Station, Antarctica. [Atmos. Meas. Tech., 14(9),(2021), 5955-5976] Takeda, M., H. Nakajima, I. Murata, T.
Nagahama, I. Morino, G. C. Toon, R. F. Weiss, J. Mühle, P. B.
Krummel, P. J. Fraser, and H. -J. Wangwide variety of metallic polytypes composed of close-packed
layers. [MRS Advances, 6, (2021), 163-169] Koji Moriguchi,
Taku Miyakawa, Shinya Ogane, Riku Sato, Kazumasa Tsutsui,
Yuta Tanaka● Theoretical Relation between Polytype Energetics andEffective Atomistic Interaction Based on Interlayer Partial
Energy Model. [ECS Meeting Abstracts, MA2021-02, (2021),
1721] Shinya Ogane, Riku Sato, Taku Miyakawa, Yuta Tanaka,
Kazumasa Tsutsui, Koji Moriguchi●炭材共存下の鉄鉱石焼結層内における鉄系凝結材の酸化反応促進 .
[ 鉄と鋼 , 107(6), (2021), 439-446] 昆野友城 , 丸岡大佑 , 村上太一 ,葛西栄輝●低スラググリーンペレットの焼結層下層配置による焼結生産性および品質向上 . [ 鉄と鋼 , 107(6), (2021), 471-482] 松村勝 , 山口泰英 , 樋
口謙一 , 村上太一 , 前田敬之

78 Coexistence Activity Report 2021

Coexistence Activity Report 2021

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博士・修士論文題目一覧（ 令和 3年 3月・9月修了）

of microbial coexistence and interplay（共存化合物存在下で安定な 1,4- ジオキサン分解コンソーシアムの評価－微生物共存と相互作用の役割－）”●武田 智子“Governance of Wastewater Management to Minimize the
Impact of Disasters and Epidemics（災害や感染症の被害を軽減す
る排水管理のガバナンス）”
指導教員：李 玉友 教授●武山 詳

研究指導教員：簡 梅芳 助教●叢 鳴「都市における有機性廃棄物の分散型処理とエネルギー回収システムに関する研究」
指導教員：李 玉友 教授●田代 藍“Post-disaster coastal environments and human health（被災地の沿岸環境と人の健康との関連）”
指導教員：中谷 友樹 教授「高温延性地殻のき裂のすべり挙動に関する研究」● Sandia Primeia“Potential of a microbial consortium to degrade petroleumhydrocarbons in correlated with biosurfactants production（生物界面活性剤の産生を伴う効果的な石油炭化水素分解微生物コン
ソーシアム）”
指導教員：井上 千弘 教授
研究指導教員：簡 梅芳 助教●青木 英彦
「セラミックス粉末成形・焼結のシミュレーションに関する研究」
指導教員：松原 秀彰 教授
研究指導教員：上高原 理暢 教授●宮坂 聡史「直流電界下における溶融ソーダライムシリケートガラス中のイオン移動現象の理解と板ガラスの機能化への応用に関する研究」
指導教員：小俣 孝久 教授●泉 佑太“Processing Methodologies of Time-Series Dataset in GroundBased Radar for Near-Real-Time Terrain Change Monitoring（準
リアルタイム地表面変化観測のための地表設置型レーダ時系列データ処
理手法）”
指導教員：佐藤 源之 教授●銭 照杰
“Analysis of cadmium and zinc absorption processes in a
hyperaccumulator Arabidopsis halleri ssp. gemmifera（高蓄積植物ハクサンハタザオのカドミウムと亜鉛吸収プロセスの解析）”
指導教員：井上 千弘 教授●仲本 龍一郎“Integration of material synthesis and recycling process toconstruct an eco-friendly platinum circulation（材料合成とリサイ
クルの融合によるエコフレンドリーな白金循環の構築）”
指導教員：高橋 英志 教授●谷 占勇“Modification of polymeric carbon nitride based
photocatalysts for enhanced photocatalytic NO removal
performance（NO 除去光触媒性能を向上させるためのカーボンナイト
ライドベース光触媒修飾）”
指導教員：殷 澍 教授

80 Coexistence Activity Report 2021

● Chelsea Adelina Langa“Appropriate site selection method of waste disposal site
based on analytic hierarchy process reflecting dynamic social
data and geo-informatics（動的な社会データと地理情報を反映した
階層解析法に基づく廃棄物処分場の適地選定法）”
指導教員：駒井 武 教授
● Tsogtbaatar Amarsaikhan“Quantitative Characterization of Subsurface Environment by
Ground Penetrating Radar（地中レーダによる地下環境の定量的性
状評価）”

指導教員：土屋 範芳 教授
研究指導教員：坂口 清敏 准教授【令和 3 年 3 月修了】93 名

指導教員：井上 千弘 教授

博士論文【令和 3 年 3 月修了】11 名

修士論文【令和 3 年 9 月修了】13 名●魏 書君“Molecular biological analysis on arsenic transport andaccumulation in Pteris vittata（モエジマシダのヒ素輸送と蓄積の分子生物学的解析）”
指導教員：井上 千弘 教授
研究指導教員：簡 梅芳 助教● Astin Nurdiana“Fluid-rock reactions and porosity generation induced by
infiltration of pegmatitic fluids at mid-crustal depths（中部地殻におけるペグマタイト質流体の侵入に起因する岩石−流体反応と空隙形成）”
指導教員：岡本 敦 教授
● Christine Dwi Ariani Wiyono“Molecular approaches to elucidate cadmium and zincaccumulation mechanism in Arabidopsis halleri ssp. gemmifera（ハクサンハタザオのカドミウムと亜鉛蓄積機構解明の分子生物学的アプ
ローチ）”
指導教員：井上 千弘 教授
研究指導教員：簡 梅芳 助教● Kevin Muhamad Lukman“Blue carbon perceptions by locals deriving from coastal
ecosystem services: A proposal for sustainable communitybased managements in Indonesia（沿岸部生態系サービスに由来するブルーカーボンに関する地域住民の認識：インドネシアにおけるコミュ
ニティ・ベース管理への提案）”
指導教員：松八重 一代 教授● Jay Mar Dioquito Quevedo“Social and policy science of blue carbon ecosystems
assessment: Local perceptions towards global benefits andcontributions in the Philippines（ブルーカーボン生態系評価の社会・
政策科学的研究： フィリピンにおけるグローバルな便益と貢献に関する
地域住民の認識）”
指導教員：松八重 一代 教授● Tanmoy Roy Tusher

