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            橋立

                                                                       天橋立                                 

 日本三景の一つである天橋立の内海「阿蘇海」(写真右手の海)は、面積500ヘクタール、水深8メートル(最大水深13メートル)の海で、かつては金樽いわしが有名な豊饒な海でした。しかし昭和40年代の高度成長期に富栄養化が急速に進み、いまは4メートル以深は貧酸素ないし無酸素といわれ、泳げない、魚の棲めない海になっています。閉鎖性の海のため大量のへどろが堆積し、窒素、りんなどの栄養物質を溶出し、水環境を悪くしているからです。

 阿蘇海はシベリアなどから渡ってくる水鳥たちの京都府下最大の越冬地でもあります。毎年、十数種類のカモ類が2,000~3,000羽確認されており、京都府の準絶滅危惧種コハクチョウの飛来地、同じく絶滅危惧種ミサゴの生息地としても知られています。

 自然豊かな阿蘇海を蘇らせる方法を模索する中で、へどろから優秀な人工ゼオライトを製造する技術と、ゼオライトを使った生ごみの発酵処理法(宮津方式)を開発しました(2003、2004)。そして2012年より、地域から回収した生ごみで発酵肥料を作り、それで無農薬野菜を栽培し、地域で販売する「エコの環」(エコのわ)を、高齢者事業として回しています。

 また、へどろに非常に優れた吸湿/放湿特性があることを見付け、それを利用して蒸気吸着式ヒートポンプが作れることを実証しました(2005)。温暖化対策に利用できると考え、いまはその啓発活動と実用化実験を進めています。

 阿蘇海のへどろは7~8メートル堆積しているといわれ、全量除去することは不可能であります。しかし水質汚濁、無酸素水域形成の原因となるへどろからの溶出栄養物質は、へどろの表層に濃縮しており、この表層を常に除去してやれば海の自浄作用が回復し、阿蘇海の環境は自ずと蘇ることが期待できます。

 私たちは阿蘇海のへどろを地域や次世代に利益をもたらす有用資源と捉え、上記技術を活かして阿蘇海の環境を経済的に修復したいと考えています。へどろ汚染に悩む海は国内、国外の至る所にあり、阿蘇海をへどろ対策のモデルにしたいと考えています。

                  

                        かも                               コハクチョウ                ミサゴ

       

経 緯》

 ゼオライト(粘土)には大量のプラスイオンを交換吸着したり、湿気やガス、臭いを吸着したり、触媒活性能など、非常に多くの用途があります。福島第一原発では放射性セシウムの除去に使われています。しかしいかに多くの用途があっても地元に確かな需要がない限り、へどろからのゼオライト製造の事業化は困難であります。そこで着目したのが「生ごみ」です。生ごみは栄養がいっぱい詰まった有用資源で、毎日大量に発生しますが、いまはそれを無駄に焼却処理しています。ゼオライトにはアンモニアなど肥料成分を吸着、保持して、その消散、流失を防いだり、土壌微生物が生息しやすい性質があり、生ごみの発酵分解に利用すれば、生ごみを資源として活かせるうえに、ゼオライトの安定した需要が確保できます。こうした理由からゼオライトを使った独自の生ごみ発酵処理法(宮津方式)を開発し、その肥料を使って栄養価の高いおいしい野菜が作れること、色鮮やかなが育てられることを実証しました。そして京都府から「宮津エコの環(わ)構築研究事業」を委託され(2009)、生ごみの循環システム構築についていろいろ模索、試行を重ねました。

 こうした経験をもとに2012年に「エコの環」事業をスタートさせました。天然ゼオライトを使って生ごみ循環システムをまず先行的に確立し、へどろからのゼオライト合成事業につなげようとするもので、地域からの生ごみの回収、発酵処理、無農薬野菜の栽培、その地域での販売などを高齢者事業として回しています。

      

                                                       高齢者事業「エコの環」

 一方、へどろに非常に優れた吸湿/放出特性のあることを見つけました(下左図)。ゼオライトや炭よりはるかに大きな吸湿力を有し、放湿量も大きいのです。また、へどろとゼオライトの湿潤熱を測定したところ(下右図)、ゼオライトはすぐに吸湿能力を失うのに対し、へどろは1時間ほど高い吸湿能力を維持した後、徐々に吸湿力失って、最後はどろどろの状態にまで吸湿することが分かりました。そこでこのへどろの優れた特性を活かす方法として、蒸気吸着式ヒートポンプ(蒸気を媒体とする熱の汲出しポンプ)の研究に取り組みました(2005)。

