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Translator: Joseph Geni Reviewer: Morton Bast
数年前から バイオ燃料の 開発にあたり
Some years ago, I set out to try to understand
ある可能性を追求してきました
if there was a possibility to develop biofuels
化石燃料に対して競争力のある 規模のものを
on a scale that would actually compete with fossil fuels
食糧生産に必要な水 肥料や土地を奪わずに
but not compete with agriculture for water,
開発できないかというものです
fertilizer or land.
これがその解決案です
So here's what I came up with.
容器を作って海面下に浮かべ
Imagine that we build an enclosure where we put it
それを排水と 油分を生産する
just underwater, and we fill it with wastewater
微細藻類で満たす考えです
and some form of microalgae that produces oil,
柔軟性のある素材で作るので
and we make it out of some kind of flexible material
波の影響を受けて動きます
that moves with waves underwater,
もちろん微細藻類の成長には
and the system that we're going to build, of course,
太陽光を使い
will use solar energy to grow the algae,
藻類は二酸化炭素を吸収してくれながら
and they use CO2, which is good,
増殖し 酸素を放出します
and they produce oxygen as they grow.
微細藻類は周辺の水に熱を放出する
The algae that grow are in a container that
容器の中で増えるので
distributes the heat to the surrounding water,
これを収穫して バイオ燃料や化粧品
and you can harvest them and make biofuels
肥料や飼料として使えます
and cosmetics and fertilizer and animal feed,
当然 培養には 広い面積を要するので
and of course you'd have to make a large area of this,
漁師や船舶等との利害関係も
so you'd have to worry about other stakeholders
考えなくてはいけませんが
like fishermen and ships and such things, but hey,
将来の燃料事情を思うと
we're talking about biofuels,
代替となる液体燃料を得ることが
and we know the importance of potentially getting
大変重要であることは事実です
an alternative liquid fuel.
では なぜ微細藻類を使うのでしょうか?
Why are we talking about microalgae?
このグラフはバイオ燃料の生産に使える
Here you see a graph showing you the different types
様々なタイプの穀物を表しています
of crops that are being considered for making biofuels,
大豆は1ヘクタールあたり 年間5百リットル程の
so you can see some things like soybean,
バイオ燃料を生産できます
which makes 50 gallons per acre per year,
他にもヒマワリやカノーラ ジャトロファやヤシなど色々ありますが
or sunflower or canola or jatropha or palm, and that
一際高い値を示しているのが微細藻類です
tall graph there shows what microalgae can contribute.
大豆の年間5百リットルに比べて
That is to say, microalgae contributes between 2,000
微細藻類は1ヘクタールあたり
and 5,000 gallons per acre per year,
年間2万から5万リットル以上もの 燃料を生産できます
compared to the 50 gallons per acre per year from soy.
では 微細藻類とは何でしょうか?
So what are microalgae? Microalgae are micro --
マイクロ・スケール つまりとても小さい
that is, they're extremely small, as you can see here
単細胞生物で ヒトの髪の毛と比べると
a picture of those single-celled organisms
この様に見えます
compared to a human hair.
この小さな生物は大昔から
Those small organisms have been around
何千もの種類が
for millions of years and there's thousands
生息しています
of different species of microalgae in the world,
中には 地球上のどの植物よりも 速く増え
some of which are the fastest-growing plants on the planet,
先ほどお見せしたような 多量の油分を生産するものもあります
and produce, as I just showed you, lots and lots of oil.
ではなぜ このシステムを 海上に作るのでしょうか
Now, why do we want to do this offshore?
海上で行う大きな理由は
Well, the reason we're doing this offshore is because
沿岸の都市を見ると分かるように 他に良い場所がないからです
if you look at our coastal cities, there isn't a choice,
藻の栽培に排水を使うわけですが
because we're going to use waste water, as I suggested,
よく見てみると
and if you look at where most of the waste water
排水処理場は 街の中に組み込まれています
treatment plants are, they're embedded in the cities.
サンフランシスコの地下には
This is the city of San Francisco, which has 900 miles
約1400Km に及ぶ下水管があり
of sewer pipes under the city already,
沖に排水を放出しています
and it releases its waste water offshore.
世界中 都市によって 排水処理の仕方は違い
So different cities around the world treat their waste water
排水を浄化する都市もあれば
differently. Some cities process it.
垂れ流しにする都市もあります
Some cities just release the water.
しかしどの排水も
But in all cases, the water that's released is
微細藻類の育成に使えます
perfectly adequate for growing microalgae.