指導教員：佐藤 源之 教授●何 星融“Carbon Capture and Utilization via Mineral Carbonation of
Alkaline Wastes without CO2 Purification and Pressurization（二酸化炭素の高純度化及び圧縮を必要としない塩基性廃棄物の炭酸塩鉱物化による二酸化炭素の有効利用）”
指導教員：柴田 悦郎 教授
研究指導教員：飯塚 淳 准教授● Motswaiso Fiona Segolame“Geochemical characteristics of superficial sediment and brineof the Sua Pan saline lake; environmental and sustainability
implications（スワパン塩湖の表層堆積物と塩水における地球化学的特性；環境および持続可能性の示唆）”
指導教員：駒井 武 教授
● Duong Thanh Nga“Study on Mechanical Properties of Fiber-Cement Stabilized
Soil Produced by Using Agricultural By-Products（農業廃棄物を用いた繊維質固化処理土の機械的特性に関する研究）”
指導教員：高橋 弘 教授
●遠藤 守也「東日本大震災における仙台市の取り組みから観る災害廃棄物処理の迅
速化に関する研究」
指導教員：吉岡 敏明 教授● Ardiansyah Taufik“Crystal-phase and surface-structure engineering of MoS2 for
improving gas sensor performance at room temperature（室温でのガスセンサー性能の向上に資する MoS2 の結晶相と表面構造エンジ
ニアリング）”
指導教員：殷 澍 教授

● Agni Lili Ariyanti“Characterization of root exudates from Arabidopsis halleri

ssp. gemmifera and its leaching potential for cadmium andzinc from contaminated soil（ハクサンハタザオ根分泌物の特徴づけと汚染土壌からのカドミウムと亜鉛浸出能力の検討）”
指導教員：井上 千弘 教授
研究指導教員：簡 梅芳 助教●阿部 光“Formation of amorphous silica particles and its influence on
permeability in superhot geothermal environments（超高温地熱
環境におけるアモルファスシリカ粒子の形成と透水性への影響）”
指導教員：駒井 武 教授
研究指導教員：渡邉 則昭 准教授●石井 肇「熱力学データの拡張に基づく超臨界地熱システムにおける鉱物 - 流体平衡モデリング」
指導教員：岡本 敦 教授
●一戸 遼太「戻りコンクリートを用いた地盤材料の生成と強度特性に関する研究」
指導教員：高橋 弘 教授
研究指導教員：里見 知昭 助教●今泉 冴香「液滴振動法を用いた溶融 Co-Cr-Mo 系合金の表面張力測定」
指導教員：福山 博之 教授
研究指導教員：大塚 誠 准教授●大塚 駿「多孔質シリカ真空断熱技術と相変化／化学蓄熱材を用いた熱利用シス
テムに関する研究」
指導教員：松原 秀彰 教授
研究指導教員：上高原 理暢 教授●岡﨑 匡輝「Ca ドープした HxWO3 の中温域における相安定性及び電子伝導性」
指導教員：小俣 孝久 教授
研究指導教員：鈴木 一誓 助教●韓 凝“Role of functional rhizobacteria during arsenic
phytoremediation process（ヒ素のファイトレメディエーションにおける機能性根圏細菌の位置づけ）”
指導教員：井上 千弘 教授
研究指導教員：簡 梅芳 助教●木村 ほのか「Cu ナノワイヤと ZnO の複合化による高安定性透明導電膜形成の試み」
指導教員：高橋 英志 教授
研究指導教員：横山 俊 准教授●工藤 克之「小径ショット状アノードを用いた高不純物粗銅の電解精製に関する研究」
指導教員：柴田 悦郎 教授
研究指導教員：飯塚 淳 准教授“Evaluation of a stable 1,4-dioxane-degrading microbialconsortium in the presence of co-occurring compound: Role

Coexistence Activity Report 2021

81

●国安 大和●高橋 裕介●龍尾 一海●室井 涼「遠心分離を使用した土壌からのマイクロプラスチック分離と画像処理に「軟弱地盤のバケット掘削時における抵抗力と地盤強度との関係に関す「繊維質固化処理土のせん断強度特性に関する研究」「低温高速燃焼材活用が焼結温度プロフィールおよび焼結鉱組織・品質

よるその定量方法の開発」

る研究」

指導教員：高橋 弘 教授に及ぼす効果」

指導教員：井上 千弘 教授

指導教員：高橋 弘 教授

研究指導教員：里見 知昭 助教

指導教員：松村 勝 客員教授

研究指導教員：グラウゼ ギド 准教授

研究指導教員：里見 知昭 助教●渡邉 竜也●白 皓仁●熊澤 明信●張 溶昌「熱流体シミュレーションに基づくミスト CVD 装置の開発とβ -NaGaO₂“Electrochemical imaging systems for detection of cell

「二重解放コア変形原理による地殻応力測定法の基礎研究 」「メタンハイドレート開発にフラクチャリングを応用するための流路維持の薄膜作製」

permeability（細胞透過性の電気化学イメージングシステムの構築）”