        吸湿量/放湿量の比較実験             へどろとゼオライトの湿潤熱測定結果

 かつてアメリカでゼオライトを吸着材とするヒートポンプが提唱され(1978)、電力を要しないこと、構造が極めてシンプルなことから非常に注目されました。しかし吸湿ゼオライトの再生(乾燥)に100~200℃の高温度が必要であり、実用化は進みませんでした。へどろは40℃ほどの低温度でも再生が可能であり、吸湿量もゼオライトの3~4倍あり、その吸湿能力も長時間持続することから、実用化が可能と考えたからです。最初はヒートポンプで「冷水」を作ることを目指しました。しかしへどろの吸湿能力を十分に生かせないことから、途中で太陽熱を温水として回収する方法に切り替えました。そして太陽熱で高温になった金属パイプの温度を下げ、その熱を温水に変えることに成功しました(2010)。

                            

                  最初に作ったヒートポンプの実験装置     

上記装置で行った太陽熱回収実験の結果

                                                            

以上、阿蘇海のへどろを使って

  ① 生ごみ循環システム「エコの環」

  ② へどろヒートポンプによる温暖化対策

の二つの柱を確立し、それらの事業化に向けた活動を展開しています。

  

      

                   阿蘇海のへどろを使った二本柱の事業

            

  

 《事業の内容》 

 1.「エコの環」(エコのわ) 事業  

 「エコの環」事業では「無農薬、無化学肥料、無畜糞」をモットーに、地域から回収した生ごみで発酵肥料を作り、野菜を育て、週に1回、おまかせ野菜の宅配、訪問販売、店頭直売などで野菜の販売を行っています。野菜を栽培するのは元教員とか銀行員、公務員など、サラリーマンばかりですが、幸い栽培した「エコの環」野菜は栄養価が高く、美味しいと好評であります。「エコの環」事業のこれまでの実績(2024年度末)は、生ごみ処理量が76トン、野菜販売額が1,006万円であります。

 最初は生ごみで野菜が育てられれば良いぐらいの気持ちで始めた事業ですが、進める中で思っていた以上に意義のある事業であることが分かってきました。

(ⅰ)栄養豊富な野菜 

 調理屑として捨てられる生ごみにはまだ食べられそうなものも多くあり、栄養がいっぱい詰まっています。こうした生ごみを焼却処理するのは勿体ないだけでなく、1キログラムあたり25円(宮津市)の経費がかかり、しかも大気や大地を汚します。しかしこの生ごみを「ゼオライト」という土(粘土)で発酵肥料に変えれば、逆に処理費の10倍ほどの価値を持つ、栄養豊富で身体が喜ぶ野菜に生まれ変わります。

  生ごみ1 生ごみ2 「エコの環」野菜

                              勿体ない生ごみ                                   生ごみから作った「エコの環」野菜

 

                  

                           「エコの環」野菜を育てる仲間たち                                   「エコの環」野菜のシール

 下図はスーパーで売られている市販の野菜と、「エコの環」野菜の栄養価を実際に比較したものです。「エコの環」野菜は栄養価の高いことが分かります。 

   

                      栄養価の比較

(ⅱ)野菜の力 

 食べ物に含まれる栄養素として、第1から第7までのものが知られています。第1から第3までの栄養素は身体やエネルギーを作るのに関わるものです。一方、第4から第7までの栄養素と、栄養素ではありませんが「酵素」は、身体をイキイキと働かせるのに関わるものです。野菜には後者の栄養素が豊富で、生活習慣病対策として最近、野菜の力が注目されるようになり、政府も1日に350グラム以上の野菜を摂取することを推奨しています。

         

                             野菜に多い栄養素

 下図は日米の野菜摂取量と全がん死亡率を比較したものです。グラフによると日本では野菜離れが進み、がんで亡くなる人は増える一方であることが分かります。一方、アメリカでは野菜摂取量が日本人を追い越し、がんで亡くなる人が減り始めていることが分かります。

  

                    野菜の摂取量と全がん死亡率

 アメリカでは1970年代のころ、がんや心臓病、糖尿病、肥満などの生活習慣病を患う人が急増し、国民医療費も急増していたそうです。医療で世界の最先端にあるアメリカの、一体何が間違っているのか、疑問に感じた当時のフォード大統領は、その原因を究明すべく特別委員会を設置し、委員長にマクガバーン上院議員を任命したそうです。特別委員会は19世紀以降のアメリカにおける病気の変化や、食生活の変化を追跡し始めました。そして世界中の国々の医師、生物学者、栄養学者など、3,000人を超える専門家の人々からも意見を聴取し、5,000ページに及ぶ「マクガバーンレポート」を1997年に発表しました。その内容は「がん、心臓病、脳卒中などの現代病は、間違った食生活が原因の”食原病”である。現代の医学はクスリに頼った栄養軽視の医学である。病気を治すのはもともと身体が有する修復能力であり、身体に栄養を与え、各細胞が正常なバランスを保っておれば病気にはならない。」といったものでした。

