トリ・アングル INTERVIEW
俯瞰して、様々なアングルから社会テーマを考えるインタビューシリーズ
vol.20
みんなで守ろう!「命の水」
地球は水の惑星と言われているが、この地球上の水は海水などの塩水がほとんどを占めており、淡水は約2.5%しかない。そのうえ、その大半が南極や北極地域にある氷山や地下水で固定されており、人が容易に利用できる河川や湖沼などの淡水の量は地球上に存在する水量のわずか0.008%程度にすぎない。
この限りある水の確保が、今、危機に瀕している。近年の地球温暖化による気候変動の影響により、世界各地で渇水や洪水などの自然災害が頻発し、水の安定的な供給が見込めないからだ。
人が生きていく上で欠かせない「水」を将来にわたって守り続けていくために今、どのような取り組みが行われ、また、何が求められているのだろうか。
前編
シロアリの翅を再現し、水問題に挑む
公開日:2020/8/25
龍谷大学
先端理工学部応用化学課程教授
内田 欣吾
前編
雨期に好んで飛ぶシロアリの翅(はね)の表面構造を再現すると、水を「集める」「はじく」という2つの異なる濡れ性を持っているという。この世界初の発見は、自然の作り出す機能性構造を模倣する「バイオミメティクス」と呼ばれる研究によって導かれた。「バイオミメティクス」は低コストで環境にやさしいモノづくりを実現し、水問題の解決にもつながるのではないかと期待されている。この研究を主導する龍谷大学先端理工学部の内田教授に研究のきっかけや今後の目標を聞いた。
研究者を志したきっかけを教えてください。
大学を卒業したときに、企業に就職する道もありましたが、自由な発想で研究できる道を目指すことを決めました。最初は大阪にあった旧通産省(現・経済産業省)の付属研究機関である大阪工業技術試験所(現・産総研関西センター)に入所しました。そこで、光を当てると色の変わるフォトクロミック色素の研究に出会ったのです。当時、大阪大学助教授で、最新のフォトクロミック色素、ジアリールエテンの発明者であった入江正浩先生(現・立教大学未来分子研究センター客員研究員)とともに、新しいジアリールエテン色素開発の研究に携わったことが、現在の研究につながっています。
大学の研究室では学生たちとどのような研究を行っていますか?
自然界には、特殊な構造を持ち、厳しい環境でも生き延びている昆虫や植物がいます。これらの表面には、進化の過程で最適化されてきたマイクロ、もしくはナノ構造が形成されています。この自然の知恵をまねることで、低コストで環境にやさしいモノづくりを目指しています。構造をまねる時には、光を当てると色と分子構造が変化するフォトクロミック分子を用います。この分子の結晶膜に紫外光を当てると、光生成した色素が勝手に集まって表面に針状の結晶が成長する現象を見出しました。この針状結晶は可視光を当てると溶けてなくなります。この針状結晶が生えた表面に水滴を置くと、ハスの葉の上のようにころころと転がる、超撥水性(ちょうはっすいせい)が現れていました。ハスのほかにも、ゾウリムシの繊毛運動なども模倣できました。大きな研究機関ではやらない、奇想天外な応用分野が開けないかを狙っています。
【ハスの葉の水滴を弾き返す表面特性を再現する研究も学会誌にも掲載された。】
シロアリの翅の表面構造を再現した技術の概要や特徴について教えてください。
