第11章 植物ケイ酸の応用Application of the plant silicic acid
江戸時代位まで火起こしはチャート石(ケイ酸石SiS2)による「火打ち石」だった。その前、弥生時代はヒノキ(硬い繊維質)を摩擦によって火起こしだった。これは原始人が乾燥した野山で木の枝が摩擦によって火が起こり、山火事の現象を見て、応用したものである。
このように樹木の繊維にはケイ酸SiS2が含まれています。このケイ酸は高純度のシリコン材と同質です。いわゆる廃棄されている材木には、時代の最先端を行く、シリコンSi(太陽光発電の原料)が含まれています。今こそ、その応用が必要です。
それに植物の光合成作用は、太陽光発電の合理的な自然原理を教示してくれるものです。多額の研究予算の先は、葉っぱの光合成作用の原理そのものだった、笑い話となるでしょう(^^)。
光合成作用から太陽光発電は研究されています
光合成で太陽光が植物中の水を分解して酸素や電子を発生させるメカニズムを、神谷信夫大阪市立大教授と沈建仁岡山大教授の研究グループが世界で初めて解明した。英科学誌ネイチャー電子版に18日、発表した。
光合成のうち水分解反応は、植物の葉緑体の中の膜にあるたんぱく質の集合体で起こる。集合体の中心構造と水分解反応の過程はこれまで分かっていなかった。今回の成果から人工的な水分解反応を起こすことに成功すれば、光と水から高い効率で安全に電気エネルギーを生産できる可能性がある。
研究グループは、ラン藻からたんぱく質の集合体を採取して結晶化させ、特殊なエックス線を照射して解析。マンガンやカルシウムの原子から成る中心部の立体構造が判明し、そこに結合した水から酸素や電子が発生することを突き止めた。
神谷教授によると、今後このたんぱく質と同じ働きをする触媒が開発されれば、
光と水のみを材料として燃料電池などの電気エネルギーに変換できるという。
沈教授は「触媒を人工的に作るのは難しいが、実現すれば従来の太陽光発電などを飛躍的に上回るエネルギー量が期待できる」としている。(2011/04/18-02:04)
自然界の事物は、数億年かけ形成された、最も合理的な作用でなり立っています。なお自然界にはシリコンの原料である珪素は無尽にありますが、イオウ等の不純物が含まれているため国内生産なし、純度100%の原料はすべて輸入です。
抜粋:「1992年7月 北海道工業開発試験所技術資料 14,35-35
籾殻中の無機成分の87-97wt%は非晶質の水和した形態のシリカ(SiO2)と小量のアルカリなどの元素からなっている。 籾殻中のSiO2水和物として籾殻の表皮細胞とクチクル層の間に蓄積されたものである。
籾殻には大量の珪素が含まれている。珪素はガラスの材料でもあるように、非常に安定した結晶構造をしている。籾殻は、いわば米粒を一粒づつガラスコーティングしているようなものだ。
太陽光発電の原料であるシリコン、その原石、高純度の珪石が近い将来、急激な需要から値上がり、中国等の資源を持つ国が、国内の事情から輸出が困難な状況も想定される。
◆植物ケイ素は健康の源
珪素含有量の多い植物はいずれも健康に良いと言われている物が多く存在しています。例えば藻類、きのこ類、野菜類、果実類、穀類などは多くの物が5000~20,000μgと桁外れに多い。このように健康に珪素が大きく作用していることは間違えないようであります。
水稲はケイ酸を特異的に多量吸収する事が知られており、土壌1kgに150mg以上あるのが好ましいとされている。実際に1tを生産すると、200kgのケイ酸( SiO2)が土壌から消費される。
成人1人あたりの消耗は、10~40mgと言われています。若いときには、私たちの体の組織はケイ素を摂取する力があり、ぐんぐん摂取し続けます。
●カルシウムをしっかり取っているのに骨粗鬆症?
