大竹 久夫, 長坂 徹也, 松八重 一代, 黒田 章夫, 橋本 光史 (2011) リン資源枯渇危機とはなにか

  • 大竹 久夫 編著, 長坂 徹也, 松八重(まつばえ) 一代, 黒田 章夫, 橋本 光史(みつふみ) 執筆, 2011: リン資源枯渇危機とはなにか –リンはいのちの元素– (阪大リーブル 29)。 大阪大学出版会, 226 pp. ISBN 978-4-87259-312-9.

人間社会はその需要をまかなうために地球の物質の流れを変えているが、それを今のまま続けることは持続可能性ではない。一方で資源不足が、他方で環境悪化が起こりそうだ。そのおもな側面のひとつがリン(燐)の循環だ。リンはいろいろな目的に使われているが、量が多いのは肥料だ。そこで本書は、リンはなぜ重要なのか、肥料として使われるリンはどこからきてどのような処理がされてどこに行くのか、その循環を持続可能にするにはどう変えていったよいのかを議論する。窒素の循環とも共通点が多いが、リンの循環には大気を通る部分が(鳥などの生物のからだを通る部分を除いて)ないとみなせるほど小さいところが違う。

編著者の大竹氏(大阪大学)の専門は生物化学工学だそうだ。これは生物のもつ化学反応を応用する工学ということにちがいない。黒田氏(広島大学)は生物化学、橋本氏(小野田化学工業)は肥料としての利用、東北大学の長坂氏(もともとの専門は鉄の精錬)・松八重氏(旧姓横山、もともとの専門は経済学)は産業活動による物質循環について分担執筆をしている。黒田氏は大竹氏が広島大学教授だったとき同じ研究室の助手だったそうであり、他の執筆者も大竹氏と研究上のつながりのある人だ。章構成は次のとおり。

1. 日本にリン資源枯渇の危機が忍び寄る /大竹
2. どうしてリン資源は枯渇するのか /大竹
3. なぜ私たちの体はリンを必要とするのか /黒田
4. リン鉱石はどうやってできたのか /黒田
5. 輸入に頼る日本のリン事情 /長坂・松八重
6. リンと肥料の物語り /橋本
7. 日本に再利用できそうなリンはあるか /大竹
8. リン資源のリサイクルは可能か /大竹・長坂
9. 私たちは何をしなければならないか /大竹

リンは地球上で珍しくない元素だが、その大部分は薄まっている。資源として使えるのはリンが濃集した物体だ。薄まってしまえば資源としての価値がなくなってしまう。

わたしは1970年代前半の中学生として、リン酸肥料はリン鉱石からつくられ、リン鉱石とは鳥の糞がかたまったものであり、そのおもな産地として太平洋の島国ナウルがある、という知識を得た。本書第1,2章を読むと、それは当時の状況としては正しかったのだが、鳥の糞が積もったグアノはほぼ掘れる限り掘りつくされており、いま中国、アメリカ、モロッコ、南アフリカなどで掘られているリン鉱石はリン酸カルシウムを主成分とする鉱物なのだ。これは枯渇する資源だ。

リンが生物に欠かせない元素であることは、DNAやRNA、それにATPの組成を考えればわかるのだが、第3章でもう少し深くわかる。DNAやRNAの鎖状の分子をつくるC-O-P-O-Cという結合が、生命情報を維持するのに適度に安定で適度に不安定なのだ。生物体内で高速にエネルギーを出し入れしているATPとADPの相互変換はP-O-P結合だ。第4章によれば、生命の進化の過程でATPを利用する能力をもつ前に、リン酸が重合したポリリン酸がエネルギーを一時的にたくわえる機能をしていたと考えられるそうだ。リン鉱石はそのようなポリリン酸をもつ細菌が堆積したものだという説がある。黒田氏は細菌を使って水中のリンをポリリン酸の形で濃集させることにも成功している(かたかなで「バイオリン鉱石」と書かれると中身を読むまで別のことを連想してしまったが)。それが実用技術になるまでには、この遺伝子を組みこんだ細菌が環境に出ても安全かというむずかしい課題があるようだ。

なお、ポリリン酸にかかわる生化学の指導的研究者だったKornberg博士は「科学は最初から何かの役に立つことを目指してやるものではない」という持論をもっていた。ひたすら好奇心で取り組んだ基礎研究が結果的に役に立つことにつながることがある、という考えだ。科学技術の歴史にはそういう面があることは正しいと思う。しかし本書の大部分での大竹氏の主張は、リン資源の循環利用という社会的期待に向けて重要な科学研究を推進しようというものだ。そのような研究プログラムの周辺にKornberg氏のような態度をもつ科学者が生きられる場もあるべきだ、と考えればつじつまは合う。

日本は韓国・中国とならんで農地面積あたりのリン酸肥料消費が多い。日本の場合は、リンを多く吸着してしまう土壌が多いので余分に与える必要があるという事情もある(第6章)。日本の食料生産のためには、日本で使われる肥料のほかに、日本が輸入する食料や飼料を作るところでもリン酸肥料が使われている。リン鉱石の採掘は、鉱山の地表面改変や、その周辺の水域の富栄養化による生態系変化などの環境問題を起こしている。

1970年代後半の大学生として聞いたリンに関する環境問題と言えば、日本の湖や沿岸海洋の富栄養化だった。本書ではその話題は背景的にしか出てこない。問題が解決したとは限らないが、排水からリンをとりのぞく技術はできているという考えによるのだろう。さらに、1970年代に注目されていた汚染源は洗剤に添加されるリン酸だったが、その話は全然出てこない。洗剤への添加が過去のものであるうえに、肥料に比べれば量は少なかったという考えによるのだろう。

しかし、排水から取り除くことはできていても、汚泥にたまるだけで、再利用されていないという問題は重視されている。下水汚泥にはリンが2-3%含まれている。そのままでは肥料に適さないが、リン鉱石が貴重になるなかで、リン資源を取り出す資源として期待できる。もちろん分離・濃縮の工程が必要でありエネルギー資源を消費する。いかにエネルギーのむだなく、また新たな汚染を起こさないように再利用するかが課題だ。第8章に複数の手順が紹介されているが、基本的なしくみの発明にも、効率化にも、研究開発がもっと必要だという。それはもっともだと思うが、他の元素の循環もあわせて考える必要があるだろう。窒素についてはリサイクルするか窒素分子として大気中に出すかの選択肢があるので、下水汚泥の資源リサイクルはリンを優先させて考えてよいのかもしれない。

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