これはシステムの想像図です
So let's envision what the system might look like.
「海上藻類養殖用膜質容器」の
We call it OMEGA, which is an acronym for
頭文字を取って OMEGAと名付けました
Offshore Membrane Enclosures for Growing Algae.
NASAはこういう洒落た 略語が好きなんです
At NASA, you have to have good acronyms.
どのように機能するのでしょうか?
So how does it work? I sort of showed you how it works already.
先ほど少し説明しましたが まず 排水と二酸化炭素を
We put waste water and some source of CO2
浮遊容器に入れます
into our floating structure,
排水が藻類の育成に 必要な栄養を供給する一方
and the waste water provides nutrients for the algae to grow,
藻類は本来なら 温室効果ガスとなるはずだった
and they sequester CO2 that would otherwise go off
二酸化炭素を吸収します
into the atmosphere as a greenhouse gas.
もちろん 太陽のエネルギーも使って増殖し
They of course use solar energy to grow,
海面の波のエネルギーが
and the wave energy on the surface provides energy
藻類を撹拌します また 周りの水温によって
for mixing the algae, and the temperature
温度は制御されます
is controlled by the surrounding water temperature.
この藻類が酸素を放出するのは すでに述べましたが
The algae that grow produce oxygen, as I've mentioned,
バイオ燃料や肥料 食料や藻独特の副産物など
and they also produce biofuels and fertilizer and food and
有益なものも生み出します
other bi-algal products of interest.
このシステムは環境に害が 広がらないよう設計されています
And the system is contained. What do I mean by that?
モジュールとなって分かれているので
It's modular. Let's say something happens that's
例えばその一つに雷が落ちたりして
totally unexpected to one of the modules.
穴が空き 中身が漏れたとしましょう
It leaks. It's struck by lightning.
漏れ出す排水は 元来そのまま
The waste water that leaks out is water that already now
排出されていた排水ですし
goes into that coastal environment, and
藻類は 漏れても自然分解されます
the algae that leak out are biodegradable,
排水中で生育する藻類は
and because they're living in waste water,
淡水生物なので海水の中では
they're fresh water algae, which means they can't
生息できないのです
live in salt water, so they die.
ここで使用している プラスチックは
The plastic we'll build it out of is some kind of
よくあるもので 研究で良い成果を得ており
well-known plastic that we have good experience with, and
壊れたモジュールは修理して 再利用できます
we'll rebuild our modules to be able to reuse them again.
またこのシステムを使って
So we may be able to go beyond that when thinking about
もっと いろいろ出来るかもしれません
this system that I'm showing you, and that is to say
水 特に淡水については 将来
we need to think in terms of the water, the fresh water,
問題も予測されていますが
which is also going to be an issue in the future,
私たちは排水を再生する解決策にも
and we're working on methods now
取り組んでいます
for recovering the waste water.
また 構造自体を考えると
The other thing to consider is the structure itself.
海に生息するものの棲家になり
It provides a surface for things in the ocean,
表面が海草や他の海洋生物で覆われ
and this surface, which is covered by seaweeds
優れた海洋生物の生息場と機能して
and other organisms in the ocean,
生物多様性を促進するのに
will become enhanced marine habitat
役立ちます
so it increases biodiversity.
最後に 海中構造物なので
And finally, because it's an offshore structure,
水産養殖という面からも
we can think in terms of how it might contribute
貢献できるのです
to an aquaculture activity offshore.
皆さんこう思うかもしれません
So you're probably thinking, "Gee, this sounds
「良さそうなアイデアだけど 本当に上手くいくのかな?」と
like a good idea. What can we do to try to see if it's real?"
実はカリフォルニア州サンタクルーズにある
Well, I set up laboratories in Santa Cruz
州の魚類鳥獣保護局内に研究室を設置し
at the California Fish and Game facility,
そこにある巨大な海水タンクで
and that facility allowed us to have big seawater tanks
試験実験を行っています
to test some of these ideas.
またサンフランシスコに3つある
We also set up experiments in San Francisco
下水処理場のうちの1つでも
at one of the three waste water treatment plants,
試験実験を行っています
again a facility to test ideas.
そしてこの構造物の
And finally, we wanted to see where we could look at
海洋環境への影響を調べるために
what the impact of this structure would be
モントレー湾にモスランディング海洋研究室という
in the marine environment, and we set up a field site
フィールド調査場を設置しました
at a place called Moss Landing Marine Lab
そこでこの構造物が海洋生物に
in Monterey Bay, where we worked in a harbor
どのような影響を与えるかを調べました
to see what impact this would have on marine organisms.