シロアリは世界で2千種類以上いるといわれていますが、ここでいうのはオーストラリアに棲む、和名・テングシロアリという種類です。このシロアリは、棲んでいるコロニーを巣立って、あたらしいコロニーをつくるときに、天敵から身を守るために、あえて雨期に飛び立ちます。このため、翅が濡れて重くならないように、雨粒は弾き飛ばすなど、水を素早く除去します。シロアリの翅は胴体に比べて非常に大きいので、翅の上に付着する水滴の量をできるだけ減らす必要があるためです。このような“濡れ性”を発現するために、その翅の表面が特殊な構造を持っていることが、2010年にACS Nanoという論文誌に掲載されました。この論文を読み、研究対象として着目しました。具体的には特別な2種類の突起があり、ひとつは長さ50μm(ミクロン、1ミクロンは1000分の1ミリ)、太さ1μmの毛状のもので、もうひとつは高さ太さ共に5~6μmの小さな突起です。この2つの構造により、テングシロアリの翅は、雨粒を弾き飛ばし、小さな霧粒は集めて大きくした後に表面からリリースできると述べられていました。この2つの突起の大きさと形が、私の研究室で既に開発されていた2種類のジアリールエテンの紫外光照射で成長する針状結晶のサイズとほぼ同じだったので、表面構造を正確に再現できるはずだと考えました。そこで、2種のジアリールエテンを混ぜて、紫外光を当てて2つのサイズの針状結晶が生えた表面を作成すると、テングシロアリの翅と同様に雨粒を弾き、小さな霧粒は表面に集める性質をもっていることがわかったのです。
【内田研究室はシロアリの翅の表面構造を再現することに世界で初めて成功】
なぜ水滴をつくることに着目したのでしょうか。原点やきっかけがあれば教えてください。
私たちの研究グループは、最初に見つけた針状結晶が生えた表面が、ハスの葉のように水を弾く超撥水表面になることを期待して実験していました。しかし、テングシロアリの翅の構造とその性質を述べたアメリカの論文を目にしたことをきっかけに、「テングシロアリの翅の表面の構造をまねることができれば、その性質も再現できるかもしれない」という期待が膨らんだのです。単純な発想ではありましたが、実際に研究に取り組むと、2つの濡れ性を併せ持つ表面が再現できたのです。世界的な人口増加で、水不足の問題はより深刻さを増しています。この研究が、水不足の問題の解決の一助になればと考えています。
研究とは、社会問題の解決などのアプリケーションを見据えることで、その価値がさらに高まります。また、研究は見た目にも分かりやすいほうが良いと思います。私がそう考えるようになったきっかけは、大学の修士課程を修了した時に遡(さかのぼ)ります。当時、修了証書授与式と祝賀会の後、同期十数人で飲みに行きました。明日からは、みんな下宿を引き払い、それぞれの勤務地に向かう最後の夜でした。居酒屋で他の研究室の学生も含めて、議論したのが、こんな悩みや疑問でした。「われわれは、レベルの高い大学で研究したのだから高レベルの研究をしたのだろう。でも、家に帰って親から『大学でどんなことを研究しているの?』と聞かれても、難しい専門用語ばかりで、理解してもらえるようなわかりやすい説明ができない。こんな研究が、果たして世の中の役に立つのだろうか」。その議論を思い出し、私は、学生が分かりやすく、学生たちが親にたずねられても、すっきりと明快に答えられる研究テーマであれば、世の中の人たちにも受け入れてもらいやすいのではないかと考えるようになりました。そのように志向した研究の先に、私たちの「今の成果」があるのです。
※後編は8月28日(金)公開予定です。
前編
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無人航空機(ドローン)の新制度についての詳細はこちらをご参照ください。
(国土交通省無人航空機総合窓口サイト https://www.mlit.go.jp/koku/info/index.html)
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vol.15
狙うは、ナイトタイムエコノミー!