指導教員：伊藤 高敏 教授

方法の検討」

指導教員：小俣 孝久 教授

指導教員：珠玖 仁 教授

●小久保 美乃里

指導教員：伊藤 高敏 教授

研究指導教員：鈴木 一誓 助教

研究指導教員：伊野 浩介 准教授「フッ素化－脱フッ素化プロセスで合成されたピリジン型窒素ドープグラ●中洌 智郎●荒瀬 尭●阿部 充里ファイトの酸素還元反応触媒活性」「DEM-SPH を用いた転動造粒プロセスにおける核生成現象のモデル化」「強磁性共鳴によるマイクロ波加熱とその応用」「走査型イオンコンダクタンス顕微鏡を用いたフロー環境下の組織界面の指導教員：松原 秀彰 教授

指導教員：加納 純也 教授

指導教員：セルゲイ コマロフ 教授

観察」

研究指導教員：佐藤 義倫 准教授●中村 夏歩●遠藤 亘

指導教員：珠玖 仁 教授

●駒谷 拓己「多孔質セラミックスに固定した酵母による金属回収の検討」「Li5MoH11 の高純度試料合成と物性評価」

研究指導教員：梨本 裕司 助教「固体酸化物形燃料電池のその場残留応力計測」

指導教員：井上 千弘 教授

指導教員：折茂 慎一 教授●井上 雄斗

指導教員：八代 圭司 准教授

研究指導教員：簡 梅芳 助教

研究指導教員：高木 成幸 准教授「バイオマス由来の機能性炭素材料による金属廃液の処理プロセスの構●近藤 萌波●波瓦 陽之●大金 真也

築に向けた検討」“Transport phenomena of volatile chemical substances at「微細構造を制御した SOFC 空気極の電極反応解析」「金属系積層多形のエネルギー論を考慮した原子間ポテンシャルの開発」

指導教員：リチャード リー スミス 教授

boundary layer between atmosphere and soil（大気 - 土壌境界層

指導教員：川田 達也 教授

指導教員：森口 晃治 客員教授

●今泉 拓斗における揮発性化学物質の輸送現象の解明）”●野崎 純平

●金内 貴文

「灌流可能な血管網を備えた三次元組織モデルの構築法と電気化学的活

指導教員：駒井 武 教授

「Cu ナノ材料による高接着かつフレキシブルな電子回路形成」「金属集電体上に気相合成した SnO2 のオゾン生成特性」

性評価法の開発 」●後藤 空

指導教員：高橋 英志 教授

指導教員：和田山 智正 教授

指導教員：珠玖 仁 教授

「セラミックス粉末の成形および焼結のシミュレーションに関する研究」

研究指導教員：横山 俊 准教授

研究指導教員：轟 直人 准教授

研究指導教員：梨本 裕司 助教

指導教員：松原 秀彰 教授●原田 真聖●木村 杜倫●岩立 祐太研究指導教員：上高原 理暢 教授「SOFC 用 Ni 燃料極の化学状態の電気化学的評価」「構造用鋼のひずみ時効による脆化」「機械的処理を用いたバイオマスから有機酸への効率的な反応に関する●後藤 光生指導教員：八代 圭司 准教授

指導教員：大村 朋彦 客員教授

検討」

「塗布型太陽電池形成を目的とした水溶液中 CuInS2 粒子一段階合成の●藤田 一輝●篠原 宝来

指導教員：リチャード リー スミス 教授

試み」「AlN 結晶の液相成長技術の開発に向けた Ni-Al 融体の熱物性測定と熱「錯体水素化物カルシウムイオン伝導体の合成と特性評価」●大友 真由

指導教員：高橋 英志 教授

流体解析」

指導教員：折茂 慎一 教授「YMnO3 系材料の合成と酸素貯蔵能（OSC）評価」

研究指導教員：横山 俊 准教授

指導教員：福山 博之 教授

研究指導教員：高木 成幸 准教授

指導教員：殷 澍 教授

●佐藤 憲太研究指導教員：安達 正芳 助教●千田 祥大研究指導教員：朝倉 裕介 助教「歴史津波堆積物の地球化学データの統計モデルと判別分析」●古橋 龍「Pt/ スズ酸化物界面原子構造と酸素還元反応特性」●笠高 宏洋指導教員：土屋 範芳 教授「固体酸化物セルにおけるニッケル電極の形態安定性」

指導教員：和田山 智正 教授「スギ / ポリエチレン共熱分解におけるシナジー効果増強およびその機構●佐藤 隆太

指導教員：八代 圭司 准教授

研究指導教員：轟 直人 准教授

解析」「プロトン導電性酸化物の熱 - 化学 - 機械特性」●不破 彰吾●橋本 渉

指導教員：吉岡 敏明 教授

指導教員：川田 達也 教授「混合導電性酸化物における高温光電気化学」「カソードルミネッセンス法を用いた酸化物 / 窒化物被膜の迅速かつ簡便

研究指導教員：熊谷 将吾 助教●塩田 浩平

指導教員：川田 達也 教授

な分析評価」●加藤 匠馬

「礫混じり砂質土のバケット掘削における抵抗力解析と地盤強度評価に●宮本 淳生指導教員：我妻 和明 教授「土壌中 90Sr の分析・除染にむけた水熱浸出法の開発および反応メカ関する研究」「遊星ボールミリングにおける媒体表面温度の推算」

研究指導教員：今宿 晋 准教授

ニズムに関する検討」

指導教員：高橋 弘 教授

指導教員：加納 純也 教授●原 大智

指導教員：リチャード リー スミス 教授

研究指導教員：里見 知昭 助教●山形 武史「石灰石添加焙焼による鉄鉱石脱リンプロセスの開発」●倉持 慧●清水 拓也「Fe-Al 融液を用いた AlN 結晶成長技術の構築に向けた熱力学的検討と指導教員：葛西 栄輝 教授「キャピラリー電気泳動を用いたランタニド - チアカリックスアレーン錯体「新規 1,4- ジオキサン分解細菌 Variovorax sp. TS13 株の特徴づけ」