サンタクルーズの研究室が スカンクワークス(新技術開発の場)で
The laboratory that we set up in Santa Cruz was our skunkworks.
そこで私たちは藻類を育て
It was a place where we were growing algae
プラスチック溶接やツールを構築を行い
and welding plastic and building tools
たくさんの失敗を重ね
and making a lot of mistakes,
エジソンではありませんが
or, as Edison said, we were
「システムが機能しない10000もの方法」を学びました
finding the 10,000 ways that the system wouldn't work.
現在は排水内で藻類を育ててますし
Now, we grew algae in waste water, and we built tools
藻類の生態を調べる ツールも構築したので
that allowed us to get into the lives of algae
藻類の成長の様子や
so that we could monitor the way they grow,
藻類の好きな環境_そして
what makes them happy, how do we make sure that
強く 繁殖力のある培養株の 研究をしています
we're going to have a culture that will survive and thrive.
さて 我々の開発した機能の中でも 一番重要なのが
So the most important feature that we needed to develop were these
フォトバイオリアクター(PBR)でした
so-called photobioreactors, or PBRs.
これは安価なプラスティック製の 水面に浮かぶ構造物で
These were the structures that would be floating at the
これは安価なプラスティック製の 水面に浮かぶ構造物で
surface made out of some inexpensive plastic material
藻類類の養殖をする所です いろいろなデザインを試し
that'll allow the algae to grow, and we had built lots and lots
殆どは失敗でしたが
of designs, most of which were horrible failures,
113 リットルの規模で成功したモデルを
and when we finally got to a design that worked,
1700 リットル用に拡大して サンフランシスコに設置しました
at about 30 gallons, we scaled it up
1700 リットル用に拡大して サンフランシスコに設置しました
to 450 gallons in San Francisco.
システムがどう機能するかお見せしましょう
So let me show you how the system works.
基本的に排水と 好みの藻類を入れ
We basically take waste water with algae of our choice in it,
そしてこの浮遊構造物の中を循環させます
and we circulate it through this floating structure,
この管状の柔軟な プラスチック構造物です
this tubular, flexible plastic structure,
この管状の柔軟な プラスチック構造物です
and it circulates through this thing,
もちろん太陽光も外面に当たり
and there's sunlight of course, it's at the surface,
藻類は栄養を吸収し増殖します
and the algae grow on the nutrients.
でも これでは頭にビニール袋を かぶせたようなものです
But this is a bit like putting your head in a plastic bag.
藻類は人間と違って 二酸化炭素による窒息死はしませんが
The algae are not going to suffocate because of CO2,
藻類は人間と違って 二酸化炭素による窒息死はしませんが
as we would.
自ら生成する酸素によって窒息するのです
They suffocate because they produce oxygen, and they
窒息とは ちょっと違いますが 酸素は問題です
don't really suffocate, but the oxygen that they produce
また二酸化炭素も使い切ってしまいます
is problematic, and they use up all the CO2.
なので次の問題は酸素を取り除くことで
So the next thing we had to figure out was how we could
それをこのコラム(円柱)を立てて行いました
remove the oxygen, which we did by building this column
コラムは一部の水を循環させ
which circulated some of the water,
水が戻る前に炭酸ガスの 気泡を含ませ
and put back CO2, which we did by bubbling the system
二酸化炭素を戻します
before we recirculated the water.
これはプロトタイプで このタイプのコラムの最初の試みです
And what you see here is the prototype,
これはプロトタイプで このタイプのコラムの最初の試みです
which was the first attempt at building this type of column.
サンフランシスコではより大きいコラムを
The larger column that we then installed in San Francisco
システムに実装しています
in the installed system.
このコラムには 実は他にも 素晴らしい機能があって
So the column actually had another very nice feature,
増えた藻類がコラムに沈殿し
and that is the algae settle in the column,
藻類バイオマスが集めやすくなるので
and this allowed us to accumulate the algal biomass
収穫が容易に行えるのです
in a context where we could easily harvest it.
私たちはコラムの下部にたまった藻類を取り除き
So we would remove the algaes that concentrated
それから表面に藻を浮かせて
in the bottom of this column, and then we could
ネットでそれをすくい取る手順によって
harvest that by a procedure where you float the algae
簡単に収穫することができるのです
to the surface and can skim it off with a net.
私たちは海洋環境へのこのシステムの影響も