東北大学大学院環境科学研究科Graduate School of Environmental Studies, Tohoku University Research Report [1]地域・社会調査で都市を描く免塔環境創成学専攻都市環境・環境地理学講座環境地理学分野准教授墟潤如哉[2]組織細胞と微生物細胞の付着予測モデルの構築先進社会環境学専攻資源戦略学講座環境素材設計学分野助数梅津将幕Topics環境科学研究科本館、 「ZEB Ready」を取得
現代の資源問題のために
立ちはだかる課題

役割を果たしています。現在、我が国の金属鉱山ほぼ閉山し(大きなものは九州の菱刈鉱山のみです)、産業構造は大きく変化してきていますが、鉱物資源の重要性が失われたわけではありません。それどころか、ハイテク材料には、希少金属資源や、希土類元素が不可欠となっています。資源に対する我が国の立ち位置、そして地球全体での資源に対する取り組みは、産業の黎明期とは全く異なる発想と展開を必要としています。産業には一定の発達過程があります。明治時代、欧米に追いつくために我が国がとった殖産興業政策は、まずは鉱山業の発展でした。人類が利用できる鉱物資源を探し(探鉱)、採掘し(採鉱)、有用鉱物を分離し(選鉱)、そして鉱石から金属を取り出して、その純度を高めていく(製錬・精錬)。この一連のプロセスには、工学のほぼ全領域が含まれています。そのため鉱山業は、国の発展の初期段階にはきわめて重要な資源問題は環境問題と表裏一体です。なにしろ鉄鉱石から鉄を取り出すためには、CO₂の排出が不可避です。銅、鉛、亜鉛などの非鉄金属鉱物はほとんどが硫化物であるため、これらの金属を取り出すにためには、亜硫酸ガスの発生がこれまた避けられません。地球にアプローチして鉱物資源をとってきて、それを使える形にする、この産業そのものが地球環境問題です。カントリー・リスク資源ナショナリズム資源メシャーと市場の意占テロリズム,貧困,格差そしてそこにまた多くの多様な問題が発生してきています。先進国と発展途上国との格差による資源の搾取。劣悪な労働環境と不法採掘。世界マーケットの寡占化。政治体制、民族紛争などに起因するカントリーリスク…、図には資源開発に関わるさまざまなリスクをあげています。どれひとつとっても解決は容易ではありませんし、複眼的な視野を必要としています。政策・技術リスクリサイクルプロセスの技術課題リユースプロセスの技術課題高コスト,有毒化廃棄物か資源物が(バーゼル条約の制約）総合工学社会科学ロジスティクス可視化(衛星,マルチメディアトレーサビリティグローバリゼーションと脱グローバリゼーションマーケットの透明性資源開発に関わるサステナビリティの妨げとなるさまざまなリスク。ソフトプロセスとハードプロセスの適切な融合が不可欠。必然的に学際研究、融合研究の推進が必要となる。資源小国（私はこの言葉に多少の違和感があります。日本は、多様な資源も持っています。ただしそれを技術的にも、
東北大学大学院環境科学研究科教授土屋範芳送制リスク地政学地理学地改学地理学人物経済学社会学経済学社会学政治学文化人類学政治学文化人類学日常地域研究HOLEST 20サプライチェ-経済的にも利用する状況になっていません。ですから資源小国というよりも、未利用資源国といったほうがいいと思っています）の日本は、これから資源問題にどう対応していったら良いのか、そして、地球全体を見渡したとき、これからの資源はどうあるべきか、どうしなければいけないのか、そういうことを俯瞰的、そして学術的に考える場を創りました。 「資源」はさまざまです。食糧も資源です。情報もこれも今ではきわめて価値の高い資源です。本当は、あまたの資源を考えないとこの先の持続的な地球の将来像は語れません、が、とりあえず金属資源と化石燃料資源に焦点を絞って、まずは始めてみようと思います。１８世紀に英国で産業革命が始まり、資源を食いつぶすシステムが稼働しはじめ、そして現代の環境問題に通じる社会課題が発生してきました。地球温暖化はまさにその発露です。じゃ、これからどうするんだ。時間はもうありません。全学の英知が必要であろうと思っています。さまざまな業態の産業とも関わる必要があります。国際連携も必要でしょう。 「資源」問題の受け皿となり、解決策を見いだしていく。そういう組織として構想されたのが「資源戦略研究センター」です。