夜の時間帯に観劇、観光などのレジャーを楽しむ「ナイトタイムエコノミー」。訪日外国人客の増加が続く中、「日本の街には、夜間遅くまで楽しめる場所がない」という声が聞かれるようになった。受け入れ側の日本でも、夜を楽しもうとする観光客を受け入れれば、更に消費は拡大するのでは、との狙いから、経済政策としても注目されるようになっている。これまで規制一辺倒だった夜の街に、「楽しんで遊んでもらえるように」という発想が生まれ、新風が吹き始めている。
vol.14
「道」が変わる!新たなチャレンジ
私たちが日常的に使用している「道路」。近年、AIやIoT等の技術革新が進み、道路の建設やその維持管理にもこうした技術が活かされている。近い将来、道路整備がこれまで以上に進み、また、自動運転車や空飛ぶクルマが現実のものとなれば、既存の道路の位置づけも大きく変わることになるだろう。その時、道路空間をどのように活用していくのか。単なる交通インフラにとどまらず、オープンカフェなどコミュニケーションの場所としても、道路は大きな可能性を秘めているのではないか。
vol.13
未来都市が現実に? スマートシティ発進
AIやビッグデータ、次世代送電網(スマートグリッド)技術などを活用し、渋滞解消や省エネなどを目指す先進都市「スマートシティ」。日本では国家戦略特区などの枠組みで導入が進んでおり、今年8月には、約600の自治体や企業、中央省庁、研究機関が参加して先行事例を共有する官民連携協議会も設立された。スマートシティが現実のものとなることで、私たちのくらしはどう変わるのか。
vol.12
進む、港湾革命。日本躍進の切り札となるか
AI、IoT、自働化技術を組み合わせた世界最高水準の生産性と良好な労働環境を有する世界初となる「AIターミナル」の実現に向けた取り組みを進めるなど、日本の港湾は世界の最先端を目指している。また、今後も更なる需要が見込まれる物流の分野においても、国際的な競争が激化しており、港湾が大きく変わりつつある。島国ニッポンにおいて、「港湾革命」が国際競争力強化のための切り札となるのか、今後の展望を探る。
vol.11
「空飛ぶクルマ」もう夢じゃない!
次世代モビリティの柱として注目を集めているのが「空飛ぶクルマ」だ。これまで、アニメや書籍等で未来の乗り物として語られてきたが、近年、国内外の企業が実用化に向けた開発を進めている。国内でも政府が2023年の事業開始を目標に掲げ、企業と自治体も連携して産業化に向けた取り組みを推進するなど、活発な動きを見せている。空飛ぶクルマ社会が実現すると、世の中にどのような変化がもたらされるのかを探る。
vol.10
旅行しない若者たち
2018年、訪日外国人観光客(インバウンド)数はビザ緩和などの効果により3,000万人を突破したが、日本人の海外旅行客(アウトバウンド)数は1,895万人と過去最高を記録したものの、訪日外国人観光客数と比較すると、まだまだ少ないと言える。特に若者の出国者数は人口そのものの減少に伴って、ここ20年で33%減少している。若者たちはなぜ外国へ行かなくなったのだろうか。この問題の背景と解決に向けた方策について探る。
vol.9
天気予報は「ニッポンの未来予報」!
誰もが気にする天気予報。今、天気予報に熱い視線が注がれている。観測技術の発達や人工知能(AI)、データ分析技術の進化とともに、天気予報をはじめとする気象データの利用が広がる。産業の3分の1が天候に左右されるといわれ、気象データは、幅広い業種に新たな価値を生み出す可能性を持つ。気象データの活用などに向けて気象庁は、気象ビジネス推進コンソーシアムを立ち上げた。気象データからどんな未来が開けるのか。ニッポンの天気の最前線を追う。
vol.8
“地下”を攻める! 新たな挑戦
狭い狭いと言われ続けた日本の国土にあって、利用しつくされていないのが地下空間だ。外部から完全に隔離できるという、地球上のほかの空間にはない特長を持つ。これまでは、道路や鉄道など交通網の敷設や、豪雨時に水をためる防災施設などとして使われてきたが、活用法はこれにはとどまらない。香港では地下都市の建設も進んでいるが、日本でも工場などで排出されるCO2の封じ込めや、地下工場の建設など様々なアイデアが実用段階に入っている。いっそうの利用に向けた課題を探る。
vol.7
どうする? 通勤ラッシュ
都市圏の「痛勤」ラッシュは、ビジネスパーソンたちを悩ませ続けてきた。充実した鉄道網、複雑なダイヤのもと効率的に運用されている都市鉄道だが、通勤時間帯の混み具合は依然として大きな社会問題であり続けている。人口減少が見込まれる中、輸送力増強に向けた大幅投資も簡単ではない。最近は、訪日客の増加や、「働き方改革」による通勤時間帯の多様化などの変化もみられる。また東京の一極集中はさらに進んでおり、解決の道筋は見えてこない。鉄道側の対応に加え、個人の生活スタイルの見直し、都心部での住宅立地など、各方面の幅広い取り組みが求められそうだ。「ラッシュ」の今を識者に聞く。
vol.6
激甚化する自然災害にいかに向き合うか。
2018年は7月豪雨災害や台風21号など、様々な大規模自然災害に見舞われた。気候変動の影響等により、今後も大規模な自然災害の発生が想定される。ネットメディアやSNSなどが急速に普及する現代社会においても、まだ住民一人一人に必要な災害情報が届いているとは言いがたいく、逃げ遅れが問題となった。課題解決に向け、官民一体となり、マスメディアもネットメディアも垣根を越えた取組が今、始動している。
vol.5
"データ大流通時代"、オープンデータは起爆剤となるか?
