アクア・イノベーション拠点（COI） 第6回シンポジウム ～造水・水循環システムの革新に向けて～産学官金融連携

　研究概況報告に先立ち、今年4月からプロジェクトリーダー（PL）を務める都築浩一氏（日立製作所）からプロジェクト概要についての説明がありました。水需要の増加と気候変動の影響により、このままでは2050年に世界の50億人が水に不自由になる危機感を示し、本プロジェクトの成果である水処理膜の技術革新が一層、重要になることを示しました。本プロジェクトの成果により、海水淡水化プラントの電気代や建設費等でコスト削減ができ、従来技術と比較して造水コストの3～4割削減が可能となるとの期待を述べました。「来年度からは社会実装のステージに入り、ウォータープラザ北九州で実証試験を開始する。実績の上に知識や新事業を創造していくイノベーションプラットフォームも構築していきたい。そのためのプレ討論会も準備している」（都築PL）。
　概況報告では、若手を含む6名の研究者から発表がありました。はじめに遠藤守信研究リーダー（RL）より「ナノカーボンを用いたRO膜の新機能と応用」と題して報告がありました。カーボン膜の歴史と変遷についてや、カーボンナノチューブ（CNT）を加えたポリアミド（PA）の複合膜を開発して特許を取得したこと、その高い基本性能（透水・脱塩）と優れた表面耐汚濁（耐ファウリング)性について解説がありました。複合膜調整のエンジニアリング技術と分子レベルの材料科学に計算科学を融合させて、広範な汚れ物質(有機物質や無機スケーリング等)に対して付着しない膜のメカニズムの証明ができたと語りました。さらに新しいセルロースナノファイバーを使った膜による工業利用水、純粋なカーボン膜の食品分野での応用、汚れが付かないモジュール部品（スペーサ）への展開、アンダーワンルーフの企業連携による大学では珍しい大型製膜装置なども紹介しました。「企業の利益を生み出すと同時に社会に役立ち、イノベーションの創出によって環境と水に世界規模で貢献できることを大きな目標として邁進したい」（遠藤RL）。
　その後、前田瑞夫氏（理化学研究所主任研究員）から「分離膜の分析・評価方法」と題して、シミュレーションと振動分光の組み合わせの成果の報告、手嶋勝弥教授より「安全な水を創る信大クリスタル」と題して、金属イオン吸着除去の結晶材料を利用した簡易型浄水ボトル「NaTiO（ナティオ）」の紹介、木村睦教授は「表面重合膜の開発」と題し、パリレンという高分子の透水性評価と医療応用の可能性の報告、中屋眞司教授は「タンザニアの水環境と水のフッ素汚染調査」と題して、地学的見解と水源に含有されている高濃度フッ素の現地調査の結果を説明しました。
最後にCOI-S研究リーダーの高橋桂子氏（海洋研究開発機構センター長）より「水大循環メカニズムと活用」と題して、シミュレーションによる地球温暖化での水循環と利用法の変化の報告、膜利用におけるメカニズム解明への協力についても報告されました。
　信州大学COI拠点の水研究を中心とした連携の輪が広がり、オールジャパンの産官学連携によるイノベーションプラットフォームが構築されつつある手応えが感じられる概況報告となりました。

PROGRAM

12:00～13:00　ポスターセッション
13:00～13:15　開会挨拶・来賓挨拶
13:15～15:15　第一部 研究開発の概況報告
プロジェクト説明　都築　浩一

研究開発の概況報告
・「ナノカーボンを用いたRO膜の新機能と応用」　遠藤 守信
・「分離膜の分析・評価方法」　前田 瑞夫
・「安全な水を創る信大クリスタル」　手嶋 勝弥
・「表面重合膜の開発」　木村 睦
・「タンザニアの水環境と水のフッ素汚染調査」　中屋 眞司
・「水大循環メカニズムと活用」　高橋 桂子

15:15～15:35　休憩・ポスターセッション

15:35～16:35　第二部 招待講演
・「海水淡水化の現況と今後」　岩橋 英夫 氏
・「水の再利用―広がる役割と課題」　田中 宏明 氏

16:40～17:40　第三部 パネルディスカッション
「新しい分離膜の水処理・社会実装への期待」
　モデレータ：上田 新次郎
　パネリスト：岩橋 英夫氏・田中 宏明氏・大熊 那夫紀氏・鍋谷 浩志氏・辺見 昌弘
17:40～17:45　閉会挨拶

