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一括ダウンロード - 東北大学 大学院 環境科学研究科

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一括ダウンロード - 東北大学 大学院 環境科学研究科
ごあいさつ
日頃より、東北大学大学院環境科学研究科の研究・教育活動に深いご理解と温かいご支援を賜り、
心から御礼申し上げます。
今年も一年を振り返って原稿執筆にあたり、アクティビティレポート第 13 号が完成いたしました。
皆さまにご高覧頂きたく、お手元にお届け致します。
さて、ページを手繰って頂くとお分かり頂けると存じますが、2015 年 4 月から、当研究科は従
来の「環境科学専攻」という1つの専攻体制から、
「先進社会環境学専攻」と
「先端環境創成学専攻」
の専攻体制へと移行しました。研究科設立から、13 年もの時間が経過しますと、社会情勢の変化
や環境問題の多様化を目の当たりにする度に文理融合による教育 ・ 研究のあり方や研究科が学生
に対して思い描く「理想の人物像」を都度、再考することになります。また、近年、教育・研究の
現場で発見したこととして、受け入れる学生達が、環境も含めた社会に対する問題意識が高いこと
や、社会変革の必要性を強く感じているということが顕著で、その傾向は増加していることです。
そこで、従来の環境問題に対して鳥瞰的かつ国際的な視座を有し、先端的環境技術による対策
を行える人材(国際的 T 型人材)の育成も教育・研究目標の柱として磐石なものとしつつ、もう一
つの柱として、文理横断型の環境思考を基盤としたソリューションの創出を行うとともに、自在に
立ち位置を変えてディレクションを行える人材(国際的凸型人材)の育成にも着手するという新し
Professor
い教育・研究目標を打ち立て、実現のための改組を進めた結果、2 つの専攻体制の整備へと舵を
切るに至りました。
各専攻の修了生に期待する人物像を一言で申し上げるなら「先進社会環境学専攻」は “ 豊かな
東北大学大学院環境科学研究科長
Dean, Graduate School of Environmental Studies,
Tohoku University
知識と優れた実務能力で組織や社会を導くジェネラリスト ” 、
「先端環境創成学専攻」は “ 先端的
環境科学の研究で世界を牽引するスペシャリスト ” と思っております。
当研究科で培った環境に密接に関わる専門分野の知識がありながら、あくまでその知識の根底
には、文理横断型の環境文明や思想、哲学も血肉の様に備えた人材を排出することを目指すと教
育者として身が引き締まります。そして、将来、多くの留学生を含めて、国内や海外の線引きなく
多岐に活躍する姿を想像すると、これ以上の喜びはありません。
いずれにしても、今後、益々深刻化、複雑化する環境問題に対応できるリーダー人材が必要不
可欠であるという社会需要に精一杯応えていく所存ですので、今後とも、変わらず見守って頂くと
ともに、ご指導、ご鞭撻を賜りますよう、お願い致します。
Prefatory note
First, on behalf of the Graduate School of Environmental Studies at
Tohoku University, I would like to express our deepest gratitude for your
continued understanding and support toward our research and education.
We are very pleased to deliver you the 13th edition of our activity report,
which covers our accomplishments in the previous year.
It is immediately apparent that, since April 2015, we have restructured
ourselves from a single-department system with the “Department of
Environmental Science” to the “Department of Environmental Studies
for Advanced Society” and the “Department of Frontier Sciences for
Advanced Environment.” Thirteen years have passed since the foundation
of the school, during which time the social situation has changed and
environmental issues have become more diversified, making it inevitable
for us to constantly revise how our research and education should be and
define the ideal personality we seek among our students. Furthermore, at
the site of research and education, we have discovered that our students
are remarkably conscious of environmental and social issues, and also
have a strong sense of necessity for social change. This tendency is only
increasing.
In view of such circumstances, we have decided to develop a twodepartment system in order to realize our new goal that features two
pillars in our research and education. The first pillar is strengthening our
conventional one. That is, nurturing human resources that have bird’s
eye, global perspective on environmental issues and being capable of
implementing countermeasures with frontier environmental technologies
(global “T-Type” human resources). The second new pillar is to nurture
human resources that are capable of creating solutions based on
humanity-science interdisciplinary environmental thought and of freely
assuming directorial roles in a variety of positions and contexts (global
“Convex-Type” human resources).
If I am to describe the ideal personality we desire among our graduates,
it is “a generalist who leads organizations and society with a wealth of
knowledge and an exceptional administrative ability” for the Department
of Environmental Studies for Advanced Society, and “a specialist who
leads the world in the research of frontier environmental science” for the
Department of Frontier Sciences for Advanced Environment.
I cannot help but feel a strong sense of duty when thinking about
nurturing human resources equipped with specialist knowledge that is
closely connected to the environment—something they acquired here—
with the foundation of deep insight regarding the environment,
civilization, thoughts and philosophy in the humanity-science
interdisciplinary fashion. It would be our utmost pleasure for our
graduates, including our many international students, to be active in a
variety of ways without borders or domestic/international boundaries.
In any case, we are committed to responding to social demands for the
leaders who can address present and future environmental issues that are
only becoming more serious and complex. We will greatly appreciate
your further, continued help and encouragement for our research and
education.
CONTENTS
ページ
1
ごあいさつ
先端環境創成学専攻
Prefatory note
環境科学研究科長
先進社会環境学専攻
Department of Environmental Studies for Advanced Society
資源戦略学講座
4
6
8
10
12
14
16
18
地圏環境計測・分析学分野
地圏環境の正確な観察・計測・分析と記録、またそのための
装置・技術・方法の開発 平野伸夫 助教
環境複合材料創成科学分野
次世代型ライフスタイルの創成を担う高機能複合材料の開発
22
松原秀彰 教授 / 上高原理暢 准教授 環境修復生態学分野
環境思いの修復技術と資源回収技術の開発
Design of materials harmonizing with environment and life
Geoenvironmental Remediation
井上千弘 教授 Development of Environmental Friendly Remediation Technology and
Resource Recovery Technology
地球物質・エネルギー学分野
Geomaterial and Energy / Surface and Subsurface Instrumentation
地圏環境の物質・システムの理解と有効利用
土屋範芳 教授 / 岡本敦 准教授
地球物質・エネルギー学分野
計測技術の社会実装への試み
森谷祐一 准教授
地球開発環境学分野
環境調和型開発システムに関する研究
高橋弘 教授 地球開発環境学分野
地殻環境・エネルギー技術の新展開
坂口清敏 准教授
エネルギー分散システム学分野
低環境負荷エネルギーシステム実現に向けて
川田達也 教授 / 八代圭司 准教授 / 橋本真一 准教授
エネルギー資源リスク評価学分野
資源・エネルギーの持続的開発と環境の持続的調和
Earth Exploitation Environmental Studies
Studies on environment-friendly development systems
Earth Exploitation Environmental Studies
Toward Advanced Environmental Geomechanics and Energy Technology
International and Regional Environment
Distributed Energy System
Toward the development of energy system with low environmental load
Resources and Energy Security
Designing of Nano-Ecomaterials
田路和幸 教授 / 高橋英志 准教授
Development of functional nano-ecomaterials for energy and environment
in the environmentally benign systems
国際エネルギー資源学分野
International Energy Resources
イノベーション戦略学分野
バックキャスト思考によるライフスタイル変革のイノベーション
古川柳蔵 准教授
環境社会動態学分野
開発と環境 - 持続可能な未来を求めて
藤崎成昭 教授
寄附講座(DOWA ホールディングス)
Carbon dioxide reduction through more efficient resource utilization
Research on lifestyle innovation using backcast method
Socio-Environmental Dynamic Analysis
Development and the Environment – Toward a Sustainable Future
Endowed Division (Dowa Holdings Co., Ltd.)
Geosphere Environment
Study of Functional Materials
Control of Environmental Materials
環境調和型新素材製造と新たな資源循環システムを目指して
Towards Establishing Environmentally Benign Material Synthesis and
New Material Circulation Systems
Endowed Division (Sendaikankyo Co.)
廃棄物資源循環複合領域研究
大内東 教授 / 劉予宇 准教授 / グラウゼギド 准教授(兼)
Multidisciplinary Research on the Circulation of Waste Resources
資源再利用
都市鉱山に関するプロセス開発
大規模災害復旧活動におけるインテリジェンス活動
Material reutilization
Process development for urban mining
Intelligence activities for waste management concerning disaster recovery
環境地理学分野(自然 / 人間環境地理学)
Physical and Human Environmental Geography
地理学的視点から人間 - 環境関係の解明を目指す
Geographical Analyses on Human-Environmental Relations
境田清隆 教授 Solar and Terrestrial Systems and Energy Sciences
資源利用プロセス学分野
Process Engineering for Advanced Resources Utilization
高度資源利用・環境保全のためのプロセス研究
葛西栄輝 教授 / 村上太一 准教授
Process Engineering Research for Advanced Resource Utilization and
Environmental Conservation
地球システム計測学分野
Earth System Monitoring and Instrumentation
42
大気中のオゾン等微量成分の変動の研究
44
水資源と水環境に関する研究
Variations of ozone and related trace species in the atmosphere
村田功 准教授
水資源システム学分野
Urban and Regional Environmental Systems
Researches on Water resources and environments
風間聡 教授(工学研究科)/ 李玉友 教授(工学研究科)/ 小森大輔 准教授
自然共生システム学講座
46
Environmentally Benign Systems
資源再生プロセス学分野
Recycling Chemistry
資源・物質循環型社会の実現を目指して
Aimed on the realization of a resources-material recycling society
吉岡敏明 教授 / 亀田知人 准教授(工学研究科)
環境分析化学分野
Environmental Analytical Chemistry
環境生命機能学分野
Environmental Bioengineering
48
環境系・生体系物質計測への展開を目指した新しい化学分析
モチーフの開発
鈴木敦子 助教
50
マイクロ・ナノ電極システムを利用した環境・医工学バイオセンシング
デバイスの開発
末永智一 教授(AIMR) / 珠久仁 准教授
Development of Chemical Motifs for Environmental and
Biochemical Analysis
資源循環プロセス学講座
52
54
56
58
環境グリーンプロセス学分野
Environmental Green Process Study
環境調和型化学プロセスの開発
Green Process Development
スミスリチャード 教授 / 渡邉賢 准教授(工学研究科)
循環材料プロセス学分野
Material Process for Circulatory Society
循環型社会を目指した材料製造プロセスの研究
Material Process for Circulatory Society
セルゲイコマロフ 教授 / 吉川昇 准教授
Ecomaterial Design and Process Engineering
環境分子化学分野
Environmentally-Benign Molecular Design and Synthesis
環境に適合する高次機能物質システムの創成
壹岐伸彦 教授 Design of environmentally benign molecular systems with
high functionality
環境材料表面科学分野
Material Process for Circulatory Society
低環境負荷社会に資する触媒開発を目指した材料表面設計指針の提示
Atomic-level surface design for eco-friendly, novel catalyst materials
和田山智正 教授
連携講座
62
64
66
Development of Environmental/Biomedical Sensing Devices with Micro/
Nano Electrode Systems
Sustainable Recycle Process
環境創成計画学講座
Environmental Policies
地圏環境政策学分野 白鳥寿一 教授 / 須藤孝一 准教授
環境材料政策学分野 鳥羽隆一 教授
環境物質政策学分野 下位法弘 准教授 寄附講座(仙台環境開発)
40
60
Environmental technology and Innovation
Urban Environment and Environmental Geography
太陽地球システム・エネルギー学講座
Implementation of measurement technologies to society
環境生体機能学分野
環境政策学講座
38
Geomaterial and Energy / Surface and Subsurface Instrumentation
駒井武 教授 / 渡邉則昭 准教授
金放鳴 教授 / グラウゼギド 准教授 都市環境・環境地理学講座
Understanding and Utilization of materials and systems in Geosphere
Sustainable development of resource and energy as well as sustainable
harmony of environment
より効率的なリソース利用による二酸化炭素の削減
36
Nanocomposite Science and Interfacial Materials Design
Design of environment-friendly materials
環境や生命に調和する材料デザインを求めて
26
32
Measurement, observation and equipments development for
understanding of various geosphere information
資源素材設計学分野
環境との共生・エネルギーの創製を担うナノ機能素材開発
30
Geo-environmental Measurement and Analysis
Development of High-Functional Composites for Constructing a Future
Foundation to Create a Next Generation Life Style
24
28
Resources Strategies
佐藤義倫 准教授
エネルギー資源学講座
20
Dean, Graduate School of Environmental Studies
Department of Frontier Sciences for Advanced Environment
Collaborative Divisions
環境適合材料創製学分野(新日鐵住金)
鉄鋼製造技術を通して、資源・エネルギー問題に貢献する
Process Engineering for Environmentally Adapted Materials
(Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation)
新日鐵:佐藤有一 教授 / 岡崎潤 教授 / 楠一彦 教授
Development of new steelmaking technology contributing to the sustainable society
地球環境変動学分野(国立環境研究所)
Global Environment (National Institute for Environmental Studies)
グローバルな炭素循環の変化を捉える
Observation of Changes in Global Carbon Cycle
国立環境研究所:三枝信子 教授 / 町田敏暢 教授
環境リスク評価学分野(産業技術総合研究所)
Environmental Risk Assessment (National Institute of Advanced Industrial Science
and Technology)
産業技術総合研究所:浅沼宏 教授 / 竹内美緒 准教授 / 相馬宣和 准教授
Studies for utilization of safe and secure geothermal energy
バイオエコマネジメント学分野(電力中央研究所)
Biotechnical Eco-management (Central Research Institute of Electric Power Industry)
「安全・安心」な地熱エネルギーの利用を目指して
バイオテクノロジー・バイオシステムを利用した地球温暖化の緩和・適応
対策ならびに環境計測技術 電気中央研究所:渡部良朋 教授 / 松本伯夫 准教授
東北復興次世代エネルギー研究開発機構
Utilizing biotechnology and bio-system as global warming mitigation /
adaptation measures and environmental measurement.
Next-generation Energies for Tohoku Recovery
68
東北復興次世代エネルギー研究開発プロジェクト
70
業績レポート
83
博士・修士論文題目一覧(平成 27 年 3 月・9 月修了)
89
TOPICS
98
索引
トピックス
Tohoku Recovery Next-generation Energy Research and Development Project
99
環境科学研究科事務室職員
88
進路状況
資源戦略学講座
Resources Strategies
地圏環境計測・分析学分野
Geo-environmental Measurement and Analysis
Measurement, observation and equipments development for
understanding of various geosphere information 先進社会環境学専攻
地圏環境の正確な観察・計測・分析と記録、
またそのための装置・技術・方法の開発
助教 平野 伸夫
Assistant Professor
Nobuo Hirano
we develop the apparatus for that purpose. Our main targets are water-rock interaction, destruction of rocks under the hydrothermal condition
at earth interior, Scale precipitation from hot spring water, Natural and artificial thermo luminescence (NTL, ATL) of quartz and/or feldspar.
These are for geothermal developments mainly, and we'll use these research results for social purpose.
用する場合には発電後の温泉水を浴用などに利用するため地熱発電の
が得られる。加えて、この方法は他の物理探査に比べて非常に簡便に
ような対策はおこなえない。そのため一定期間ごとに温泉井を止め、
おこなえることから、地熱開発のコスト削減につなげることが可能で
配管内スケール (Fig.3、
4) を機械的に除去する必要があり、このため
あると考えている。このための標準測定方法 (Natural TL、Artificial
のコストが小規模な発電では負担となってくる。そこで、より安価に
TL) や測定標準試料の検討、および現場測定用の可搬型 TL 分析装
おこなえるメカニカルデスケーリング方法および装置を開発できれば、
置などの開発をおこなっている (Fig.6)。
温泉を利用した発電のためだけではなく通常の温泉としての運用コス
主な研究テーマ
ト削減にも貢献が可能である。
・地殻深部環境下における岩石破壊現象の実験的検討とそのための
参加学会
実験装置の開発
・温泉発電等のための温泉スケール除去技術(メカニカルデスケーリング)
の開発支援(温泉水およびスケール分析とスケール発生プロセスの検討)
・鉱物熱発光(TL)を用いた地熱兆候探査技術のための実験的検討 日本鉱物科学会 2015 年年会
鉱物の熱発光を用いた地熱兆候探査
(9/25-27、東京大学)
岩石を構成する鉱物、
特に石英および長石では鉱物熱発光
(Thermo
(10/21-23、別府国際コンベンションセンター)
日本地熱学会平成 27 年学術講演会
および現場用測定装置の開発
luminescence、TL)と呼ばれる現象が観察される (Fig.5)。これは
鉱物内に蓄えられた自然放射線を起源とするエネルギーが、鉱物が加
流体相変化に伴う岩石鉱物の破壊現象
Fig.2 Experimental apparatus for rapid decompression fracturing.
熱されることにより解放され、エネルギー蓄積量が発光強度として観
察される現象である。このエネルギー蓄積量は自然放射線の年間強度
と年数に比例するため、発光量を用いた年代測定法として応用されて
これまでの研究で、岩石類を 400℃から 500℃超の超臨界状態水
きた。逆に、加熱により蓄積したエネルギーが解放されるということ
中に設置し、急減圧をおこなうと、内部流体の沸騰と断熱膨張に伴う
は、一度加熱された鉱物は発光しなくなるということを意味している。
温度低下によって、岩石に顕著なき裂を生じさせることが可能であるこ
すなわち、同時代に結晶化した鉱物について、地熱環境にあった鉱物
とを報告してきた (Fig.1)。この現象は地殻深部における岩石き裂発生
は地熱環境になかった鉱物よりも観察される発光量が少なくなる。こ
原因の解明、地熱開発のための新たなき裂発生技術への応用が期待
れを利用すれば、大規模な物理探査前の地表踏査などで得られた岩
でき、防災面では、火山地帯での水蒸気爆発をともなう現象である可
石試料から平面上である程度、地熱資源有望地のスクリーニングが可
能性もある。これらの知見を得るため、土屋研究室と共同で岩石にボ
能であり、また、試掘井などの試料からは深度方向の地熱兆候の情報
アホールを作成した試験片を用い、そのボアホール内を最高 600℃、
Department of Environmental Studies for Advanced Society
The objectives of this laboratory, we are focusing on measurement and observation for understanding to various geosphere information, and
関係する研究プロジェクトおよび主な外部資金
特別推進研究:地殻エネルギー・フロンティアの科学と技術 ( 土屋範芳 )
NEDO:超臨界地熱開発実現のための革新的掘削・仕上げ技術の創出
(土屋範芳)
NEDO:バイナリー式温泉発電所を対象としたメカニカルデスケーリング法の
研究開発 ( 平野伸夫 )
NEDO:島弧日本のテラワットエネルギー創成先導研究 ( 土屋範芳 )
教育
オープンキャンパス公開講座 “ 岩石の中をのぞいてみる ” 7月
60MPa の熱水に満たされた状態から急減圧する実験装置を設計・製
作し、これに伴うき裂発生の状態を弾性波速度変化のその場観察等を
活用して検出する室内実験をおこなっている (Fig.2)。
Fig.3 A: Descaling of hot-spring well.
B: Deposited scale of pipe wall during 2 weeks.
メカニカルデスケーリングと温泉スケール
東日本大震災以降、再生可能エネルギーとしての地熱資源が見直さ
れているが、その多くが温泉地域と重なっていることもあり両者の共
存をいかにおこなうかが重要な課題である。その一つの解決として、
既存の温泉井、あるいは温泉設備を利用した小規模発電が注目されつ
つあるが、これらの運用について基本的には大規模地熱発電と同様で
あり、効率低下の主な原因となる熱水スケール発生の問題からは逃れ
Fig.1 Broken granite samples by A: decompression (rapid cooling)
B: natural cooling from 500, 570 and 600˚C
4
Coexistence Activity Report 2015
られない。通常の地熱発電ではスケール抑制策として費用対効果の高
いスケール抑制用薬液注入などの対策がとられるが、既存の温泉を利
Fig.4 Scale photographs by polarization microscope at
Obama-onsen (A: Horizontal cross-section, B: Vertical
cross-section). Fibrous crystals are observed.
Fig.5 TL intensity distribution by temperature and
TL wavelength.
Fig.6 A: Making of artificial TL samples by gamma
ray exposure (Cobalt60). B: Cherenkov light of
Cobalt60 radiation source at JAEA Tasasaki.
Coexistence Activity Report 2015
5
資源戦略学講座
Resources Strategies
環境複合材料創成科学分野
Nanocomposite Science and Interfacial Materials Design
先進社会環境学専攻
次世代型ライフスタイルの創成を担う
高機能複合材料の開発
准教授 佐藤 義倫
Development of High-Functional Composites for Constructing
a Future Foundation to Create a Next Generation Life Style
Associate Professor
Yoshinori Sato
However, it is hard to design and produce composites of which the properties of nanomaterials are reflected to those. Because each
nanomaterial in the composite assembles at random not to enhance the features of the nanomaterials. In this laboratory, the purpose of
researches is to study and develop high-functional composites in an effort to expand the properties of nanomaterials to those of bulky
が見込まれているが、CNT と付着性の良い金属は炭素原子と相互作用
を起こし、CNT の引張強度を低下させることが理論的に示されている。
また、CNT/ セラミックス複合体では、界面滑りを起こす前に CNT が
破断するという報告から、母材中で CNT の強度が低下している可能性
があり、その要因の一つに母材であるセラミックスが CNT の強度に影
composites.
研究内容
しました。田ノ岡くんが「平成 26 年度 東北大学工学部機械知能・航
個々のナノ物質は小さいながらも、優れた特性を持っている。しかし、
回資源・素材学会東北支部 若手の会 ポスター賞銅賞(Fig.2)」と「第
ナノ物質の特性を生かした複合材料の設計・合成は、ランダムに配置
42 回炭素材料学会年会 ポスター賞
(Fig.3)」、横山くんが
「第 8 回資源・
された個々のナノ物質の特性が打ち消されるため、極めて難しくなる。
素材学会東北支部 若手の会 ポスター賞銀賞(Fig.2)」と「第 42 回
そこで、ナノ物質の特性を最大限に活かしたナノ複合界面設計に基づ
炭素材料学会年会 ポスター賞(Fig.3)」を受賞しました。
空工学科 エネルギー環境コース 3 年次 奨励賞」、木村くんが「第 8
いた高次機能性複合材料が必要である。本研究室では、材料科学分
野における課題である「ナノ物質の特性をバルクまで引き伸ばすため
の複合材料設計と材料開発およびその複合界面に関する研究」を目指
している。研究を遂行するにあたり、新素材である炭素ナノ材料・ナノ
粒子材料の単体特性や複合特性、あるいは自然の高次循環システムや
メカニズムから学ぶ複合特性を利用し、
「高機能性界面を持つ複合材
料の開発を行っている。
金属性、半導体性単層カーボンナノチューブの 電界放出型電子源の開発
単 層カーボンナノチューブ(single-walled carbon nanotube:
一くん、古賀一樹くんが新たに研究室配属され、学部 4 年生の黒田
彬央くん、田ノ岡大貴くん、修士 1 年生の木村達人くん、野々村怜くん、
修士 2 年生の駒口暁海くん、杉山将太くん、横山幸司くんを含め、学
生 10 名、教員 1 名の研究室体制となりました。2015 年も工明会運
動会、オープンキャンパス(Fig.1)、飲み会などのイベントに研究室全
体で積極的に参加しました。学業面では、ゼミによる勉強会(週 1 回)、
Motomiya, Kazuyuki Tohji, Yoshinori Sato, “Defluorination-assisted nanotubesubstitution reaction with ammonia gas for synthesis of nitrogen-doped single-walled
carbon nanotubes”, Carbon, 94, 1052–1060 (2015).
響を及ぼしていることが挙げられる。以上から、金属(白金やパラジウ
・Sangita Karanjit, Atchaleeya Jinasan, Ekasith Samsook, Raghu N. Dhital,
ム)やセラミックス(酸化アルミニウム)のナノサイズの表面担持物に
Kenichi Motomiya, Yoshinori Sato, Kazuyuki Tohji, Hidehiro Sakurai, “Significant
よる CNT の引張強度への影響について実験的に評価している。
Stabilization of Palladium by Gold in the Bimetallic Nanocatalyst Leading to an
Enhanced Activity in the Hydrodechlorination of Aryl Chlorides”, Chem. Comm., 51,
12724–12727 (2015).
国際国流
8/18 に CNRS の Alberto Bianco 先生のセミナーを行い、炭素ナノ材料の
化学修飾およびその生体応用について、ご発表いただきました。
【講師】Dr. Alberto Bianco (Institute of Molecular and Cellular
Biology, CNRS)
【講演】Chemistry on carbon nanomaterials to tailor specific
properties
・ Hajime Sakakibara, Koji Yokoyama, Kenichi Motomiya, Kazuyuki Tohji, Yoshinori
Sato, “Enhancement of photovoltaic power of single-walled carbon nanotube films
by interface structures of different film thickness”, Materials Today (web version:
Materials Comment), (2015).(招待論文)
・ Yoshinori Sato, Mei Zhang, Kazuyuki Tohji, “Mechanical Properties of Boronadded Carbon Nanotube Yarns”, in Handbook of Polymernanocomposites. Processing,
Performance and Application Volume B: Carbon Nanotube Based Polymer
Composites, K. K. Kar, S. K. Rana, and J. K. Pandey editors, Springer, Germany,
Chapter 39, 61–73 (2015).(招待論文)
受賞
・ Yoshinori Sato, Hideaki Suzuki, Mei Zhang, Go Yamamoto, Kenichi Motomiya,
・ 横山 幸司、“ 第 42 回炭素材料学会年会 ポスター賞 ”(受賞日 2015. 12. 3)
Toshiyuki Hashida, Kazuyuki Tohji, “Tensile Strength of Individual Carbon
・ 木村 達人、“ 第 42 回炭素材料学会年会 ポスター賞 ”(受賞日 2015. 12. 3)
り、その先端に低電界が印加されると、先端から容易に電子を放出
Nanotubes Constituting CNT Fibers”, MRS 2015 Spring Meeting & Exhibit, Poster,
・ 横山 幸司、“ 第 8 回資源・素材学会 東北支部若手の会 ポスター賞銀賞 ”
する。本研究では、高結晶性処理を施した金属性および半導体性の
Boston, USA, April 8th, 2015.
属性あるいは半導体性を示す。SWCNT の直径は数ナノメートルであ
2015 年 4 月に修士 1 年生の尾本洋次くん、学部 3 年生の香取優
・ Koji Yokoyama, Yoshinori Sato, Kazutaka Hirano, Hiromichi Ohta, Kenichi
国際学会発表
SWCNT)は 1 次元物質に発現する特有な電子状態密度を持ち、ナ
ノチューブの軸に対する 6 員環の配置(カイラリティー)によって、金
2015 年の研究室体制と活動
特筆すべき業績
SWCNT を用意し、それぞれの電界放出電子特性を調べ、どちらの
電子状態の SWCNT が電界放出型電子源に適しているか評価するとと
もに、電子源の寿命特性を調べている。
カーボンナノチューブの引張強度における
表面担持物の影響
学会への参加を積極的に行いました。研究面では、信州大学 先鋭領
・ Koji Yokoyama, Yoshinori Sato, Kazutaka Hirano, Tatsuhiro Yabune, Kenichi
Motomiya, Kazuyuki Tohji, Yoshinori Sato. “Gas-Phase Surface Modification of
Fluorinated Single-walled Carbon Nanotubes Using Ammonia Gas”, MRS 2015
Spring Meeting & Exhibit, Poster, Boston, USA, April 7th, 2015.