カルシウムを補給するときに必要不可欠なのがケイ素です。成長期や骨の細胞間質におけるカルシウム欠乏の人にカルシウムだけを与えてもほとんど有効に活用されないことが最近の研究であきらかにされています。
ケイ素はカルシウムを運搬し骨の中のミネラル形成を促進させています。このことは、ケイ素が骨の成長部分に多く、成長期や骨折治療中の骨に高濃度にあることで証明されています。従って、成長期の青少年の骨格作り、女性の骨粗鬆症の予防に、ケイ素は欠くことのできない微量ミネラルです。骨密度を増やすのはケイ素なのです。
米国の代表的な疫学研究(フラミンガム研究)によると、食事からのケイ素摂取量の差が骨密度に及ぼす影響は、カルシウムよりも大きいと結論付けています。
それを証明するものとして、下水処理場から発生する汚泥焼却灰の成分分析結果で高純度の結晶化したSio2が35%以上含有されています。そうです、太陽光発電の原料は下水処理場から採取できるのです。
アルミの植物への影響
アルミニウムは長石および粘土鉱物などとして普遍的に存在するため、地殻を構成する元素としては酸素、珪素に次いで3番目に多い(クラーク数:7.56%、重量比)。工業的に多彩な用途が見出される一方、酸性土壌中のアルミニウム含量は、植物の成長に影響する重要な要素である。農業や園芸における人工的な栽培環境では中性付近に調整された土壌を用いる場合が多いが、それでも有害なアルミニウムイオン
(Al3+) が根の伸長成長を阻害する事が知られている。
土壌中のアルミニウムは、pH が5.0を下回ると急激にイオン化して溶解度が高まり、pH 3.5ではほぼ完全に溶存体となる。水溶化したアルミニウムイオンが農作物その他の植物に及ぼす害として、以下のようなもの知られている。
肥料として土壌に添加したリン酸と結合し、難溶性の塩を形成する。結果として施肥効率が低下する。
根の成長阻害を引き起こす。アルミニウムイオンは根の細胞の細胞壁アポプラスト領域へ結合し、種々の応答反応を引き起こす。応答反応としてはβ-1,3グルカンであるカロースの分泌などが知られるが、成長阻害の具体的なメカニズムは分かっていない。
成長阻害に関する研究は今も進められているが、アルミニウムが活性酸素の発生を促し、脂質の過酸化やミトコンドリアの機能障害を引き起こすとする意見が有力である。
××では膨大な下水道汚泥をコンポスト等の肥料や土壌改良材として農地に撒く施策が推進しているが、塩害で優良土壌を劣化する要因となりますよ。
また、下水処理場では、××でPh酸性調整を行って、アルミニウムイオン化して溶解度が高めています。地球史からは植物も、ヒトと同じ系列です。植物の成長に影響するアルミイオン、ヒトの機能障害とならないのでしょうか?
抜粋:日本人とナノエレクトロニクス 世界をリードする半導体技術のすべて 集積回路の作り方
まず、基板となる半導体を用意する。通常用いられるのは、きわめて純度の高いシリコン(ケイ素SiO2)の単結晶である。
気になる!スイングで火災 なぜ?
宮城県のゴルフ場でアマチュアゴルファがボールを打ったら火が出て、芝生が焼けた。マンガのような珍事はなぜ起きたのか?
植物珪酸体は、植物の細胞内にガラスの主成分である珪酸(SiO2)が蓄積したもので、植物が枯れた後も微化石(プラント・オパール)となって土壌中に半永久的に残っています。 (葉脈に沿って並ぶ機動細胞珪酸体) イネの機動細胞珪酸体 ヨシ ネザサ クマザサ シイノキ |
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イネ葉身の灰像 (葉脈に沿って並ぶ機動細胞珪酸体) |
イネの機動細胞珪酸体 | ヨシ | ネザサ | クマザサ | シイノキ |