東京工業大学教授柏木孝夫氏――海洋バイオマス、突破口に

燃料・地球温暖化に貢献
　東京電力福島第１原子力発電所の事故を受け、政府は今後のエネルギー政策と地球温暖化対策の両面で頭を悩ませている。１つの突破口となりそうなのが、海藻を燃料として使う「海洋バイオマス」だ。４月には産学が協力して事業化を目指す「海洋環境創生機構」が設立された。同機構の会長に就任した東京工業大学の柏木孝夫教授に、今後の展望を聞いた。
　――海洋バイオマスはエネルギー供給と地球温暖化問題に対し、どのように貢献するのか。
　「海藻からエタノールを抽出できバイオ燃料を生産できる。陸上の植物と同様、光合成で育つため、二酸化炭素（ＣＯ２）をうまく供給すれば、海藻の成長を促進できる。火力発電所や製鉄所など大口のＣＯ２排出源の近傍に海藻の培養槽を設ければ、火力発電所などから出るＣＯ２を固定化できる。カーボンニュートラルとなり、地球温暖化問題に貢献する」
　「例えば、６万立方メートル（オリンピックプールの約５０倍）の培養槽を使うと、１日当たり３６０トンの海藻を生産できる。バイオ燃料の生産量は同１２０トンとなる。海藻の生産過程で固定されるＣＯ２は年１万４５００トンとみている」
　――バイオマスは採算性改善が課題といわれているが。
　「海藻をバイオ燃料として使うだけでは、採算は厳しいと考えている。そこで、育てた海藻の一部や、燃料を得た後の残さを活用し、医薬品や化粧品などの新規材料を生み出す研究を進めている。基礎研究はあらかた終わり、海藻の生産、燃料化、有用物質の抽出といったシステム全体をうまく設計する研究に、注力する時期にきた」
　――創生機構への参加企業は。
　「竹中工務店、日立製作所や横河電機、昭和シェル石油などが参加している。海洋植物から有用成分を作り出すため、花王も参加している。約２０社の協力を得た。国の研究費を申請している。富山市とは実験に関する相談もしている」
　――被災地の復興に役立つ可能性は。
　「津波で大きな被害を受けた沿岸部の新産業に役立てればと考えている。福島県の東電広野火力発電所の近くは、海洋バイオマスを推進するうえで、条件を満たす場所の１つだと思う」
　――経済産業省の「再生可能エネルギーの全量買い取りに関するプロジェクトチーム」の有識者メンバーだったが、今後、被災地の再生可能エネルギーの導入はどう進めるべきか。
　「政府は、電力会社に再生可能エネルギーの全量を固定価格で買い取ることを義務づける特別措置法案を国会に提出している。この法案だけでは不十分で、被災地に再生可能エネルギーが集約されるように、事業者へのインセンティブを与える必要がある。グリーンパークを設けて、税制面の優遇措置を設けるのも１つの手。都市部から被災地に資金が流れる仕組みを作ることが必要だ」
記者の目
エネルギー供給
米国と開発競争
　気候変動に関する政府間パネル（ＩＰＣＣ）が５月にまとめた報告書によると、バイオエネルギーは世界のエネルギー供給量の約１割を占める。大半は途上国で暖房・調理に木材を使う伝統的バイオマス。科学技術を駆使した近代バイオマスはこれからの分野だ。
　海藻を活用してバイオ燃料を生産する試みは米国で研究が盛んだ。２０１０年には米エネルギー省の支援のもと商業化に向け３つのプロジェクトが始動した。米国との開発競争に打ち勝てるか、日本の技術力が問われている。

京大と岡山大、脊髄小脳変性症、原因遺伝子を特定

　京都大学の小泉昭夫教授や岡山大学の阿部康二教授らは脊髄（せきずい）小脳変性症の原因遺伝子を見つけた。特定の遺伝子に変異があると、小脳の細胞内に異常が起こり、小脳の障害などを引き起こしていた。予防法や治療法の開発に役立つ成果という。
　脊髄小脳変性症にはさまざまな種類があり、原因遺伝子がいくつか見つかっている。小泉教授らは患者の遺伝子を解析し、脊髄小脳変性症の患者の中に遺伝子「ＮＯＰ５６」の異常により、症状の出た例があることを突き止めた。
　ＮＯＰ５６の一部に大きな繰り返し配列があるとたんぱく質を合成する工程に異常が起こり、小脳の細胞内にＲＮＡ（リボ核酸）が蓄積する。それによって小脳の障害や筋肉などを動かす神経細胞に異常が起きていた。
　今後は患者の細胞をもとに新型万能細胞（ｉＰＳ細胞）を作製し、神経細胞などに分化させることで病態の再現を目指す。メカニズムを詳細に解明し、蓄積するＲＮＡの分解する化合物などが見つかれば、治療薬になる可能性があるという。