(受賞日 2015. 11. 15)
・ 木村 達人、“ 第 8 回資源・素材学会 東北支部若手の会 ポスター賞銅賞 ”
(受賞日 2015. 11. 15)
・ 田ノ岡 大貴、“ 平成 26 年度 東北大学工学部機械知能・航空工学科 エネルギー
環境コース 3 年次 奨励賞 ”(受賞日 2015. 3. 25)
国内学会発表
研究プロジェクト
・ 第 42 回炭素材料学会年会(木村くん、横山くんがポスター発表)、吹田市、
・日本学術振興会科学研究費補助金・基盤研究(B)
平成 27 年度「脱フッ素によ
大阪府、2015 年 12 月 2 日(水)
Department of Environmental Studies for Advanced Society
In the past, many composites consisted of nanomaterials that possess excellent features in their own, have produced in basic researches.
る高結晶垂直配向カーボンナノチューブの表面制御改質とその電気化学特性」
域融合研究群 バイオメディカル研究所の齋藤直人研究室とカーボンナ
カーボンナノチューブ(carbon nanotube : CNT)は軽量かつ高強
ノチューブの生体材料に関する共同研究を行いました。また、カーボ
度の材料として注目を集め、金属あるいはセラミックス等との複合材料
ンナノチューブのフッ素化に関しては、ステラケミファ株式会社と共同
として応用が期待されている。CNT/ 金属複合体では、付着性の良い
研究を行いました。2015 年は学業・研究において幾つかの賞を受賞
・ 第 8 回 資源・素材学会東北支部 若手の会(黒田くん、田ノ岡くん、尾本くん、
金属でコーティングして CNT の界面滑りを抑制することで強度の向上
木村くん、野々村くん、駒口くん、横山くんがポスター発表)、秋保町、宮城県、
(代表研究者)
・ 平成 27 年度 資源・素材学会東北支部 秋季大会(木村くん、横山くんが口頭
(代表研究者)
発表)、仙台市、宮城県、2015 年 11 月 16 日(月)
・ 日本学術振興会科学研究費補助金・挑戦的萌芽研究 平成 27 年度「熱電能ア
シスト型 pn 接合界面を持つ炭素ナノ材料で構成された近赤外光発電セルの創製」
2015 年 11 月 15 日(日)
・ 日本学術振興会科学研究費補助金・基盤研究(S)平成 27 年度「低炭素社会を
・ 平成 27 年度 資源・素材学会東北支部 春季大会(木村くん、野々村くん、横
(分担研究者)
もたらす単層カーボンナノチューブを利用した平面発光デバイスの開発」
山くんがポスター発表)、仙台市、宮城県、2015 年 6 月 17 日(水)
・ 日本学術振興会科学研究費補助金・基盤研究(B)平成 27 年度「ナノ物質を用
(分担研究者)
いたハイブリッド型口腔領域用生体材料の創製と安全性の検討」
依頼講演
佐藤 義倫、“ フッ素化単層カーボンナノチューブの脱フッ素化による機能性材
料の合成 ”、平成 27 年度化学系学協会東北大会、青森県、弘前市、2015 年
Fig.1 Snapshot in front of our laboratory booth
in the Open Campus 2015.
6
Coexistence Activity Report 2015
Fig.2 Poster Award on the “The 8th young research
meeting of The Mining and Materials Processing
Institute of Japan, Tohoku branch”. (Left: Tatsuhito
Kimura, Right: Koji Yokoyama)
Fig.3 Poster Award on the “The 42th Carbon Society of
Japan”. (Left: Tatsuhito Kimura, Right: Koji Yokoyama)
9 月 13 日(日)
・ 日本学術振興会科学研究費補助金・挑戦的萌芽研究 平成 27 年度「多層カー
(分担研究者)
ボンナノチューブブロックを用いた in vitro での骨形成再現実験」
・ 平成 27 年度 物質・デバイス領域共同研究拠点 共同研究(一般研究:北海道大学
電子科学研究所 太田裕道 教授)
・ 平成 27 年度 東北大学金属材料研究所 共同利用研究(研究部:東北大学金属材料
研究所 後藤 崇 教授)
・平成 27 年度 ステラ ケミファ株式会社 共同研究
Coexistence Activity Report 2015
7
資源戦略学講座
Resources Strategies
資源素材設計学分野
Design of environment-friendly materials
Design of materials harmonizing with environment and life
教授 松原 秀彰
准教授 上高原 理暢
助教 横井 太史
Professor
Associate Professor
Assistant Professor
Hideaki Matsubara
Masanobu Kamitakahara
Group photograph of
our laboratory.
Taishi Yokoi
in order to build a sustainable society. In this laboratory, based on the fundamental science about the relationship between materials and
phenomena of the nature and life, the design of the materials that produce a harmony with the environment and life is studied from the
viewpoint of environmental science. The designed materials are expected to produce a new harmony with the environment and life. We are
developing the materials for energy saving, biomaterials to repair our bodies and materials to clean the environment according to the idea
mentioned above.
アパタイトの複合相からなる顆粒の作製に成功しています。これらの
材料の開発は、患者の生活の質(QOL)を向上させるだけでなく、医
療廃棄物排出量や薬剤使用量の低減にもつながり、環境低負荷医療
の実現に貢献できると考えています。これらの成果については、国際
学会で発表を行いました(Fig. 3)。
研究の概要
材料組織形成のシミュレーション
生態系に調和する材料の創製
現在、我々は様々な材料を利用して生活を営んでいます。持続可能
モンテカルロ法、有限要素法、分子動力学法などを用いて、セラミッ
環境浄化や有用物質回収のために、微生物の利用が注目されてい
な社会を構築するためには、環境科学の観点からの材料のデザインが
クスや複合材料の組織形成のシミュレーションの研究を行っています。
必要です。本分野では、生命現象や自然現象と材料の相互作用につい
例えば、複数の固相、液相、気孔を含む材料の組織変化を、温度と
ての基礎学術に立脚し、環境科学の観点から、生命や環境と調和し、
時間との関係で追うことのできるシミュレーションを開発し、またモン
さらには積極的に生命や自然に働きかけて新しい調和を生み出す材料
テカルロ法と有限要素法を連成させることにより、焼結(収縮)によ
のデザインの探求を行っています。具体的には、省エネルギーのため
る形状変化を予測できるシミュレーションを開発しました。最新の成
の材料、生体を修復するための材料や、環境を浄化するための材料の
果として、航空機エンジンに用いられる熱遮蔽コーティングでは金属
デザインと作製を行っています。
基材上に多孔質のセラミックス膜を形成させますが、そのような多孔
質セラミックスの組織形成をシミュレーションで再現することができ
省エネのための断熱・蓄熱システムの開発
エネルギー消費を抑え、化石燃料に依存しない暮らしへ移行するた
めには、自然・未利用熱 ( 地中熱、太陽熱、雪氷、工場排熱等 ) の
ています(Fig.2)。
ます。微生物を適切な足場材料に固定して利用できれば、微生物の
分離回収が容易になるだけでなく、微生物の機能効率を向上させるこ
とができる可能性があります。医療用材料の開発において培った細胞
と材料との相互作用に関する知見を活かし、微生物の足場材料の相互
作用の解明に取り組んでいます。
環境浄化材料の創製
骨の無機成分である水酸アパタイトは、有害陰イオン、重金属イオ
生体に調和する材料の創製
利用が重要となります。種々の熱源と蓄熱槽を組み合わせることによ
代謝に組み込まれて生体機能に働きかける骨修復材料ならびに薬剤
り、最小限のエネルギー消費で自然・未利用熱を有効利用するための
使用量を最小限にすることを可能とする薬剤担体の創製を行っていま
システム構築が可能となります。特に夏の温熱を冬に、冬の冷熱を夏
す。これまでに、生体内で吸収され骨の代謝に組み込まれる Ca 欠損
に利用したい場合には、これらの熱を長期間に蓄えておく断熱性能が
組成の水酸アパタイトやケイ酸含有リン酸三カルシウムからなる人工
そのまま利用可能熱量に直結します。本研究室では、季節間の熱利
骨の作製に成功しています。その成果をもとに、共同研究としてこれ
用を行うことを想定し、高性能の新規断熱材料を用いた断熱箱を作
らの材料が骨代謝を活性化するメカニズムの解明にも取り組んでいま
製し(Fig. 1)、断熱(熱保存)性能を評価するとともに、熱を蓄えつ
す。また、適切な部位に適切な量の薬剤を送り込むことにより薬剤の
つ一定温度で放出可能な槽 ( 熱池と呼称 ) と複数の熱源を組み合わ
効用を向上させるとともに薬剤の使用量を減らすことのできるドラッグ
せた回路によって熱利用システムの効率等を評価しています。
デリバリーシステム(DDS)の担体として、リン酸八カルシウムと水酸
ンや有機物に対して高い吸着特性を有しており、環境から有害物質を
除去するための吸着剤として有用と期待されています。そこで、医療
共同研究
・ 海外:University of Oxford(英国)、University of California Santa
Barbara(米国)
・ 国内:ファインセラミックスセンター、物質・材料研究機構、慶應義塾大学、
長崎大学、名古屋大学、山口大学、順天堂大学
学会、国際会議等での活動
松原秀彰:
粉体粉末冶金協会副会長および硬質材料分科会主査、日本セラミックス協会エ
ンジニアリングセラミックス部会委員、賢材研究会幹事、3rd International
Conference on Powder Metallurgy in Asia Organizing Committee,
粉 体 粉 末 冶 金 協 会 第 116 回 講 演 大 会 プ ロ グ ラ ム 委 員、15th Asian
Department of Environmental Studies for Advanced Society
Nowadays, we are using many materials to live our daily life. The material design from the viewpoint of environmental science is required
先進社会環境学専攻
環境や生命に調和する材料デザインを求めて
BioCeramics Symposium International Advisory Board 等
上高原理暢:
Associate Editor of Journal of the Ceramic Society of Japan、日本
セラミックス協会生体関連材料部会幹事、日本バイオマテリアル学会評議員、
日本セラミックス協会第 28 回秋季シンポジウム特定セッションオーガナイザー
(代表者)、Biomaterials International 2015 Session Chairman、15th
Asian BioCeramics Symposium Executive Member、 第 25 回 日 本
MRS 年次大会シンポジウムオーガナイザー等
用材料の創製において得られた水酸アパタイトに関する知見を活かし、
廃棄される家畜骨やカキ殻を利用して作製した水酸アパタイト系環境
浄化材料を作製しました。これらの材料はフッ化物イオンに対して優
れた除去特性を示しました。さらに、層状複水酸化物配向膜を用いた
新規な環境浄化材料の作製にも成功しました(Fig. 4)。
Fig.4 Photograph of oriented layered double
hydroxide coating.
国際国流
・ 短期留学生受け入れプログラム(JYPE)で、タイや中国からの留学生を受け
入れました。
・上高原准教授が中国の Institute of Metal Research Chinese Academy
Fig.1 Thermal insulation boxes by
using high performance material.
8
Coexistence Activity Report 2015
Fig.2 Computer simulation of porous ceramics
for thermal barrier coating in jet engine. The
rotating speed of substrate at the coating process
is low(a) and high(b).
Fig.3 Presentation of our student on an
international conference held in Taiwan.
of Science に招待されました(Fig. 5)。
Fig.5 Photograph at Institute of Metal Research Chinese Academy of Science.
(Left: Kamitakahara, Right: Prof. Cui)
Coexistence Activity Report 2015
9
資源戦略学講座
博士研究員(日本学術振興会特別研究員)
Resources Strategies
環境修復生態学分野
菅原 一輝
Geoenvironmental Remediation
技術補佐員 山本 麻理
環境思いの修復技術と資源回収技術の開発
Development of Environmental Friendly Remediation Technologies
and Resource Recovery Technologies
永山 浩史
事務補佐員 工藤 悦子
教授 井上 千弘
助教 簡 梅芳
Professor
Assistant Professor
Chihiro Inoue
Mei-Fang Chien
国際交流および海外研究者・交換留学生受け入れ等
【国内学会発表】
resources. However, effective methods to remove the spread pollutants and to recover the resource with low environmental burden haven’t
アメリカ・テキサス大学海洋科学研究所訪問(井上教授、簡助教、菅原特別
た (photo7)。
been developed and thus remained a challenge. Our target is to develop remediation technologies and resource recovery technologies with
研究員)
(photo4)。バングラデシュ Jahangirnagor 大学の前副学長である
and petroleum hydrocarbons has been a serious environmental issue of concern. Besides, there is a growing demand of underground
lower cost, less energy demand and reduced environmental load. Here we introduce our major scientific activities in 2015 as follows. (i)
applicable phyto- and bio-remediation of heavy metals from the polluted soil, (ii) microbial degradation of chlorinated organic compounds
and petroleum hydrocarbons, (iii) chemical- and bio- stabilization of hazard compounds in fried ash and (iv) bio- or physical-leaching from
Jasim Uddin Ahmad 教授が来訪(photo5)。日本学術振興会外国人研究者
招へい事業により、中国湖南省環境保護庁の朱日龍さんを受け入れた(2015
年10−11月)
(photo6)。学部短期プログラム(JYPE)により、中国天津大
学環境科学科 4 年生の王晗さんを受け入れている
(2015年10月から半年間)。
中国国家留学基金管理委員会(CSC)の交流プログラムとして、中国吉林大学
low-grade ore or rare metals.
の張玉玲准教授と清華大学の章真怡助教をそれぞれ受け入れ、共同研究を行っ
ている(ともに2015年12月から1年間)。
植物・微生物を用いた有害重金属化合物による 土壌・水環境汚染の修復に関する研究
生物学的手法による土壌汚染修復の実証試験について、宮城県内
の圃場においてカドミウム超蓄積植物のハクサンハタザオを用いた栽
培試験を4年間継続して行っている(東北学院大学、民間企業と共同
研究)
。またカドミウムと亜鉛を含む鉱山廃水処理へのハクサンハタザ
オの利用に関する研究を開始した(石油天然ガス · 金属鉱物資源機構
(JOGMEC)との共同研究)
(photo1)。ヒ素超蓄積植物を用いた栽
培試験では、これまでのモエジマシダに加え、同じ超蓄積植物で寒さ
に強いイノモトソウの野外栽培試験を行い、東北地方の栽培適性につ
いて検討するとともに、根圏微生物の添加によるシダのヒ素吸収・蓄
積や土壌微生物圏の変化について評価をしている(photo2)。ヒ素汚
染水の浄化について、環境基準を超過した残土の浸出水を用いたモエ
ジマシダの水耕栽培試験を開始した。実証試験のほか、
(a)超蓄積植
物による各元素の吸収機序と耐性機構の基礎的研究、
(b)超蓄積植
物の根圏環境の解明や新規超蓄積植物の探索によるより効果的な生物
学的汚染修復技術の開発への試み、
(c)汚染除去に使用済みの植物
バイオマスの有効利用についての研究も継続している。
難分解性有機化合物の生物分解に関する研究
有機塩素化合物の生物分解について、昨年構築したクロロベンゼン
物を2株単離・同定した。そのうち1株には新規な分解遺伝子を所持
する可能性が示唆されている。また、特定の電子供与体を用いたトリ
クロロエチレンを分解する複数の集積培養系の解析を行った(民間企
業との共同研究)。さらに微生物による油分解過程における油の構成
成分と微生物の挙動を解析し、分解指標の決定および安定した微生物
製剤の作製を目指して検討を進めている(民間企業と共同研究)。
環境中の有害化合物溶出の低減技術および
有用化合物の回収技術の開発に関する研究
環境バイオテクノロジー学会、資源・素材学会にて計9件の研究成果発表を行っ
【その他活動】
簡助教が東北大学オープンキャンパスのイベント「オープンキャンパス for 女子
高校生 2015」にて講演を行った(photo8)。東北大学イノベーションフェア
2015 に出展した(photo9)。
教育
現在の在籍学生:D3 2名、D2 1名、D1 2名、M2 5名、M1 5名、
研究生2名、B 4 4名、B 3 3名、このうち留学生:ハンガリー1名、中国6名、
招待講演および学会発表、その他活動
バングラデシュ1名、フィリピン 1 名
【招待講演】
奨学金採択・その他受賞
菅原特別研究員が資源・素材学会における企画セッション「土壌汚染対策の新
展開-新規規制・自然由来物質への対応」にて、井上教授が第31回環境資源
菅原一輝は3月に博士学位を取得し、引き続き学術振興会の特別研究員として
工学会シンポジウムにて招待講演を行った。
採用されている。John Jewish Arellano Dominguez (M2) がパナソニックスカ
【国際学会発表】
ラシップ (2013 年 4 月から3年間 ) を引き続き受領している。魏書君(M1)が本
13th International Conference on the Biochemistr y of Trace
学グローバル安全学トップリーダー育成プログラムの平成27年度リーディング院
Elements (ICOBTE2015) ( 日 本・ 福 岡 ) に て1件( 菅 原 研 究 員 )、12th
生として採択された。また、菅原研究員は資源・素材学会東北支部若手の会にて
International Phytotechnologies Conference( ア メ リ カ・ カ ン ザ ス
発表賞(銀賞)を受賞した(photo10)
。
Department of Environmental Studies for Advanced Society
Nowadays, contamination of soil and groundwater by heavy metals and persistent organic compounds such as chlorinated organic compounds
Group photo of Inoue
lab members at
Imoni-party 2015
先進社会環境学専攻
研究支援者 趙 成珍
州 マ ンハッタン) に て2件( 簡 助 教、 菅 原 研 究 員 )、21th International
石炭灰中の微量有害元素の溶出を防ぐ簡便かつ安価な技術の開発
について、養生による有害元素の溶出に抑制効果を確認し、現在はサ
Biohydrometallurgy Symposium (IBS)(インドネシア・バリ島)にて2件(簡
助教、趙研究支援者)の研究発表を行った。
ンプルの組成から溶出抑制のメカニズムについて解明を進めている(秋
田大学、民間企業と共同研究)
(photo3)。地下環境中の低品位鉱
の有効利用に関する研究について、微生物を利用した硫化銅鉱のヒー
プリーチングによる銅回収を引き続き行い、他には物理的なピーリン
グ法を用いた黄銅鉱の有効なリーチング法を見出した(石油天然ガス ·
金属鉱物資源機構(JOGMEC)と共同研究)。また、ハイテク産業の
発展に必須とされるものの、地球での存在量が稀である希少金属(レ
アメタル)の持続可能な資源利用を目指し、レアメタルに応答する生
物機能を探索・解析するうえ、それを利用したレアメタルの濃縮・回収
を同時にできる新規な生物学的資源開発技術の基盤構築に関する研
Photo.4 Group photo in front of the University
of Texas Marin Science Institute
Photo.5 Prof. Jasmin Uddin Ahmad with Assist.
Prof. Mei-Fang Chien at 403R
Photo.6 Dr. Shu with Prof. Inoue and Dr. Sugawara
at Fujita Coporation
究を新たに開始した。
類を効率的分解できる微生物の集積培養系から、分解能を示す微生
Photo.7 Photographs of presentations in
academic conferences
Photo.1 Hydroponic cultivation of a Cd hyperaccumulator,
Arabidopsis halleri ssp.gemmifera.
10 Coexistence Activity Report 2015
Photo.2 Pteris vittata plants and their rhizome bags
after inoculation for field trail.
Photo.3 Effects of aging on elution of B, As, Cr and F
from CFA samples
Photo.8 Assist. Prof. Mei-Fang Chien’s talk
at Open Campus for Female High School
Students 2015
Photo.9 Our booth at Tohoku University
Innovation Fair 2015
Photo 10 Dr. Sugawara’s
testimonial of poster presentation
in young scientists’ meeting
of the Mining and Materials
Processing Institute of Japan
Coexistence Activity Report 2015
11
資源戦略学講座
Resources Strategies
地球物質・エネルギー学分野
Geomaterial and Energy / Surface and Subsurface Instrumentation
Understanding and Utilization of materials and systems in Geosphere
教授 土屋 範芳
准教授 岡本 敦
助教 宇野 正起
研究員 山田 亮一
研究員 山崎 慎一
Professor
Associate Professor
Assistant Professor
Researcher
Researcher
Noriyoshi Tsuchiya
Atsushi Okamoto
Masaoki Uno
Ryoichi Yamada
先進社会環境学専攻
地圏環境の物質・システムの理解と有効利用
Shinichi yamasaki
crustal environments, and their impacts on our human society such as geothermal energy and mineral deposits. Especially, we are focusing
on deep geothermal system, called “beyond brittle”. We carried out the field survey on the Shirasawa Caldera and the granite-porphyry body
near Tazwa-lake, as natural analogue of supercritical reservoir. Various experiments on water-rock interaction under hydrothermal conditions
were carried out, including decompression boiling-induced fracturing, two-phase flow, fracture sealing, hydration of rocks, hydrogen
production, and formation of artificial mineral deposits. We also carried out statistical analyses of geochemical data of the Tsunami sediments
of historical earthquakes and of the river water in the Mining areas.
ジオリアクターと人工鉱床
研究プロジェクトおよび主な外部獲得資金
地球内部のエネルギー・反応システムを有効利用する研究を進めて
・科研費:特別推進研究(土屋)、基盤研究 B(岡本)、挑戦的萌芽研究(岡本)、
いる。温泉水と廃アルミニウムを用いた水素製造では、速度論的解析
を行うとともに実際の玉川温泉水を用いた長期試験を行い、その有用
性を実証した。また、海洋底熱水鉱床や浅熱水性金鉱床の形成メカ
ニズムについて研究し、人工的に作り出す試みにチャレンジしている。
主な研究テーマ
により、減圧沸騰により効果的にマイクロクラックが形成し、岩石の弾
・超臨界地熱システムと地熱探査
性波速度が非常に大きく低下することを見いだし (Fig.2)、地殻の延性
・地殻流体−岩石の相互作用:破壊、反応、流動
領域の開発する新たな手法としての有効性を検討している。
津波堆積物と河川水の統計学的解析
水熱条件下の岩石—水相互作用の研究
将来的な津波浸水域を推定するために、歴史的な大地震による貞
地球内部の大規模な水循環を理解するために、モンゴルのオフィオ
師データとした機械学習により最適9元素で判別図を作成し、これ
・ジオリアクターと人工鉱床
・表層における元素の移動・拡散・濃集プロセス
・ 津波堆積物の判別と環境リスク評価
地殻エネルギー・フロンティア “Beyond Brittle” の研究
ライト、三波川変成帯、南極のセルロンダーネ山地における調査と岩
石の分析により、地殻とマントルにおける加水反応と物質移動メカニ
ズムの研究を進めている。また、実験的にマントルの加水反応の経路
観津波堆積物の分析を行った。東日本大震災の津波堆積物などを教
まで困難だった「泥層」から津波堆積物を判別することに成功した
(Fig.4)。また、大館市周辺の鉱山地域の河川水の主成分分析により、
人為的な影響を抽出している。
がシリカの付加によって大きく変化し、地球内部の流体圧に変化を与
今なお未到達のフロンティアである地殻 深部(”beyond brittle”
えることを示した。
T>350℃ ; 脆性の向こう側)に胚胎する超臨界地熱貯留層のシステム
岩石—水相互作用を支配するミクロなプロセスである、鉱物表面の
を理解し、開発するために、フィールド調査と岩石—水相互作用に関
水の挙動について分子動力学シミュレーションを行い、その自己拡散
する室内実験を精力的にすすめた。本年度は、超臨界地熱貯留層のナ
係数が石英の表面ではバルクとは大きく異なることを見いだした。超
チュラルアナログとして、仙台市近郊の白沢カルデラと田沢湖周辺の花
臨界・亜臨界条件におけるシリカの溶解・析出実験を行い、析出によっ
コウ岩 – 斑岩複合岩体の調査を行ってきた。石英の熱発光強度測定、
て亀裂が閉塞する際には特徴的な流体圧の振動が起こること、未飽
メルト包有物の化学組成分析や含水量測定などから、それぞれが流体
和な流体が亀裂を流れるときは石英の選択的な溶解によって複雑な
に富むシステムと高温のシステムであることを示し、地熱ポテンシャル
流路が発達することを示した。また、熱応力による亀裂ネットワーク
を評価した (Fig.1)。また、高温地熱環境を再現する新しい実験装置
中を流れる気相—液相の二相流の相対浸透率曲線を明らかにした。
Fig.2 X-ray CT image (left) and P-wave velocity (right) of granite
sample after decompression experiments.
若手研究 B ( 宇野 )、新学術領域公募研究(宇野)、
・その他:JST 研究開発成果実装支援プログラム(土屋)、JOGMEC 受託研究
(土屋)、NEDO 環境新技術先導プログラム(土屋)
受賞
日本地熱学会平成27年度学術講演会 学生ベストプレゼンテーション賞 菊池拓馬 (M2)
教育
Department of Environmental Studies for Advanced Society
Our research targets are properties of various geomaterials (rocks/soils/geofluids), water-rock interaction and mass-transport in surface and
環境学外実習(宮城県栗駒高原など)9月
Geothermal Energy Pilot Class コロラド鉱山大学 8 月
オープンキャンパス公開講座 “ 岩石の中をのぞいてみる ” 7月
現在の在学生:D3 3 名(社会人1名 , 中国人留学生1名),D1 2 名,M2 7 名
(モンゴル人留学生1名),M1 7名(インドネシア人留学生2名,ロシア人1名),
参加国際学会・会議
B4 4 名,B3 4 名,研究生1名(エルサルバドル人)
・The 12th Water Dynamics, Sendai (3/12-14) 主催
・Goldschmidt conference, Prague, Czech Republic (8/16-21)
研究室ホームページ
http://geoserv.kankyo.tohoku.ac.jp/gmel/
・Short Courses in Regional Geothermal training Program, San
Salvador, El Salvador
Fig.3 Structure and self-diffusion coefficient of
H2O on quartz surface revealed by molecular
dynamics simulation.
Fig.4 Discrimination of the historical Tsunami
deposits along the core sampled from the Sendai
plain.
Fig.5 Field excursion for undergraduate students on
the landslide outcrop (Arato-zawa, Miyagi).
Fig.1 Thermoluminescence intensity of quartz in volcanic
rocks from Shirasawa Caldera, Sendai.
12 Coexistence Activity Report 2015
Coexistence Activity Report 2015
13
資源戦略学講座
Resources Strategies
地球物質・エネルギー学分野
Geomaterial and Energy / Surface and Subsurface Instrumentation
准教授 森谷 祐一
Implementation of measurement technologies to society
Associate Professor
Hirokazu Moriya
seismic risk, medical engineering and so on. The main part of the activities was the contribution to the observational studies to mitigate
seismic risks in gold mines at South Africa which was conducted as an aspect of the SATREPS (Science and Technology Research Partnership
for Sustainable Development JST-JICA), where the our techniques was applied to the AE(Acoustic Emission) events associated with the rock
failures due to the excavation in deep mine. The international conference on Acoustic Emission was hosted and around seventy researchers
attended the conference, including twenty-four foreign researches and fourteen countries. The transverse structures associated with the bovine
coccygeal transverse process was measured by ultrasonic waves and the reliability of measurement for use in spinal surgery was examined.
の「地震被害低減のための観測研究」に参画している。本研究は、立
命館大学、東京大学、産業技術総合研究所、南アフリカの大学・研
本分野では、計測工学や信号処理法を基礎にして地熱貯層計測、
究機関である Wist 大学、CSIR 等との国際共同研究である。本分野
地中熱エネルギー利用システムシミュレータの開発、深部鉱山内での
では、地震リスクの評価精度向上に関する研究に携わっており、その
地震リスク評価法等、幅広い研究を行っている。内外の研究者らと共
中でも岩盤の微小破壊に伴う弾性波源(AE:Acoustic Emission)
同研究により、特に AE・微小地震を用いた地震被害低減のための観
の計測と AE の高精度標定による岩盤内損傷ゾーンの評価で寄与して
測研究に関する分野で活動を行った。
いる。本年度は、イズルウィニ鉱山の深度約 1km で、金鉱石掘削に
国際共同研究
地震被害低減のための観測研究
伴う岩盤の非小破壊を AE により検出し、本分野の有する震源位置
高精度決定技術を適用することにより、岩盤のダメージゾーンの位置
やダメージゾーンが時間とともに移動していく様子を明らかにした。ま
た、現地鉱山内の目視観察の結果、坑壁にダメージゾーンが見られた
南アフリカでは大深度の過酷な環境で金の採掘が行われており、採
ことから、AE から見えた破壊ゾーンを目視観察できる可能性を示した。
掘現場周囲で発生する誘発地震のため毎年多くの人命が失われてい
本研究に関連する成果は、6 月および 11 月に南アフリカで開催され
る。本分野は、JST-JICA 地球規模課題対応国際科学技術協力事業
た会議で報告した。
Fig.1 International meeting held in South Africa, where the results were presented by
researchers and the next step for .the mitigation of seismic risks in gold mines were
discussed.
