特集2◆ 環境学のミッション

先端科学技術と環境科学研究栗原和枝

本文の趣旨である。

1. はじめに環境という言葉を聞かない日がないほど、「環境」や「エネルギー」が日常的な話題になっている。とくに、地球の温暖化と二酸化炭素の削

グリーンケミストリー

減目標とそれに関するエネルギー問題、貴金属すべての研究領域にとって、環境にやさしい科など限りある資源の不安定供給・高騰といった学技術や製品を開発できる可能性があるとすれ話題が中心である。人間の社会活動を、自然・ば、そのために考えるべき枠組みが必要であろ地球環境と折り合いを付けながら、どう進めてう。今までに作られているアプローチの典型的ないくのかが環境科学の課題である。先端科学は、場合として、1998年にOECD（経済協力開発機

ある意味では自然の対極にあるものかもしれな構）により設定されたグリーンケミストリーの7つい。同時に、現在の科学技術の急速な進歩は、の課題があり、それは次のようである 。

我々に自然や地球への敬意を引き出し、またＡ.代替原料の使用：再生可能であり、環境にや我々はどこまでこの進歩についていけるのかとさしく、毒性の低い代替原料の使用。

いう素朴な問いを時に持つことがある。しかし、Ｂ. 無害な試薬の使用：本質的により無害な試

現在の生活が科学技術の進歩の上に成り立って薬、触媒的な（微量で繰り返し反応を進めらおり、またより高い科学技術の進歩を希求するれる）試薬の使用。

1,2のが科学技術者として自然であることを考える

Ｃ.天然プロセスの利用：生物の光合成、生体触と、現代の科学技術者は環境課題にきちんと向媒、効率や選択性からは生物工学による物質き合う必要があると思う。の化学変換の利用。

実際に環境科学という場合、公害の時代に始まる廃棄物や危険物質除去や制御などの比較的72

2. 次世代環境科学へのアプローチ：

Ｄ. 代替溶媒の利用：環境にやさしい溶媒の利用。

狭い科学技術を考える場合が多い。多くの研究

Ｅ.より安全な化学設計：毒性学の原則に基づく者にとっては、エコバックの方がはるかに身近機能性を保持しながらの危険の最小化。

であるかもしれない。しかし、今後はすべてのＦ.代替化学反応条件の開発：選択性や分離しや科学研究者・技術者は、自分の研究の中に環境すい条件の開発。

科学としての軸も持つべきではないか、そうす

Ｇ.エネルギー消費の最小化ることにより先端科学技術はひとつの新しい展

これらは、グリーンケミストリーとして合成化開への可能性を持つのではないかというのが、学を中心とした化学分野で定められた指針である

学術の動向 2008.6

PROFILE
栗原和枝（くりはら かずえ 1951年生）
日本学術会議第三部会員、東北大学多元物質科学研究所教授
専門：複合化学（ナノマイクロ）が、その ねらい は多くの分野に共有できるものであろう。例えば、我々は多くの物質の研究を行っているが、何を研究対象とするかを選ぶ場
合、これらの指針を考えると結論は変わるかもしれない。今まで目を向けてこなかった研究対象も3考慮する場合もあろう。それは今後の科学・技術

これらの材料ナノテクノロジー を前者の次世に新しい研究対象となる物質群や、より広い視野

代環境科学の視点で見ると、オーバーラップすをもたらすのではないだろうか。

る特色が色々見えてくる。筆者に身近な例から

3. 先端科学からのアプローチ：ナノテクノロジー
現在の理工系の研究の大きな柱のひとつはナいくつかを挙げてみたい。燃料電池や太陽電池などの先端のエネルギー環境技術には、微粒子触媒や薄膜化など多くのナノテクノロジーの要4素が組み込まれているが 、ここでは広がりを見ノテクノロジーである。
「国会図書館の情報を角るため、少し異なる例について述べてみる。

砂糖サイズの空間に」を目標として始まったナ（1）空気も材料になりうる：究極の材料のひと

ノテクノロジーであるが、材料科学にも大きなつは空気である。材料の中には適当な形のナノ影響を与えている。材料ナノテクノロジーのト

メートルサイズの空間を持たせることで、性能ップダウン、ボトムアップという典型的なアプの変化するものがあり、例えば九州大学の大滝

ローチについても、従来、バルクで（塊として）らは熱を電気に変える酸化物熱電材料中にナノ考えられていた材料を原子・分子のレベルで考ボイドという空孔を作ると効率が2倍になることえること、また、分子を精緻に組み上げ、ひとを見出している。固体表面の形（空気層）をナつの分子では持たない機能を有する材料を設計ノメートルレベルで制御すると光の屈折率が変することが一般的になってきた。例えば無機物わる例も良く知られている。の溶液中での結晶成長も、原子の相互作用によ空気ではないが、同じ元素でも集まる形を変る自己組織化と捉える考え方である。すべてがえると大きく性質が変わる。ナノテクノロジー