資源戦略研究センター発足へ
2022年4月1日、この「資源戦略研究センター」が環境科学研究科内に設置されます。鉱物資源やエネルギー資源などの非生物資源、生物資源、及び計算資源など、さまざまな「資源」に関わる教育と研究を推進するため、国際文化研究科、情報科学研究科など、関連する他研究科とも連携して、資源研究のプラットフォームとして活用できるよう、学内の調整を進めています。今後の発展にどうぞご期待下さい。持続可能な社会を支える「資源」には生物資源、非生物資源そして計算資源がある。このうち「資源戦略研究センター」は当面、金属と化石燃料資源に焦点を当て、その環境リスク、カントリーリスクを解析し、解決策を見いだしていく。社会連携、政策提言などを重視し、大学を主体とするシンクタンク、コンサルタント機能、ソフト戦略の立案などを進める。SDGs教育の大きな柱である。 (a)従来のWC-Co超硬合金、白い粒子がWC(平均約１μm)、灰色がCo相。 (b) Ti(C,N)とCr 3 C 2を少量添加してWC粒子を超微粒化(約0.4 μ m)させた新型超硬合金。炭化タングステン(WC)にコバルト(Co)を10%程度加えた材料は超硬合金と呼ばれ代表的な工具材料。最近、WC粒子を超微粒化した新型超硬合金が開発され、従来型の約1.5倍の強度が発現し、工具特性や寿命が大幅改善することが期待される。WやCoはいずれも世界に資源が偏在する希少金属である。とくにCoは電池への使用量が今後大きく増加し、資源問題が深刻になる可能性が高い。これら希少金属の資源問題の解決が急務。(写真提供松原秀彰氏)昭和30年代初頭、秋田県を中心として多くの海底噴気堆積鉱床、いわゆる黒鉱鉱床が続々と発見され、黒鉱ブームと呼ばれた。黒鉱鉱石は、脆く、採掘には困難を極めたが、その経済的価値は絶大であった。この鉱石から、銅、鉛、亜鉛そして金、銀ほか多様なレアメタルを分離・精製する技術で我が国は先陣を切った。東北大学はその一翼を担っていた。(写真は典型的な黒鉱鉱石)東北大学大学院環境科学研究科長土屋範芳(つちや・のりよし) 1988年博士号取得(東北大学)、2003年環境科学研究科教授、2018年より現職。第31、35、 51次日本南極地域観測隊参加。住所：仙台市青葉区荒巻字青葉6-6-20電話：022-752-2233 E-mail : noriyoshi tsuchiya e6@tohoku ac jp JST COI-NEXT地域共創の場形成支援プログラム「美食地政学に基づくグリーンジョフーケットの醸成共創拠点」東北大学大学院環境科学研究科教授松八重一代地域発生未利用農林水産資源の適正管理と環境保全環境に配慮した消費者生産者の行動変容ン・ジョブの担い手となる高度専門人材育成・ジョブマーケットの醸成５つの研究開発課題/ I / ーンジョフマ国際連合食糧農業機関の報告書によると、世界では食料生産量の約３分の１が毎年廃棄されていると指摘されており、流通段階や家計から発生する食品ロスは重要な社会課題の一つですが、行政統計に上がりにくい生産段階の産地廃棄も、食料供給に関わる資源効率向上を考える上で重要な懸念事項です。気候変動の激化・海流変化などの要因で生態系そのものが激変するなかで、食文化そのものの適応も求められます。食の産地の多くは地方が担っていますが、次世代労働力となる大学生・高校生が将来、就職を希望する職種、産業が無く、多くが都市圏に流出しています。また地域に登記する事業の減少は地域の生産活動や、法人に係る税収の縮小につながり、地域環境を保全するための費用を自治体が負担できなくなるなどの悪循環が生じます。地方経済においては、食を支える地域環境を持続的に管理・保全する職を、広くグリーンジョブとしてサプライチェーン全体で維持することで地域における就業機会の維持と、食に関わるサプライチェーンの環境管理・保全の両立が求められます。 JST COI-NEXT地域共創の場形成支援プログラム、地域育成分野令和３年度育成型採択「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」 (拠点プロジェクトリーダー：松八重一代救授、サブリーダー：三橋正枝助教）(令和３年1 1月～令和５年３月）では、これらの課題解決に向けて３つをターゲットについて、５つの研究課題グループとともに、新しいコンセプトである「美食地政学」に基づくグリーンジョブマーケットの創出を行います。