Fig. 2. Vertical projection viewed from the WNW (N292°E) of the AE source locations
determined by (a) Joint Hypocenter Determination and (b) Double-Differential method. The
seismic clusters delineate the tubular structures which imply the damage zones in rock mass
associated with the stress change due to excavation.
14 Coexistence Activity Report 2015
地熱関連研究
地熱貯留層計測に関する研究
科学研究費補助金
地熱地域で誘発される AE 波形の解析法に関する成果を国内会議
基盤研究 A1 件(代表)、挑戦的萌芽研究 1 件(代表)
で報告した。ここでは、類似波形を利用した貯留層内き裂計測法の基
礎となる、類似波形検出法を開発し、実データに適用しその有効性を
示した。
その他の研究
頚椎症性脊髄症の治療のために行われる椎弓形成術において、エア
トームによる切削状況(位置、深度等)をリアルタイムでモニタリング
するためのセンサと計測システムの設計を行っている。
他研究機関との連携
立命館大学、東京大学地震研究所、産業技術総合研究所、Wits 大学、南アフ
リカ科学産業技術研究所、イズルウィニ鉱山、Gießen 応用科学大学、GMuG
成果発表
国際学術論文 4 件、国内会議 6 件、国際会議 2 件
社会貢献・社会連携 日本地熱学会・編集/学会賞選考委員、地中熱利用技術専門部会・幹事、( 社 )
日本非破壊検査協会・AE 部門幹事、NEDO 委託業務技術検討委員会委員長、
文部科学省委員、ほか
Department of Environmental Studies for Advanced Society
The various activities using the techniques on the environmental measurement were made in the field of geothermal energy, mitigation of
活動の概要
先進社会環境学専攻
計測技術の社会実装への試み
国際教育関係との連携等
T.I.M.E. 年次総会実行委員長、海外での学術教育交流、学生国際工学研修実施
(スウェーデン)、フランスフェア開催、サマープログラム TESP2015 支援
(ドイツ)
Fig. 3 Example of waveforms and specimen. (a) The waveform after band-pass filtering
(in the range of 8 to 50 MHz) to remove the lower-frequency component, and (b) a photo
of a bone with a drilled hole and an image of sliced bone in which the hole was drilled to
the cancellous bone and the distance d was 3.75 mm. dm denotes the distance measured by
histrogic analysis and de is the distance estimated by ultrasonic measurement.
Coexistence Activity Report 2015
15
資源戦略学講座
Resources Strategies
地球開発環境学分野
Earth Exploitation Environmental Studies
Studies on environment-friendly development systems
助教 里見 知昭
Professor
Assistant Professor
Hiroshi Takahashi
metallic material, the test device to control wettability of solid
surface were developed.
4) To estimate ground strength property at disaster site, a new
measurement device by dropping the weight with acceleration
sensor was developed.
5) To recycle a large amount of dehydrated cake from crushed stone
quarry, the melted spherical aggregate for concrete was produced.
6) To create Fiber-cement-stabilized soil of placing type, flow test
and bleeding test with different additive amount of paper debris and
cement, and different water content were conducted.
In front of Ecollab, Tohoku University
4. 災害現場における地盤強度の無人自動計測に
関する基礎的研究
6. 打設型繊維質固化処理土工法に関する研究
土砂災害現場などにおいて、被災の様子や被災地の 3 次元形 状
らない状態の泥土を型枠などに流し込んで裏込めや盛土などを行う工
を迅 速に計測する技術としてドローンなどの UAV(Unmanned Air
Vehicle) の有効性が確認されている。これまでの UAV では、地盤
形状は計測できるが、地盤強度までは計測できない。形状計測と同
時に被災地の地盤強度まで計測できれば、その後の迅速な復旧作業
に大きく貢献できる。そこで、被災地の地盤強度を無人で計測できる
システムの開発を目指し、基礎研究を開始した。本年は、球形体の中
1. 繊維質固化処理土工法による災害復旧対応型泥土処理
システムの開発と環境修復への適用 ( 科研費補助金:基盤 B)
より適切に模擬するため、バケット角を変化させ、昨年度同様に強度を
調整した地盤を掘削し、抵抗力を比較した。本研究の成果は、テラメ
Yearend party at Togatta Onsen
Tomoaki Satomi
に加速度計を組み込み、空中から地盤表面に落下させて、衝突時の
流動化処理土工法は、軟弱泥土にセメント系固化材を添加し、固ま
法であり、その簡便さから広く用いられているが、乾湿繰返しに対す
る耐久性が低いことなどの欠点も指摘されている。そこで、本分野では、
流動化処理土工法の持つ長所を維持しつつ、従来の欠点を補う打設
型繊維質固化処理土工法に関する研究を本年より開始した。どのよう
な粒度を有する泥土に対してもフロー値およびブリーディング率の目
標値を満足する古紙およびセメント系固化材の最適配合率、最適含水
比などについて研究を継続中である。
加速度波形から地盤強度を推定するための研究を実施した。
カニックス研究会で発表した。
近年、東日本大震災や度重なる大型台風の襲来など大規模自然災害
Department of Environmental Studies for Advanced Society
In 2015, the research activities of this laboratory are as follows:
1) A study to develop the continuous recycling machine for highwater content mud generated from disaster sites was conducted.
This research was financially supported by JSPS KAKENHI Grant
Number 25289330.
2) To develop the intelligent power shovel, soil excavation tests with
different soil strength characteristics and different bucket angle
were carried out by using an actual power shovel with several
sensors.
3) To elucidate adhesion mechanism between clay-rich soil and
教授 高橋 弘
先進社会環境学専攻
環境調和型開発システムに関する研究
Fig.3 Soil excavation test by
hydraulic power shovel with
different soil strength characteristics
and different bucket angle
が多発している。自然災害では大量の軟弱泥土が発生することが多く、
この軟弱泥土が迅速な災害復旧の障害になっているのが現状である。
そこで、一昨年より『災害復旧対応型泥土処理システム』の開発を目指
Fig.8 Flow test
した基礎研究を開始した。本年は、連続式繊維質固化処理土工法施
工機械の模型を作製し、その基礎性能を検証した。さらに、国土強靭
化政策に寄与するため、津波堆積物の再資源化による築堤材の開発を
行った。津波堆積物を繊維質固化処理土工法で改良した結果、改良土
は築堤材としての十分な強度および耐久性を有することが確認された。
本成果は、松江市で開催された実験力学国際シンポジウムで発表した。
3. 地中環形生物に学ぶ土粒子非付着性掘削バケット
の開発に関する研究(萌芽研究)
建設機械の作業ツールに土が付着すると作業効率が大幅に低下する
ことから、土の付着は建設機械にとって大きな課題であるが、未だ有
効な解決手段は見つかっていない。これまでの研究で、同一の土質で
あっても含水比が異なると付着特性は大きく変化し、液性限界を超える
と付着量は大きく低下することが確認されている。これは、ミミズのよ
うな地中環形生物の特性と同様であることから、作業ツールの表面の
みを濡らして局所的に液性限界を超える含水比状態を作成すれば、土
Fig.1 Developed apparatus to continuously
recycle high-water content mud generated
from disaster sites
Fig.2 Drying and wetting test
using Fiber-cement stabilized
soil
が付着しない作業ツールを開発できる可能性がある。そこで本年度は、
内側に多孔質材料をセットし、作業ツールの表面の小孔から水が染み
出る構造を提案し、装置を作製した。本研究の成果は、テラメカニック
2. 油圧ショベルの掘削動作による土の性状の
センシングに関する研究 ( 共同研究 )
ス研究会で発表した。なお、2016 年は本装置の有効性を定量評価す
Fig.5 In situ test to measure
ground strength property using
developed test device
Fig.6 Developed test device to
estimate ground strength property
5. 脱水ケーキを用いた球形骨材の作製に関する研究
本分野では、様々な廃棄物の再資源化に関する研究を行っているが、
その一環として、砕石場から発生する産業廃棄物である脱水ケーキの
再資源化にも取り組んでいる。近年では、環境問題から海砂や川砂
① 第 6 回ものづくり日本大賞・経済産業大臣賞 ( 高橋教授 )「泥状津波堆積物 ( ヘ
械シンポジウム優秀論文賞 ( 高橋教授 )「大水深対応型水中ロボットの開発」
、
③ Best Paper Award, International Symposium on Earth Science and Technology
2015(Milkos Borges Cabrera, 里見助教, 高橋教授)
「Study on Recycling of Waste
Asphalt Blocks Containing Roadbed Materials Using a New Screenless Separation
Equipment with a Vibrating Device Dealing with Grizzly under Materials Containing
3% and 5% Water Content」
の採取が規制されているため、コンクリート骨材としての砕石の需要
が増大しているが、それに伴い、大量に発生する脱水ケーキの処理が
問題になっている。そこで、脱水ケーキを球形に造粒し、適切な時間・
温度で溶融させることにより、球形骨材を作成し、種々の物理特性を
計測している。岩質により最適溶融時間・温度が変化するため、岩石
成分が最適溶融時間・温度に及ぼす影響を検討中である。
る予定である。
展示会
国土交通省東北地方整備局主催の展示会「EE 東北」(6 月 3 日~ 4 日 ) にて、高
橋教授が日本建設機械施工協会東北支部長としてテープカットを行うとともに、展
示会にも参加し、本分野の研究内容の展示を行った。さらに東北大学イノベーショ
ンフェア (12 月 9 日 ) に参加し、本分野の研究内容の展示を行った。
ためには、油圧ショベル自らが掘削時の土質の状態を自動的に把握す
学外ゼミ
る必要がある。昨年は、真砂土および粘土を用いて様々な強度を有す
る地盤を作製し、掘削実験を行うとともに、シリンダからの信号を基
16 Coexistence Activity Report 2015
Fig.9 Bleeding test
ドロ ) を原料とした高機能性地盤材料の開発」② 平成 27 年度建設施工と建設機
自動制御機能を有する油圧ショベルのパラメータ調整を自動化する
に地盤強度を推定する方法について検討した。本年は、実際の掘削を
受賞
Fig.4 A new device to control wettability of solid surface
Fig.7 Melted spherical aggregate using
dehydrated cake from crushed stone quarry
研究室恒例の学外ゼミを 10 月 6 日に実施した。本年度は名取市の地盤嵩上げ造
成現場を視察し、その後、秋保にて研修を行った。
Coexistence Activity Report 2015
17
資源戦略学講座
Resources Strategies
地球開発環境学分野
Earth Exploitation Environmental Studies
Toward Advanced Environmental Geomechanics and Energy Technology
准教授 坂口 清敏
Associate Professor
Photo of our laboratory members.
Kiyotoshi Sakaguchi
and after the 2011 Tohoku-oki earthquake, (2) mechanical and hydraulic characteristics of rock under high temperature (350 °C ~ 450 °C) and
high pressure (5 MPa ~ 90 MPa) for a new concept geothermal reservoir (Japan Beyond Brittle Project reservoir), (3) hydraulic fracturing of rock
Brittle-Ductile 遷移領域における
稲田花崗岩の水圧破砕
under the Brittle-Ductile transition zone condition.
延性領域における岩石の破壊特性を明らかにすることを目的に、脆
東北地方太平洋沖地震前後における
岩手県釜石地域の地殻応力場
2012 年 3 月から地震前後の応力場の経年履歴を明らかにするため
に、岩手県釜石鉱山において地圧計測を行っている。今年は、2012
年 12 月の 2 回目の絶対値測定後から継続している応力変化測定の結
果を 2013 年 12 月 3 日に測定した 3 回目の絶対値測定の結果と比較
した。その結果、全ての主応力は、測定期間内において緩やかに減少
しており、2 回目と 3 回目の絶対値測定結果を連続的に繋ぐ結果となっ
ていた。巨大地震後の地殻応力の連続的変動を改めて確認するととも
に、地殻応力の連続定点測定が重要な示唆を与えることを明らかにし
した (Fig.1)。
高温・高圧環境下における花崗岩
および玄武岩の透水特性
明らかになった。これにより、き裂形成時の初期浸透率と各領域での
有効応力依存性に基づいて様々な温度および応力条件下の浸透率が
予測できるようになった(Fig.2)。一方、玄武岩の場合には、今回の
実験条件では遷移が生じず、有効応力依存性は常に花崗岩の弾性領
域の場合と同程度であった。
性・延性領域下において岩石に水圧刺激を与え、形成されるき裂の評
価を行った。具体的には、温度 450℃、封圧 20 MPa ( 脆性領域 )
および 30 MPa ( 延性領域 ) の条件で、中心に直径 1.5 mm、深さ
10 mm の水圧破砕孔を有する直径 30 mm、長さ 25 mm に対して
水圧破砕実験を行った (Fig.5)。その結果、初期浸透率の違いによっ
て破砕が生じない場合があると考えられること、および、脆 性領域と
延性領域では水圧刺激時に水圧の上昇速度に差が生じ、間隙圧の発
脆性領域から延性領域における
岩石の力学および水理学特性
本研究は、上述の JBBP 研究に先立つ研究として実施している。本
生に影響を及ぼす可能性が示唆された (Fig.4)。
外部資金の獲得
研究では、常温(圧力:10 MPa ~ 40 MPa)で力学的に半脆性お
・科研費:
よび延性的挙動を示す川原子凝灰岩を用いて、脆性領域から延性領域
特別推進研究(分担(代表:東北大・土屋))、基盤研究(B)
(代表:坂口)
の範囲におけるき裂を有する岩石の力学・水理学特性を詳細に明らか
学会等での講演
・ Water Dynamics 12(2015 年 3 月@仙台;坂口)
・ 平成 27 年度 資源・素材学会春季大会
(2015 年 3 月@津田沼;修士学生 2 名、学部生 1 名)
・ ISRM 2015 Congress(2015 年 5 月@モントリオール(カナダ);坂口)
・ 地球惑星連合大会 2015(2015 年 5 月@幕張;修士学生 1 名)
・ 資源・素材学会 東北支部春季大会(2015 年 6 月@仙台;修士学生 2 名)
・ 39th GRC Annual Meeting(2015 年 9 月@リノ(アメリカ);修士学生 1 名)
・ 日本地熱学会 平成 27 年学術講演会(2015 年 10 月@別府;修士学生 3 名)
・ 資源・素材学会 東北支部若手の会(2015 年 11 月@仙台;修士学生 1 名)
・ 資源・素材学会 東北支部秋季大会(2015 年 11 月@仙台;修士学生 1 名)
その他のトピック
Department of Environmental Studies for Advanced Society
Our activities in 2015 have been mainly devoted to study on (1) In-situ stress measurement at shallow depth in the vicinity of the epicenter before
Gold Award at the spring meeting of the MMIJ Tohoku branch.
先進社会環境学専攻
地殻環境・エネルギー技術の新展開
・ みやぎ県民大学 講師(2015 年 10 月 28 日;坂口)
・受託・共同研究:応用地質(株)、3D地科学研究所、立命館大学
にすることを目的とした。力学挙動に関して、き裂の有無による違いは
見られなかった。一方、浸透率に関しては、き裂の無い供試体の浸透
率の変化は、封圧 5 ~ 10 MPa では一定値で推移し、封圧 10 ~ 20
JBBP (Japan Beyond Brittle Project) 研究の一環として、様々
MPa で急減し、20 ~ 40 MPa で再び一定値になることが明らかに
な温度・応力条件におけるき裂性岩石の浸透率を定量的に予測でき
なった。き裂を有する場合は、き裂の無い場合のそれと比較して、封
る方法を導出することを目的とした研究を行った。具体的には、温度
圧 5 ~ 10 MPa では差が小さいが、20 MPa にかけてその差は増加
350 ~ 450℃、有効封圧(応力)5 ~ 90 MPa の範囲において、貯
し 1 桁程度開いた。このことから半脆性の挙動を示す環境下において
留層を模擬したき裂を有する稲田花崗岩およびかんらん石玄武岩の浸
の場合は、き裂の寄与分はわずかであるが、延性的な力学挙動を示す
透率測定を行った (Fig.5)。花崗岩の実験結果から、弾性領域および
岩盤に対してき裂を形成した場合は、き裂が主な流体移動経路として
塑性領域における浸透率の有効応力依存性は温度に依存しないことが
機能することが明らかになった (Fig.3)。
受賞
・ ポスター賞(金賞)
(資源・素材学会東北支部春季大会、2015年6月17日;沼倉(M2))(Photo 2)
・ Best Presentation Award
(39th GRC Annual Meeting、2015年9月23日;沼倉(M2))
・ 学生ベストプレゼンテーション賞
(日本地熱学会平成27年学術講演会、2015年10月23日;沼倉(M2))
Fig.4 Permeability distribution before and after
the hydraulic fracturing test.
Molten PEEK (confining fluid)
Melting: 340 oC
Decomposition: >450 oC
Viscosity: 350 Pa∙s (400 oC)
Confining pressure
by a pump
Steam by a
syringe pump
(0.5-3 MPa)
Piston
Graphite
packing
Inlet tube
TC
Polyimide thin film (sleeve)
Melting: no melting point
Decomposition: >500 oC
Furnace
Axial load
by a jack
(≈ confining pressure)
Fig.1 Continuous measurement of the in-situ stress during one year
from the two years after the earthquake.
18 Coexistence Activity Report 2015
Fig.2 Map of the magnitudes of the permeability reduction from the
initially created permeability for the fractured granite.
Fig.3 Relation between permeability and confining pressure
under with/without crack condition.
Specimen
Tri-axial cell
TC
Steam
(0.1 MPa)
Fig.5 Schematic diagram of experimental system under
high temperature and high pressure
Coexistence Activity Report 2015
19
エネルギー資源学講座
International and Regional Environment
エネルギー分散システム学分野
Distributed Energy System
Toward the development of energy system with
low environmental load
教授 川田 達也
准教授 八代 圭司
准教授 橋本 真一
助教 村松 眞由
Professor
Associate Professor
Associate Professor
Assistant Professor
Tatsuya Kawata
electrochemical devices such as solid oxide fuel cells (SOFCs) or solid oxide electrolyzer cells (SOECs) which are the useful techniques for
high efficiency energy conversion and energy storage between chemical- and electric energy. Researches on mechanical reliability of SOFC
have been performed through collaboration with other research groups inside and outside the university as a part of national project conducted
by NEDO. Research project of JST-CREST has also been conducted since FY2011 on engineering of high performance high-temperature
electrodes based on in-operando observation. We are also exploring the research into finding new materials or new phenomena, for future
use in energy related techniques.
Shinichi Hashimoto
Mayu Muramatsu
実環境計測に基づく高温電極の設計
International Symposium on Solid Oxide Fuel Cells (SOFC-
SOFC の本格的実用化に材料開発の観点から鍵となるのは電極界
を行った。
面の最適化である。しかし、高温雰囲気中における複雑な界面現象の
素過程を把握することはこれまで困難であった。本研究では、界面領
域をナノ、ミクロ、マクロのマルチスケールで捉え、それぞれの挙動を
実環境下もしくはそれに近い環境で測定する計測法を開発・整備・統
合し、界面領域設計のエンジニアリングの実現を目指している。2011
研究分野の概要
2015 年度の研究成果
2015 年 11-12 月にパリで開催された気候変動枠組条約第 21 回締
固体酸化物形燃料電池の耐久性迅速評価方法に
関する基礎研究
約国会議(COP21)では、2020 年以降の新しい温暖化対策の枠組
みが議論され、我が国も 2030 年までに 26% (2013 年比 ) の大き
な温室効果ガスの排出削減目標が設定された。加えて、東日本大震災
以降、我が国のエネルギーシステムをどう再構築するか議論が進めら
れており、経済的負担や環境負荷が小さい、安全で安定供給可能な
エネルギー供給のあり方の検討が続いている。当研究分野ではこれら
の目標達成に必要とされる、エネルギー高効率利用に不可欠なエネル
ギー変換貯蔵技術、および地球環境保全に必要な環境技術の基盤構
築を目指している。
研究の柱の一つとして、環境 ・ エネルギー問題の解決には、化石燃
料の高効率利用と再生可能エネルギーの安定供給のための新しい技術
の普及が不可欠と考え、固体酸化物形燃料電池(SOFC)や高温水蒸
気電解などの電気化学的エネルギー変換の基盤研究を行っている。特
に、システムに用いられる材料の使用環境における物理化学的、機械
的挙動について、熱力学、固体化学、電気化学を基礎とする解析によっ
て明らかにすることで、材料の最適化の指針を与え、技術開発を支え
ることを目指している。これらの研究は、学内の各部局の他、国内外
の研究機関やメーカーと連携して進めており、技術の実用化のために、
今、必要な基礎研究と、将来のイノベーションを可能にする新しいシー
ズ探索とを、同時に視野に入れながら幅広く研究を行っている。また、
これらの研究開発を通して、材料の機械特性、および電気化学特性の
一体的理解のための、Electro-Chemo-Mechanics という新たな学
問分野として確立することを目指している。
研究室は教授 1 名、准教授 2 名、助教 1 名、研究員 1 名、技術補
佐員 2 名の教職員 7 名、博士学生 4 名、修士学生 12 名、学部学生
10 名、研究生 2 名、短期留学生 1 名の学生 29 名の計 36 名 (2015
年度通算 ) で構成されている。韓国、中国、インドネシア、インド、
ブラジル、タイ、フランスからは留学生 7 名を受け入れており、様々な
言語での会話が飛び交う国際色豊かな環境の下で、研究教育を行って
いる。また、研究室の大学院学生が主催した学生シンポジウムなどに
よるソウル大学との国際交流、所属学生の環境リーダープログラムへの
積極的な参加を促すなど高度人材育成にも力を入れている。
20 Coexistence Activity Report 2015
前項でも触れた温室効果ガス排出量削減にあたっては、原子力利用
に関する国民的なコンセンサスが得られていない現在、太陽光、風力
などの自然エネルギーの有効利用は欠かせない。しかし、時間、季節
による変動が大きいためベースロード電源を担うことは難しい自然エ
ネルギーと最適に組み合わせて、暫くは化石燃料を高効率に利用して
エネルギー需要に応えていく必要がある。需要端での熱電併給、いわ
ゆるコジェネレーションが新しいエネルギー供給のあり方と考えられ
ている。固体酸化物形燃料電池(SOFC)は、高品位な熱源で、かつ
発電効率が高いコジェネレーションシステムとして期待を集めており、
2011 年から総合効率が約 90% (LHV) の家庭用の SOFC コジェネ
レーションシステムが国内で市販化されているが、現在産官学が連携
して、90000 時間の運転の耐久性の確立を目指し研究開発が進めら
れている。
当分野では委託事業「固体酸化物形燃料電池の耐久性迅速評価方
法に関する基礎研究」において、SOFC コジェネレーションシステム
の本格的普及に必要な低コストと 0.125%/1000h 以下の低い劣化率
を達成可能な評価手法確立を目指し、特に燃料電池セル構造体の耐
久性・信頼性向上にむけた研究を推進している。学内では、
工学研究科、
多元物質科学研究所、エネルギー安全科学国際センター、災害科学
国際研究所と共同で研究を進め、セル構成材料、単セルでの変形挙
動評価や強度試験、温度・酸素ポテンシャルによる物性変化を考慮し
た SOFC シミュレーションコードの開発などを進めている。また、こ
年度から JST の戦略的創造研究(CREST)
「エネルギー高効率利
用のための相界面科学」領域に参加し、研究課題「実環境計測に基
XIV)(7 月、英国、グラスゴー ) においては修士学生も含め多数の発表
また、今年度からイオニクス現象およびデバイスについて自由に議
論、意見交換、情報収集する講演会、研究会を開催する東北イオニク
ス研究会を多元研、工学研究科等の学内の有志研究者と共同で主宰
し、国内外の先端的研究を行っている先生をお招きし、計 5 回の研
究会を開催して、最新の成果をご紹介いただいた。これらの活動を通
じて新たな人的ネットワークや、学際領域創成にむけた萌芽的な研究
のプラットフォームとすべく活動を開始している。
づく高温電極の界面領域エンジニアリング」を研究代表者として受託
している。高効率な発電・コジェネレーション装置として期待される
SOFC の本格的普及を促すことで、量的にインパクトのあるエネルギー
削減効果の創出を目ざす。このために,性能と信頼性・耐久性を決め
Department of Environmental Studies for Advanced Society
Our target is mainly to develop environmentally friendly energy-conversion systems. Special interest is put on high temperature
Keiji Yashiro
先進社会環境学専攻
低環境負荷エネルギーシステム
実現に向けて
る最も重要な要素である電極界面に着目し、特に、動作可能温度域
拡大のための低温作動カソードの開発、燃料多様化のためのアノード
の担体効果の解明の 2 項目を具体的な開発課題として掲げ、新しい実
環境計測手法の開発・活用を通して、高性能・高機能な電極の設計法
を確立することを目的としている。
本年度は、昨年度までに開発した計測手法を統合して、電極設計の
方向性を見出すことを目指した。カソードに関して、従来、酸素は電
極粒子の表面で解離し、粒子内部を O2- イオンとして拡散して電解質
に到達すると考えられてきた。ところが、位置分解 X 線吸収分光によ
り、実電極およびモデル電極内部の酸素ポテンシャルの分布を
「その場」
測定した結果、電極内を通過する反応経路に加えて、電極と気相と電
解質の三相界面を通って電解室に達する反応経路が重要な役割を果た
している可能性を見出した。これは、同位体でラベリングした酸素の
Fig.1 14th International Symposium on Solid Oxide Fuel Cells (SOFC-XIV)
(Jul. [email protected])
軌跡を二次イオン質量分析計で調べる手法でも同様であった。またア
ノードに関しては CeO2 や TiO2 が共存するアノードで、これらの酸
化物が、触媒であるNi 粒子の表面を修飾する、いわゆる SMSI
(Strong
Metal-Support Interaction)効果がナノメートル以上の領域にお
いても起こり、炭素析出耐性を改善させることを見いだした。
学会活動等
の事業の枠組みの中で、基盤コンソーシアムを形成し、東京大学、京
主 な 学 会 活 動 と し て、20th International Conference on
都大学、九州大学、産業技術総合研究所、電力中央研究所、東京ガ
Solid State Ionics (SSI-20)(6 月、米国、コロラド)、および第 41
ス ( 株 )、および SOFC 開発各社とも密接に連携して事業を推進して
回固体イオニクス討論会 (11 月、札幌 ) において川田がそれぞれ招待
いる。
講 演および 特 別 講 演、40TH INTERNATIONAL CONFERENCE
A N D E X P O S I T I O N O N A DVA N C E D C E R A M I C S A N D
COMPOSITES(1 月、 米 国、 デ イトナビー チ) で は 橋 本 が 招 待
講 演 を 行 った。 ま た 隔 年 で 開 催 さ れ る SOFC の 国 際 会 議 14th
Fig.2 Group photograph of Kawada lab member.