その場観察」

研究指導教員：村上 太一 准教授の分子認識能の調査」

指導教員：井上 千弘 教授

指導教員：福山 博之 教授●福士 柔

指導教員：壹岐 伸彦 教授

研究指導教員：簡 梅芳 助教

研究指導教員：安達 正芳 助教「多孔質鉄粉の酸化・還元サイクルにおける水素発生特性」

研究指導教員：唐島田 龍之介 助教●鈴木 佳弥●楊 徳殻

指導教員：葛西 栄輝 教授●柴山 泰弘「ジェットミル内砕料粒子の運動と粉砕場の解析」「オイルサンド開発のためのダイレーションによる浸透性改良の室内実験研究指導教員：村上 太一 准教授「硫黄を配位原子に持つチオビスフェノールを用いた新規ランタニド錯体

指導教員：加納 純也 教授

による検討」●増田 行矩の合成と発光機能評価」●髙𣘺  香於里

指導教員：伊藤 高敏 教授「超音波援用プロセスにおけるアルミニウム基板へのショット衝突による

指導教員：壹岐 伸彦 教授“A new chemical stimulation for geothermal reservoirs :●吉田 一貴表面複合層形成機構の解明」

研究指導教員：唐島田 龍之介 助教

Selective mineral dissolution by chelating agent flooding（地熱“Enhanced fluid infiltration by reaction-induced fracturing

指導教員：セルゲイ コマロフ 教授●須藤 れな

貯留層の新化学的刺激法：キレート剤圧入による選択的鉱物溶解）”

within the oceanic lithosphere（反応に起因した破壊が促進する海洋●三浦 駿「キレート反応による汚染土壌中鉛の抽出および濃縮」

指導教員：駒井 武 教授

リソスフェアの流体浸透プロセス）”「Boudouard 反応による還元鉄ペレットの炭化速度に及ぼす硫黄の影響」

指導教員：吉岡 敏明 教授

研究指導教員：渡邉 則昭 准教授

指導教員：岡本 敦 教授

指導教員：葛西 栄輝 教授

研究指導教員：亀田 知人 准教授

研究指導教員：村上 太一 准教授
82 Coexistence Activity Report 2021

Coexistence Activity Report 202183

●曹 婧頔

●堀井 郷史

指導教員：中谷 友樹 教授● Amalia Nafisah Rahmani Irawan“Synthesis of B and N co-doped anatase, rutile and brookite「速度論的安定性の向上を目指したリンカー付き白金 (II) ジラジカル錯体

研究指導教員：磯田 弦 准教授（理学研究科）“Correlation Analysis of Agricultural Drought Risk on Wet Crop

TiO2 with various optical properties（異なる光学特性をもつ B と Nの合成と特性評価」●佐藤 重吾and Meteorological Drought Index in Tropical Humid Region（熱共ドープした酸化チタンの合成と性能評価）”

指導教員：壹岐 伸彦 教授「場所概念からみた現代東北における野生食物採集活動の人類学的研究

帯湿潤地域の水稲の旱魃リスクと気象学的指標の相関分析）”

指導教員：殷 澍 教授

●山田 加奈子―秋田県南西部におけるヤマノモノ採集を事例として」

指導教員：小森 大輔 准教授

研究指導教員：長谷川 拓哉 助教「エチレン - 酢酸ビニル共重合体の紫外線劣化解析への熱分解 -GC/MS

指導教員：高倉 浩樹 教授● Palihana Rallage Chathurika Sewwandi Bandara●髙橋 裕紀の応用」●鈴木 大将“ Q ua n t i t a t i ve ef fe c t i ve n e s s eva l ua t i o n of t h e n o n -「超臨界水熱合成法による二硫化モリブデンの合成と電極触媒特性」

指導教員：吉岡 敏明 教授「つくばにおける FTIR 観測による微量気体高度分布の解析：CO 発生源

pharmaceutical interventions on COVID-19 in an evacuation

指導教員：本間 格 教授

研究指導教員：熊谷 将吾 助教の推定」

center（災害時避難所における COVID-19 の非医学的介入効果の定量

研究指導教員：岩瀬 和至 助教●横﨑 理花指導教員：中島 英彰 客員教授

的評価）”
指導教員：佐野 大輔 教授●高橋 由莉子「Mg 二次電池正極材料としてのスピネル MgMn2O4 ナノ粒子の合成と●石 堯文「MnO2/Mg-Al 系層状複水酸化物の創製と酸性ガス処理への応用」

電極特性評価」「生ごみ、下水汚泥及び古紙の中温高濃度混合メタン発酵に及ぼす古紙

指導教員：吉岡 敏明 教授

指導教員：本間 格 教授

比率の影響」

研究指導教員：亀田 知人 准教授

研究指導教員：小林 弘明 助教

指導教員：李 玉友 教授●田村 綾子●芳田 元洋●新田 しおり「電気化学的手法によるハイドロゲル形成法の開発」「メカノケミカル反応を活用した金属導入ゼオライトの合成および酸化的「グラニュール方式一槽型アナモックスプロセスによる下水の高度処理に指導教員：珠玖 仁 教授

メタン転換触媒としての応用」

関する研究」

研究指導教員：伊野 浩介 准教授

指導教員：村松 淳司 教授

指導教員：李 玉友 教授●張 旭陽● LIANA BINTI MOHD ZULKIFLY“Evaluation of human mesenchymal stem cell osteogenic“Electrochemical devices for capture and detection of celldifferentiation using scanning ion conductance microscopy（走査secretion from cell spheroids（電気化学デバイスを用いた細胞スフェ型イオンコンダクタンス顕微鏡を用いたヒト間葉系幹細胞骨分化の評価）”

ロイドの分泌物の捕捉と計測）”