美食地政学という新しいコンセプト
食材を美味しく調理しようとする時、旨味成分を引き出すためには熱反応や化学反応の知識が必要です。食材を自然から調達する時には、生態系の知識が必要になります。また食に関わる文化や歴史に対する知識があると、より幸せに食材を楽しむことができます。将来に渡って豊かな食の恵みを生み出す環境を保全し、食のサプライチェーンの最上流を持続可能な形で維持管理しようとすると、政治、経済、産業、教育、文化に関わる様々な人の手が必要になります。「美食地政学」は食に関わる多様な知を集結し、持続可能な食を実現するための概念として提案しました。
未利用資源の利活用にむけた課題
食材を生み出す環境保全を行うことも必要ですが、生み出された自然の恵みを無駄なく利活用することも重要です。現在の消費構造や流通経路では十分に活用されない食材（未利用食資源）を活用するには、多様なステークホルダーの知の共有と連携が重要です。また食を支える資源の中でも、とりわけ栄養塩類の管理が非常に重要です。肥料がなければ美味しいものは生み出せませんが、使いすぎると周辺の環境が悪化します。とりわけ海における栄養塩の管理はなかなか難しい。学問知が足りていません。窒素やリンなどに着目した学問知の創出と行政の協力が必要になります。また、環境配慮型の食のサプライチェーンを実現するには、これまでとは異なる人や産業のつながりが必要になります。消費者は環境を保全し、責任ある消費を実現するために必要とされる費用を理解する必要があります。つまり、供給されている食材の向こう側にどのような環境保全型のアクションがあるのか、自分たちがその食材を消費するということは、サプライチェーンを通じてどのような環境保全行動に繋がっているのかについて理解する必要があるのです。
プロジェクトで実現する未来像
地域の環境を理解し、環境保全するという志を持った人たちを繋がなければなりません。地元で育ち、地元で仕事をする人たちの価値を高めることも必要です。環境保全型生産技術を身につけ実践する人、環境を管理保全する人、行政判断のエビデンスとなるデータベースを構築する人、環境保全型生産活動を行政支援する人、既存の食のサプライチェーンに乗りにくい未利用資源を加工して、新たな消費の道筋を示せる専門性を持った人などなど、多様なスキルと視点をもった人々が地域社会で必要になっていきます。このプロジェクトは、未利用食資源の活用を起点として、多様な学問知を集結し、人・モノ・産業・教育・行政のつながりを構築・強化していきます。次世代若手労働力が地域の環境を保全するグリーンジョブを自らのキャリア・アンカーとしていけるように、地域共創の場を醸成し、持続可能な食をめぐる社会システム構築に貢献します。東北大学大学院環境科学研究科教授松八重一代(まつばえ・かずよ)専門は環境・資源経済学、産業エコロジー。東北大学大学院環境科学研究科助手、同助教・准教授を経て2011年4月同工学研究科金属フロンティア工学専攻准教授に配置換え、2016年8月より現職。住所：仙台市青葉区荒巻字青葉468-1電話：022-752-2264 E-mail : kazuyo matsubae a2@tohoku ac jp地域・社会調査で都市を描く東北大学大学院環境科学研究科准教授埴淵知哉壇淵知哉（はにぶち・ともや）徳島大学総合科学部を卒業後、京都大学大学院文学研究科にて修士・博士後期課程を修了し、博士(文学)取得。日本学術振興会特別研究員PD、中京大学国際教養学部教授等を経て現職。専門は健康地理学、社会調査法。
研究の背景と経緯
