マグネシウム文明論       矢部 隆 山路達也     PHP新書

    - 石油に代わる新エネルギー資源 -
矢部さんは東京工大教授でレーザーの研究者、山路さんはテク
ニカルライターで矢部先生の話を1冊の本に仕上げた。

太陽光からレーザーを作る
自然界の光はバラバラの光の集合である。波長によって焦点の
合う位置が変ってくるので焦点には画像ができる。
レーザーは波長やタイミングが揃っているので極めて小さな焦
点に合わせることが可能である。

物質に電磁波のエネルギーを与えると励起状態になる。ここに
特定波長を出す材質(媒質)で誘起するとレーザー光が放射さ
れる。
現在レーザーを作っているのは半導体レーザー方式で特
定の波長を選択して使っている。
矢部さんは太陽光からレーザーを発信すべくネオジウムYAG
を媒質に選択した。更に効率を上げるためCr成分を添加する
ことによって600nm(ナノメートル)近辺の緑からオレン
ジにかけての波長を吸収して1064nmのレーザーの発射に
成功した。

4m当たりの太陽エネルギーは4kwあり、レーザーを使っ
て出力80wを達成したがわずか2%に過ぎず、当面の目標を
400wに置いて研究を継続している。

レーザー技術の応用
レーザーの特性である焦点を絞り込むことによって加熱温度を
上げることができる。研究室ではこのことを応用してマグネシ
ウム(Mg)の精錬技術を考えた。
MgOの沸点は3600℃であるが潜熱が大きいので2万度ま
で照射温度を上げることができれば気化蒸発して金属Mgと酸
素を分離することができる。

1cm当たり200℃のエネルギーがあればレーザー光を
1mmに絞ることで2万度相当のエネルギーを得られる。
またMgOを入れる耐火炉もスポット部分は高温になるが1
cm離れると100℃位になるので酸化防止のため、アルゴン
等不活性ガスで液体Mgを吹き飛ばすことにより炉が不要にな
る。

従来のMg製造技術
(1)含水塩化マグネシウムを熱分解してMgOにする。
これに塩素を加えて無水塩化マグネシウムにして電気分解する。
この方式が20世紀までの方法であった。

(2)ピジョン法(熱還元法)
主原料のドロマイトを1000℃で加熱焼成し、フェロシリ
コンで還元して作る。高温(12~15000℃)真空状態
でMg蒸気を作って冷却金属Mgを取り出す。

大量の熱を使うが純度が高くて安い。中国が石炭を使って作
り市場を独占している。250¥/kgが相場。
1tのMgを作るのに11tの石炭が必要である。

レーザーを使った製造技術
原料は海水から作る。海水の1.29%はMgでMgclとして
存在し無尽蔵に存在すると考えてよい。
2025年には世界は深刻な水不足を迎える。
海水を現在の「逆浸透法」で淡水を取り出すには莫大な電力
を必要としている。矢部先生は新方式のペガサス浄水化シス
テムを考え出した。海水を太陽の集熱器で80~90℃に上
げてローラーの高速回転で細かい水滴にして蒸発させる方式
である。淡水と同時に不純物を分離回収してMgclを得
る。300本の太陽光励起レーザーを並べれば50t/年の精
錬は可能である。

大量に作ろうとしたら例えば6万機の設備を並べればよいこ
とになる。
設備費用はかかるがランニング費用はほとんど無
いため製造コストは低く将来性がある。

Mgを燃やす
150¥/kgを切れば競争力が出て燃料として使える。
将来の車の燃料には水素燃料は貯蔵や運搬に問題があるので
リチウムイオン電池の電気自動車とこのマグネシウム空気電
池車の勝負になる。リチウム電池は充電スタンドをあちこち
に配置するにしても充電に時間がかかる。
Mg電池は500wH/kgは可能であり瞬時に電池交換が
できる。そして使い終わったMgOはリサイクルしてMgの
精錬用原料として繰り返し使えるメリットがある。

石油に代わる新エネルギー資源 ― マグネシウム
ニガリやカメラのフラッシュの原料として知られるマグネシ
ウムであるがエネルギー資源としてみた場合新しい展開が見
えて来る。

石炭:30MJ/kg 排出は炭酸ガスや亜硫酸ガス等
Mg:25MJ/kg 排ガスなし、MgはMgCOに変
換する

太陽のエネルギーをこのような形で淡水化をも含めて循環使
用できれば新しい循環型社会システムを形成することも可能
である。

まだブレークスルーすべき課題はたくさん出てきそうだが温暖化
が叫ばれている今日、地球の助け船になる壮大な夢である。

今後の研究の進展に期待しよう!

       記 福島  巖

カテゴリー: 気候・環境, 科学技術 パーマリンク

マグネシウム文明論       矢部 隆 山路達也     PHP新書 への4件のフィードバック

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    Thanks to the wonderful manual

  2. Josette のコメント:

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  3. Mireya のコメント:

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