指導教員：珠玖 仁 教授

指導教員：珠玖 仁 教授

研究指導教員：梨本 裕司 助教

研究指導教員：伊野 浩介 准教授● Amarbayar Nomuulin【令和 3 年 9 月修了】9 名●友野 正也●赤平 朋代“Multi-stage alteration of serpentinization, carbonation and「TBAB セミクラスレートハイドレートを用いた CO2 -N2 混合ガスにおけ「アルカリ金属タングステン酸フッ化物の合成とそのカーバイドへの転換」

Ca-metasomatism of ultramafic rocks（超苦鉄質岩の多段階の蛇る CO2 分離回収プロセス構築に向けた検討」

指導教員：殷 澍 教授

紋岩化作用，炭酸塩鉱物化作用および Ca 交代作用）”

指導教員：リチャード リー スミス 教授

研究指導教員：朝倉 裕介 助教

指導教員：土屋 範芳 教授●中根 隆太●檜和田 拓努●近藤 智洋「MRI 造影剤への応用を志向した配位不飽和サイトを有する多孔性配位「現代ロシアにおけるナショナリズムの諸相―愛国主義から見た不滅の連「フルポーラリメトリック MIMO 地中レーダ開発のための基礎的研究」

高分子の創製」

隊に着目して」指導教員：佐藤 源之 教授

指導教員：壹岐 伸彦 教授

指導教員：高倉 浩樹 教授

●謝 江昊

●根谷 温

●曲 倩

「大豆根分泌物がハクサンハタザオによる Cd 吸収に及ぼす影響」「細孔径の異なる Ce 導入多孔質シリケートの合成およびメタン転換活性「都市生活ゴミ分別制度の日中比較」

指導教員：井上 千弘 教授

評価」

指導教員：明日香 壽川 教授● Zhou Xinyu

指導教員：村松 淳司 教授●今川 諒“In-situ observation of AlN crystal formation on Ni-Al droplets●廣﨑 勇多「労災による中皮腫発生の特徴と地理的分布」

by electromagnetic levitation technique（ 電 磁 浮 遊 法 を 用 い た「イオン液体 - 超臨界 CO2 二相系におけるγ - バレロラクトンの合成と抽指導教員：中谷 友樹 教授

Ni-Al 液滴上における AlN 結晶成長のその場観察）”

出に向けた検討」●王 美雯

指導教員：福山 博之 教授

指導教員：リチャード リー スミス 教授「災害復興支援と博物館の役割についての文化人類学的研究」● Pei Shiyu●藤井 遼太

指導教員：高倉 浩樹 教授“Adsorption characteristics of Diuron in biochar-soil-water「走査型電気化学顕微鏡による血管モデルのイオン透過性評価」●郭 広澤

system and its application to pollution prevention（ジウロンの土

指導教員：珠玖 仁 教授

「嫌気性 MBR による下水汚泥の嫌気性消化に及ぼす前熱処理の影響」

壌吸着特性および汚染防止のためのバイオ炭の活用）”

研究指導教員：梨本 裕司 助教

指導教員：李 玉友 教授

指導教員：駒井 武 教授

●藤田 尚輝●小沼 千紘

● Luis José Salalá Santos「ポリ塩化ビニルを用いた焼却飛灰からの重金属塩化揮発」「薬剤耐性遺伝子による生活環境の汚染に対するWASH 介入効果の評価」“Selective mineral dissolution and permeability enhancement

指導教員：吉岡 敏明 教授

指導教員：佐野 大輔 准教授

of fractured volcanic rocks by chelating agent flooding in

研究指導教員：熊谷 将吾 助教●古山 良典geothermal environments（地熱環境下におけるキレート剤流入によ●細堀 浩司

「東日本大震災の被災地における医療機関へのアクセシビリティの変化とる火山岩の選択的鉱物溶解と浸透率の増進）”「ランタニド - 三脚型シッフ塩基錯体の選択的結晶化を利用したランタニ

予測」

指導教員：土屋 範芳 教授

ドの相互分離」指導教員：中谷 友樹 教授●上村 匠道

指導教員：壹岐 伸彦 教授●佐川 大輔「レーザー誘起プラズマ発光分光法を用いた水素原子の空間分布解析」

研究指導教員：鈴木 敦子 助教「都市圏内における小地域単位での人口増減に居住地域環境が及ぼす

指導教員：折茂 慎一 教授

影響」

研究指導教員：今宿 晋 准教授

84 Coexistence Activity Report 2021

Coexistence Activity Report 2021

85

進路状況
公益財団法人地球環境戦略研究機関，吉林農業科技学院，株式会社白石中央研究所，株式会社 ASIM，AGC 株式会社，
山田コンサルティンググループ株式会社，国立研究開発法人物質・材料研究機構，株式会社仙台環境整備公社，大日本印刷株式会社，
ANA ウイングス株式会社，帝人株式会社，日立金属株式会社，アズビル株式会社，SANEI 株式会社，環境省，DOWA ホールディングス株式会社，
日本エー・エス・エム株式会社，キヤノン株式会社，三菱重工業株式会社，東京ガス株式会社，日本ガイシ株式会社，マイクロンメモリジャパン合同会社，株式会社野村総合研究所，東北電力株式会社，株式会社日立製作所，日立建機株式会社，株式会社サイバーコア，JFE スチール株式会社，東日本旅客鉄道株式会社，大阪ガス株式会社，原子力規制庁，株式会社豊田自動織機，
東京電力ホールディングス株式会社，株式会社デンソー，株式会社小松製作所，NEC（日本電気株式会社），キオクシア株式会社，
西日本旅客鉄道株式会社，アルプスアルパイン株式会社，日本発条株式会社，ダイキン工業株式会社，トーカロ株式会社，日本精工株式会社（NSK），
住友金属鉱山株式会社，ヤマハ発動機株式会社，パナソニック株式会社，三菱マテリアル株式会社，株式会社神戸製鋼所，
石福金属興業株式会社，サッポロビール株式会社，積水メディカル株式会社，株式会社カカクコム，株式会社コーセー，
一般財団法人電力中央研究所，JXTG エネルギー株式会社，古河電気工業株式会社，出光興産株式会社，住友精化株式会社，YKK 株式会社，
株式会社ニコン，ENEOS グローブ株式会社，株式会社信濃公害研究所，日産車体株式会社，住友電気工業株式会社，
富士ゼロックス株式会社，デロイト トーマツ ファイナンシャルアドバイザリー合同会社，本田技研工業株式会社，古河電気工業株式会社，
日本製鉄株式会社，株式会社 ADEKA，川崎化成工業株式会社，日産自動車株式会社，ドコモ ･ システムズ株式会社，株式会社日水コン，
独立行政法人鉄道建設・運輸施設整備支援機構，国土地理院，石油資源開発株式会社，オルガノ株式会社，三菱重工業株式会社，双日株式会社，
国立大学法人東北大学，国立大学法人東京大学，国立大学法人徳島大学，国立大学法人名古屋大学，石家庄学院（中国），
上海市政工程設計研究総院（集団）有限公司（中国），四川地質工学調査研究所（中国），Oyu Tolgoi LLC（モンゴル）