私が専門としている地理学では、ある現象がどこで、そしてなぜそこで起こるのか？ということを、様々なテーマのもとに考えていきます。たとえば健康地理学とよばれる分野では、健康に良い都市や地域の諸条件を、人間と環境の両面からデータを集めて分析することで明らかにしようとします。そのためには、どのような人がどこにいるのか、つまり個人の属性・行動・意識等にかかわる情報と、その個人がいる場所（居住地など）の位置や地理情報が必要になります。ところが、こういった情報を集める重要な方法である統計的社会調査において、近年回収率の低下が大きな問題となってきました。国が実施する国勢調査ですら例外ではなく、未回答に起因する「不詳」の増加が危惧されています。センサーやスマホの位置情報に基づく大量のデータが得られるようになった一方で、地域や社会の様子を詳しく知るための量的・質的調査は困難な時代を迎えたといえます。こういった厳しい調査環境のもと、いかにして意味のあるデータを効率的に収集できるのかを探ることが、現在の私の研究テーマとなっています。とくに、インターネット環境を利用した新たなデータ収集法について試行錯誤を続けています。
研究内容と進捗
具体的な研究内容の一つは、従来型の無作為抽出標本に対する面接／郵送調査と比べて、登録モニターに対してWeb回答形式で実施されるインターネット調査がどの程度有効なのかを、回答の精度や偏り、そして地理情報収集の可能性などの面から評価することです。それによって、様々な注意点は必要であるものの、この調査法が学術研究においても一定の有用性をもつことを確認してきました。そのうえで、2020年には21大都市を対象とした大規模なインターネット調査を実施し、地域への愛着や満足度、近所付き合い、移住意思といった地域的な項目から、消費やライフスタイル、健康、災害リスク認知に至るまで、様々な項目に関する大都市住民の意識と行動を包括的に調べました。この調査では回答者から住所情報の提供も受けているため、人々の意識や行動が地域によってどのように、そしてなぜ異なるのかを詳細に描き出すことができます。また、上記のような回答者個人がどのような地域で暮らしているのかを示す様々な地域データの研究にも取り組んでいます。最も基本的なデータである国勢調査において近年懸念されている「不詳」の増加がどのようにデータを歪めるのかを示したり、Auditとよばれる街路景観観察をGoogle Street View上で実施することで広範囲の地域データを構築したりするなど、多様な基礎研究を進めています。他にも、地域らしさを自由に物語るための新しい地図制作に挑戦し、デザインと地域・社会調査の融合／拡張に取り組んでいます。
今後の展開
今後は、個人と地域を組み合わせた情報（地理的マルチレベルデータ）の解析を進め、都市住民の意識や行動と、人々が居住する地域環境との相互作用を実証的に明らかにしていきたいと考えています。さらに、コロナ禍を通じて大きく変化しつつある人々の意識・行動やライフスタイルを俯瞰的にとらえていくために、縦断的調査を含む多様な地域・社会調査を継続的に実施していくことを予定しています。图2  仙台の音の風景を描いた地図組織細胞と微生物細胞の付着予測モデルの構築東北大学大学院環境科学研究科助教梅津将喜梅津将喜(うめつ・まささ)獨島県出身。東北大学農学部生物生産化学科を卒業後、同大学大学院農学研究科資源生物科学専攻にて博士課程前期・後期課程を修了(賞学)。東北大学大学院農学研究科にて研究員を経て、現職に至る。専門は環境微生物学、界面工学、微生物電気化学。
研究の背景と経緯
インプラントや人工骨のような生体材料が生体内で機能するために、材料と周辺組織細胞が接着することが非常に重要です。一方で生体材料に病原性微生物が付着してしまうと、微生物が材料表面で増殖し感染症やデバイスの劣化を引き起こす原因となってしまいます。そのため理想的な生体材料表面には、組織細胞とは強く接着するが微生物細胞は付着しない、といった矛盾ともいえる２つの性質が求められます。そこで本研究では、生体内における組織細胞および微生物細胞の付着特性を理論的に予測するモデルを構築することで、これらの付着をそれぞれコントロールすることに挑戦しています。私は昨年度まで東北大学大学院農学研究科に所属していました。そこでは、微生物による廃水処理やエネルギー生産を行うために、微生物の付着しやすい担体材料の開発や、付着に関わる材料表面性状の解析などに取り組んでいました。これらの研究は抗菌性が求められる生体材料とは目的も材料も異なりますが、微生物の付着特性を予測しコントロールするといった目的は共通しています。言い換えると微生物の付着特性を明らかにするという事は、感染症の予防や環境浄化、食品やエネルギーの生産など様々なバイオテクノロジーに関わる重要な課題であると言えます。