 このレポートをきっかけにアメリカで「5 a day」運動が始まりました(1991)。1日(a day)に5皿分の野菜と200gの果物を食べようという運動です(日本政府が推奨する「1日350g以上」は「5 a day」運動を参考に決められた数字です)。以来、アメリカでは野菜の摂取量が急速に上昇し、生活習慣病対策に効果を上げているといいます。 

(ⅲ)有機炭素の固定化 

 生ごみを発酵処理してふるい分けすると、細かく分解したふるい下と食物繊維の多い未分解の篩上に分かれます。

           

                 生ごみの発酵処理後のふるい分け産物

 ふるい上を畝に溝を掘り埋めておくと、1ヶ月ほどで分解されて黒い腐植に変わります。そこでふるい上を元肥として、ふるい下を追肥用に使用しています。

           

ふるい上の腐植化

 ふるい上が黒い腐植に変わるということは有機炭素が増えたと考えられます。そこでどれ程の炭素が増えるか、プランターを使って実験してみました。畑の土にふるい上を混ぜ、10日に1回攪拌しながら3か月後に土壌中の炭素量を比べてみると、再々攪拌をして空気を送り込んだにも関わらず、0.73%もの炭素量が増えていました。

有機炭素の固定化実験

 この地球上の表土には、もともと2兆トンの有機炭素が固定されていたそうです。しかし人間が農業を始め、土を耕して空気を送り込んだことで、5,000億トンもの炭素が空気中に放出されたそうです。この量は化石燃料が放出した2,500億トンの倍です。

 4パーミルイニシアティブという運動があります。毎年、地球上の表土に有機物を埋め戻し、有機炭素を0.4%増加させれば、現在放出されている化石燃料からの炭素量を相殺できるというものです。

 現在、日本のごみのリサイクル率は、OECD加盟国の中で下位から数えた方が早い位置にあります。これは日本では生ごみを含め、ほとんどのごみが焼却処理されているからです。このことは生ごみを焼却処理せず肥料にして活用すれば、上位に躍り出るだけでなく、非常に大きな温暖化対策になることが考えられます。

ごみのリサイクル率

(ⅳ)SDGsとの関連性 

 国連は持続可能な世界を次世代に引き継いでいくため、SDGsという17の開発目標を掲げ、2030年までに達成することを目指しています。いま私たち人類は地球の再生可能な量の1.5倍もの資源を使っていて、このままでは地球が持たないからです。

 下図は「エコの環」が目指す最終的な姿です。宮津市の生ごみ発生量は年間約2,000トンと推定され、それを発酵処理するのに必要なゼオライト100トンを作るには、年間1,000トンのへどろを阿蘇海からくみ出す必要があります。それは阿蘇海の環境改善につながり、SDGsの改善目標No.14(海の豊かさを守ろう)の課題を解決できます。そして生ごみ発酵肥料で野菜を育てそれを地域で販売する「エコの環」は、SDGsの改善目標No.12(持続可能な生産と消費)を具現化したものであり、また、改善目標No.15(陸の豊かさも守ろう)、改善目標No.13(気候変動に具体的な対策を)、改善目標No.3(すべとの人に健康を)などの課題を解決し、「エコの環」が新たに生み出す年間5億円もの野菜の価値は、改善目標No.8(働きがいも経済成長も)を実現します。

「エコの環」の最終的な姿

 2.へどろヒートポンプの啓発活動  

 へどろヒートポンプ」といってもこれに類するものは世の中にまだ存在せず、理解してもらうのに非常に困難を感じてきました。温暖化対策に利用できると考えられることから、夏原グラント(平和堂財団)の支援を受け、持ち運びのできるデモ機を作製しました(2019)。そして各種イベントなどでそれを使って実験をし、温暖化対策に利用できることを訴えています。

         ヒートポンプ

                    へどろヒートポンプのデモ機

展示1 展示2

                    イベント会場でのデモ実験

上記装置で行った実験の結果

《今後の展望》 

 1.「エコの環」(エコのわ) 事業  

 高齢者事業として進めてきた「エコの環」ですが、SDGsに大きく貢献することが分かり、これからはむしろ次世代を担う若者に引き継いで貰うべき活動であると考え、2023年より若者をターゲットに「農業体験ツアー」を始めました。