3

7

鉄鋼・非鉄

4

2021年 修了者進路状況 (MC)

15

製造業

4

化学・石油

6

8

製造業

55

7

7
7

13
6

6

電気・ガス・熱供給・水道業

輸送用機械

はん用・
業務用機器

6

電気・情報通信機器
その他

東北大学進学（博士課程）

学術研究（学術・開発研究機関・専門技術サービス等）
運輸業・郵便業
国家公務等
その他（情報通信業、鉱業、建設業、卸売業）
帰国・進学準備・国家試験準備等

電子部品・電子回路

2021 年 修了者進路状況 (DC)

4

学校教育

1

学術・開発研究機関

1

12

2

製造業
学術研究・専門・技術サービス業
サービス業

4

86 Coexistence Activity Report 2021

その他（就職活動・帰国等）

Coexistence Activity Report 2021

87

TOPICS トピックス
東北大学エネルギーシンポジウム「東北から変えるエネルギーの価値 地域から始めるゼロカーボン社会」

第50回 環境フォーラム「温泉と地熱」
東北地方は地熱資源に恵まれた土地柄である。地熱の恩恵である

日時：2021年 10 月 26 日 13：30 -16：00

進委員会」の代表部局として、東北大学のエネルギー研究の集合体とから変えるエネルギーの価値

地域から始めるゼロカーボン社会」を温泉が、観光資源として広く認知され人気を博する一方、温泉を含む会

場：環境科学研究科本館 大講義室（Webで同時配信）

しての価値を高める活動を主導してきた。その成果をもとに 2019 年開催した。コロナ禍での開催となったが、産学官それぞれの分野から、

地熱エネルギーは再生可能エネルギーとしての活用にも大きな期待が

参加者：173 名

4 月 1 日に設立されたのが、学際研究重点拠点「エネルギー価値学創会場 60 名、オンライン 100 名の参加を頂いた。

寄せられている。しかし、地熱開発を推し進めることで、各地で古く

当研究科は、2013 年に発足した全学組織「エネルギー研究連携推2021 年は二酸化炭素の排出量削減をテーマとするシンポジウム「東北生研究推進拠点」（拠点長：土屋範芳研究科長）である。この拠点は、
新しい学問としての「エネルギー価値学」創生に向けて、理想とする

日

時：2021年 10 月 7 日 13：30 -16：40

持続可能社会からのバックキャストによる目標値を設定し、エネルギー会

場：環境科学研究科本館 大講義室（Webで同時配信）

研究を戦略的に推進し、自然科学、人文・社会科学を融合した新た

参加者：160 名

から親しまれ愛されてきた温泉への影響がしばしば心配されることも事実である。第 50 回を迎えた今回の環境フォーラムでは、地熱開発や温泉を活用した地域振興にあたってきた専門家の報告を通じて、温泉利用と地熱利用の両立の可能性を探った。

なパラダイムを創出することを目的としている。この活動の一環として、

88 Coexistence Activity Report 2021

Coexistence Activity Report 2021

89

仙台市・宮城県との環境教育に関する連携活動

第3回 環境科学討論会

3rd Academic Forum on Environmental Studies
2015 年より、環境科学研究科は発足以来続いた 1 専攻体制を改

日時：2021 年 11 月 5 日 13：00 - 16：45

組し「先進社会環境学専攻」と「先端環境創成学専攻」の 2 専攻体

会

場：環境科学研究科本館 展示スペース 2、大会議室制となった。この変革にあたり、専攻間やコース間の研究交流を促進

発表数：78 演題

し、専門分野間の情報交換を活性化させて研究科内の良好な融合と参加者：137 名

境界領域の開拓を目指すため、年 2 回のペースで「研究交流会」を受賞者：

1 回の開催であった。各講座名と実施日、担当教員は下記の通りである。

開催してきた。これまでの開催で、すべての研究室から発表頂いたこ○ 研究科長賞：鈴木太久哉、足立浩基とを受け、2019 年からは新しい試みとして学生のポスター発表を中○ 優秀ポスター賞：豊島菜々子、野上大一、久須美諒、杉岡純平、【仙台市実施 たまきさんサロン講座】

心に「環境科学討論会」として新たにスタートを切ることとした。第近藤萌波、松野哲士、佐藤梨奈、井ノ本航介、平野杜萌、

3 回目となる今回は、前回と同様コロナ禍での開催となったが、前年堰合亮太、千田祥大、小松慶佳、吉岡里奈、設楽悠太

本研究科は、一般市民を対象とした環境教育の一環として、自治体による小学生向けの環境学習講座開催に協力している。2021年は前年に引き続き
COVID-19 の影響を受け、仙台市との連携に基づく「せんだい環境学習館
たまきさんサロン」を中心としたアウトリーチ活動である「サロン講座」も 2件の実施に留まった。宮城県による「夏休み環境学習教室」は例年と同じく○ 2021 年 6 月 26 日