研究内容と進捗
液中に分散する微生物細胞はコロイド粒子と似た挙動を示すと考えられており、材料表面や微生物細胞表面の疎水性や電荷、表面自由工ネルギーといった物理化学的性状から様々な付着予測モデルが提案されています。しかしこれらのモデルは、清浄で乾燥した材料表面性状のデータを元に計算されており、実際にはモデルに従わないケースが多く見られます。例えば生体材料が体内に入ると組織細胞や微生物よりも先に、血液などに含まれるタンパク質などが材料表面に吸着し薄い層を形成しますが、これらのタンパク質層は材料表面性状を変えてしまいます(図１)。そのため組織細胞や微生物の付着を予測するためには、①材料表面とタンパク質の付着性、②タンパク質層と組織細胞および微生物細胞の付着性、といった2つのプロセスに分けて考察する必要があると考えられます(図2)。現在は、液中の材料表面やタンバク質層の表面性状を正確に評価するための新しい分析方法の開発に挑戦しています。
今後の展開
上記で紹介した微生物の付着モデルは、微生物細胞を非生物コロイドとして扱っており、生物としての特徴は全く考慮されていません。当然実際の微生物付着には、微生物の持つ生き物としての特性も影響していると考えるのが自然ですが、具体的にどんな特性が影響しているのかは未だ明らかになっていません。本研究では微生物細胞を材料化学的に評価する一方で、材料表面から抗菌成分や栄養成分を放出したらどうなるのか、微生物の運動性をなくしてみたらどうなるのか、といった微生物学的な評価も同時に行うことで、非生物的な要素と生物的な要素それぞれが付着性に与える影響を詳細に解析していきます。図1タンパク質などの吸着が材料表面性状に与える影響(A)蒸留水およびＢ)細胞培養用培地に浸漬したチタン材料の蒸留水中におけるジヨードメタン接触角}環境科学研究科本館、 「ZEB Ready」を取得環境科学本館は、「効率的な自然換気」や「自然採光の確保」といったパッシブな省エネルギー手法を取り入れた、環境に配慮した建物です。2022年1月27日、この本館が「ZEB Ready (ゼブレディ)」の認証を取得しました。ZEB (ゼブ)とはNet Zero Energy Buildingの略称で、快適な室内環境を実現しながら、建物で消費するエネルギーをゼロにすることを目指した建物すを意味します。ZEBには、省エネルギーの達成状況に応じて４種類があり、今回本館が取得した「ZEB Ready」は、年間のエネルギー消費量を基準値と比較して50%以上削減できることが判断の基準となります。国土交通省「令和３年度既存建築物省エネ化推進事業(省エネルギー性能の診断・表示)」を活用し、省エネ性能の診断を受けたところ、本館のBEI (エネルギー消費性能)は0.44となり、年間エネルギー消費量を基準値より56％削減していることが示されました。 2050年カーポンニュートラルの実現に向け、ZEB導入の機運が高まっています。環境科学研究科では、土屋研究科長をセンター長とする「環境研究推進センター」が中心となって「みやぎZEB研究会」を組織し、県内のZEB普及促進に努めています。 ※環境省,「ZEB PORTAL」 ( 2022年2月14日取得, https://www.env.go.jp/earth/zeb/index. html ).
News Letter東北大学大学院環境科学研究科Graduate School of Environmental Studies, Tohoku Univ環境科学研究科ニュースレター NO.23 / 2022年3月発行表紙:「開発が進むモンゴル国エルデネット鉱山」国の外貨の半分近くを稼ぎ出すが、枯渇と環境問題を抱える。 [環境科学研究科本館] 〒980-8572仙台市青葉区荒巻字青葉468-1 TEL 022-752-2233（総務係） FAX 022-752-2236 http://www.kankyo.tohoku.ac.jp/