 農業は自立が大きな問題ですが、「エコの環」は一般家庭や飲食店と、「生ごみと引き換えに野菜を買ってもらう」関係が築きやすく、野菜の販売先を確保する点では有利と考えています。

 

 

       生ごみ処理法の説明                   畑作業の実習

「エコの環」の関係

2.ヒートポンプ事業  

 へどろの優れた吸湿/放湿特性に魅せられ、ヒートポンプの実験を続けてきました。最初は「冷水」を作る実験に取り掛かりましたが、へどろの吸湿量が少なく、その能力を十分に生かせないことから、太陽熱を蒸気に変え、その蒸気を吸着する実験、すなわち太陽熱の回収実験に切り替えました。しかし吸湿量は若干増えたものの、やはりへどろの吸湿能力が十分生かせず、その原因がなかなか究明できずに長期にわたり不毛の時間を過ごしました。

 夏原グラントの助成金で作ったデモ機による実験を繰り返す中で、蒸気をパイプを経由して流すと蒸気がパイプを濡らし、それが蒸気の流れを著しく阻害することが分かってきました。

 下図は大気の相対湿度が土壌の吸湿量に及ぼす影響を示したものですが、相対湿度が0~10%の範囲では、乾いた土壌表面の自由な力場により吸湿量は急激に上昇します(イオン吸着)。しかし10~80%の範囲では、蒸気は土壌表面に吸着した2~3分子層からなる水分子の双極性吸着により、緩やかに多層の水分子薄膜を作ります。そして相対湿度が80%以上になると毛管凝縮により、吸湿量は再び急激に上昇します。土壌粒子の接合点に形成される凹面部分の蒸気圧は平面上のものより小さく、蒸気は過飽和となって凝縮しやすくなるからです。

大気の相対湿度と土壌吸湿量との関係

 つまりパイプは粒子ではないものの蒸気はパイプに吸着します。するとパイプ内で双極性吸着、毛管凝縮が起きやすくなり、蒸気が通りづらくなるので、パイプは著しく太くするか無くすのがよいと考えられました。

 この気づきは下図に示すように、「蒸気の発生源」と「吸湿材のへどろ」は同じ空間内に置くべきことを示唆していますが、これはへどろヒートポンプを思いついた湿潤熱のグラフ、その測定装置の構造と全く同じであります。そしてこの構造であれば、これまで真空下で行ってきた実験も、常圧下で行うのが可能になるかもしれません。長い徒労の時間を経て原点に戻った感じですが、心機一転、新たに実験を開始したいと考えています。         

  

新へどろヒートポンプの構造

   

     

《寄付のお願い

 私たちは阿蘇海のへどろを地域社会、また次世代に利益をもたらす有用資源として利用することで、美しい阿蘇海を取り戻したいと考えています。しかし高齢者事業「エコの環」は自立達成率がまだ70%弱で、資金的に大変困っています。

 一方のへどろヒートポンプは類似した技術が世の中になく、実用化を進めるには解決すべき問題もあり、助成金、寄付金がないとなかなか前に進められない状況にあります。

 皆様の温かいご理解、ご支援によりこれら事業が前に進めば、阿蘇海の環境改善への弾みが付き、同時にSDGsの目標解決でお役に立てます。ぜひ皆様のご協力のほどよろしくお願い申し上げます。頂いた寄付金は「エコの環」事業では資材費、修繕費、支払い家賃費などに、へどろヒートポンプの啓発活動では簡単な体感装置(実証装置)の製作費などに使用させていただきます。

 なお頂いた寄付金に対しては、次のような税制上の優遇措置が受けられます。

  ①所得税(国税)の計算における所得控除、あるいは税額控除

    所得控除;寄付金から2,000円を引いた金額を総所得金額から控除できます。

        (例)1万円を寄付した場合;10,000円ー2,000円=8,000円

    税額控除;寄付金から2,000円を引いた金額の40%を所得税額から控除できます。

        (例)1万円を寄付した場合;(10,000円ー2,000円)×0.4=3,200円

  ②京都府在住の方はさらに府民税の控除

    府民税控除;寄付金から2,000円を引いた金額の4%を府民税額から控除できます。

        (例)1万円を寄付した場合;(10,000円ー2,000円)×0.04=320円

            

       

「エコの環」の仲間たち

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