ナノテクノロジーというような、材料を考えるの花形であるカーボンナノチューブやフラーレ上での大きなパラダイムシフトが引き起こされンは炭と同じ炭素でできている。また材料の内ている。現代科学の粋がナノテクノロジーであ部構造制御やナノ粒子の添加で大きく性質が変り、その前線では内外の多くの研究者がフロンわり、望む機能が実現される例も、慶応大学のティアを広げようと努力している。

小池らにより開発された高分子光学材料（フォ学術の動向 2008.673

特集2◆ 環境学のミッション

5トニクスポリマー） など数多く報告されるようのトータルメリットの向上が期待される。金属、になっている。これらの例は、環境にやさしいセラミックス、高分子、潤滑油など扱う材料の材料の設計に多くの可能性があることを示して多様性からも、また汎用機械から、ロボットやいる。

マイクロマシン、ハードディスクなど多様な応（2）極限の膜も実現した：海水の淡水化など膜用範囲からも、幅広い分野にわたる科学・技術による濾過技術は多くの分野で用いられている。の融合が必要である。材料表面でのナノレベルその時に用いる膜の厚みを薄くできれば、大きの物理・化学的現象の解明と性能との統合化、くエネルギー効率や選択性が向上すると期待さ

評価分析装置およびコンピュータ・シミュレー

れ、その実現は長い間の課題であった。最近にションの進歩と融合が開発のための必須の基盤なり、ナノテクノロジーの成果として、手に持技術とされるなど、多くの他の先端技術と課題てる大面積なナノメートル厚みの膜が、いくつが共有されている。

かの手法で調製できるようになった。蒸留による分別に比べ、膜分離は低エネルギープロセスである。先端科学の進歩により長年の身近な課題が解決しつつある例として興味深い。

先端科学技術研究が環境科学に貢献できると（3）従来技術との接点：様々な機能材料がある考えられる例を見てきた。今後の科学・技術のが、機能の出る仕組みがわからない場合も多い。

基盤は、生物工学とナノテクノロジーにより提しかし、製品作りは高度化しており、例えば炭供される、従来になく制御された有機・無機物酸カルシウムのような単純な物質でも、ナノ粒質であると予測されている 。この新しい可能性

61子の形で増粘剤として製品化されている 。先端により、環境科学の課題は、より積極的に、環科学技術の成果を活用すれば、ものづくりをよ

境にやさしい材料や製造プロセスを設計するとり合理化し、少なくとも反復性の少ない効率的なっていくであろう。その進歩により、原料をな研究開発や設計が可能になろう。

削減し、危険な物質が係わる反応を避けること

また、摩擦・磨耗・潤滑を扱う「トライボロができるなど、低コストあるいは経済的にも利ジー」の分野では、磨耗・摩擦の改善により、益のでる環境保護が可能となる。このような幅GNP（国民総生産）の1〜2％の経済効果が見込

広い技術を 次世代環境技術 と呼んでいる例

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4. おわりに1まれるとの試算がある 。例えば、材料表面性能「環境汚染におが米国にもある 。本年6月には、を制御することにより、装置・システムの高性けるコロイド界面現象と界面科学の取り組み」と能化・高機能化を実現すると同時に、省資源いう国際会議も京都で開催され、 ここでは従来（長寿命化）、省エネルギー、コストダウンなどからの環境技術を先端の基礎科学から見直そう

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という動きもでてきている。環境という新しい軸を入れることで、科学技術に新しい展開、イ

参 考 文 献 など
1. Next Generation Environmental Technologies,
Benefits and Barriers , R .J. Lempert et al, RAND'S

ノベーション、が導かれることを期待している。
その展開には、すべての研究者・技術者が何らScience and Technology Policy Institute（2003）.
2.より合成化学的な指標もある。例えば、 グリーンケミスト
リー、持続的社会のための化学 、御園生誠、村橋俊一編、かの寄与ができるはずであり、それにより社会は多様な選択肢を得られると考えている。

講談社サイエンティフィク（2001）を参照。
3.量子デバイスを作成する狭義のナノテクノロジーに対し、ナノメートルレベルでの計測や材料設計も含める広義ナノテクノロジーがある。とくに、材料に関するものを材料ナ
ノテクノロジーと呼ぶことがある。
4.

科学技術未来戦略ワークショップ「太陽を利用したクリーンエネルギー生成」―ナノ材料科学で技術の限界を突破する― 、科学技術振興機構研究開発センター（2008）。

5.

フォトニクスポリマーの基礎と新展開 、小池康博、学術の動向、No.12（2007）。

6.

表面力測定の最近の展開―固・液界面の液体― 、栗原和枝、高分子、57.

7.

91（2008）。

ST・GSC技術開発プログラム構想―ST戦略の具体化に向けて― 、化学技術戦略推進機構化学技術戦略推進会
議、（2005）。

8. 5th International Conference
Pollution

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Interfaces Against(IAP08), June1-4, Kyoto(2008).

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