Coexistence Activity Report 2015
21
エネルギー資源学講座
International and Regional Environment
エネルギー資源リスク評価学分野
Resources and Energy Security
Sustainable development of resource and energy as well as
sustainable harmony of environment
教授 駒井 武
准教授 渡邉 則昭
助教 中村 謙吾
Professor
Associate Professor
Assistant Professor
Takeshi Komai
informatics, for our sustainable future. We have conducted laboratory investigations on mechanical and hydraulic characteristics of
sandstone, carbonate, and granite reservoirs, for safe geologic sequestration of CO2 , and effective developments of petroleum and geothermal
resources. Additionally, we have conducted on laboratory investigations on a new hydrogen production method using acidic hot springs and
aluminum wastes. Furthermore, we have initiated new researches on risk assessment of new hazardous chemicals, in-situ heating method to
集合写真
Kengo Nakamura
炭酸塩岩貯留層における流体流動
化学的メカニズムを同時に評価することができる反面、どのメカニズ
炭酸塩岩貯留層は世界の石油・天然ガス貯留層の大部分を占め、
本年はまず、土壌中の流体流動を、特に卓越流路の形成に着目して、
ムが優先されるか不透明な試験方法である。この問題を解決するため、
CO2 地中貯留の貯留層候補でもあるが、溶脱孔隙を有する炭酸塩岩
の流体流動特性の理解は進んでいない。本年は、炭酸塩岩の孔隙率
可視化・評価することに挑戦している。
研究室ホームページ:http://www2.kankyo.tohoku.ac.jp/komai/
produce methane hydrate resources, and reality of fluid flows in pore systems of soils. We have already developed new knowledges and
分布の特性、これに起因して生じる卓越流路の特性および浸透率の関
several innovative methods for environmental analysis.
係を明らかにした(JAPEX との共同研究)。
特筆すべき業績
超臨界地熱貯留層における流体流動
We have won several awards for our environmental and engineering studies.
将来の超臨界地熱資 源開発へ向けた先導的な研究として、高温
from the Hitachi Environment Foundation for their outstanding achievement in the
研究室概要
エネルギー資源リスク評価学分野は、環境と資源・エネルギーの相
互作用に関する様々な研究成果をもとに、地球環境における物質循環
に根ざした地圏システムの理解、資源・エネルギー開発に伴う安全保
障および環境リスク管理、人の健康と自然環境との関係、地圏環境に
おける土壌や地下水等の汚染問題、さらには有害化学物質のリスク評
価に関する総合的な教育・研究を実施する。
本研究室の特色は、地球科学と資源・エネルギー開発の基礎学術
を基礎として、地球環境および地域環境の保全に関する技術やシステ
ムの研究開発を実施し、教育および研究を通じて学術や社会に貢献す
ることである。学術集会の主催や開発手法の技術公開、プレス発表等
を通じて、研究成果を広く学術界および社会に発信している。
具体的には、以下のような特徴的な内容の研究と教育を行っている。
・地球科学に基づいた数値情報解析および地圏情報整備
・地熱や石油・天然ガス、メタンハイドレート等の開発促進
・岩石や土壌の水理学や貯留層工学に基づいた流体流動解析
新規有害物質のリスク評価と
地圏移動現象の解明
有害化学物質による土壌汚染対策は急務の課題であり、健康リスク
が高いとされる新規の化学物質に対する法規制への適用が求められて
いる。1.4- ジオキサンは、難分解性の合成化合物であり、環境中に蓄
積され易く、人への毒性は発ガン性(グループ 2B)が疑われている。
1.4- ジオキサンの土壌層や帯水層における環境動態には不明な点が
多く、特に土壌への吸着、土壌からの地下水への移行、土壌ガス挙動
などに関するパラメータの収集及び解析に大きな課題が残されている
(Fig. 2)
(国際航業との共同研究)。
砂岩貯留層のポロメカニクス
CO2 地中貯留においては、砂岩貯留層の多孔質弾性体としての力学
(ポロメカニクス)を特徴づける多孔質弾性パラメータの把握が求めら
れる。本年は、多孔質弾性パラメータを封圧、間隙圧、温度および
・環境や健康に関わる諸問題のリスクの定量的解析
CO2 飽和率の関数として定式化し、石油技術協会誌上で公表した(高
・自然科学と社会科学の融合(リスク認知・伝達)
・震災復興支援に向けた技術開発およびリスク管理の実践
(500 ℃まで)のき裂性花崗岩の浸透率に関する研究を実施している。
本年は、浸透率の有効応力依存性が変化する温度依存型の弾性 - 塑
橋・坂口研との共同研究)。
research and development of GERAS (Geo-environmental risk assessment system).
Associate professor Noriaki Watanabe and co-workers received best presentation
awards from Geothermal Resources Council (USA), Geothermal Research Society
性遷移応力(Fig. 3)が存在すること、相対浸透率曲線が既存のもの
of Japan (for two presentations), and Tohoku Branch of the Mining and Materials
とは全く異なるν -X 型であることを見出した(土屋・岡本研、高橋・
Processing Institute of Japan, for their researches on absolute permeabilities at high
坂口研、産総研との共同研究)。
temperatures, and relative permeabilities, of fractured granite.
We have also published many papers in leading journals, including Chemosphere,
Water Resource Research and Journal of Geophysical Research.
温泉を利用した水からの水素製造
地産地消・小規模分散型の水素製造法の開発のため、温泉水(酸
性泉)-アルミニウム廃棄物反応を用いた水素製造(Fig. 4)の特性
・鉱物資源および燃料資源の開発に伴う環境リスク軽減
・現場の調査や観測に基づいた資源環境問題の把握
Professor Takeshi Komai and his colleagues received the 41th Environmental Award
Department of Environmental Studies for Advanced Society
We have conducted various researches in environmental sciences, such as environmental risk assessment, reservoir engineering and geo-
Noriaki Watanabe
先進社会環境学専攻
資源・エネルギーの持続的開発と
環境の持続的調和
評価およびプロセス設計を実施している。本年は、反応式と反応速
度式を明らかにし、水素製造シミュレータを作成した(土屋・岡本研、
産総研との共同研究)。
外部資金費獲得状況
科研費:新学術領域計画研究(駒井)、新学術領域総括班(駒井 [ 代表:東大・
岡田 ])、若手研究 B(渡邉)、特別推進研究(渡邉(代表:東北大・土屋))、基
盤研究 B(渡邉(代表:東北大・岡本))、基盤研究 B(渡邉(代表:東北大・坂口))、
スタートアップ(中村)
受託:環境省環境研究総合特別推進費(駒井・中村)、AIST(駒井・渡邉・中村),
受託・共同研究: JAPEX(渡邉)、産総研-東北大マッチング研究支援事業(駒
土壌中の流体流動
井・中村)、産総研-東北大マッチング研究支援事業(渡邉)
土壌に含まれる有害物質の評価方法のカラム試験(Fig. 5)は、今
助成金:クリタ水・環境科学振興財団(渡邉・中村)
後様々な現場で実施される。しかし、カラム試験は、土壌の物理的・
Fig.1 Sampling of sediments and
water in the Hirose River
・温泉とアルミニウム廃棄物を利用した水からの水素製造
以下、本年実施した研究内容を紹介する。
河川流域における元素挙動の解析
Fig.2 Risk assessment model image of
new hazardous chemicals at our living area
河川流域は、人類にとって古来より最も重要な生活・活動の場であり、
河川流域における重金属類元素の移動・濃集プロセスを理解すること
は、環境や健康リスクを考えるうえで非常に重要である。本研究室で
は、宮城県名取川・広瀬川流域において、稠密な水質・堆積物サンプ
ルの採取と分析を行い(Fig. 1)、地理情報システム(GIS)と情報科
学技術を用いて地球化学的解析を進めている(JAMSTEC との共同
研究)。
22 Coexistence Activity Report 2015
Fig.3 Discovery of elastic-plastic transition
stress of fractured granite.
Fig.4 New hydrogen production
method using hot spring water.
Fig.5 Column test using soil and
image of water pathway in soil
Coexistence Activity Report 2015
23
エネルギー資源学講座
環境生体機能学分野
International and Regional Environment
Designing of Nano-Ecomaterials
Development of functional nano-ecomaterials for energy and
environment in the environmentally benign systems
教授 田路 和幸
准教授 高橋 英志
助教 横山 俊
技官 本宮 憲一
Professor
Associate Professor
Assistant Professor
Technical Engineer
Kazuyuki Tohji
Especially, we develop the synthesis and utilizing methods for useful nano material with specific morphology.
Our research objectives can be classified into (A) Natural energy conversion materials, such as photocatalysts with specific morphology
Shun Yokoyama
Kenichi Motomiya
国際及び国内会議発表
その他様々な活動 ( 学生諸君 )
(stratified photocatalysts), thermoelectric alloy nanoparticles, CIGS alloy nanoparticles for solar cell, and (B) Functional nano-eco materials,
such as uniform and well crystallized alloy nano materials, and well defined electric integration nano materials, precise control of nano
catalysts for fuel cell, carbon nano materials, and (C) Utilization of the precise control for metal complexes condition for developing novel
extraction methods of rare metals.
田路研究室所属の学生は、2015 年 4 月- 12 月の期間に計 16 件
の学会研究会発表を行った。本研究室では、学生諸君の研究開発能
力や意識、コミュニケーション能力に対するグローバル化を促進する
ことにも重点をおいており、学生諸君の国際会議での発表と博士課
程学生の留学を精力的に行っている。当該期間では、International
環境に配慮したナノ材料開発
研究プロジェクト
ナノ材料は省資源で最高性能を発現する材料として期待されている
・平成 26-30 年度 科研費補助金 基盤研究 (S) 「低炭素社会をも
が、真の意味で次世代環境対応型材料とするためには、目的とする機
たらす単層カーボンナノチューブを利用した平面発光デバイスの開発」
能を最大限に発現できる組成・結晶系・形態に制御する必要がある。
・平成 26-28 年度 科研費補助金 基盤研究 (B) 「塗布で CIGS
この様な観点から、本研究室では、原材料中での材料の状態を計算
太陽電池を形成する技術の確立」
及び X 線構造解析等の機器分析を通じて厳密に制御し、その反応機
・平成 27-28 年度 科研費補助金挑戦的萌芽研究「安全且つ迅速に
構を電気化学的手法や質量分析等を利用して解明する事で、高効率且
CI 粒子を CIS 太陽電池ナノ粒子化する技術の開発と太陽電池塗布形
つ均質な状態のナノ材料を開発する手法を開発している。また、高性
成」
能を発現するための状態制御法の開発を行っている。研究は (A) 自然
・平成 27-28 年度 科研費補助金 若手研究 (B)「Cu ナノ粒子を用
エネルギー変換材料 ( 特異な形態を有するストラティファイド光触媒、
いた Ag 集電電極代替による Si 太陽電池の低コスト・高効率化」
熱電変換合金ナノ粒子、太陽電池用 CIGS ナノ粒子、など )、(B) 機
・平成 24 年 -29 年 文部科学省 東北復興次世代エネルギー研究
能性ナノ- エコ材料 ( 均質合金ナノ粒子、高機能性電子用金属ナノ材料、
開発プロジェクト東北復興のためのクリーンエネルギー研究開発推進
固体高分子燃料電池用機能性ナノ触媒材料、炭素ナノ材料、など )、(C)
事業「東北復興を目指した海洋・微細藻類等の次世代エネルギーと移
難溶性レアメタル等の抽出を可能とするための錯体制御技術、等に分
動体を含むエネルギー管理システムの研究開発」
類できる。
・平成 25 年 -28 年度 ( 独 ) 石油天然ガス・金属鉱物資源機構 製
受賞
・上野 峻矢
平成 27 年度資源・素材学会東北支部ポスター賞銀賞 (2015 年 6 月 )
・高城 雅樹
平成 27 年度資源・素材学会東北支部ポスター賞銅賞 (2015 年 6 月 )
・鈴木 一平
平成 27 年度資源・素材学会秋季大会若手ポスター賞 (2015 年 9 月 )
Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM
2015) (Honolulu, USA) で は DC2 馬渕 隆 君 ( 写 真 1) と MC2 上
野峻矢君が口頭発表を、MC2 上野峻矢君 ( 写真 2) と MC2 今冴登
日本学術振興会 特別研究員 採択状況 君 ( 写真 3) がポスター発表を行うなど、計 6 件の国際会議での報告
本研究室では学生諸君の日本学術振興会特別研究員への応募を積
を行っている。その他、自然エネルギーに関する周知活動や高大連携
極的に行っており、DC2 の馬渕隆君が日本学術振興会特別研究員 ( 平
に係る東北大学講師派遣における出前授業など、様々な活動を行いま
成 27 年度 -28 年度 ) に採択されている。本研究室で博士課程に進学
した。資源・素材学会 ( 写真 4 MC1 鈴木一平君の受賞の様子、写真
した日本人学生諸君全員が日本学術振興会特別研究員に採択されて
5 照井洋輔君発表の様子 )、応用物理学会 ( 写真 6 MC1 エラワン君
いる。
Department of Environmental Studies for Advanced Society
The researches of Tohji Laboratory focused on how to develop the well-defined nano materials and how to utilize these materials to our life.
Hideyuki Takahashi
先進社会環境学専攻
環境との共生・エネルギーの
創製を担うナノ機能素材開発
発表の様子、写真 7 MC1 高城雅樹君発表の様子 )、など国内の学会
にも積極的に参加し、成果の発表を行っている。
錬副産物からのレアメタル回収技術開発事業 「難溶性アンチモン溶
解技術開発」
・平成 25-27 年度 東北大学 ‐ パナソニック ( 株 ) 革新的材料型生産
技術共同研究プロジェクト 「ナノ粒子材料の太陽電池・燃料電池へ
の適用に関する研究」
Photo.3 今君発表の様子(PACIFICHEM)
Photo.5 照井君発表の様子( 資源素材学会)
Photo.4 鈴木君受賞の様子( 資源素材学会)
Photo.6 エラワン君発表の様子
( 応用物理学会)
Photo.1 馬渕君口頭発表(PACIFICHEM)
Photo.2 上野君発表の様子(PACIFICHEM)
24 Coexistence Activity Report 2015
Photo.7 高城君発表の様子
(応用物理学会)
Coexistence Activity Report 2015
25
エネルギー資源学講座
International and Regional Environment
国際エネルギー資源学分野
International Energy Resources
Carbon dioxide reduction through more efficient
resource utilization
教授 金 放鳴
准教授 グラウゼ ギド
助教 バール カエル
Professor
Associate Professor
Assistant Professor
Fangming Jin
wealth, this progress was accompanied by a rising atmospheric CO2 level. Today it is common knowledge that the constantly increasing
emission of CO2 causes the anthropogenic greenhouse effect and climate change. For future prosperity, it is necessary to abandon fossil fuels
and replace gas, oil, and coal by renewable resources.
One important factor is the utilization of waste biomass for the production of energy and chemicals. Also the development of the artificial
photosynthetic conversion of CO2 is a promising alternative to conventional technologies. And at last, sustainable management of resources
Kyle Bahr
Further investigations show that the metal composition in electronic
contaminants. Moreover, the temperature required for the plastic
waste is applicable as a catalyst for this reaction with similar yields.
degradation would also destroy the catalyst. Therefore, it is necessary
Therefore, aluminium powder produced with high energy demand
to develop new catalysts with higher temperature stability and less
can be replaced by waste materials, which are difficult to treat
sensitivity to chemical impacts.
otherwise.
requires the recycling of waste materials for a closed loop of carbon materials.
The most challenging issue of our time is the rise of the
As an alternative pathway to fermentation in bioreactors, such
atmospheric CO2 level. With human activities burning fossil fuels,
chemicals can be obtained by hydrothermal conversion in water at
we affect the global carbon cycle (Fig.1) over a time span that is
temperatures between 200 and 300 ºC. At very low reaction times of
much longer than our own life. The reduction of CO2 emissions
seconds up to a view minutes, more than 30% of the biomass is
requires the termination of the use of gas, oil, coal.
converted in the presence of inorganic catalysts.
1.Chemicals from waste biomass
2.Artificial photosynthetic conversion of CO2
Biomass can be used to fill the gap. It is not only a potential source
Another promising way is the artificial photosynthetic conversion
of energy, but offers also many ways for production of chemicals,
of CO2 into fuels and chemicals. That is, solar energy is used to
which are conventionally produced from fossil oil (Fig.2). We focus
produce organic molecules and hydrogen directly from CO2 without
on the conversion of biomass that is commonly considered as waste.
the help of biological organisms.
Materials, such as food waste, straw from wheat or maize, or rice
In our approach, CO2 or NaHCO3 (sodium hydrogen carbonate) can
husk, can be used to convert into valuable chemicals,such as
be converted to formic acid or other chemicals at a temperature of
formic acid, acetic acid, lactic acid, which could be the foundation
about 300 ºC and in the presence of metal powder from iron,
for a chemistry based on biological sources.
aluminium, zinc, or manganese. The reaction with hydrogen derived
from water yields more than 60-90% with a selectivity of near 100%.
3. Depolymerization of polyolefins at
moderate with aluminum-titanium catalysts
4. Stakeholder analysis and agent-based
modeling of geothermal resource utilization
In order to limit our impact on the global climate it is necessary to
Polyolefins are the most produced plastic materials in the world.
meet our energy needs while reducing our usage of fossil fuels. One
Their applications range from packaging materials and films to low
very promising alternative is found in geothermal energy, which can
performance household articles. Most of these materials have a very
be extracted from the earth and used directly or transformed into
short lifetime, being disposed rapidly. Some waste polyolefins are
useable electricity.
mechanical recycled without reaching the former properties (down-
In addition to the technical obstacles of finding and developing
cycling). However, most of the polyolefin waste is incinerated or
viable geothermal resources, there are many social challenges that
used as fuel in coke ovens and blast furnaces, ending up as carbon
must be overcome at each stage of the utilization process. Japan has
dioxide in the atmosphere. For the sake of the development of a
a long history of direct geothermal use, which has contributed very
recycling oriented society, it is desirable to convert waste polyolefins
strongly to Japan’s cultural identity. Because of this, many people
into valuable resources.
worry that further utilization may stretch the capacity of the resource
Aluminum-titanium catalysts are frequently used for the
too far and cause damage long-standing traditional usage. In order to
polymerization of olefins, known as Ziegler-Natta-catalysis (Fig.3).
balance the respect that is owed to historical practice with the
These catalysts work in principle in both directions, polymerization
resource development that is needed for a sustainable future, it is
and depolymerization. Therefore, old used plastic could be degraded
necessary to understand the perspective of all stakeholders and work
to olefins, which could be used again for the production of plastic
to create options that are agreeable to all parties.
materials – a resource cycle is established. Catalysts used for
Agent-based modeling is a computational methodology that uses
polymerization, however, are sensitive to water, oxygen, and other
simple rules for individual interaction in order to understand
Department of Environmental Studies for Advanced Society
Our world faces the greatest challenge in the history of mankind. For about 200 years since industrialization established a constant rise in
Guido Grauze
先進社会環境学専攻
より効率的なリソース利用による
二酸化炭素の削減
complex aggregate behaviors. It has already been used in other areas
of resource development to help forecast potential outcomes of
applied stakeholder and policy strategies. It is a powerful tool that
may also be used in understanding how geothermal resources are
currently being used and how usage could be expanded in ways that
have the consensus of stakeholders.
Outlook
This kind of CO2 conversion will become essential for our lifestyle
that depends so urgent on energy and plastic materials, both provided
by fossil fuels. Only if we accomplish the step from a fossil fuel
Fig.1 Chemicals from waste biomass
26 Coexistence Activity Report 2015
Fig.2 Global carbon cycle.
Fig.3 Resource cycle.
based to a sustainable society, mankind might challenge the future.
Coexistence Activity Report 2015
27
環境政策学講座
Environmental Policies
イノベーション戦略学分野
Environmental technology and Innovation
Research on lifestyle innovation using backcast method
先進社会環境学専攻
バックキャスト思考による
ライフスタイル変革のイノベーション
准教授 古川 柳蔵
Associate Professor
Ryuzo Furukawa
90 year old hearing in Yamanashi
Shiroishi-washi project
Shifu process of Shiroishi-washi
restriction, methodology of lifestyle design, research on the structure of sustainable life style, methodology of environmental problem
solution, and application researches based on statistics and case studies in innovation. The lifestyle design project ‘Creating a Fountain of
企業の商品評価に活用された。その他、日本生産性本部経営アカデ
伝承してきた方々へのヒアリングや調査を重ねている。
Future Lifestyle Ideas’ supported by JST-RISTEX has started this year. This project proceed lifestyle design projects with Toyooka city,
ミー、自動車技術会、本田財団懇談会、仙台市環境交流サロン、横
企業との連携に関しては、ライフスタイルデザイン手法を用いた新
Kitakami city, Okinoerabu-jima and Mie prefecture. We have done over 450 times ‘90 year-old hearing’ in 47 prefecture of Japan.
浜シニア大学特別講座、SAC みなと大学などで講演した。
ビジネス創出を検討する共同研究が大阪ガスやその他、電機メーカー
また、モノづくり日本会議ネイチャーテクノロジー研究会及び幹事
と新規に開始された。
会の協力のもと、ライフスタイルデザイン及びネイチャーテクノロジー
本手法の海外展開に関しては、League for Humanity の立ち上
創出システム開発を行ってきた。これらの手法を用いて兵庫県豊岡市
げ発起人の一人となり、ベルリン・ドイツにおいて第 1 回会合を開催
及び岩手県北上市等においてライフスタイルデザインプロジェクトを
し、ドイツのビヨンド・リーダーシップのパトリック・カウデン氏、イー
実施しているが、2015 年 10 月、これらのプロジェクトを基盤とした
スクエアの木内孝氏らを中心に、イギリス、ドイツ、日本等からの有
新たな研究として「未来の暮らし方を育む泉の創造」プロジェクトが
識者とお金中心社会から心豊かな社会へ転換するための方策や効果
JST- RISTEX の一つのプロジェクトとして採択された。このプロジェ
ある行動について議論を行った。
研究概要
他白物家電製品工場を見学した。
本分野は 6 年目を迎え、2015 年 4 月に環境技術イノベーション分
心豊かな暮らし方を評価する評価項目を抽出している。これまでの暮
また、ライフスタイル・イノベーションのプロセスを研究するために、
野からイノベーション戦略学分野と名称が変更された。環境制約下で
イノベーションを促進するためには何をすべきかについて、社会科学を
基盤とした統計手法を用いて、事例研究を行い、環境制約下における
イノベーション・プロセス研究、持続可能なライフスタイル研究、ソ
リューション創出手法研究、及びこれらの実証研究を行っている。本
年は、90 歳ヒアリング調査をさらに進め、最終的に 47 都道府県の
全ての地域を網羅することができた。また、JST - RISTEX の「未来
らし方へ影響を残した商品について、人に心の豊かさを与える要素が
どの程度含まれていた商品なのか、それがどのようにイノベーションに
影響を与えているのかについて分析することが可能となる。
DESIS(Design for social innovation and sustainability)
の活動の一環として、日本におけるソーシャルイノベーションの事例を
収集し、DESIS ネットワークのメンバーへの事例の共有を行っている。
その一つの成果として、‘Ageing, Ingenuity and Design’ が出版さ
クトは、将来の環境制約を踏まえたバックキャスト思考及び 90 歳ヒ
アリング手法を用いて、地域独自の心豊かなライフスタイルを創出す
る基盤を構築することを目指すものである。モデル地区として、兵庫
県豊岡市、岩手県北上市、鹿児島県沖永良部島、三重県伊勢志摩地
社会貢献
域を設定し、その地域らしい新ライフスタイルの実装を目指すもので
「90 歳ヒアリング」は、みつけ新聞(5/21)、毎日新聞(5/29,6/17)、
ある。研究を進めるにあたって、モデル地区を含めた協力自治体には
岩手日報(8/1)、信濃毎日新聞(8/8)、熊本日日新聞(8/15)、山陰
「未来の暮らし方を育む泉の創造 研究室」を設置し、自治体と古川
中央新聞(8/19)、長崎新聞(8/23)、南海日日新聞(8/30)、沖縄
研究室がライフスタイル変革の先端研究を可能とする体制づくりをす
タイムズ(8/30)、奄美新聞(8/31)、四国新聞(9/8)、下野新聞(9/15)
ることになった。
で紹介された。また、ベネッセコーポレーション発行の「90 歳の人に
秋田市では古川が塾長として「未来の暮らし創造塾」が立ち上がっ
聞こう!昔体験、環境活動マガジン」
(進研ゼミ小学講座チャレンジ、
た。秋田市役所から希望者を募り、研修の一環として未来のライフス
2 月 1 日発行)に紹介され、子どもたちも夏休みの宿題で 90 歳ヒア
制約下において心の豊かさを生み出す暮らし方の要件を明らかにす
タイルをデザインするスキルを身につけ、秋田市の未来の暮らし方を
リングを実施するよう促すことができた。
るために、2008 年冬から国内外の 90 歳ヒアリングを実施してきた。
実現する政策を考えるものである。ここでデザインされた暮らし方は
また、ライフスタイルデザインの研究・実装活動については、日刊
環境制約下においては、エネルギー多消費機器のイノベーションを
2015 年 10 月に沖縄県における 90 歳ヒアリングを実施し、日本で
次年度以降、モデル地区を決め、導入が試みられる。秋田市にも「未
工業新聞(1/9,1/19,1/26,2/23,4/6,7/10,7/24,9/25,11/6,11/26)、
促進するために、適切な政策が必要とされる。エネルギー多消費機器
は 47 都道府県全ての地域での実施が終了した。国内外でヒアリン
来の暮らし方を育む泉の創造 研究室」が設置されることになった。
朝日新 聞(1/22,7/23)、 神戸 新 聞(1/22,9/15,11/26)、 毎日新 聞
の中の冷蔵庫やエアコンのイノベーション・プロセスを分析し、環境
グ実施人数は 450 人以上となった。ヒアリングの記録を 44 の失わ
また、現在、白石和紙の生産が途絶えようとしている中、平成 27
(9/16)、読売新聞(9/16)、秋田魁新報(9/29)で紹介された。また、
規制の適切な制度設計の在り方について研究を行い、11 月にパタヤ・
れつつある価値ごとに分析し、地域らしさの比較研究をスタートした。
年度「KCみやぎ産学共同研究会企画運営業務等委託事業」の受託
NHK ラジオ「文化講演会」において古川が本田財団懇談会で講演した
タイで開催された The 13th International Symposium on East
この 90 歳ヒアリングの成果は、PEN(Public Engagement with
を受け、白石和紙やその技術を起点に白石市における未来のライフス
「ライフスタイル変革のイノベーション」
(10/11)が放送され、新たな
Asian Resources Recycling Technology(Earth 2015) で発表
Nano-based Emerging Technologies) Newsletter に 2014
タイルを考え、そこに必要な価値を明確化し、その上で、白石和紙の
を行った。タイ出張時には、研究に関連する日立関連の冷蔵庫・その
年 7 月から 2015 年 3 月まで連載した。90 歳ヒアリングに関しては、
さらなる展開の可能性を検討する勉強会がスタートした。白石和紙を
の暮らし方を育む泉の創造」プロジェクトが採択され、10 月から兵庫
県豊岡市、岩手県北上市、沖永良部島、三重県伊勢志摩地域におけ
れ、12 章の 90 Year-Old Hearing for Sustainable Lifestyles
in Japan, を執筆した。
るライフスタイルデザインプロジェクトが本格化した。
制約下の心豊かなライフスタイル研究
環境制約下における
イノベーション・プロセス研究
Earth 2015 in Pattaya, Thailand
28 Coexistence Activity Report 2015
Research on the Hitachi sites
90 year old hearing in Aichi
1st League for Humanity in Berlin
Department of Environmental Studies for Advanced Society
Our department has started in April 2010 and pasted 5 years. We studies the environmental issues in innovation process under environmental
プロジェクト開始のきっかけをつくった。
Discussion at 1st League for
Humanity meeting in Berlin
LSD project in Toyooka
(Nakasuji shunwo tanoshimu kai)
Coexistence Activity Report 2015
29
環境政策学講座
Environmental Policies
環境社会動態学分野
Socio-Environmental Dynamic Analysis
Development and the Environment – Toward a Sustainable Future
先進社会環境学専攻
開発と環境―持続可能な未来を求めて
教授 藤崎 成昭
Professor
Shigeaki Fujisaki
フィリピンでの実態調査(1982 年) から。フィリピンの一人当たり
開発途上国では、今もって多くの人々が電気も使えぬ日々を送っています。
CO2 排出量は30 年後の今日でもほとんど増えていません。
resolution of north-south conflicts over the global environment.