を上回る 78 件のポスター演題応募があり、感染対策を慎重に講じた

廃泥土のリサイクル～お花を植える土に変えよう～ / 高橋弘 教授

上で、137 名が参加し研究交流を行った。開催日時ほか、各賞受賞

参加者：15 名者を以下に記す。

○ 2021 年 12 月 4 日
プラスチックとのつきあいかた～マイクロプラで親子で万華鏡づくり～ / 松八重一代 教授参加者：12 名【宮城県実施 夏休み環境学習教室】○ 2021 年 8 月 5 日
岩石の中の世界を覗いてみる / 平野伸夫 助教
参加者：5 名みやぎ県民大学 大学開放講座「環境へのケミカルアプローチ」「みやぎ県民大学」は、宮城県が県民の生涯学習の場として運営しているもので、「趣味教養」「自然環境」「製作実験」「健康食育」といった幅広いテーマで講義が行われている。当研究科では、県の依頼を受けて例年「自然環境」のテーマで講座を開講している。今年度は、「環境へのケミカルアプローチ」と題し、環境理解に資する環境分析や持

日 時：2021年 8 月18 日、20 日、9 月1 日、8 日 17：30 -19：00
会

場：環境科学研究科本館 たまきさんサロン

内

容：第 1 回（8 月 18 日）：化学反応を利用した環境保全と資源
循環 / 吉岡敏明 教授

第 2 回（8 月 20 日）：化学分析による環境理解 / 壹岐伸彦 教授
第 3 回（9 月 1 日）：高性能二次電池のフロンティア / 本間格 教授
第 4 回（9 月 8 日）：環境無機材料化学 / 殷澍 教授
参加者：7 名続可能な循環型社会形成に資するリサイクル・材料・エネルギー技術の実際を取りあげ、環境への化学的なアプローチの可能性について講義した。

90 Coexistence Activity Report 2021

Coexistence Activity Report 2021

91

コロキウム環境

学位記伝達式・入学式

本研究科では 2004 年より「コロキウム環境」と名付けられた研究集会を新型コロナウイルス感染症の世界的な流行は、2020 年に引き続き 2021

実施している。これは、従来研究室ごとあるいは研究グループごとに行われ年の教務関係行事にも大きな影響を及ぼした。3 月と 9 月の学位記伝達式てきた内外の研究者の講演や研究集会等を、研究科のオーソライズされた形

は、会場入場者を減らし、出席者間のソーシャルディスタンスを確保するた式自由な研究集会として研究科内外に広く公開するものである。講演者は海めに、列席者を教職員ならびに修了生に限定して開催された。式典の様子は外研究者、学外研究者等多彩で、いずれも活発な討論が行われており、科内YouTube の環境科学研究科公式チャンネルで配信され、平均 300 回視聴の環境科学研究の活性化に寄与している。2021 年に開催されたコロキウムされている。また、4 月と 10 月の入学式における研究科長祝辞も研究科公環境は下記の通りである。

式チャンネルを通じて配信された。入学式に続く新入生オリエンテーションはオンデマンドの動画配信で行われた。

第 131 回

環境研究とデータサイエンスの接点とそれから見えるもの（R3 理研 - 東北大科技ハブ共同研究プログラム採択課題によるシンポジウム）
日

時：2021 年 12 月 14 日 13：30 -16：30

会

場：環境科学研究科本館 大会議室（Webで同時配信）

発

表：簡梅芳 助教、横山大稀 特別研究員（理研）、
Gissela Pascual Pariona 助教（東北大・工）、
須田亙 副チームリーダー（理研）、近藤倫生 教授（東北大・生命科研）

参加者：32 名

環境科学研究科オープンキャンパス
オンラインでの開催となった 2021年のオープンキャンパスでは、○ エネルギー環境群：坂口研、高橋（弘）研、土屋研、岡本研、

本研究科を構成する 53 の研究室のうち、27 の研究室が動画と特設

井上研、高橋（英）研、佐藤（義）研、上高原研、駒井・渡邉研、

サイトを通じて研究内容を紹介したほか、ミンダリョア ディアナ 助教

柴田研、加納研、福山研、小俣研、伊藤研が講師となってオープン講義「あつまれ！環境の杜 ―グローバル化社○ 化学・バイオ群：吉岡研、壹岐研、珠玖研、スミス研、大田研会における環境問題とエネルギーについて―」を配信した。参加研究○ マテリアル群：葛西研、成田研、コマロフ研、和田山研室は下記の通りである。

○ 環境・地理群：李研、小森研○ 人文・社会科学系群：高倉研、明日香研

92 Coexistence Activity Report 2021

Coexistence Activity Report 2021

93

入試説明会2021年は、入試説明会を 4 月と11月の 2 回オンラインで開催した。

○ 開催期間：4 月 16 日～ 24 日（日曜除く）

参加者にはまず研究科のウェブサイト上で、入試実行委員長中谷教授

各日とも 9：00-20：00

による研究科全体の特色と入試制度についての説明動画を視聴頂き、参加者：13 名

その後、個別に指定された日時に zoom 上で担当教員が希望するコー○ 開催期間：11 月 26 日～ 12 月 4 日（日曜除く）

スに応じた説明を行った。

各日とも 9：00-20：00
参加者：2 名第44回 国立大学法人大学院環境科
学関係研究科長等会議
本研究科は、環境関連研究者ネットワークの構築を図るために環境科学関係の研究科長等により組織される「国立大学法人大学院環境科学関係研究科長等会議」に参画している。金沢大学が幹事校を○承合事項 1：
（1）コロナ禍での国際プログラムの実施について
特に、オンラインでの講義やシンポジウム以外の取組事例について務めた 2021 年の第 44 回会議は、COVID-19 の状況を鑑み Zoom