微小な磁石「スピン」、たくさん持つ新物質、東大、超省エネ電子機器に

　東京大学の石坂香子准教授や十倉好紀教授らは、超省エネ電子機器の材料になる新物質を開発した。微小な磁石「スピン」として扱える電子をたくさん持つのが特徴。電気の代わりにスピンを使った省エネ半導体や、少ないエネルギーで情報を書き換えられるメモリーなどスピントロニクスの実用化に役立つ成果だ。
　開発した新素材はビスマス、テルル、ヨウ素を層状に並べた結晶構造を持つ半導体。表面から内部まで、スピンをたくさん持っていることを観測した。新素材を細いワイヤ状に加工し微弱な電流を流せば、スピンの流れである「スピン流」が作れる可能性がある。
　電流の代わりにスピン流で情報処理ができれば、電子機器の消費電力を大幅に減らせると期待されている。これまでもスピンを持つ素材は開発されているものの、表面に少し持つだけの素材が多く、スピンを取り出して思い通りに制御するのが難しかった。
　ハードディスクのメモリーをスピン流で書き換えれば、従来の大きな電流を使う方法と比べて消費電力を１００分の１以下にできる。電流をほとんど使わない超省エネトランジスタも作れるという。

記憶も忘却もする素子、物材機構など、脳のシナプスに相当

物質・材料研究機構などの研究グループは、人間の脳のように情報を記憶もすれば忘却もする素子を開発した。脳神経細胞同士の接合部であるシナプスに相当する働きをする。重要な情報は長く強固に記憶し、不要な情報は忘れる脳型コンピューターの開発に役立つという。
　米カリフォルニア大学ロサンゼルス校との成果で、英科学誌ネイチャー・マテリアルズ（電子版）に２７日掲載される。
　開発した「シナプス素子」はイオンや原子の動きを制御して働く原子スイッチを応用した。縦横５０ナノ（ナノは１０億分の１）メートルのサイズで、素子の電極間に１ナノメートルの隙間がある構造。わずかな電圧操作で材料の硫化銀から銀原子が析出し、隙間に橋をかけて強く接続したり、逆に銀原子が戻って隙間ができたりする。隙間が空いても完全に切れず、弱く接続している。
　脳のシナプスは信号入力の頻度が多いと接続が強固になり、少ないと弱くなり、これが記憶の重要な仕組みの１つと考えられている。同様に新型素子も信号の頻度や時間、大きさによって接続強度が変化する。逐一プログラムで指示しなくても、自分で判断する賢い脳型コンピューターに必要になるという。

電池で力制御、新型ブレーキ、東京電機大と藤倉化成、「重くない」バーベル

運動器具に応用も
　東京電機大学の三井和幸教授らと藤倉化成は、乾電池で数百グラム相当の力を制御できる新型ブレーキを共同開発した。樹脂製シートを金属の電極板で挟んだ構造。電極間の電圧を上げるとシートと電極間の摩擦力が増す仕組みだ。“重くないバーベル”をはじめとする運動器具など幅広い分野で実用化が期待される。
　開発したのは電圧を与えると表面の摩擦力が高まる樹脂製シートと、シートを組み込んだ数ボルトの電圧で働く小型ブレーキ。自ら動くのではなく、動かそうとすると動きを止める力（制動力）が働く。例えばヒジに固定すれば、持ち上げるときだけ重く感じるバーベルになる。電圧の高さでバーベルの重さに相当する力を加減できる。
　シートは厚さ約１ミリ。高分子を酸化スズ薄膜で包んだ直径約１６マイクロ（マイクロは１００万分の１）メートルの微粒子をシリコーンゴムで固めた。試作したブレーキは直径約６センチの円形に切り取ったシートを４枚使い、金属板の電極と交合に挟んだ構造になっている。シートの枚数が増えれば制動力が増すという。
　ブレーキは９ボルトの乾電池で働く。電極には交互にプラスとマイナスの電気を与える。昇圧器で電圧を２・５キロボルトまで上げると、約４００グラムのバーベルに相当する制動力が出た。ブレーキに流れる電流は数十マイクロアンペアで、消費電力は数十ミリワットと極めて小さかった。一般の１００ボルト電源を使えば、数十キログラムの制動力が出る可能性がある。
　電気で制動力を高めるには、電磁石を利用する方法がある。しかし電磁石はコイルが必要で寸法が大きくなり、消費電力は１００倍以上高い。また、磁力を発生する電磁石は、精密機器の近くで使えないという欠点がある。「新技術は、電磁石を置き換える他の用途もありそうだ」と三井教授は話している。