学部、大学院を問わず講義等の場で、日本人学生から、
「中国は世
界最大の CO2 排出国にもかかわらず、自らを
「開発途上国」だと言って、
世界的な排出抑制の努力に非協力的なのはいかがなものか?」といっ
1 人当たりの CO2 排出量ではアメリカが最大
一方、第 2 図は 1 人当たりの CO2 排出量 ( 単位はトン / 人 ) を示し
た声が上がるは珍しいことではありません。一方、中国を含めたアジ
ています。これを見れば、近年における急増にもかかわらず、中国の
アやアフリカからの留学生からは、
「気候変動問題を理由に、私たちの
それは依然、例えばアメリカに比べれば格段に低いことが分かります。
「開発の権利」を奪うことは許されない!先進国の人間が先に取り組む
2011 年にアメリカが一人当たり 16.8 トン、これに対して中国は 6.43
べき問題でしょ!!」という意見が当然のごとく示されます。1980 年
トンです。世界平均はこの年に 4.58 トン、中国が一人当たり排出量で
代にこの問題が国際的な場で公に論じられるようになって以来の「南
世界平均を上回ったのは 2005 年以降のことに過ぎません。13 億の人
北対立」は、今もって大学という場でも繰り返されています。
口を抱え、かつ石炭を主要なエネルギー源とする中国の、国全体とし
ての CO2 排出量の急速な増加は確かに脅威に感じられるものではあり
今度は第 3 図を見て下さい。これはアジア諸国の一人当たり CO2
かつて、日本の高度成長を需要面で支えたのは、
「三種の神器 ( テレ
排出量(単位はトン / 人)を示しています。1990 年にはシンガポール
ビ、冷蔵庫、洗濯機 )」や「3C( カー、クーラー、カラーテレビ )」に
が日本の水準を上回り、2000 年代に入ると韓国や台湾も日本のそれ
飛びついた分厚い「中間層」の存在でした。電子・電気機器、さらに
を上回っています。シンガポールの一人当たり実質 GDP は 2011 年に
は自動車を求める人々の欲求が経済成長を支えるという、あのメカニ
48,000 ドルで、日本 ( 同年に 43,000 ドル ) を上回っています。一方、
ズムが、今アジアの広い地域で、観察されているのです。
韓国、台湾の一人当たり実質 GDP は同年に 20,000 ドルほどで、日
南アジア地域でも貧困問題が最も深刻と言われてきたバングラデ
本の半分の水準です。しかし一人当たり CO2 排出量は、韓国、台湾
シュにおいてすら、今日では、
「洗濯機の無い家にはメードも勤めに来
共に同年に 11トン強で、日本そして欧州 OECD のそれを、上回って
たがらない」という状況が報告されています。この押し留めようもない
いるのです。これは日本を含めた「豊かな」アジアの、これまで語ら
動きの地球規模での環境的帰結は容易に想像できるところです。
れぬことが少なかった側面です。
貧困の削減、ひいては世界の「中間層」の拡大を是とする時、先に「豊
かさ」を享受するようになった国という意味での先進国が、持続可能
ますが、一人当たりで見れば、アメリカの 38%の水準です。
「一人当た
世界最大の CO2 排出国となった中国
第 1 図は、2008 年にノーベル経済学賞を受賞したポール・クルー
グマンの世界中で用いられている『マクロ経済学』の教科書 ( 原著第
4 版 (2015 年 )、初版は 2006 年 )、から取ったものです ( 単位は
百万トン )。これを見れば、日本人学生の上述の主張にも頷ける部分
があることは明白でしょう。実際、2000 年代半ばに中国の CO2 排
出量が欧米のそれを一挙に凌駕するという事態を受けて、クルーグマ
り」という尺度で見れば、アメリカがオーストラリア (16.4 トン ) と並ん
で世界一の水準にあります。次いで、カナダ (13.3 トン )、ロシア (11.9
トン ) といった国々が続いています。このように見れば、先の留学生諸
君からの「先進国責任論」の主張にも、もちろん理はあるのです。
「豊かな」アジアの一人当たり CO2 排出量
第 2 図からお気付きのように、日本の一人当たり CO2 排出量は
世界の「中間層」の拡大と持続可能な未来
2000 年代に入り、中国と共に 10 億を超える人口を有するインド
が高度成長の波に乗ったことで、世界経済そして地球環境をめぐる情
勢は、大きな転機を迎えたと考えてもいいでしょう。第 4 図は世界の
貧困人口比率(単位は%)の推移を見たものです。開発途上国人口に
占める貧困層の比率は 1981 年に 52%であったものが、2010 年には
21%まで減少しています。東アジア・太平洋地域では中国での、そし
1990 年 に 8.66 トン で 欧 州 OECD(25 カ 国 )(7.92 トン ) を 上 回
て南アジア地域ではインドでの、産業化の進展がこれに大きく貢献し
持続可能か? (Is World Growth Sustainable?)」と題する節を付
り、その後 9.5 トンの水準で増減を繰り返しています。その間、欧州
ていることは言うまでもありません。この両国における貧困層の減少
け加えたと考えられるのです。
OECD は徐々に排出量を減らしてきています。2011 年には 6.61トン
は、億単位での巨大な「中間層」の出現を意味しています。
ンは 2009 年の第 2 版から「長期の経済成長」の章に「世界成長は
Department of Environmental Studies for Advanced Society
“Development and the environment” are the primary focus of our laboratory. We are exploring the path to a sustainable future through the
な未来に向けて果たすべき役割は何なのか、これこそ今問われるべき
大きな課題の一つだと言えるのです。
( 参考文献 )
1. Paul Krugman, Robin Wells [2015], Macroeconomics (Fourth Edition),
Worth Publishers.
2. 黒岩郁雄・高橋和志・山形辰史編 [2015]、
『テキストブック開発経
済学』、有斐閣。
3. 日本エネルギー経済研究所 計量分析ユニット編 [2015]、
『エネ
ルギー・経済統計要覧』、省エネルギーセンター。
と、中国とほぼ同じ水準まで低下しています。
第1 図
30 Coexistence Activity Report 2015
第2 図 主要国・地域の一人当たりCO2 排出量の比較
第3 図 一人当たりのCO2 排出量の比較( アジア諸国)
第4 図 貧困層の分布の推移(1981 年~2010 年)
Coexistence Activity Report 2015
31
寄附講座(DOWA ホールディングス)
Geosphere Environment
Study of Functional Materials
Control of Environmental Materials
環境調和型新素材製造と
新たな資源循環システムを目指して
教授 白鳥 寿一
教授 鳥羽 隆一
准教授 須藤 孝一
准教授 下位 法弘
助教 大橋 隆宏
Professor
Professor
Associate Professor
Associate Professor
Assistant Professor
Toshikazu Shiratori
Ryuichi Toba
Suto Koichi
Norihiro Shimoi
Takahiro Ohashi
助手 白岩 佳子
Assistant
Yoshiko Shiraiwa
This DOWA Holdings Co., Ltd. Sponsored laboratory was inaugurated in FY 2004 and comes under the endowed division of Graduate
School of Environmental Studies. The main study aim of our laboratory is to solve the problems for conservation of our environment taking
the viewpoints of both manufacturer and high-consumption society into consideration. The researches in this division are categorized mainly
into (a) establishing the process of valuable material resources released in the society and control, recycle and dispose of them efficiently and
safely, (b) inventing the preparation of functional materials that can nurture environmental friendly engineering applications such as
electronic devices to relieve impact on the environment.
The research activities of the geosphere environmentalogy division were separation, decomposition and migration control of pollutants such
as heavy metals. And technologies related to the development of materials to concentrate and retain rare metals is also being researched. On
[ 管理型最終処分場における浸出水質と微生物生態系との関係の解明 ]
(DOWA ホールディングス株式会社との共同研究 )
国内外の管理型最終処分場において発生している浸出水およびその
を採取し、その微生物群集解析を行った。東南アジアの処分場では、
処理系統での微生物生態系をそれぞれ解明し、浸出水質との関連性
多様な微生物の生息が認められ、多くが有機物代謝に寄与する従属
や水処理系統の最適化を実施することを目的とした。本年には、東南
栄養細菌であり、受入廃棄物の違いが浸出水中の微生物構造に影響
アジアにある有機廃棄物を多量に含む雑多な廃棄物を受け入れている
することが示された。また、排水処理系統の変更により微生物生態系
管理型最終処分場について、浸出水および水処理系統各所から試料
が大きく変動していたことが確認された。
the other hand, the study of functional materials division focused on the mass production of inorganic materials applicable for the electronic,
photonic and energy storage devices. These materials were prepared by a solution synthesis or dry process such as arc discharge evaporation.
The research in the control of environmental materials division was on the development of technologies to apply carbon nanotubes for light
emitting devices and modified a negative material for the purpose of future Li-ion rechargeable batteries.
地圏環境政策学分野
Geosphere Environment
本分野では、地圏環境における汚染物質の分離・分解、循環型社
会を構築する上での電子・電気機器廃棄物等からの資源リサイクル技
術・社会システムなどの研究を推進している。2013 年以降大学院修
士課程修了生 4 名を輩出し、現在も白鳥教授、須藤准教授により下
環境材料政策学分野
Department of Environmental Studies for Advanced Society
Towards Establishing Environmentally Benign Material
Synthesis and New Material Circulation Systems
先進社会環境学専攻
地圏環境政策学分野
環境材料政策学分野
環境物質政策学分野
Endowed Division (Dowa Holdings Co., Ltd.)
Study of Functional materials
当研究室では、紫外線領域での受発光デバイスの研究開発を行って
価した結果、約 70%という効率が得られており、同じ波長での他機
いる。まず、電子線励起深紫外発光デバイスであるが、本年度は内部
関の報告例の約 1.4 倍で世界一の効率であることが分った。
量子効率の向上のための、発光層の改良を行うとともに、内部量子効
また、本年度から AlGaN 系の受光素子の研究開発に着手し、素
率の評価方法の開発を行った。極低温では発光効率を低下させる非
子評価装置の構築ならびにデバイスプロセス条件の研究開発を行っっ
発光再結合中心が凍結され、発光再結合が 100%となるが、温度上
ている。受光素子はショットキー型、HEMT 型のダイオード構造で、
昇とともに非発光再結合中心が活性化してキャリアを補足してしまい
可視光は検知せず紫外の特定領域にのみ感度を持たせようとするもの
発光効率が低下する。極低温時と室温での発光スペクトルの積分強度
である。今後、紫外発光素子との組合せでのマッチングを検討してい
比が、室温での内部量子効率となる。Fig.1 は構築した極低温~室温
きたい。
の範囲での測定が可能なフォトルミネッセンス評価装置である。本装
記の研究テーマを中心に活気ある研究活動を行っている。
置を用いて発光波長が 250nm の AlGaN MQW 内部量子効率を評
[ 循環型社会構築に関わる研究 ]
社会システムの観点から、最新の EU の動きについて、あるいはア
ジア圏におけるリサイクルについて研究を行っている。EU の動きにつ
循環型社会構築のためのインベントリ調査
Inventory Survey for Establishing the Recycling-based Society
いては、本年末(12/2)に公表された循環経済パッケージ(Circular
Economy Package)に関し、国と共同で専門家を招聘し情報共有
などを行うほか、委員会活動に関与している。アジア圏については、
現在ものづくりの中心になり、経済的な発展を続ける中で、循環型の
社会を構築するための現状や課題などについて、IGES((公)地球環
境戦略研究機関)などとも協力して調査している。本年は、日本およ
びアジア域での電気製品製造の際の有害物質に関わる情報提供に関
するものや、当該国で処理インフラのない CFC(フロン類)に関する
調査などを行った。成果はタイで行われた国際学会 EARTH2015( 東
アジアリサイクル会議 ) などで発表した。技術的には、従来から参加
している、都市鉱山からの希少元素回収・再生技術の高度化による元
素循環の実現を目的として実施されている東北発素材技術先導プロ
ジェクトでの活動を継続している。
32 Coexistence Activity Report 2015
CE に関する海外招聘者との協議
Fig.1 Low temperature PL measurement system.
Consultation with overseas invitees for Circular Economy, CE
Coexistence Activity Report 2015
33
環境物質政策学分野
[Si を利用したリチウムイオン二次電池活物質の創製 ]
照明デバイスの省エネ化への改善に対する要求は依然高く、輝度効
超を達成することに成功した (Figure.1)。CNT を用いた電子デバイ
本研究は、リチウムイオン二次電池の電極材として Si 素材を活用し、
に小電流しか対応できず、高速充放電には未だ不向きな特性を示し
率を上げる方法として、我々は単層カーボンナノチューブ(SWCNT)
ス開発において本結果は非常に意義のある成果であり、今後高結晶化
コンポジット化によって理論的に導き出されている、容量限界までの
を用いた電界電子放出(Field Emission ; FE)駆動による平面発光
CNT の電子デバイスへの応用開発が進展するものと期待する。さらに
高速充放電を何回でも可能にするための電気特性を持った二次電池
ている。そこで今までの知見を応用し、粉末 Si と Li2O をメカノケミ
デバイスを提案する。省エネルギー型平面発光デバイスの実用化に向
ジェットミル技術を応用して (Figure.2)、高結晶化 SWCNT を均一
を創製することを目的としている。
達成する電極活物質材料合成基礎技術の確立に成功した。当該合成
けて高信頼性・省電力駆動を達成するため、我々は新エネルギー・産
分散した薄膜を塗膜で形成するための湿式プロセス技術を開発した。
電池を大容量化し、かつ多数回の繰り返し充放電を可能にするた
物はナノ~サブミクロン径 Si-Li&Si 合金 -Si 酸化物コンポジット構
業技術総合開発機構(NEDO)平成 26-27 年度「エネルギー・環境
さらに上記湿式プロセスを応用した超省電力駆動かつ高輝度発光を実
めには Si を主材料として活用することは必要不可欠である。我々は
造を形成している(Figure.4)。負荷特性において、Si-CuO 粉砕型
新技術先導プログラム/超省電力発光デバイスの開発」FS 研究プロ
現する平面発光デバイス基礎設計指針を提案する。デバイスのプロト
Si と CuO をメカノケミカルプロセスで粉砕合成した活物質を用い、
活物質と比較して高速充放電に適した組成の基礎構造構築に成功し
グラムに参画し、デバイスの実用化を大幅に推進する多くの成果を得
タイプ試作を遂行し、現時点で LED 同等の輝度効率を有するデバイ
2000mAh/g の高容量で 800 サイクル以上安定した充放電を行う
ることに成功した。
スの基礎設計構築に成功した。Figure.3 にその成果を示す。NEDO
組成を発見した。しかし、負荷特性において充放電駆動の長寿命化
従来、FE 駆動型電子デバイスにおいて CNT の電子放出寿命の短
プログラム参画により、平面発光デバイス構築に関わる研究・開発を
さが実用化に対する阻害要因になっていた。そこで我々は高結晶化し
大幅に推進でき、デバイス構築のための基礎設計指針を明確に示す段
た SWCNT を用い、FE 電子放出寿命を直流電圧駆動で 1000 時間
階に到達した。
カルプロセスで合成した活物質を創製し、高容量かつ高速充放電を
(Figure.5)、今後は高容量長寿命化に向けた評価を推進する。
Department of Environmental Studies for Advanced Society
[ 単層カーボンナノチューブ (SWCNT) の平面発光デバイスへの応用 ]
先進社会環境学専攻
Control of Environmental materials
Figure.4 High resolution images of the composite by SEM (a) and STEM (b).
The image (a) shows an overview image of aggregated powders by mechanochemical process. The image (b) shows the cross-sectional view of a composited
powder with Si and Li2O in (a).
Figure.1 Comparison of field emission life employing highly
crystalline SWCNTs and poor crystallized MWCNTs as a reference,
respectively.
Figure.3 Overview of a prototype pattern designed with field
emission device (a) and a light image using a prototype device (b).
34 Coexistence Activity Report 2015
Figure.2 Image of SWCNTs dispersion by a jet milling process.
Figure.5 Discharge characteristics of the composites with Si and Li2O by
mechano-chemical process as shown in red circles. Other data show discharge
properties of the composites with Si and CuO and a crystalline silicon powder
as references.
Coexistence Activity Report 2015
35
寄附講座(仙台環境開発)
Endowed Division (Sendaikankyo Co.)
廃棄物資源循環複合領域研究寄附講座
・資源再利用
Material reutilization
先進社会環境学専攻
Multidisciplinary Research on the Circulation of Waste Resources
・都市鉱山に関するプロセス開発
Process development for urban mining
・大規模災害復旧活動におけるインテリジェンス活動
Intelligence activities for waste management concerning disaster recovery
In the line with Future Earth program, established by the United
Nations, the possibility of developing a recycling system for
Bandung in Indonesia is under investigation. In cooperation with
the Institut Teknologi Bandung (ITB), we develop a system of waste
management and avoidance, which is in agreement with the local
culture and tradition. Special focus is set on the cooperation with
Indonesian stakeholders and the general public.
2. Study on boron removal from wastewater via coagulation
sedimentation with ettringite
Boron compounds largely used in industrial processes may pose
health risks to humans and animals due to unpredictable emissions
to the environment. The coagulation process using ettringite as a
准教授 劉 予宇
准教授 グラウゼ ギド
Professor
Associate Professor
Associate Professor
Azuma Ohuchi
3. Electrochemical reduction of CO2
For the limitation of the green house effect, renewable energy can
be used for the electrochemical reduction of CO2. In this way,
valuable chemical substances such as CO, formic acid or methanol
are obtained. Important factors are energy efficiency and product
selectivity, which are strongly affected by the choice of an
appropriate catalyst.
4. The 3rd UN World Conference on Disaster Risk Reduction
in Sendai PUBLIC FORUM
The 3rd UN World Conference on Disaster Risk Reduction took
place in Sendai from March 14th to 18th. Our group organized a
session within the public forum regarding the application of aerial
and satellite images for the analysis of major natural disasters.
boron purifying agent is known to be economically feasible. The
water treatment method and mechanism were investigated.
1. Future Earth: Feasibility study on the
development of a recycling and material
cycle system in Bandung (Indonesia)
In 2012, the United Nations launched the Future Earth research
program within the UN Conference on Sustainable Development
(Rio+20). Aim is the support of sustainable development in a
changing world. One of the biggest problems for the development in
many countries is the increasing amount of waste. Especially in
developing countries, many resource are dumped in open landfills
(Fig.1), causing environmental problems and endanger human
health. Moreover, the goal must be to integrate resources from
waste streams into a sustainable material cycle. This is only
achieved with the support of the local communities and in
accordance with the traditions of the local people. Therefore,
solutions that are practiced in industrialized countries might not be
accepted in all parts of the world.
Waste separation as practiced in Japan is not known in Indonesia.
Some waste is collected by junkman going from door to door
paying money for recyclables such as old electronic devices or
paper. Other waste is brought by consumers to waste banks, where
it is stored until it can be sold. Then the consumer gets money in
return. However,most of the waste is unseparated disposed in
landfills, where scavengers look for recyclable plastics (Fig. 2). The
current price for 1 kg of waste polyethylene terephthalate (PET) is
about 30 Yen.
In our research, the aim must be to find a way to keep more materials
in the material cycle; especially biowaste offers interesting
opportunities for energy conversion and as a replacement for
chemicals conventionally made from fossil fuels. However, new
ways of waste management have to be accepted by the population
and people working already in the field of waste separation have to
be included in the new system.
Yuyu Liu
Guido Grause
2. Experimental and mechanism study
on boron removal from wastewater via
coagulation sedimentation with ettringite
Boron compounds that are largely being used in industrial processes
may pose health risks to humans and animals due to unpredictable
emissions to the environment. Nowadays, the boron (including its
compounds) emission standard in Japan requires a more thorough
removal of boron from all effluents than previously. Compared to
other novel technologies, the coagulation process using ettringite as
a purifying agent is known to be more economically effective, but
the sophisticated water treatment method and mechanism have
rarely been described. In this study, we wanted to clarify the boron
removal mechanism by batch tests followed with measurement and
data analyses on B, Ca, Al and SO42- in both the liquid and solid
phases. Results indicate increasing the pH from 10 to 13 enhances
the removal of B (boric acid) and also changes the amount of Ca, Al
and SO42- (S and O) in both phases. The mechanism suggested is
that in aqueous solutions at high pH, OH- can drive certain amounts
of SO42- and Al(OH)4 - out of the boro-ettringite. The oral
presentation was made in IEEC 2015 (Oct. 28-30, Busan, Korea
(Fig. 3).
3. Study on electrocchemical reduction of
CO2 to low-carbon fuel
Carbon dioxide (CO2) produced by extensive fossil fuel consumption
and excess industrial processes could make carbon imbalance in the
world, creating negative impact on environment through greenhouse
effect. One of the feasible ways to reduce CO2 emission is to convert
it to useful fuels by using clean and sustainable energy from solar,
wind, hydropower, etc.. Among different conversion technologies,
electrochemical reduction of CO2 to produce low-carbon fuels, such
as CO and HCOOH or HCOO-, has been demonstrated to be feasible
and efficient. We have developed Sn, Cu and Co-containing catalysts
for the purpose by a Sino-Japan co-operation study. Some desirable
results have been published (Fig. 4).
4. The 3rd UN World Conference on Disaster
Risk Reduction in Sendai PUBLIC FORUM
(March 14-18, 2015, Sendai, Japan)
Department of Environmental Studies for Advanced Society
1. Future Earth: Feasibility study on the development of a
recycling and material cycle system in Bandung (Indonesia)
教授 大内 東
Analysis of aerial photographs and satellite images for the
estimation of mega-disaster waste in devastated areas
Areas devastated by mega-disasters suffer from severe damages of
their infrastructures. Lack of information prevents fast reconstruction
of the affected areas. The analysis of aerial photographs and satellite
images can be employed to gather information of the affected areas
necessary for their reconstruction. The results can be widely used
for planning the tasks required for recovery such as scheduling the
waste removal and the business recovery process for companies, etc.
The aim of the forum is to introduce our effort to detect the damaged
building and to estimate the amount of disaster debris (waste) by
using aerial photographs and by satellite images, and to discuss the
future perspective of applying the results to disaster waste transport
planning and water resource management system.
Fig.3 (co-)chairmen and speakers in IEEC 2015
Fig.5 Flyer and venue scene of the 3rd UN World
Conference on Disaster Risk Reduction
Fig.1 Landfill at Sarimukti, Bandung (Indonesia).
36 Coexistence Activity Report 2015
Fig.2 Collected and separated plastic waste at
the landfill site of Sarimukti.
Fig.4 Publications on electrochemical reduction of CO2.
Coexistence Activity Report 2015
37
都市環境・環境地理学講座
Urban Environment and Environmental Geography
環境地理学分野(自然 / 人間環境地理学)
Physical and Human Environmental Geography
地理学的視点から
人間-環境関係の解明を目指す
教授 境田 清隆
助教 関根 良平
Geographical Analyses on Human-Environmental Relations
Professor
Kiyotaka Sakaida
Assistant Professor
Ryohei Sekine
Professor Sakaida (Physical-Environmental Geography) arranged data of air temperature and the relative humidity in Sendai and analyzed
about the transformation of the heat island before and after the tsunami of the Great East Japan Earthquake. He gave a lecture about these
results in Shanghai Normal University (Fig.1). Another research on the heat stress in Kanto Region found out that the contribution of the
humidity in the coastal area that it compares with the inland area (Fig.2). It is thereby exposed to heat stress for a long term. The number of
heat stroke patients is affected by factors such as strength of the heat stress, seasonality, and the age of people. In addition, he surveyed the
effect of the green space in Tsutsujigaoka Park, Sendai City. He discovered that the forest holds down the temperature in daytime, and the
grass can be also expected low temperature in nighttime (Fig.3). Assistant Professor Sekine (Human-Environmental Geography) carried out
research on the three following themes. He researched the recovery stage of the marine economy from the Great East Japan Earthquake into
details at Miyagi Prefecture. It clarified a disincentive of the recovery and the renascence on the basis of the linkage structure of the fisheries
(a)
industry substantially. He researched the problems seen in monitoring about the condition of the radioactive pollution just after the TEPCO
Fukushima Daiichi nuclear disaster and the information disclosure process from geographical perspective. It clarified the unpreparedness of
the monitoring system and the lack of information by mapping that is available for comprehensive service. He researched the transformation
(a)
(b)
(b)
第 2 図 関東地方における気温と暑さ指数の分布 a) 気温 b) 暑さ指数
第 3 図 都市内公園における気温分布 a) 日中 b) 夜間
Fig.2 Distributions of temperature (a) and hot index (b).
Fig.3 Distribution of temperature at the city park in the daytime (a) and nighttime (b).
of farming and cattle breeding activities in settlements in Inner Mongolia, China. He released the result of the field work about the context
of the agricultural products by Chinese Farmer's Professional Associations in Inner Mongolia, and rebuilt the framework of the research
study for fact finding after the next fiscal year.
2. 関根は以下の研究課題について研究を遂行した。
長野県に達するヤマセの研究
仙台のヒートアイランドに関する研究
東北地方に来襲するヤマセのうち、あるものは関東平野を過ぎ、碓
仙台とその近郊の小学校(17 カ所)に設置観測中の気温と相対湿
ようなヤマセの発生回数を調べてみると、7 月後半の発生数が増加す
度のデータを整理し、特に震災津波前後のヒートアイランドの変容に
る傾向にあった。近年の海水温の上昇により、ヤマセが不安定化し、
ついて解析した。その結果、仙台都心と沿岸部との気温差が日中に
低背の山地を越える傾向が強まっていることが推察される。
氷峠から長野県に進入することがある。近年のヤマセについて、その
関しては増加傾向、夜間に関しては減少傾向であることが判った。ま
リラ豪雨に関する招待講 演を行った。http://www.shnu.edu.cn/
Default.aspx?tabid=15083&ctl=Details&mid=35688&ItemI
D=155625&SkinSrc (Fig.1)
暑熱ストレスと緑地効果
さらには復興の阻害要因を水産業の連関構造をふまえて実証的に明ら
かにすることを目的として,関根を代表として(公財)国土地理協会の
研究助成を受け,宮城県気仙沼市および石巻市におけるフィールド調
査の結果を研究発表としてまとめた。さらに対象地域を拡大するため
に,漁業では試験操業が開始された福島県いわき市および宮城県塩
竃市についてパイロット調査を実施した。
内蒙古の砂漠化に関する研究
2 )東京電力福島第一原子力発電所事故直後の放射能汚染状況に関
2011 年度に環境科学研究科で学位を取得し、内蒙古師範大学で
的観点から検討した。モニタリング体制の不備に加え,自治体など情
講師に就任した咏梅が 11 月から名古屋大学の外国人共同研究員の資
格で 1 年間滞日することに決まった。咏梅と連名で「季刊地理学」に
「1982 ~ 2014 年における植生指標の変動とその要因」を投稿した。
関東地方で夏季に発生する熱中症などのヒートストレスを解析した。
するモニタリングとその情報公開プロセスにみられた問題点を地理学
報を発信する側にも地域住民レベルでみれば情報提供が不十分な状
第 4 図 福島県伊達市における環境放射能のモニタリングポストの設置状況
Fig.4 Layout about the monitoring posts of the environmental radio-activity
in Date-City, Fukushima Prefecture, Japan
態がしばらく継続し、とりわけ包括的な情報提供が可能な地図化によ
る情報提供に至るまでにはかなりの時間を要したことを明らかにした
(Fig.4)。
3 )中国内蒙古自治区における農村・牧畜業の変容に関する研究を継
気温に関しては内陸部より低温の沿岸部では湿度の寄与が大きく、長
続した。農民専業合作社の経営状況とその後の推移について,昨年
時間ヒートストレスに曝されることが判った (Fig.2)。熱中症患者数は
度までの現地調査データをまとめたうえで論文として公表するととも
ヒートストレスの強度以外に、変化量・季節性・年齢などの要因が微
に,来年度以降の調査に向けて研究フレームワークの再構築を行った
妙に影響していることが明らかになった。仙台市榴ヶ岡公園で緑地効
(Fig.5)。
果を実測した。樹林地で日中の昇温が抑えられるだけでなく、夜間に
は芝地でも低温傾向が期待できることが判った (Fig.3)。
Department of Frontier Sciences for Advanced Environment
た 3 月 23 日に上海師範大学で 仙台のヒートアイランドと東 京のゲ
1 )東日本大震災からの水産経済の回復段階を詳細に解明し,復旧
先端環境創成学専攻
1. 自然環境地理学分野の境田は,以下の研究活動に従事した。
第 5 図 内蒙古自治区の農村・牧畜業に関する研究フレームワーク
第 1 図 上海師範大学の招待講演
Fig.1 Invited lecture at Shanghai Normal University.