　概況報告に続く第2部として、これから社会実装していく海水淡水化についての歴史と世界の現状を再確認し、水が豊富な日本での水問題への連携という観点で招待講演が行われました。三菱商事株式会社水事業部シニアアドバイザーで日本脱塩協会会長の岩橋英夫氏からは「海水淡水化の現況と今後」と題し、ビジネスの視点から、蒸発法からRO膜法へと変遷してきた海水淡水化の歴史と今後の展望が講じられました。大学時代から逆浸透膜の溶質（塩）の分離研究を重ね、1980年に三菱重工業株式会社に入社後は一貫して海水淡水化に従事してきた同氏の経験を踏まえ、海外（主に中近東）における海水淡水化プラントの歴史や最近の市場の動き、機器などの分野別の分析と事業の主体となるプレイヤーの変遷、市場のトレンドと日本の競争力との関係などが言及される中で「現在は世界規模で見るとRO膜による海水淡水化が78%を占め、そのうち中東が世界の市場の36%を占めている。海水淡水化に加えて、今後は水の再利用がさらに伸びると考えられることから、COIのRO膜はロバスト（頑強）性も高いため十分に市場に入り込む余地がある。ROプラントの価格競争力ということで、メガトンプロジェクトでは、可能な限り大型化・効率化を図るとともに、下水処理水
を利用して海水の塩分濃度を下げることで、コスト削減を進めてきた。しかし、20万トンくらいが最適とする試算もあることから、大きくするほど安くなるわけではないと思われる。以上も踏まえ、COIは産学連携に政府が支援をしながらつながっている手応えを感じている」という話がありました。
　続く京都大学大学院工学研究科の田中宏明教授からは「水の再利用―広がる役割と課題」として、世界的な水資源の量的不足と質的悪化、気候変動への対応における水の再利用の重要性と大学における研究開発や現場での展開、さらにその先まで考えた水の再利用の将来性が講演されました。世界で約80%の生活排水が無処理で河川に流出されている現状と、輸送コストも踏まえたエネルギー問題や環境への負荷削減も含めた水の再利用の有効性、米国やシンガポールをはじめとする世界での水の再利用の現状が語られる中で「水の再利用にあたっては、再利用のレベルと処理コストにはトレードオフの関係があること、再利用の用途によって何をどこまで取るかを考慮する必要がある。その技術開発を体系的に行う中で分離膜は非常に重食品分野への応用とZLDや水の再利用への期待、膜の新たな研究の方向性要である一方、分解や消毒効果をもつオゾンや紫外線（UV）処理との組み合わせなど、処理後も含めた別のアプローチも考える必要がある。沖縄南部の農業地帯では、単価の安いサトウキビに代わる果物や野菜などの農作物を栽培するための安全な灌漑用水の要求が高いが、水源がないことから、下水処理水をUF膜とUVを組合せて再生処理し、農業利用するという実証試験を行っており、市民の合意ができつつある。2年後を目処に本格的な事業化が実施される予定であり、さらに季節変動のない工業用水ネットワークも検討中で、そのためにはCOIのRO膜による水処理の簡素化が重要である。加えて国内のマーケットは限られるが国際的なニーズが高いため、世界で協力しながら国際規格化を推進している」といった現状と今後の展望が語られました。

　全パネリストの報告・見解を受け、上田EAから質疑がなされました。岩橋氏には「造水コスト削減のポイントは造水タンク設備の小型化であり、回収率を上げることがメインの方向性であるか。またROプラントのエネルギーとして電力では限界があり、中東を主軸に考えると太陽光発電をプラントに直結する動きはないか」との質問が投げかけられ、「小型化により配管やポンプ等も小さくなることでエネルギー消費量も削減したいが、回収率をあげるためのRO膜の設計を考え、ロバスト性や脱塩性能の向上、多段化といったプロセス設計との協調が大事である。太陽光発電についてはすでに中東において相当量が進められているが、夜は発電しないため検討の余地がある。また中東においても環境問題は避けて通れないため、ZLDなどは常に関心をもって措置は講じておかないといけない」との回答が得られました。
　続く田中教授へは「飲料水と農業用水は要求される品質レベルが必ずしも異なるわけではなく、農業用水もある程度の処理やモニタリングが必要か」と質問され「使用用途により異なる。例えば沖縄では野菜とマンゴーと花卉を育てるための農業用水が求められており、病原菌が含まれた再生水で手を洗浄すると感染の可能性が出てしまう。つまり、再生水の使用頻度と浴びる量が問題であり、飲用でも水道直結か河川への放流かで品質レベルが変わるため一概には決められない。しかし最近は数量化・基準化が進んでいる」との回答が得られました。
　大熊氏へは「ZLDによる環境負荷軽減は企業の責任として再生水とは別に考えていく範疇ではないか」との質問がされ、「下水処理水の再利用は水源の確保に主眼が置かれているが実際のマーケットはインフラ系である一方、ZLDは環境負荷軽減が主眼であり、マーケットは産業系が主体である。特に産業系において膜の技術はオペレーションを自動化できることに加え、耐ファウリング性や耐塩素性をもつ新しい膜が開発されれば膜の洗浄といったメンテナンス性の向上も図れ、膜のマーケットはさらに広がると考えられる」との見解が述べられました。
　鍋谷氏に対しては「栄養物質分離となるとMF膜やUF膜よりさらに孔径を細かく制御することで用途が広がる可能性はないか」との問いかけがあり、「分離の精度が向上すれば用途がより広がる可能性もあるが、食品の場合は各成分が高濃度かつ種類も幅広いため、ファウリングは透過流束だけではなく分画分子量にも影響を及ぼすので、膜本来の精度が向上しても食品処理において性能の発揮が難しい。膜の操作条件の検討や最適化も精度向上とともに必要である」との回答が得られました。
　討論の最後には質疑応答が行われ、一般参加からの質問に対し参画企業の参加者から応答が見られるなど活発な議論が交わされ、COI拠点の今後の展開への期待の高さがうかがえました。
　これまでの6年間で開発してきた革新的な技術の社会実装に向けたフェーズ3を目前に、より一層の研究開発と課題解決に向けて、プロジェクトの結束と士気が高まるシンポジウムとなりました。