官公庁が保有する気象や地理空間データなどのビッグデータをオープン化する動きがある。こうした動きは、新たなビジネスの創出や人々のくらしの快適性や経済活動、社会活動を飛躍的に向上させる起爆剤となるか。自動運転、MaaS、建設分野のIT化、物流革命などへの活用等、オープンデータの促進が社会、経済、産業にもたらすインパクトやビジネスチャンスについて識者に聞く。
vol.4
公共インフラは、財政圧迫要因か? 新たな社会資産か?
高度成長期に大量に建設された道路、橋梁、トンネル、ダム、堤防、上下水道などのインフラの更新期が迫っている。今後、老朽インフラの維持管理更新費は増加すると見込まれており、現状の予算水準では、新規投資が一切できなくなる将来も遠くない。他方、空港にはじまり、上下水道、高速道路とコンセッション方式による民営化が拡大している。今後、必要な維持管理費をまかないつつ、必要な投資を行っていくためには、どうしたらよいか。受益者負担、有料化、民営化、インフラ集約化など、今後の方策を識者に聞く。
vol.3
自動運転時代、移動はどう定義されるのか?
これまでは、自家用車での移動、認可された事業者が拠点間を低コストで大量の旅客を運ぶ公共交通による移動は、区別されてきた。しかし、カーシェアが進み、レベル5の完全自動運転が当たり前になった時には、移動の概念は、どのように変わるのだろうか。運転手の技術に頼る必要がなくなり、二種免許はいらなくなるだろうか。個人が自動車を所有する時代から、スケールメリットを有する企業がプラットフォーマーとなり、モビリティサービスを提供する時代になるだろうか。
vol.2
シェアリングは、経済成長の切り札か?
民泊、カーシェア、空き駐車場時間貸し、等、スマートフォンやインターネットのマッチングサービスの進展でシェアリング経済が進展している。カーシェアで車を所有する必要がなくなり、消費者の保有・利用コストは大幅に低下する。駐車場を使わない時間をタイムシェアできれば、収益改善に役立つし、都心の駐車場スペースは劇的に不要になるかもしれない。このようにシェア経済は、総資産回転率を高め、いままで無駄になっていたものから、付加価値を生む「打ち出の小槌」となり得る。他方、モノの生産と消費を通じた経済成長を抑制する可能性もはらむ。我々は、シェアリングビジネスにどう向き合っていくべきなのか。
vol.1
テクノロジーは過疎を救うのか?
東京一極集中と過疎問題。地方都市が消滅するとも言われる。他方、自動運転車が過疎地域の人々を運ぶ足となり、ECで何でも注文でき、無人ドローンが荷物を運ぶ。5G普及で遠隔地勤務も容易になり、様々な働き方が生まれる。再生エネルギーにとって代わり、大量生産の優位性が薄れ、非中央集約型の分散型経済に。Society5.0において本当に地方は消滅するのか、逆に地方へ人口が回帰する、そんな可能性はないか。テクノロジーの可能性から、「過疎」を再定義していく。