38 Coexistence Activity Report 2015
Fig.5 Framework of the research about the transformation of farming and
cattle breeding activities in Inner Mongolia
Coexistence Activity Report 2015
39
太陽地球システム・エネルギー学講座
資源利用プロセス学分野
Solar and Terrestrial Systems and Energy Sciences
Process Engineering for Advanced Resources Utilization
高度資源利用・環境保全のための
プロセス研究
Process Engineering Research for Advanced Resource Utilization
and Environmental Conservation
教授 葛西 栄輝
准教授 村上 太一
助教 丸岡 大佑
Professor
Associate Professor
Assistant Professor
Eiki Kasai
Base materials industry are now facing several difficult issues, e.g., strong demand to reduce CO2 emissions, and property-degradations and
price-fluctuations of the mineral and fuel resources. Our research group is mainly carrying out the studies to search for new process
principles for base metal/material productions aiming at efficient utilization of lower grade mineral and energy resources also considering
Taichi Murakami
を実現するため、主に以下に示す研究テーマを実施した。
1. 予備還元鉱石による低温還元の実現
2. 浸炭・溶融高速化に対する硫黄の影響
utilization of low-grade energies and recovery of waste energies. A number of unique ideas have been tried to apply such as high temperature
Fig.3 は試薬へマタイト(Fe2O3)を予備還元したウスタイト(FeO)
and pressure conditions, and optimum process combinations. In addition, we are studying innovative researches, such as the production
- グラファイト炭材内装鉱の還元挙動を示す。比較材として Fe2O3 - グ
process of a new porous and fibrous metal, and development of unique self-healing ceramics applicable to extreme harsh environment.
新日鐵住金(株)
波崎研究開発センターにて
Daisuke Maruoka
ラファイト炭材内装鉱の還元挙動も併せて示す。ここで還元率は、試
料中の Fe が Fe2O3 として存在するときの酸素量に対する試料中酸素
量の割合によって求められる。FeO を用いた炭材内装鉱では、比較
いて調査し、高水素濃度下で還元性状の良い塊成鉱が具備する特性
概要
を調査している。また、塊成鉱の主要相のひとつであるカルシウムフェ
ライトを実験室的に作製し、高水素条件を含む様々なガス雰囲気下の
被還元性を調査することで、上記原料製造指針を提示することを目的
トが大きい基幹素材の製造・リサイクルプロセスに関して、その高効率
としている。
化と低環境負荷化を同時達成するための新しい技術原理を探索する研
本年は、様々なガス組成に制御可能な還元装置を用い、多様な焼
究を行っている。特に高温反応が関与するプロセスの効率化と環境負
結鉱の還元挙動を調査し、高水素条件における還元促進を達成するた
荷低減に関するテーマに主眼を置き、波及効果の大きい製鉄プロセス
めに有効な相を明らかにした。また、Fig.2 に示す高温X線回折装置
の原料自由度の拡大や燃料のグリーン化、廃熱利用など、基礎から実
を用いた。本装置は 2 次元検出器を搭載しており、実験中の鉱物相の
機を想定した研究まで幅広くテーマを設定している。加えて、ポーラス、
変化を非常に短い時間間隔で同定することが可能である。構造や組成
繊維状金属製造など新しい材料プロセッシング法や極限環境に適用可
の異なるカルシウムフェライト相の被還元性には違いがあることを明ら
能な自己治癒セラミックス材料の開発に関する研究を行っている。
かにした。
よって低温還元が可能なことを示している。また、硫黄は浸炭・溶融
Fig.4 Schematic diagram for rapid carbonization process of
biomass utilizing waste energy.
を遅らせる働きがあることを明らかにした。
極限環境利用下における
自己治癒セラミックスの高温腐食挙動
構造用セラミックスの強度信頼性を大幅に向上できる自己治癒セラ
ミックスが開発され、ジェットエンジン用タービン翼部材への応用が
検討されている。自己治癒セラミックスにおいては、マトリックスに
分散して存在する金属微粒子の酸化によりき裂が消滅することにより、
自発的に機械的強度が回復する機能が発現する。回復した強度の維
持には自己治癒層の安定性が重要であるが,実際の高温酸化環境で
Fig.3 Change in reduction degree of iron oxide-graphite
composite with temperature.
は溶融塩による高温腐食が起こりうる。そのため,自己治癒層の高温
腐食挙動を調査することは重要である。
本年は Ni/Al2O3 自己治癒セラミックスを用い、Na2SO4 による高
温腐食挙動について調査し、自己治癒セラミックス表面に生成した
カーボンニュートラルに位置づけられるバイオマスを燃料として積極
学生の活躍
利用することで、化石燃料由来の CO2 排出量が削減できる。一方、
水素利用製鉄に適した
製鉄塊成原料製造原理の創成
高炉では鉄鉱石から粗鉄(銑鉄)を製造するため、石炭を乾留して
製造されるコークスを主な還元材および熱源として用いており、その
Fig.2 High temperature X-ray diffractometer with 2-dimensional detector.
温室効果ガス排出量削減と劣質原料使用が可能な
画期的製鉄プロセスにおける原料研究
バイオマスを効率的に利用するためには、炭化プロセス等の事前処理
原著論文
が必要であるため、これを未利用排熱で代替できればさらなる効率化
Yuki Takyu, Taichi Murakami, Sang Han Son and Eiki Kasai, “Reduction Mechanism
が期待できる。しかし、これらの排熱は高濃度のダストや腐食性ガス
of Composite Consisted of Coal and Hematite Ore by Volatile Matter at 700-1100K”,
を含む場合が多く、直接使用するとバイオマス炭に悪影響を及ぼす可
能性が考えられる。本研究では Fig4 に示すような、金属球を蓄熱媒
体として排熱回収し、バイオマスの炭化と粉砕を同時に行う新しいプ
我が国の鉄鋼産業は国内エネルギー使用量のおよそ 15%を占める
ロセスを提案している。
ことができれば生成ガスは H2O となり、その分 CO2 排出量が削減で
ため CO2 排出量削減が求められている。さらに、良質鉄鉱石資源の
本年は独自設計した小型炭化装置にモデルバイオマスを投入し、作
きる。水素は石炭乾留時に副次的に生成されるため、原料を一貫して
枯渇や原燃料価格の高騰にも対応しなければならない。製鉄プロセス
製したチャー特性を調査した。炭化温度が高くなるに従い、チャーの
製鐵所内で利用することができ、安全面、輸送面からも有効である。
における重要な反応である酸化鉄還元反応や炭材ガス化反応の低温
総量が少なくなったが、乾燥状態のチャー収率は高くなった。またバ
一方で、CO では発熱反応である還元が、水素の場合吸熱となるため、
化、および還元された鉄への浸炭・溶融の高速化による問題解決を実
イオマスのガス化挙動の調査から、
水分や木酢液の低沸点ガス種とター
水素濃度増加による高炉内シャフト部の低温化が懸念される。そのた
現する具体的な方法として、高い反応性を有することが知られている
ルといった揮発種のガス化温度を明らかにした。バイオマスと蓄熱体
め、低温でも高い被還元性を有する原料(塊成鉱)の製造が望まれる。
鉱石-炭材コンポジット(炭材内装鉱)の使用が注目されている。
との衝突挙動を粒子シミュレーションによって計算し、粉砕頻度や蓄
本研究では、各種塊成鉱の被還元性を水素濃度の異なる条件にお
本年は、炭材内装鉱コンポジットを使用する低温・高速製鉄プロセス
熱体の衝突強度などを得ることができた。
ため大量の CO2 ガスが発生する。還元材を部分的に水素で代替する
40 Coexistence Activity Report 2015
NiAl2O4 が、Na2SO4 溶融塩に溶解している様子を詳細に観察した。
ISIJ International, vol.55, 2015, No.6, 1188-1196.
受賞
四ノ宮裕士君(B4):日本鉄鋼協会第 169 回春季講演大会学生ポスターセッ
ション努力賞 (March, 2015)
Coexistence Activity Report 2015
Department of Frontier Sciences for Advanced Environment
Fig.1 Methods of reducing CO2 emission from ironmaking process.
蓄熱体を用いた未利用排熱利用型バイオマス
迅速炭化プロセスの開発
先端環境創成学専攻
本研究分野では、資源・エネルギーの社会的および環境的インパク
材より低温で還元率が最大値に達している。したがって、予備還元に
41
太陽地球システム・エネルギー学講座
地球システム計測学分野
Solar and Terrestrial Systems and Energy Sciences
Earth System Monitoring and Instrumentation
大気中のオゾン等微量成分の
変動の研究
准教授 村田 功
Associate Professor
Variations of ozone and related trace species in the atmosphere
Isao Murata
Vertical profile of methane and total column of ethane were observed with FTIR at Tsukuba. We participated in the NDACC/IRWG meeting
held at Toronto University, Canada on June 8 – 12, 2015 and presented our results of methane observation.
当研究室では、
「グローバルな大気環境変動」をキーワードに、オ
要因を解明する研究を進めており、その一環として今年はメタンの高
応過程も類似した部分が多い。そのため、エタンがメタンの濃度に
NDACC/IRWG では、毎年世界各国から 20 以上の研究グループ
ゾン減少問題や地球温暖化など、地球規模の環境変動に関わる大気
度分布の経年変化およびエタン全量の季節変化を解析した。
影響することによる間接的な温室効果がある。また、PAN(Peroxy
が集まって観測手法や最新の結果に関する情報交換を行う会議を行っ
中の微量成分の観測的研究を行っている。2015 年は、つくばにおけ
メタンは二酸化炭素に次ぐ温室効果気体であるが、その増加率の
Acetyl Nitrate) の生成を通じて光化学スモッグ等の大気汚染にも寄
ているが、今年はカナダのトロント大学で 6 月 8-12 日に開催された
るフーリエ変換型分光器(FTIR)によるメタン、エタン観測結果の解
年々変動が大きく、発生源からの生成量も不明な部分が多い。Fig. 1
与する。発生源は天然ガス、バイオ燃料、バイオマス燃焼等であるが、
(Fig. 4)。我々もこの会議に参加し、上記のメタンの解析結果の発表
析や NDACC/IRWG 会議参加などを行った。
はつくばで観測されたメタン全量および高度 0-10km と 10-20km
モデルが観測値を十分に再現出来ておらず、発生量を過小評価してい
を行ったほか、エタン解析の打ち合わせ、解析手法の最適化などにつ
我々は国立環境研究所との共同研究として、つくばにおける FTIR
の部分カラムの経年変化である。これをみると、2006 年以前および
る可能性が高い。Fig. 3 につくばの 2012 年の観測から求めたエタン
いて多くの情報交換を行った。
による観測を 1998 年より行っている。FTIR では太陽光の 2-15 μ
2009 年以降ではそれぞれほぼ一定に見えるが、2007 年から 2008
全量の季節変化を示す。春に極大、秋に極小を取っており、他の観測
また、村田准教授は今年から宮城県保健環境センターの評価委員を
m の赤外領域のスペクトルから大気中の多くの微量成分の高度分布等
年にかけて増加しており、その増加は主に 0-10km の高度範囲で起
結果と整合性のある結果が得られている。エタンについては今後他の
しており、これまでに 1 回の評価委員会に出席して県保健環境センター
を調べることができる。FTIR を用いた同様の観測を行っている国際
こっていることが分かった。これを Fig. 2 に示す高度分布の解析結果
年のデータ解析も進め、経年変化を調べる予定である。
が計画しているいくつかの研究計画の評価を行った。
的な研 究グル ープ NDACC/IRWG (Network for the Detection
で見ても、やはり 10km 以下の主に対流圏内で増加が起きていること
この他、連携講座である地球環境変動学講座が南極昭和基地で行っ
of Atmospheric Composition Change/Infrared Working
が確認できる。
た FTIR 観測からはオゾンホール最盛期から回復期の塩素化合物の変
Group) では、各観測ステーションの結果を総合して地球規模の変動
エタンはメタンに次いで多く存在する炭化水素類であり、化学反
化が調べられており、現在その結果の論文化を協力して進めている。
0.8
10 − 20 km
0.6
3
0 − 10 km
2001
2003
2005
2007
Year
2009
2011
2013
Fig.1 Temporal variations of the total and partial (0-10 and 10-20 km)
columns of methane observed at Tsukuba.
March Average
20
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
10
0
3
16
3.88 x 10 (Mar. 2012)
19
3.88 x 10 (Mar. 2013)
30
2012
2
19
Altitude [km]
3.5
C2H6 Total Column [ x 10 molec/cm ]
19
1
4
Column Average: 3.83 x 10 (Mar. 2004)
19
3.78 x 10 (Mar. 2005)
−2
CH4 Vertical Column Density [10 cm ]
19
−2
Total Column
Tsukuba FTIR
19
2
1
0
Jan.
Apr.
Jul.
Oct.
Fig.3 Seasonal variation of the total column of ethane observed
at Tsukuba in 2012.
1
2
−6
[1�10 ]
Volume Mixing Ratio
Fig.2 Monthly averaged profiles of methane in March
from 2004 to 2013.
42 Coexistence Activity Report 2015
Fig.4 NDACC/IRWG meeting held at Toronto University.
Coexistence Activity Report 2015
Department of Frontier Sciences for Advanced Environment
CH4 Vertical Column Density [10 cm ]
4
先端環境創成学専攻
Tsukuba CH4 profiles
Tsukuba 120HR/125HR
43
太陽地球システム・エネルギー学講座
水資源システム学分野
Solar and Terrestrial Systems and Energy Sciences
Urban and Regional Environmental Systems
水資源と水環境に関する研究
Researches on Water resources and environments
准教授 小森 大輔
教授 風間 聡
教授 李 玉友
Associate Professor
Professor (協力教員)
Professor (協力教員)
Daisuke Komori
So Kazama
Yu-You Li
Climate change impact is a threatening factor for human security and it endangers large numbers of people both in developed and developing
メコン河流域での調査
総長教育賞
(ヒューマンセキュリティ連携国際教育プログラム)
3. 流域管理にかかる研究
countries. Among a variety of impacts, water related fields are seriously affected as they flow into various sectors such agriculture, industry
and disaster management. Besides, an expanding population and a rapidly growing economy especially in Asia and Africa are hindering
2011 年にチャオプラヤ川で既往最大級の洪水が発生したのを受け、
sustainability on the globe. Our studies and challenges have been focused on solving the world water issuers by understanding water
JICA のチャオプラヤ川流域洪水対策プロジェクトが発足し、その協
circulation, along with the following subjects: (1) long-term heat, vapor and carbon dioxide fluxes observation for impact assessment on the
力依頼を受けて、流出解析、氾濫解析やマスタープランの検討の支援
interaction between land and atmosphere under the climate change and the land use change; (2) risk evaluation of slope failure according to
を行った。さらに、2011 年チャオプラヤ洪水において、例年の洪水と
climate change; (3) comprehensive watershed management; (4) Evaluation of nutrient condition and agricultural production in the inundation
の差異を即時に把握することが出来なかったことが被害の拡大を招い
areas of the Mekong River; (5) Impact assessment of climate change on complex disaster (flood inundation, land slide, high tide, and coastal
erosion); and (7) Value-based co-creation of technology and life style for a society based on a virtuous materials cycle.
研究分野の概要
水の循環は、自然現象として時間的・空間的に偏在しており、また
人間活動によって変化する。地球・地域・流域スケールの水循環の変
化は、水資源賦存量の変化による水需給バランスの不均衡による水不
足や水域汚染と水生生態系の悪化、渇水や豪雨など水災害ポテンシャ
ルの増大につながる。水資源システム学分野では、この水の循環を理
当該分野は、主に日本国内や東南アジアを対象に、水循環や水資源
を研究する水環境システム学研究室、都市水環境やバイオエネルギー
を研究する環境保全工学研究室の二研究室で構成されている。さら
に、本研究科、医学研究科、農学研究科、国際文化研究科と連携した、
ヒューマンセキュリティ連携国際教育プログラムの representative
災世界会議にて一般公開シンポジウムを開催するなど、従来の専門を
越えた学際的な知と複合的な視点を備えた教育研究に取り組んでい
る。なお、本プログラムはこれまでに日本を含めた世界 16 カ国から
67 名の学生を受け入れ、ヒューマン・インセキュリティの実態の解明
と人々を中心に据えた問題解決をめざす新しい国際社会のあり方の実
現に、知的側面から貢献してきたことが評価され、2015 年 3 月に総
長教育賞を受賞した。
それ以外にも、仙台二華中学校・高等学校で取り組まれているスー
パーグローバルハイスクールプロジェクトにおいて、学習活動を提供し、
国際的に活躍できるグローバルリーダーを高等学校段階の育成を支援
している。
気候変動や土地利用変化による陸上生態系への影響の懸念から、
生物圏と大気圏の相互作用に関する研究が盛んにおこなわれており、
現在は世界中の 700 カ所以上の耕作地や森林など、種種の植生上で
フラックス観測サイトが行われ、例えば、全球における炭素ストック
の時空間変動の定量化、変化に伴う陸上生態系の反応に関する研究、
これら反応の将来予測のために必要とするモデルの開発研究など、国
際的に利用されている。
そこで、フラックスを測定する方法として世界で最もよく用いられる
渦相関法の時空間的不確実性(δ)を評価する研究に取り組んでいる。
具体的には、Finkelstein and Sims(2001)に基づき算出した偶然
誤差(δ r)をフラックス値で除した相対値(ϕ)を、様々な植生にて
比較解析して、均一地表面上において時空間スケールや植生の種類に
かかわりなく熱、水、二酸化炭素のフラックスのϕは一定の値に収束
する可能性を発見した。そして、これまでの既往研究で用いられてい
るフラックスのδ r には地表面の不均一性やフラックスの定常性などに
起因する過失誤差(δ i)が含まれており、δ i によってフラックスのϕ
度にはこれらの研究活動と社会貢献の実績が評価され、参画していた
プロジェクトは JICA 理事長賞を受賞した(http://www.jica.go.jp/
english/news/field/2014/141212_02.html)
。また、本洪水の実態
を解析した Komori et al. (2012) が、2015 年 9 月に水文・水資源学会
誌より Most Downloaded Aritcle 賞を受賞した。
タイ国カセサート大学、王立灌漑局のタイ研究者と連携して、土砂
現在も継続してチャオプラヤ川流域の水関連災害に関する研究に取
災害ポテンシャル推定モデルを開発し、将来気候条件にてタイ国全土
り組むとともに、さらに住民の災害認識の聞き取り調査を行い、気候
に適用した。開発したモデルを斜面災害記録で検証した結果、タイの
変動など変化に対する地域脆弱性を検出する研究にも取り組んでい
斜面災害は北部と南部で生じており、南部であるマレー半島中央部に
る。また、これらの知見を活かして、ミャンマー・バゴー川流域の流
おいて、発生確率が変化していた。発生確率 70%以上が示された危
域管理およびリアルタイム洪水モニタリングシステムにかかる研究に取
険度の高い地域は、北部山岳域、中西部山岳域、マレー半島西部、
り組んでいる。
マレー半島中央部である。危険度が高い地域を中心として、その周辺
これら以外にも、④メコン河における洪水氾濫がもたらす恩恵(農
地域も将来的な降雨の増加に伴い発生確率が増加する傾向にあった。
業生産)と弊害(水質汚染)の解明、⑤複合災害(洪水氾濫、土砂災害、
このように今回の結果から将来降雨の増加に伴い発生確率が増加する
高潮、沿岸侵食)の日本全国における気候変動リスクの推定、⑥河川
ことが確認できた。
環境の変化に伴う水生生態系の変化の解明、⑦(インドネシア・バン
また、無線を利用し冗長性も有するハイブリッドテレメトリシステム
ドン市を対象として)持続可能社会実現のための物質好循環型社会に
を開発し、通信環境が整っていない山間部にて斜面崩壊モニタリング
向けた技術と暮らしの価値観の共創、⑧下水処理場における温室効果
の実用試験を行っている。このような、より詳細なハザード推定や早
ガス発生と最適な浄化機能の解析、⑨嫌気性消火槽にかかる排水処
期警戒システムは、大変地域性の高い局所スケールのきめ細かな対応
理と微生物群集動態の解明などに取り組んでいる。
策である。このハード、ソフトの両方法の成果を積み重ね、比較する
ことによって洪水・土砂災害リスクの安全率を上げていくことが可能と
なると考えている。
の収束値が変わる可能性を示し、世界に先駆けて乱流データの時間ス
ケールでのフラックスのδを定量化する手法を開発した。現在は、野
外観測実験と数値シミュレーションを用いて、δと地表面状態との関
係を明らかにする研究に取りくんでいる。
また、タイ国キングモンクット工科大学、ナレスアン大学、パヤ
オ大学のタイ研究者と連携して、タイ国で専有面積の大きい天水田、
キャッサバ畑、落葉樹森林帯にフラックス観測システムを導入し、また、
現地携帯電話を利用した GPRS(General Packet Radio Service)
方式のテレメトリシステムを開発し、水循環変動のリアルタイムモニタ
リングを 2011 年より継続している(Photo1)。
44 Coexistence Activity Report 2015
Fig.1 Spatial distribution of landslide hazard maps of Thailand in the case that return
period is 100 years. Left figure is hazard map during 2040-2059 and right figure is
hazard map during 2080-2099 averaged by 10 kinds of GCM (RCP4.5). (Komori et al.
2015 (Japanese))
Department of Frontier Sciences for Advanced Environment
coordinator を 2014 年より務め、2015 年 3 月には第 3 回国連防
1. 気候変動・土地利用変化が水循環変動に
与える影響評価
2. 熱帯モンスーン地域の洪水・土砂災害
ポテンシャル推定
るリアルタイム洪水モニタリングシステムを開発した。なお、2014 年
先端環境創成学専攻
解して、世界の水問題を解決することを目指している。
2015 年度の研究成果
た一因であったため、週積算雨量、日流量、ダム操作状況を目視でき
Photo.1 Constructing the tower flux observation system in Thailand.
(JST News 2012 (Japanese))
Fig.2 Local people’s perception of drought flood and landslide impacts
in Yang Luang village. (Sujata et al. 2015)
Coexistence Activity Report 2015
45
自然共生システム学講座
資源再生プロセス学分野
Environmentally Benign Systems
Recycling Chemistry
資源・物質循環型社会の
実現を目指して
教授 吉岡 敏明
准教授 亀田 知人
助教 熊谷 将吾
Aimed on the realization of a resources-material recycling society
Professor
Toshiaki Yoshioka
Associate Professor
Assistant Professor
1. Raw material recovery through steam pyrolysis of polyimide
using Ni-based catalysts
SO2 and NOx treatment
Aromatic polyimides have excellent thermal stability and
mechanical properties, which make them difficult to recycle. In this
through the incineration of municipal wastes which are treated by
study, steam pyrolysis of Kapton was carried out, achieving
Ca(OH)2 addition and catalytic denitrification. The objective of this
simultaneous recovery of synthetic gas and activated carbon with
work is development of the novel cyclic process for removing acidic
high porosity and high BET surface area. Furthermore, produced
gases using CO3-type Mg-Al LDH and recovering HCl, H 2SO4, and
toxic HCN gas during steam pyrolysis of Kapton was successfully
HNO3 by regeneration to LDH.
removed by Ni-based catalysts.
5. Analysis of the adsorption mechanism of alkyl sulfonates by
2. Chemical modification of CPVC by nucleophilic substitution
Mg-Al oxide
(CPVC) by nucleophilic substitution is an attractive recycling way,
which makes it effective to a new function to CPVC. In this work,
part of Cl in the CPVC was substituted to hydrophilic groups,
improving hydrophilicity of CPVC.
3. Removal of uremic toxin from hemodialysis waste
Hemodialysis is a common way to treat chronic renal failure.
waste. In this work, activated carbon was selected to remove urea
from hemodialytic waste and the adsorption mechanism was
investigated. The results implied that the urea adsorption was
occurred by the multilayer adsorption by dipole-dipole interaction
The ease of inorganic anion intercalation into Mg-Al LDH generally
follows the charge density of inorganic anions. In this work, the
effects of charge density and hydrophobic interaction between alkyl
sulfates through the intercalation into Mg-Al oxide, revealing novel
mechanism that hydrophobic interaction can overcome charge
density of anions.
6. Desorption of cesium from zeolite using ionic associate agent
Volume reduction of absorbent and soil contaminated by radioactive
Table 1 Influence of the nucleophiles on substitution rate and contact angle
する一方、リサイクルが困難であるため、現在は焼却または埋立処分
されている。そこで本研究室では、PI の水蒸気分解を検討し、水素お
よび一酸化炭素を主とする合成ガス及び高比表面積の活性炭の回収に
成功した。また、同時に生成する有毒なシアン化水素は、ニッケル系
触媒を添加することにより 95% 以上低減することに成功した。
士に働く疎水性相互作用も影響することが示唆されている。本研究で
は、Mg-Al 酸化物により、炭素数が 2、6 及び 12 のアルキル硫酸イ
オンの吸着について反応解析を行った。結果として炭素数が大きなア
ルキル硫酸イオンの吸着量が大きいことが確認された。したがって、
3. 透析廃液からの尿毒素の吸着除去
慢性腎不全の主な治療法として人工血液透析があるが、多量の水が
使用されているため高額であることや時間に拘束されることなどの問
題がある。現在、透析廃液の循環利用はほとんど行われていない。そ
こで、本研究では尿毒素を吸着によって除去することで廃液の循環利
用を目指す。現在までに、活性炭を吸着剤として用い尿素の吸着を検
討し、尿素は活性炭に、双極子―双極子相互により多分子層吸着をす
ることが分かった。
吸着は電荷密度ではなく、疎水性相互作用の大きさに依存することが
わかった。
6. イオン会合体を用いた溶媒抽出法によるゼオ
ライトからの Cs 脱着
137
Cs は半減期が約 30 年と長い放射性物質であり、福島第一原発
事故により多量に放出された。この事故における除染措置により、大
量の汚染廃棄物が発生した。そのため、これを適切に処分・減容化
することが求められている。そこで本研究では、Cs を強く吸着する
cesium is one of the most important issue in Japan due to the lack of
ことが知られているゼオライトに Cs を吸着させ、その後イオン会合
storage site. In this work, desorption of cesium from zeolite was
体を用いて Cs を脱着することを行い、その効果を検討した。Cs を
carried out using an ionic associate, tetrakis(4-fluorophenyl) borate
200 mg/g 吸着させた A 型ゼオライトから、Sodium tetrakis(4-
(NaTFPB), resulting in maximum removal of 92.6%.
fluorophenyl) borate (NaTFPB) を用いることで、最大で Cs の脱
着率 92.6 % が得られた。
Fig.7 Sodium tetrakis
(4-fluorophenyl) borate
(NaTFPB)
2. 化学修飾による塩素化ポリ塩化ビニルへの
親水性の付与
塩素化ポリ塩化ビニル (CPVC) は耐久性、耐薬品性、加工・成型性
に加え高い耐熱性を持つプラスチックである。廃棄された CPVC の一
Fig.3 Recycling of hemodialysis waste
Fig.4 Urea adsorption with activated
carbon
の開発が必要となっている。その1つとして CPVC の塩素を他の官能
基と置換することにより、新たな機能を付与するアップグレードリサイ
換することで、CPVC に親水性を付与することに成功した。
受賞
・第 5 回日本学術振興会育志賞 / “ 熱分解法による難リサイクル性高分子のフィー
4. CO3 型 Mg-Al LDH による循環型酸性ガス
処理の検討
部の製品はリサイクルが行なわれているものの、新たなリサイクル技術
クルが挙げられる。本研究では、親水基を持つ求核体を CPVC に置
ドストックリサイクル ” / 熊谷将吾 (D3)
・総長優秀学生賞 / 熊谷将吾 (D3)
・ 環 境 科 学 研 究 科 長 賞 / Professional Director for Sustainable
Environment(PDSE) 認証取得 / 熊谷将吾 (D3)
ゴミ焼 却に伴い発 生する酸 性ガス (HCl、SOx、NOx) は、消石灰
(Ca(OH)2) により HCl および SOx を除去した後、触媒脱硝で NOx
を無害化している。しかし飛灰中にカルシウム塩が生成し、飛灰の埋
立処分後の高塩濃度の浸出水等が問題となる。既往の研究において
CO3 型 Mg-Al LDH は HCl 処理が可能である。また LDH はアニオ
ン交換により CO3 型への再生が容易である。そこで本研究では、循
環型酸性ガス処理法の構築を目的とし、CO3 型 Mg-Al LDH による
HCl、SO2 および NOx 処理を検討した。
・第 7 回廃棄物資源循環学会東北支部研究発表会 / 最優秀発表賞 / “ 錯形成
物質を用いた Cs の濃縮 ” / 林航太郎 (M2)
・The 2nd 3R International Scientific Conference on Material
Cycles and Waste Management / Excellent Research Award for
Oral Presentation / “Adsorption of methylene blue from aqueous
solution on analcime synthesized from diatomite” / 章毅
・8th International Symposium on Feedstock Recycling of Polymeric
Materials (8th ISFR 2015) / 8th ISFR 2015 AWARD / “Development
of a recycling method for composite materials consisting of
poly(ethylene terephthalate) and poly(vinyl chloride)” / 平橋賢 (M2)
・平成 27 年度化学系学協会東北大会 / 優秀ポスター賞 / “Removal of urea
Fig.1 Scheme of steam pyrolysis of polyimide
Fig.2 Recycling method of plastics
46 Coexistence Activity Report 2015
5. Mg-Al 酸化物によるアルキル硫酸イオン吸着 に関する反応解析
Department of Frontier Sciences for Advanced Environment
電子機器の回路基板に用いられているポリイミドは優れた特性を有
Fig.5 Mg-Al Layered Double
Hydroxide (LDH)
Mg-Al 酸化物による有機アニオンの吸着には電荷密度の他に分子同
between urea molecules.