（2）コロナ禍での学生（特に留学生）への経済的支援について

によるオンライン会議となった。

（3）渡日できない留学生（特に正規生）への対応について日時：2021 年 7 月 8 日 14：00 -17：00○協議事項 1：組織変更に伴う「国立大学法人大学院環境科学関係研究科長等会議規程」及び「国立大学法人大学院環境科学関係研究
科長等会議運営要項」の改正について○承合事項 2：COVID-19 への感染対策下における環境科学に特有の教育研究活動（例えば、学外実習、フィールド観測、海外大学との学術交流など）への影響と対応状況について○承合事項 3：各大学の SDGs 関連活動に対する研究科としての対応状況について○協議事項 2：次回本会議の開催について

国際協力・交流関連
2021 年 6 月 25 日、本研究科ならびに本学理学研究科はユトレヒ
ト大学地球科学科と部局間学術交流協定を締結した。ユトレヒト大学とは、本研究科土屋範芳教授、岡本敦教授が主催する国際シンポジ
ウム「Water Dynamics」への講演者招聘以来、科研費共同研究等の研究連携を行なっている。本協定は、本研究科および本学理学研
究科を実地部局とする「環境・地球科学国際共同大学院プログラム」の学生派遣をはじめとした双方の学生交流、教職員交流、共同研究の促進を目的とする。コロナ禍において調印式の開催は叶わず国際郵便での署名交換となったが、オンラインでの交流は継続しており、今後の交流に期待したい。

94 Coexistence Activity Report 2021

Coexistence Activity Report 2021

95

索引

環境科学研究科事務室職員

氏名

あ

職階

浅沼

宏

壹岐

伸彦

教授

42

井田

大貴

助教

44

（産業技術総合研究所） 客員教授

（学際科学フロンティア研究所、材料科学高等研究所）

か浩介 （工学研究科）

准教授

44

井上

久美 （山梨大学）

准教授

44

井上

千弘

教授

10

宇野

正起

助教

12

梅津

将喜

助教

8

助教

24

佳婕

大田

昌樹

准教授

52

大庭

雅寛

特任准教授

62

大村

朋彦 （日本製鉄株式会社）

客員教授

58

岡本

敦

教授

12

郭

海心

葛西

栄輝

上高原
亀田

理暢
知人 （工学研究科）

唐島田

龍之介

川田
簡

達也
梅芳

久保田

健吾

窪田

助教

46

教授

34

教授

8, 28

准教授

40

助教

42

教授

18

助教

10, 28た英志

教授

22, 28

高橋

弘

教授

14

張

政陽

助教

26

張

銘

（産業技術総合研究所） 客員教授

範芳

教授

寺坂

宗太

特任助教

62

准教授

54

直人

ま

隆一

教授

28

中島

英彰 （国立環境研究所）

客員教授

60

中村

謙吾

助教

20

中谷

友樹

教授

32

梨本

裕司

助教

44

成田

史生

教授

48

埴淵

知哉

准教授

32

バニー ノビタ アルビアーニ

助教

24

平野

伸夫

助教

4

町田

敏暢 （国立環境研究所）

客員教授

60

教授

26

特任教授

62

客員教授

58

助教

34

特任助教

62

助教

24

一代

松原

秀彰

松村

勝

丸岡

大佑
正枝

38

ひろみ

特任准教授

24

熊谷

将吾

助教

熊谷

明哉

准教授

44

三橋

准教授

10

村上

太一

准教授

34

グラウゼ

ギド

40, 56（日本製鉄株式会社）

ミンダリョワ

ディアナ

栗田

大樹

助教

48

武

功

准教授

36

駒井

村田
森口

晃治 （日本製鉄株式会社）

客員教授

58

八代

圭司

准教授

18

山岸

裕幸

助手

24

山本

卓也

助教

50

横山

幸司

助教

22

横山

俊

准教授

22

吉岡

敏明

教授

吉川

昇

准教授

50

李

玉友

38

劉

暁東

教授
特任助教

14

准教授

56

教授

20

教授

54

教授

20, 28

セルゲイ

教授

50

大輔 （工学研究科）

准教授

38

コマロフ
小森
齋藤

優子

准教授

28, 40

坂口

清敏

准教授

16

佐藤

義倫

准教授

6

里見

知昭

助教

14

佐野

大輔 （工学研究科）

教授

38

珠玖

仁

教授

44

白鳥

寿一

教授

28

鈴木

敦子

助教

42

教授

46

助教

32

スミス
関根

（工学研究科）

リチャード
良平

や

ら
わ

渡辺

壱

渡邉

則昭

和田山

96 Coexistence Activity Report 2021

（工学研究科）

智正

総務係

係長

24, 62

鳥羽

松八重

事務室長

30

土屋

（学際科学フロンティア研究所、工学研究科）

は

ページ

高橋

轟

な

職階

准教授

（材料科学高等研究所、物質・材料研究機構）

さ

30

伊野

王

氏名

ページ

高橋

哲也

松田

悦子

根本

貴徳

石田

有美

加藤

智

鹿野

美里

舘

智恵

二階堂
林

教務係

係長

敦子

睦

村岡

響子

菅田

宙

阿部

友香

赤坂

葉子

佐々原
伊藤

裕子
則子

40, 56

Coexistence Activity Report 2021

97

発

行 ： 東北大学大学院環境科学研究科

企

画 ： 情報広報室
教

授

壹岐伸彦

准教授

坂口清敏

准教授

大田昌樹

助

物部朋子

手

発 行 日： 2022 年３月３１日
制
作 ： 株式会社コミューナ
デザイン： 小林知博デザイン室

お問い合わせは下記に[ 環境科学研究科 総務係 ]TEL 022-752-2233
FAX 022-752-2236〒 980 - 8572 仙台市青葉区荒巻字青葉 468 -1
http://www.kankyo.tohoku.ac.jp/

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