1. ポリイミドの水蒸気分解による化学原燃料化
Fig.6 Cyclical treatment of acidic gases
先端環境創成学専攻
However, there is no effective regeneration method of hemodialysis
Shogo Kumagai
4. Evaluation of CO3-type Mg-Al layered double hydroxide in HCl,
In general, acidic gases such as HCl, SOx, and NOx are formed
The chemical modification of chlorinated poly(vinyl chloride)
Tomohito Kameda
with activated carbon” / 伊藤沙耶 (M1)
Coexistence Activity Report 2015
47
自然共生システム学講座
環境分析化学分野
Environmentally Benign Systems
Environmental Analytical Chemistry
環境系・生体系物質計測への展開を目指した
新しい化学分析モチーフの開発
Development of Chemical Motifs for Environmental and
Biochemical Analysis
助教 鈴木 敦子
Assistant Professor
Atsuko Suzuki
The aim and goal of this division are to develop analytical and measurement methods, which serve as an essential technology to ensure public
security via environmental assessment and integrity. The analytical technique of future will fulfill requirements such as (1) assessment of
environment and safety, (2) support for health and medical treatment, and (3) accessibility of residents and citizens, and therefore will be
designed on the basis of conditions such as (a) Real-life, (b) Real-time, and (c) Real-opportunity. Obviously sophistication of precise-made
analytical instrument is not the only solution to satisfy these requirements. We believe that breakthrough in analytical technology will be
brought by development and application of chemical motifs capable of recognizing materials and by establishing methodology for separation/
preconcentration and detection/determination methods for materials of environmental importance. Among such chemical motifs that we
2. 新規分離・分子認識材料としての
柔軟な配位高分子
診断医療、環境科学、生化学の分野では、複雑な混合物から着目
して展開することを目指し研究を進めている。今年度は、柔軟性を持
する物質を選択的に認識・分離・吸着するプロセスは不可欠である。
つ配位高分子を合成し、さらに取り込まれるゲストの形状に適合して
当研究室では、金属イオンと配位子を適切な割合で混合することで自
細孔構造が変化することを見出した。
己集合的に生成する多孔性配位高分子を新しい分離・分子認識材料と
studied this year, two examples will be described.
1. Diradical Pt(II) complex as a potential theranostic agent
2. Flexible coordination polymer for separation and molecular recognition
当研究室では、環境系・生体系物質計測への展開を目指し、分析技
術の基盤となる新しい化学モチーフの研究を行っている。
今年度は、1. セラノスティクス試薬としてのジラジカル錯体、2. 新規
分離・分子認識材料としての柔軟な配位高分子に関する成果を得た。
先端環境創成学専攻
1. セラノスティクス試薬としての
ジラジカル錯体
治療と診断を一体化したセラノスティクスは、癌発見と同時の即時
治療や治療効果のモニタリングを可能とする新手法として近年注目さ
れている。本手法の実用化に向けて、プローブとしての機能と治療薬
としての機能を兼ね備えた分子を設計することが必要である。当研究
室では生体透過性と安全性が高い近赤外光を吸収するジラジカル白金
評価を進めている。今年度は、(i) 光音響イメージングのプローブとし
Fig. 2 (a) The gel with or without the Pt(II) complex. (b)
Photoacoustic image of the gel with or without the Pt(II) complex.
Department of Frontier Sciences for Advanced Environment
(II) 錯体がセラノスティクス試薬として応用できると着目し、その特性
Fig. 4 The topological modulation of the porous structure of the coordination polymer
constructed from the flexible building block.
ての機能、(ii) 活性酸素生成に基づく化学療法薬としての機能を明ら
かにし、セラノスティクス試薬としての有用性を示すことに成功した。
研究業績
・ 田村昴作 日本分析化学会東北支部奨励賞
・ 唐島田龍之介 Campus Asia Summer School 2015、poster award
・ 益子直己 平成 27 年度化学系学協会東北大会、
優秀ポスター賞
Fig.1 The theranostic system using the NIR absorbing diradical Pt(II) complex.
48 Coexistence Activity Report 2015
Fig. 3 3D structure of the coordination polymer constructed
from the flexible building block.
Coexistence Activity Report 2015
49
自然共生システム学講座
環境生命機能学分野
Environmentally Benign Systems
Environmental Bioengineering
マイクロ・ナノ電極システムを利用した
環境・医工学バイオセンシングデバイスの開発
Development of Environmental / Biomedical Sensing Devices
with Micro / Nano Electrode Systems
教授 末永 智一
准教授 珠玖 仁
講師 井上 久美
Professor
Associate Professor
Lecturer
Tomokazu Matsue
Hitoshi Shiku
Kumi Y. Inoue
助教 伊野 浩介
Assistant Professor
Kosuke Ino
Micro/nano devices address the continuing demand in bioprocess science and engineering for fast and accurate analytical information. We
助教
助教 (WPI-AIMR)
研究アドバイザー
博士研究員
博士研究員
研究補佐員
高橋 康史
熊谷 明哉
松平 昌昭
周 縁殊
伊藤 - 佐々木 隆広
堀口 佳子
研究補佐員
研究補佐員
研究補佐員
研究補佐員
研究補佐員
秘書
上田 麻衣子
尹 善愛
古林 庸子
清水 優美
寺崎 恵子
沖 知子
have developed micro/nano-electrocheimcal systems for environmental/biomedical applications and evaluation of battery materials.
Recently, we have developed NanoSECCM to characterize electrochemical properties in nanometer domains and applied to localized
evaluation of battery materials. We also developed chip devices with electrodes for bioanalysis.
受賞
○イノベーション創出プログラム(COI STREAM) ( 平成 25 年~平成 34 年度 )
○井上久美(講師)
、日本分析化学会東北支部、東北分析化学賞
○ JST ALCA“ 界面イオン伝導顕微鏡を用いたリチウムインサーションの in-
○菅野佑介(D2)
、日本分析化学会東北支部、東北分析化学奨励賞
situ 観察と高エネルギー密度 LIB の開発 ”( 平成 25 年~平成 31 年度 )
研究概要
○熊谷明哉(助教)
、第 28 回東北若手の会(電気化学会東北支部主催)
、優秀
○基盤研究 (A)「生体組織の革新的バイオイメージングに向けた電気化学デバイ
講演賞、
スの開発」
(平成 25 ~ 27 年度)
○小笠原航汰(M1)
、第 28 回東北若手の会(電気化学会東北支部主催)
、ポス
○ JST 先端計測 “ 超高解像度電気化学イオンコンダクタンス顕微鏡の開発 ”( 平
現在、微小なデバイスのバイオ応用・環境モニタリングに大きな期
ター賞
成 24 年~平成 28 年度 )
待が寄せられている。これらのデバイスを用いることで、これまで難し
〇伊藤秀矩(M2)
、CSJ 化学フェスタ 2015、優秀ポスター発表賞 ○地域イノベーション戦略支援プログラム・次世代自動車宮城県エリア(文部科
かった生体現象を観察することや、簡便かつ迅速な環境評価・医療用
○伊野浩介(助教)
、化学・生物素材研究開発奨励賞
学省)( 平成 24 - 28 年度 )
検査が可能になっている。また、生体を模倣した微小な細胞チップを
○井田大貴(M2)
、SECM‐8、ポスター賞
○マイクロシステム融合研究開発拠点 ( 科学技術振興調整費、先端融合領域イノ
○菅野佑介(D2)
、環境科学研究科奨励賞
平成 27 年は以下の機関と共同研究を行った。
ベーション拠点 ) ( 平成 19-28 年度 )
作製することで、再生医療応用や生体内での化学物質のモニタリング
○珠玖仁(准教授)
、先端分析技術賞(JAIMA 機器開発賞)
学内:工学研究科、医学系研究科、薬学研究科、原子分子材料科学高等研究機
○挑戦的萌芽研究「電気化学イメージングデバイスを用いた細胞動体解析法の
が可能になる。このような目的のために、我々はマイクロ・ナノシステ
○高橋康史(助教)
、日本分析化学会奨励賞
構、流体科学研究所、多元物質科学研究所、マイクロシステム融合研究センター、
開発」( 平成 26-27 年度 )
ムを組み込んだ電気化学デバイスの開発を行った。
〇山田祐大(M2)
、日本分析化学会東北支部若手交流会、ポスター賞
大学病院、東北メディカルメガバンク機構、革新的イノベーション研究機構
○さきがけ「ケミカルマッピングを実現するナノ電気化学顕微鏡の創成」( 平成
今年は、昨年から引き続き材料界面での反応機構の解明のための新
○高橋康史(助教)
、日本化学会優秀講演賞
学外研究機関:東北工業大学、兵庫県立大学、首都大学東京、新潟大学,金沢
26 年~平成 29 年度 )
規計測技術であるナノ電気化学セル顕微鏡の開発を行った。これによ
○高橋康史(助教)
、第 167 研究会ナノブローブテクノロジー奨励賞
大学、産業技術総合研究所、Imperial College London(英国)
、University
○戦略的基盤技術高度化支援事業「革新的電気化学検出法を用いた高感度エン
り、
ナノメートルスケールでの電極材料表面の活性の可視化に成功した。
○伊野浩介(助教)
、電気化学会佐野賞(進歩賞)
of Warwick(英国)
、Harvard University(米国)
、Florida International
ドトキシン検査装置の開発」
(平成 26 年~平成 27 年)
また、チップ型デバイスを開発し、細胞活性を含む様々なバイオサン
University(米国)
、南開大学(中国)
、東京理科大、
(独)物質・材料研究機構
○基盤研究(B)
「多機能ナノピペット探針の電気化学的物質輸送制御と1細胞分
企業:電力中央研究所、クリノ、日本航空電子工業、日立製作所、北斗電工、トッ
プルを計測した。これらの研究成果は多くの学術論文で発表され、そ
析への応用」( 平成 27 年~平成 29 年度 )
パンテクニカルデザイン、アィティリサーチ、大日本印刷、生化学工業、ナノコ
の一部は論文のカバーに選ばれた。
○若手研究 (A)「分子電気化学スイッチ素子の開発と電気化学バイオイメーイン
ントロール、パナソニック、東芝、トヨタ自動車、日本電波工業
このように、2015 年はマイクロ・ナノシステムを組み込んだ環境・
グへの応用」
(平成 27 ~ 29 年度)
医工学の分析デバイスやシステムを開発した。これらは医学や工学、
平成 27 年 7 月 29 日 ( 水 )、30 日 ( 木 ) に行われた オープンキャンパスにお
いて、参加実験・体験実験「•マイクロ・ナノデバイスによる細胞機能解析」を行っ
た。また、高校生のための「科学者の卵養成講座」を開いた。
共同研究
○若手研究(A)
「界面イオン伝導顕微鏡の創成」
(平成 27 年~平成 30 年)
学会発表等
○挑戦的萌芽研究「“ リチウムプローブ ” によるイオン伝導度イメージング」
(平
成 27 年~平成 28 年)
Department of Frontier Sciences for Advanced Environment
環境の分野で有用であり、社会・地域への貢献が期待できる。
社会貢献
平成 27 年に基調講演1件、特別講演 2 件、招待講演を 10 件以上行った。こ
れらを含め、70 件以上の学会発表を行った。
Inside front cover. Lab Chip, 2015,15, 4372-4372. Reproduced
by permission of The Royal Society of Chemistry.
50 Coexistence Activity Report 2015
Cell culture for cell analysis
先端環境創成学専攻
主な継続中の研究事業
Thus, these devices are useful in environmental monitoring, medical and engineering applications.
Cell analysis under a microscope
Electrochemical analysis for biosamples
Coexistence Activity Report 2015
51
資源循環プロセス学講座
Sustainable Recycle Process
環境グリーンプロセス学分野
Environmental Green Process Study
環境調和型化学プロセスの開発
Green Process Development
教授 スミス・リチャード
准教授 渡邉 賢
助教 相田 卓
研究支援者 田中 宏一
Professor
Associate Professor
Assistant Professor
Educational Associate
Smith Richard Lee Jr.
Masaru Watanabe
Taku Aida
秘書 金振 朋巳
Assistant
Hiroichi Tanaka
Tomomi Kanafuri
Solar energy provides all the energy that Society needs for sustainable living. Water and Carbon dioxide can be used to develop chemical
processes that are clean and friendly to our environment. In the supercritical state, both water and carbon dioxide can be made to mimic the
リグニン)の反応・分離プロセス(Fig.3)を検討している。イオン液
学プロセスの開発に関して研究を進めている。大部分の研究は超臨界
properties of many organic liquids that provide both performance and advantages and environmental benefits. With these solvents, our lab
体にバイオマスを溶解・反応させ、温度・圧力を操作することで超臨
流体、特に超臨界二酸化炭素と超臨界水の特長を利用するものである。
studies biomass conversion, material synthesis, waste recycling, synthetic chemistry, polymer processing and separation processes.
界 CO2 の物性を操作し、選択的に反応生成物の反応・分離を行うも
他の研究として高温高圧水中でのバイオマス・プラスチック・炭化水素・
のである。イオン液体は蒸気圧が極めて低いため大気への飛散の恐れ
重質油の改質反応、水熱合成による無機複合酸化物微粒子の合成、
が小さく、環境調和型プロセスとして期待される。
ハイドレート形成を利用した効率的水素貯蔵システムがある。これら
当研究室では、主に環境調和型の溶媒を用いた化学システムおよび化
の研究は、世界中の大学等との共同研究としても行っている。
Teach!
Goa!! Got it!
2015 年の活動
論文・本
3 月 International Scientific Conference CBRN Research
[1]Toyama, S., Takesue, M., Aida, T.M., Watanabe, M., Smith, R.L. Easy emission-
Innovation, Antibes, France
color-control of Mn-doped zinc silicate phosphor by use of pH and supercritical water
7 月 Algal Biofuels and Bioproducts San Diego, USA
conditions (2015) J. Supercritical Fluids, 98, 65-69.
Canada-France-Japan Workshop, Edmonton, Canada/
[2]Hiraga, Y., Sato, Y., Smith, R.L., Development of a simple method for predicting
CO2 enhancement of H2 gas solubility in ionic liquids (2015) J. Supercritical Fluids,
8月
GSMS, Fukushima・MTMS, Fukuoka
96, 162-170.
9月
超臨界ミニワークショップ, Ibaraki・秋季大会 , Ibaraki
[3]Komatsu, H., Ota, M., Sato, Y., Watanabe, M., Smith, R.L., Hydrogen and carbon
isCEBT student conference, Taipei, Taiwan
dioxide adsorption with Tetra-n-Butyl ammonium semi-clathrate hydrates for gas
10 月 ISSF, Seoul, Korea
separations (2015) AIChE Journal, 61 992-1003.
12 月 Pacifichem, Hawaii, USA
[本]Fang, Zhen, Smith, R. L., Qi, Xinhua (Editors) (2015) Biofuels and Biorefineries-5,
【来訪 / 講演】
5 ~ 12 月 Universiti Putra Malaysia(Malaysia) 講師 Gun Hean Chong 氏 Production of Hydrogen from Renewable Resources. Publisher: Springer Science,
Dordrecht Heidelberg, Germany
滞在 ( 環境科学研究科外国人研究員 )
Fig.2 Solubility parameters of water and carbon dioxide as a function
of temperature and pressure.
Fig.3 Conversion of biomass to chemical products and fuels
with ionic liquids and supercritical CO2.
Queen’s University(Canada) 教授 Philip Jessop 氏特別講演
特許
概要
2 月 汚泥の栄養分回収方法、藻類の培養方法、および藻類培養システム
太陽エネルギーにより、年間 950 億トンの炭素循環が可能となる。こ
水と二酸化炭素は、超臨界状態において有機溶媒に近い性質を持ち、
のエネルギーのうちわずか 10%を利用するだけで、人類は自然と調和
操作性と環境調和性の双方に優れた溶媒となる (Fig.2)。化学プロセ
した持続可能な生活を送ることができる。水と二酸化炭素、特にそれ
スの例としてバイオマス分解、材料合成、廃棄物リサイクル、合成化
らの超臨界状態を利用することで、環境にやさしい新規化学プロセス
学、高分子加工がある。例えば当研究室では、イオン液体と超臨界
が構築できる (Fig.1)。
CO2 を用いたセルロース系バイオマス(セルロース、ヘミセルロース、
52 Coexistence Activity Report 2015
7月
5月
藻類脂質抽出残渣の栄養分回収方法、藻類の培養方法、藻類用培地、
および藻類培養システム
Coexistence Activity Report 2015
Department of Frontier Sciences for Advanced Environment
Hawaii, USA
先端環境創成学専攻
Fig.1 Development of Sustainable Products and Systems.
Learn!
53
資源循環プロセス学講座
Sustainable Recycle Process
循環材料プロセス学分野
Material Process for Circulatory Society
循環型社会を目指した
材料製造プロセスの研究
教授 セルゲイ・コマロフ
准教授 吉川 昇
Material Process for Circulatory Society
Professor
Sergey Komarov
Associate Professor
Noboru Yoshikawa
The purpose of our group is to develop environment-friendly material processes to realize a sustainable society. To achieve this purpose, we
are trying to break the barriers of traditional materials processing with the help of physical fields and waves. For example, ultrasonic
processing is applied to molten metals to improve their mechanical properties and recyclability. Microwave is irradiated to recover valuable
metals from the metal industries wastes such as slag and sludge. Electromagnetic force is applied to increase the efficiency of materials
fabrication processes. Fundamental studies are performed to clarify the fluid dynamics, heat and mass transport phenomena in single and
multiphase flows driven by the electromagnetic and acoustic fields.
2. 溶融アルミニウムの脱リンについての基礎研究
今後使用量が飛躍的に増えると予想されている輸送機用アルミニウ
ム部材のリサイクルを実現するためにはアルミニウム中不純物の除去・
無害化の技術が不可欠となり、その開発が急務となっている。リンは
主にスクラップから混入する、その不純物の一つであり、溶融アルミニ
研究概要
ウム中に合金成分や温度などの条件によって各種リン化物を形成する
(a)
1
(b)
現在、地球規模で人類社会および生態系が直面している問題として、
そこで本研究室では環境維持・負荷低減を目的として材料プロセス
リン化合物の生成機構を解明している。これまで、Al,Mg,Ca,Ti,Sr
2
系のリン化合物の化学組成と形態的性質を中心に研究を行ってきた。
これからは、それらのデータを踏まえて、リン化合物の除去・無害化
を目指している。例えば莫大な資源・エネルギーを消費する材料プロ
て、以下に示すテーマの研究を行っている。
現行研究課題リスト
1. 環境調和を考慮した金属製造プロセス
・アルミニウムスクラップの再生率の向上を目指した金属間
4
Fig. 1
(a) : experimental setup
(b) : Zn particle size distribution
(UST : ultrasound treatment)
Fig.2 Mg phosphide in Al : SEM view (a)and mapping (b,c)
2015 年の研究活動
1. 高温ガス中の亜鉛粒子挙動に対する
超音波印加の影響
4. マイクロ波による金属薄膜の高効率アニール
・溶融アルミニウムの脱リンについての基礎研究 (Figs.2,3)
従来開発された電気炉ダストからの亜鉛回収プロセス(例えば回転
2. 超音波プロセッシングの基礎と応用
炉床法 RHF)では、酸化亜鉛の還元によって生成された亜鉛粒子の
・高温ガス中の亜鉛粒子挙動に対する超音波印加の影響 (Fig.1) 再酸化、ダクト内壁への固着、捕集用バグフィルターの早期目詰まり、
・超音波照射におけるキャビテーションと音響流の同時制御について 捕集効率劣化、寿命低下などの課題がまだ残っている。本研究では、
の基礎研究
上記のプロセスの高効率化を目指して、高温ガス中に浮遊した亜鉛粒
子へ超音波を印加して、亜鉛粒子の凝集、発生量、表面酸化に対する
3. 電磁場エネルギー利用環境 / 材料プロセッシング
超音波の強度と周波数、高温ガスの成分、温度と流量の効果を実験的
・金属薄膜の高効率アニールプロセス (Fig. 5)
に調査する。また、その結果を粒子衝突の理論的アプローチに基づい
・粘土質 ( 層状珪酸酸塩 ) 土壌中セシウムのマイクロ波加熱除去に
て解析し、粒子の音響凝集機構に関する基礎的知見を得る。Fig1(a)
関する物質工学的基礎研究
には本研究の実験装置を示す。その主要部は超音波振動子①、超音
・マイクロ波による瓦礫中のアスベスト迅速処理
波処理チャンバー②、石英管③、高周波誘導炉④、粒子採取用バブラー
・ディーゼルエンジン由来 PM の迅速燃焼フィルターの開発
⑤である。実験で得た亜鉛粒子の粒径分布の一例を Fig.1(b) に示す。
・非金属融体の高周波誘導加熱撹拌に関する基礎研究 (Fig.4)
この結果から、亜鉛粒子に超音波を印加すると、通常条件と比べて直
径 1.5  m 以下の粒子の個数濃度が減少し、それより大きい粒子の
4. 環境調和型のメカニカルコーティング・表面改質
個数が増加することがわかる。それは小粒子が大粒子と衝突し、粒子
プロセスの開発
間凝集が進行するためと考えられる。
54 Coexistence Activity Report 2015
Fig.5 AFM images of sputter deposited Au films (a) as-deposited
and (b) annealed at 560℃ by microwave irradiation.
Fig.3 Sr phosphide in Al : SEM view (a)and mapping (b,c)
気相析出法等で得られた薄膜は、結晶粒径が小さく結晶性が劣悪であ
るため、導電率が低い。このため,熱処理 ( アニール ) が必要である。
3. 非金属融体の高周波誘導加熱撹拌に
関する基礎研究
迅速な昇温と局所的に対象物のみを加熱できるという利点からシング
ルモードマイクロ波アプリケータを用いたアニール処理について研究を
行っている。この手法によれば、マイクロ波の電場と磁場の位置を分
離することが可能であり,マイクロ波磁場により、ナノ厚を有する金属
非金属で室温では導電率が低くとも、高温で溶融すると導電率が上
薄膜を短時間で有効に加熱することが可能である。
昇し、また粘度が低下すると誘導加熱撹拌が可能になる物がある。一
本研究室においては、以下の研究資金や共同研究体制等を有効に活
般にその物性値は大きな温度依存性を有し、それらの昇温速度や流動
用し、実験研究を行っている。
解析は単純とは言えない。本研究においては基礎的な立場から融体の
高温におけるインピーダンス測定を行ない、加熱 / 流動に関し、実験
的及び数値計算手法を用いて解析を行なっている。この技術は高レベ
ル放射性廃棄物のガラス固化、Si 単結晶の製造、ガラスファイバーの
リサイクル、溶融塩の組成均一化等への応用が考えられる。
日本鉄鋼協会研究会助成
Department of Frontier Sciences for Advanced Environment
化合物の無害化処理
3
先端環境創成学専攻
には移動現象や物理的手法を基盤とした環境調和プロセスの開発とし
技術の開発を目的として、研究を進めていく。 5
セスに対し、省資源やエネルギー利用の効率性の向上や、廃棄物の再
たこのような観点から新規材料プロセスの設計も行っている。具体的
Fig.4 Photograph of inductively heated NaC-KCl molten
salt by application of RF (400kHz) EM field energy.
リン化物の特性をはじめて明確にした。また、熱力学的データに基づき、
学に基づく研究を行い、持続可能な循環型社会の構築に貢献すること
利用と無害化、副生品の製造などに関する研究開発を行っている。ま
ない。本研究では様々な条件で溶融アルミニウム中にリン化合物を発
生させ、凝固後に SEM/EDX 観察 (Figs.2,3)、化学分析などを行い、
気候変動、資源の枯渇、廃棄物処理などの様々な環境問題が挙げら
れている。
と考えられるが、これらのリン化物の特性に関するデータはほとんど
・科学研究費(基盤研究 B)
・鉄鋼環境研究基金
・共同研究(日本軽金属、本田技研、豊田中研等)
Coexistence Activity Report 2015
55
環境創成計画学講座
環境分子化学分野
Ecomaterial Design and Process Engineering
Environmentally-Benign Molecular Design and Synthesis
環境に適合する
高次機能物質システムの創成
教授 壹岐 伸彦
Design of environmentally benign molecular systems
with high functionality
Professor
Nobuhiko Iki
The ultimate goal of is division is to establish a scientific discipline in designing environmentally benign molecular systems exhibiting high
functionality such as separation, sensing, imaging, catalytic conversion of substances and so on. Choices of the components such as metal
ion, ligand, and “chemical field” is of key importance to build simple yet functional systems. Currently, we are studying the following
systems: (1) multi-nuclear lanthanide complex with thiacalixarene having luminescence and magnetic functions, (2) theranostic probe
consisting of d8-metal ion and radical ligands, (3) kinetic differentiation (KD) mode separation and detection systems for ultra trace metal
ions, (4) protein-metal ion conjugates. In 2015, the following achievements should be described in particular. For item 3, refer to the activity
of Environmental Analytical Chemistry.
2. 炭酸脱水酵素の安定性解析
3. がんのセラノスティクス試薬の開発
炭酸 脱水酵素 CA は中心に亜鉛 Zn(II) を有する金属酵素であり、
環境分析化学分野を参照
pH 調整、呼吸などで重要な役割を担っている。速度論的に活性で、
すぐに解離する Zn(II) を生体がどのように利用するになったのかは興
味深い問題である。今回、CA の中心金属を他の金属 M で置き換え
1. Determination method for sub-ppb levels of Cd(II) and application to rice samples
M-CA とし、天然の CA と共にその金属解離速度論をキャピラリー電
2. Kinetics of metal dissociation from carbonic anhydrase
気泳動法を用いて解析した。M-CA の速度論的安定性の指標として加
3. Theranostic agents for cancer on the basis of diradical complexes
溶媒分解反応速度 kd を求めた。kd は中心金属により Zn (1.0×10
–7
シンポジウム等の主催
・分離機能とセンシング機能の化学セミナー 2015、東北大金研、3 月 7 日。
・第 13 回ホスト・ゲスト化学シンポジウム、
東北大川内北キャンパス、
6月 6、7日。
s –1) < Co < Cu ≒ Cd (2.4×10 –5 s –1) の序列となり、CA は Zn(II) の
安定な保持に最適化した配位環境を提供していることが判った。な
研究成果
1. 超微量カドミウムの定量法の開発と米試料への適用
ppb となり高感度であった。Ag(I) や Cu(II) などの共存金属イオンを
Cd が機能性ナノ粒子の構成成分として利用される機会が増えるにつ
マスクし、それらの妨害をクリアする手法とした。米試料に対する分
れ、環境中での動態が再び注目されている。我々は原子スペクトル
解法、マスク法を検討し、試料 1g 中の 12.2ppb のカドミウムの分析
法に比べ、環境負荷の低い方法を開発している。最近、テルビウム
を可能とした。これは国内基準値 0.4ppmと比べ十分に低い値である。
Tb(III) およびカリックスアレーン TCA 存在下、Cd(II) が TCA 分子
認証値 (Cd: 0.548ppm) 付きの米標準試料に本法を適用したところ
を架橋し、発光性3元錯体を自発的に形成することを見いだした。今
0.564ppm という良好な結果を得た。( 分析化学、64 巻、493 ページ )
回これを利用して Cd(II) の発光定量法を開発した。検出限界は 0.23
は EDTA が中心金属へ直接求核攻撃せず、加溶媒分解反応で解離
することを示している。あたかも疎水空孔が EDTA を排除しているよ
うにも見える。しかし Ni-CA については EDTA 濃度依存性を示し、
EDTA の中心金属へのアクセスは可能である。疎水空孔は EDTA 配
位官能基の金属中心へのアクセスを正四面体の頂点位に規制している
ため、
単座配位以後の多座配位がしにくく、
それに引き続く解離のステッ
プが進行しない。一方 Ni は6配位構造を取り、正四面体の頂点位以
先端環境創成学専攻
カドミウム Cd の摂取経路として、米が着目されて久しい。最近、
お、これらの kobs は競争配位子 EDTA 濃度に依存しなかった。これ
外にある配位原子の攻撃を受けやすく、EDTA の多座配位が可能とな
り、解離を促進すると考えられる。以上、多座配位子による置換を制
限する疎水空孔と四面体 4 配位環境が CA の速度論的安定性に寄与
していることを明らかにした。
(日本分析化学会第 64 年会、依頼講演)
依頼講演
Aimed at Biomedical Applications,” 壹岐伸彦、化学系キャンパスアジア
サマースクール 東北大学、8 月 27 日
・依頼講演「キャピラリー電気泳動で挑む金属酵素の配位化学」
、分析化学会第
64 年会、九州大学、9 月 11 日
受賞
・Campus Asia Summer School 2015,Poster Award, “Effect
of Cationic Species on Self-assembly of Thiacalix[4]arene-p tetrasulfonate-Lanthanide Complex,” D3 唐島田龍之介
・他 2 件(環境分析化学分野と共同)
外国人研究者受入
・タチアナ・バルスコワ博士、ロシア・カザン Arbuzov Institute of Physical
Fig.1 Schematic representation of the formation of the Cd-Tb-TCA
ternary complex to lead to energy-transfer luminescence.
56 Coexistence Activity Report 2015
Fig.2 Crystallographic structure of carbonic anhydrase having a ligand.
The sphere at the center represents ZnII ion coordinated by three histidine
residues and an amide nitrogen in the tetrahedral coordination geometry.
Data taken from Boriack, et al., J. Med. Chem., 38, 2286 (1995).
Department of Frontier Sciences for Advanced Environment
・基調講演、”Synergy between Metal and Ligand for Molecular Probes
Organic Chemistry、
「機能性カリックスアレーンの合成と機能評価」
、2015
年 9 月 2 日〜 2016 年 2 月 29 日
Coexistence Activity Report 2015
57
環境創成計画学講座
環境材料表面科学分野
3. 有機ハイドライドの脱水素
Ecomaterial Design and Process Engineering
Material Process for Circulatory Society
エネルギーキャリアを主体とする水素社会の実現に向けて、触媒科
低環境負荷社会に資する触媒開発を
目指した材料表面設計指針の提示
Atomic-level surface design for eco-friendly, novel catalyst materials
学、材料科学、電気化学が総合して取り組むべき研究開発対象に、キャ
リア分子から水素へオンサイトで変換 ( 脱水素 ) するための高効率触
教授 和田山 智正
助教 轟 直人
Professor
Assistant Professor
Toshimasa Wadayama
From catalytic perspective, molecular-level understanding of surface reactions proceeding on nano-sized metal (alloy) particles is a key for
developing highly active and durable heterogeneous catalysts. Our experimental approach for the subject is preparations of well-defined
metals or alloy surfaces by using molecular-beam-epitaxy (MBE) techniques in ultra-high vacuum (UHV). We routinely use UHV-MBE,
scanning probe microscopy (SPM), photo-electron spectroscopy (XPS), ion-scattering spectroscopy (ISS), electrochemical (EC) voltammetry,
研究室集合写真
Naoto Todoroki
媒開発が挙げられる。本研究分野では、サブナノレベルで構造規制さ
れた合金表面上におけるメチルシクロヘキサン(MCH)の脱水素反応
に注目した研究を行っている (Fig.4)。本年は電極反応生成物の電位
依存性を分析するためオンライン質量分析装置を試作し、その測定ノ
ウハウに関する知見を蓄積した。さらに熱反応生成物分析のための質
1.-2 Pt/Pd 系
量分析およびガスクロマトグラフ分析のための試料採取系を試作し、
Pd(111) 基板上において表面 Pt シェル層の形成温度を変化させて
電気化学および熱分解過程を比較検討を開始した。
作製した Pt/Pd(111) の ORR 活性を議論した (Fig.3)。堆積基板温
度 573K および 673K においてモデル Pt シェル層を形成した場合、
surface vibrational spectroscopy (IR, Raman), gas-chromatography (GC) etc., to clarify the solid surface phenomena on atomic, molecular-
両者とも 50-100nm 程度の広いテラス幅をもった原子レベルで平坦
levels. We believe our research results directly link to future eco-friendly society.
な表面で構成されていることが UHV-SPM 観察結果からわかった。
反射高速電子線回折パタンと合わせて堆積 Pt 層は Pd(111) 基板上に
研究分野の概要
水素社会の実現には、再生可能エネルギーによる水素製造、その
貯蔵と利用サイトまでの運搬、さらに燃料電池などを用いて化学エネ
ルギーを電気エネルギーに変換する、水素を媒体とした物質・エネル
ギー循環を円滑に進めることが不可欠であり、新規材料開発やその機
能向上に関する科学的・技術的課題が山積している (Fig.1)。例えば、
金属ナノ微粒子上で進む水素が関連する化学反応 ( 触媒反応 ) に関す
る基礎的理解は、高効率触媒開発、ひいては水素社会実現に向けた
重要なピースの 1 つである。表面化学過程 ( 反応 ) の包括的理解には、
研究分野では、よく規定された (well-defined) 金属・合金モデル触
媒を分子線エピタキシ (MBE) 法やアークプラズ堆積法 (APD) により
合成し、その評価を走査プローブ顕微鏡 (AFM,STM) や X 線光電子
分光 (XPS)、低速イオン散乱分光 (LE-ISS) などを用いて多角的に行
い、高性能触媒材料開発に向けた構造設計指針を原子・分子レベルで
明確にすることを目指している。本年は主として燃料電池電極触媒や
NEDO 委託、3. は科研費により行われた。
1. モデル単結晶合金表面の酸素還元反応活性
比でそれぞれ 5 倍および 4 倍であり前者が高活性を示す。低速イオン
散乱分光により表面、界面近傍の Pt/Pd 原子比率を評価すると、前
者 (573K 堆積 ) がより急峻な Pt/Pd(111) 界面を形成していることが
ことを明らかにした。
おいて 2 件の講演を行い、Pacifichem2015 (12 月、アメリカ ホノルル )
ル最表面構造を UHV-MBE を用いて構築し、高度に構造規制された
では「よく規定された Pt-M(111) 単結晶表面の酸素還元反応活性および耐久性」
合金最表面と活性との関係を継続的に研究している。とくに本年は、
と題する招待講演を行った。また、
みやぎ水素利活用シンポジウムでパネリストを、
Pt-Ni 系や Pt-Pd 系モデル単結晶系モデル触媒の活性および構造安
産学官連携フェア 2015 みやぎ水素エネルギーセミナーで特別講演講師を務め
定性 ( 耐久性 ) を検討した。
た。轟は国際会議講演を 1 件、また電池技術委員会(12 月、京都)で依頼講
演を行った。研究室所属の院生は、
国内・外を合わせ計 8 件の学会発表を行った。
1.-1 Ni/Pt 系
博士課程の高橋俊太郎が Electrochemical Society meeting(10 月、アメ
Pt xNi1-x(111)(x=75,50,25) 合 金単 結晶 基 板 上に Pt 単 原子層を
リカ ホノルル)で Student Poster Third Place を、また修士課程の番土陽
MBE 堆積して作製したモデル触媒表面の構造と ORR 活性の関係を
平が電気化学会 (3 月、横浜 ) で日本電気化学会燃料電池研究会・SOFC 研究
会ポスター賞を、さらに修士課程の中村大樹が日本金属学会(9 月、福岡)で
調査した (Fig.2)。モデル触媒表面の酸素飽和溶液中における分極曲
優秀ポスター賞をそれぞれ受賞した (Fig.5)。研究プロジェクトとしては、NEDO
線の半波電位は、Pt(111) のそれに対し 110 ~ 120mV 程度高電位シ
「固体高分子形燃料電池実用化推進技術開発/基盤技術開発/低白金化技術」
フトしており、活性は下地単結晶基板の Ni 組成比の増加に従って向上
子定数の低下)に伴い、最表面 Pt スキンに及ぼす圧縮歪みが大きくなっ
(H27 年 3 月まで)および「固体高分子形燃料電池利用高度化技術開発事業/
Fig.3 ORR activity enhancements for the 2ML-covered Pd(111) (top)
and Pt/Pd atomic ratios evaluated by LE-ISS (bottom).
た結果、反応活性が向上することを反映しており、最表面 Pt スキンと
サブサーフェスの Pt-Ni 合金との界面制御が、高活性 Pt-Ni 合金実触
媒開発に重要であることが理解される。
学会発表・研究プロジェクト等
和田山は日本金属学会学会誌編集委員を務めている。2015 年は、国際会議に
優れた酸素還元反応 (ORR) 活性を発現する Pt 基合金触媒のモデ
することがわかる。この結果は、表面第 2 原子層の Ni 組成比の増加
(格
Fig.4 H2 transportation by using organic-hydride (MCH).
わかり、サブサーフェス領域の界面構造が触媒活性に密接に関連する
普及拡大化基盤技術開発/先進低白金化技術開発」
(H27 年 6 月から)を実施
した。さらに和田山が科学研究費補助金基盤研究 (A) において、
「ナノ構造制御
合金表面系の物理構築に基づいたオンボード脱水素触媒のラボレベル開発」を、
2. ナノ微粒子系の酸素還元反応活性と構造安定性
轟が若手研究 (B)「金属間化合物制御によるコア―シェル型触媒の高機能化」を
実施している。財団関係助成では轟が日本板硝子材料工学助成会平成 27 年度
研究助成「構造規制された酸化物-金属ハイブリッド触媒の創製と金属―空気
電池への応用」
、平成 27 年度 ARECS 基盤研究課題「二元触媒機能を発現す
電気化学環境下における Pt 基合金ナノ微粒子の構造安定性は、実触
媒の耐久性を議論する上で非常に重要であり、高配向性グラファイト
る合金表面構造の開発」
、公益社団法人電気化学会 2015 年度後期若手研究者
の国際交流助成を受けた。
(HOPG) 上に APD した Pt ナノ粒子に対して、Au 原子を追加 APD
したモデル触媒の電気化学的構造安定性を継続して検討した。前年ま
でに、追加 APD した Au 原子は Pt ナノ微粒子の配位不飽和サイト
上に優先的に位置し、電位負荷サイクル試験時に Pt ナノ粒子の溶解・
再析出や凝集が抑制され、構造安定性が向上することが明らかにした。
本年は劣化加速試験溶液温度を 80℃とし、燃料電池の動作により近
い条件でその構造安定性を検討した。その結果、最安定構造における
Fig.5 Poster awards in ECS meeting
(Phoenix, USA), electrochemical society
of Japan meeting (Yokohama), The Japan
institute of metals and materials meeting
(Fukuoka).
Department of Frontier Sciences for Advanced Environment
有機ハイドライド脱水素反応について検討した。
主な研究テーマとして次の 1. ~ 3. に取り組んだ。なお 1. および 2. は
エピタキシャル成長することがわかる。両者の ORR 活性は対 Pt(111)
先端環境創成学専攻
表面・界面の問題を 原子、分子レベルで明確化する必要がある。本
2015 年度の研究成果
Pt/Au 仕込み組成は溶液温度に敏感で、触媒ナノ粒子径と Au の表
Fig.1 H2 circulation in “Hydrogen Society”
58 Coexistence Activity Report 2015
Fig.2 UHV-STM images, surface models for Pt/PtxNi1-x(111) (top)
and corresponding ORR activity enhancement factors (bottom).
面原子比率が密接に関連していることがわかった。
Coexistence Activity Report 2015
59
連携講座
Collaborative Divisions
環境適合材料創製学分野(新日鐵住金)
Process Engineering for Environmentally Adapted Materials
(Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation)
鉄鋼製造技術を通して、
資源・エネルギー問題に貢献する
Development of new steelmaking technology contributing
to the sustainable society
客員教授 佐藤 有一 客員教授 岡崎 潤
客員教授 楠 一彦
Professor
Professor
Yuichi Sato
Steel products are made using iron ore as the main raw material. After these products have been used, they are scrapped and once again
returned to iron material. In this way, iron, which is a basic material for daily life, can be reused time and time again, varying its form; thus,
it is kind to the environment. At the same time, steelmaking process needs a large amount of energy and resources and it exerts a large
influence on the environment. Then, it is necessary to reduce the impact on the environment at all stages, from the purchase of raw materials
and equipment, manufacturing, technological development, transportation of products, to their use, recycling and disposal.
Based on such backgrounds, in our course teaching and research will be undertaken to develop new techniques related to the synthesis of
various environmentally adaptable materials, especially metallic materials. Our mission is to develop novel material synthesis processes,
which allow us to establish sustainable industries and social systems that utilize the environmentally adaptable-type materials.
Professor
Jun Okazaki
Kazuhiko Kusunoki
② SiC 単結晶成長における溶液ドリフトと結晶形態
SiC 溶液成長法は高品質結晶を得る手法として注目されている。し
かし、オフ基板上の成長では、ステップのバンチング(束化)や蛇行
を起こし、マクロ欠陥を生じやすい問題がある。そこで、本研究では
成長表面形態の改善を目的として、特に溶液流動に注目した研究を
行った。実験では、ステップに対して平行な溶液流れを付与する新し
い流動様式を提案し、溶液流動が結晶形態に及ぼす影響を調べた。
その結果、従来の流動様式と比較して、ステップの蛇行が抑えられ
ること、平均二乗粗さ(RMS)が小さくなることが分かった (Fig.3)。
連携講座(新日鐵住金)について
連携講座(新日鐵住金)の主な研究課題
これら結晶表面形態の安定化効果は、ステップ平行流れによって成長
界面における溶質濃度分布が均一化したためと考えられる。また、本
流動様式において長時間成長を行い、これまで報告されていない厚い
本連携講座は、2003 年の環境科学研究科設立と同時に、環境適
本連携講座では、鉄鋼メーカーで長年培われた技術に基づき、省
合材料創製学分野の教育と研究を行うことを目的として開設されまし
エネ高効率プロセスやマテリアルの設計・評価技術、 環境負荷軽減を
た。地球環境学コ-スに属します。鉄鋼メーカー ( 千葉県富津市 ) の
実現するための材料設計・プロセス等の研究に取り組んでいます。下
技術開発部門内に開設されるという他の講座にはない特徴を有してい
記に主な研究を紹介します。
オフ結晶(380 μm厚)の育成に成功した。本研究成果は、流動条
件の最適化によりオフ基板上への SiC バルク結晶成長が可能である
ことを示している。
授陣に加え学外から専門技術者を非常勤講師として招聘し、集中講義を実施し
た。この講義では、産業の第一線で活躍している技術者からの生の声を学生に
伝えることができると共に、その内容は以下に示すように法令からリサイクルま
で多岐にわたり、鉄鋼製造プロセスを主としたエネルギー・環境の現状と実践
的取り組みについて理解を深めてもらえたと考える。具体的な講義題目は下記
の通りである。
・鉄鋼製造プロセスの概要と環境との関わり(導入)
・鉄鋼業における資源利用技術
・鉄鋼業における環境関連分析技術
・廃棄物と廃棄物リサイクル-法律 ・ 制度面からの解釈
・製鉄プロセスを活用したリサイクル技術
・鉄鉱石・石炭資源の現状と今後
・金属系エコマテリアルと製造プロセス技術
・鉄鋼業における公害防止技術 ( 水質 )
現在、鉄鉱石資源の低品位化が加速し、焼結の歩留や生産性の低
として取り組んでいます。また、大学と鉄鋼メーカーとの活発な人的
下が懸念されている。一般的な対応例として、(a) 燃料であるコークス
交流・研究機器の共同利用を通じて環境に適合した材料・プロセスに
添加量増加、(b) 溶剤となる CaO 源増加等が挙げられるが、これら
関するプロジェクト型共同研究提案を目指しています。
の増加は焼結鉱の品質低下や CO2 排出量増加に繋がる。本研究では、
学生は富津市にある会社の独身寮で生活し、日夜、企業の人達と直
産地の異なる数種石灰石の焼結反応性(同化性)について基礎的な実
接触れ合う環境にあります。規則正しい日常を送ることで、心身共に
験、解析を進めている。Fig.2 に石灰石と Fe2O3 の同化実験結果を
健全な生活とすることを基本に置いています。優れた発想や正しい判
示した。石灰石(LsB,LsD)を各温度でクエンチした後の Ca 分布か
断力は健全な精神から生まれ、教育や研究には重要な姿勢であると考
ら、実験終了時の1100℃における同化状態は大きく異なることが分
えるからです。さらに、受け身で研究をせず、常に自分で道を開いてい
かる。この要因として石灰石中不純物(脈石)が影響していることを
く研究者を目指すことをモットーにしています。
明らかにしている。さらに、脱 CO2 も石灰石によっては焼結過程中で
本連携講座では、新日鐵住金に所属する3名の研究者が教員となり、
初期融液が生成した後も進行することを、TG 分析や加熱試験のin -
本法で得られる薄帯の表面性状改善を目的に、ロール材質の薄帯
これまで、修士学生22名、社会人博士8名を輩出し、2015年度は
situ観察により明らかにした。今後は CaO 源の最適使用法提言に
形成に及ぼす影響を調査した。実験に用いたロールの材質は、Cu-
修士学生4名(2年生3名、1年生1名)が在籍しています。
繋げて行きたい。
Cr、Cu-Be、Fe、ジュラルミン、Ag メッキ Cu-Cr の5種類とした。
業績
学協会発表実績(2015 年 1 ~ 12 月)
① 国内学協会
・日本鉄鋼協会 第 169 回春季講演大会
「焼結過程における CaO 源の同化挙動」( 舩田千城)
Fig.3 Nomarski images of grown crystal surface in (a) parallel flow,
(b) anti-parallel flow and (c) step parallel flow.
学生ポスターセッション 優秀賞受賞
・日本鉄鋼協会第 170 回秋季講演大会
「石灰石の同化性に及ぼす脈石の影響」
(舩田千城)
・応用物理学会 第 62 回応用物理学会春季学術講演会
③ 単ロール PFC 法でのロール材質の薄帯形成機構に及ぼす影響
はじめに、得られる薄帯の板厚について調べたところ、Fig4 に示した
通りの結果となった。つまり、ロール材質の熱伝導率が高いほど、薄
帯板厚が厚くなることがわかった。次に、薄帯のロール面側の表面性
状を調べた結果、Fe ロールの場合が最も性状良好で、エアポケット
と呼ばれる空気を巻込むことで形成される窪み状の欠陥がほぼ皆無で
あることがわかった。鋳造時の溶融合金の挙動を観察することで溶融
合金とロ - ル間の伝熱抵抗の程度を評価できるが、Fe ロールで最も伝
熱抵抗が低く、このエアポケットが皆無であったことが伝熱抵抗を低
下させた理由であると考えられる。今後は、この Fe ロールの薄帯表
面性状への改善効果を活かしかつ、厚い薄帯の製造を可能とするロー
ル材質について追及する予定である。
「SiC 単結晶成長における溶液ドリフトと結晶形態」
(加藤貴士)
・応用物理学会 先進パワー半導体分科会第 2 回講演会
「4H-SiC オフ基板での溶液成長における溶液流動の影響と結晶形態」
(加藤貴士)
・日本金属学会 H27 年秋期講演大会
「単ロ - ル PFC 法におけるロ - ル材質の薄帯形成に及ぼす影響」
(野戸大河)
②国際会議
・Association for Iron &Steel Technology 2015
「Assimilation behavior of CaO source in the sintering process」
( 舩田千城 )
・ISMANAM2015 (International Symposium on Metastable,
Amorphous and NAnostructured Materials)
「Effect of wheel material on amorphous ribbon formation in Planar
Flow Casting」
(野戸大河)
・ICSCRM2015(International Conference on Silicon Carbide and
Department of Frontier Sciences for Advanced Environment
① 焼結過程におけるCaO源の同化挙動に関する研究
術の習得に主眼を置いた学生教育と、基礎研究の早期社会還元を使命
60 Coexistence Activity Report 2015
2015年度も例年通り 11 月に、本連携講座の特徴を活かして、連携講座教
先端環境創成学専攻
この特徴を最大限に活かし、実用を意識した環境技術・プロセス技
Fig.2 Ca element distribution after assimilation test by EPMA analysis.
「プロセスエネルギー評価学」集中講義
・先進半導体の機能と製造技術
ます (Fig.1)。
Fig.1 Nippon Steel & Sumitomo Metal R&E Center located In Futtsu, Chiba.
Fig.4 Relationship between surface velocity and ribbon thickness.
Related Materials)
「Effect of solution drift on crystalline morphology in the solution
growth of off-axis 4H-SiC crystals」
(加藤貴士)
Coexistence Activity Report 2015
61
連携講座
Collaborative Divisions
地球環境変動学分野(国立環境研究所)
Global Environment (National Institute for Environmental Studies)
グローバルな炭素循環の変化を捉える
Observation of Changes in Global Carbon Cycle
客員教授 三枝 信子
Professor
Nobuko Saigusa
客員教授 町田 敏暢
Professor
Toshinobu Machida
We, in cooperation with National Institute for Environmental Studies, carry out research on global atmospheric environment, such as global
warming, and air pollution. For that purpose, we develop measurement techniques on atmospheric composition changes and terrestrial
carbon budgets. We conduct research and education on measurement principles, data processing algorithm, field experiments, and data
analysis on the basis of specific cases of remote sensing and in-situ technologies. We also develop the applications for atmospheric
compositions/clouds/aerosols and their surface processes, utilizing such instruments as satellite-borne, air-borne, ship-borne, and groundbased sensors. We conduct field measurements at Asia, the Antarctica and the Arctic including Siberia, and study global atmospheric
environment change by analyzing these data.
当講座では地球規模の大気環境変動に関わる大気化学成分の分布
マスについては 1 ha あたり約 40 トンであった。
や経時変化を計測する観測技術、陸域における炭素収支の観測技術、
この技術を利用して、ボルネオ島の森林バイオマス総量は約 1.034
ならびに地球温暖化を含めたグローバルな大気環境変動解析に関する
×1010 トンであること、2004 ~ 2007 年においてボルネオ島の森林
研究と教育を行っている。具体的には、人工衛星、航空機、船舶、地
が年間 2.4%の速さで消失したことなどを算定することにも成功した。
上観測による大気成分や雲、エアロゾル、ならびにそれらの地表プロ
この技術は、これまで統計情報などに頼ることが多かった全球規模
セスの観測技術、地上からの各種の遠隔計測技術の開発、アジアや
の森林資源評価に強力なツールを提供するばかりでなく、森林を含め
南極、シベリアを含む北極など世界各地における観測活動ならびに取
た炭素循環過程を解明するうえでも大きく期待される。また、高い生
得したデータの処理アルゴリズム、データ解析を行うことによって地球
物多様性をもつ熱帯林においても高精度で樹高やバイオマスを計測で
規模での大気環境変動の原因究明に向けた研究を実施している。
きるため、地球規模での生物多様性の指標開発にも応用できると考え
られる。これらの成果は、下記2件の論文に発表された。
国立環境研究所では、地上観測や衛星リモートセンシングを併用
し、大気中二酸化炭素濃度とその地表でのフラックス(単位時間・単
位面積当たりの交換量)の観測データに基づいて、森林での炭素収支、
・Hayashi M, Saigusa N, Yamagata Y, Hirano T, 2015: Regional forest
biomass resources estimation using ICESat/GLAS spaceborne
圏界面からの温位差(ΔΘ)によってサンプリング地点の空気塊を分
大気中の温室効果ガスのグローバルな循環を解明するためにはそれ
類した。Fig. 3 でΔΘが負の値は対流圏の空気であることを、正の値
らのガスの空間分布や時間変動を知る必要があるが、世界の観測デー
は成層圏であることを示す。上部対流圏の CO 2 濃度は陸域生態系の
タはまだまだ十分ではない。特に地表以外の上空の観測値は決定的
光合成・呼吸のバランスで夏季に低い濃度を示すが、成層圏の濃度は
に不足している。われわれの研究室では地上ステーションや船舶を利
逆に春季から夏季にかけて上昇しており、対流圏とは逆の位相が観測
用した観測に加えて航空機を使った温室効果ガスの3次元観測を推進
された。成層圏における夏季の濃度上昇は、上部対流圏の低緯度に
している。
ある大気が圏界面を横切って高緯度の下部成層圏に輸送されるメカニ
上空大気の観測データを高頻度で獲得するために、2005 年より
ズムによって引き起こされていると考えられる。一方、秋季から春季
定期旅客便に観測装置を搭載した観測プロジェクト(CONTRAIL プ
にかけての成層圏の CO 2 濃度にはわずかな減少傾向が見られる。こ
ロジェクト)が国立環境研究所や気象研究所などのグループによって
れは上層にある低濃度の CO 2 が冬季に沈降してくることが要因と思
実施されている。定期旅客便を使った定常的な CO 2 濃度の観測は世
われる。上部対流圏の CH4 濃度、N 2O 濃度および SF6 濃度には目立っ
界で初めてである。これらのデータは上空における CO 2 濃度の情報
鉛直方向の濃度差が大きいので、夏季と冬季の輸送によって成層圏で
デルの検証、大気輸送メカニズムの解析、衛星観測データの検証に
は明瞭な季節変動が観測されている。温室効果ガスの観測は、それ
も大きく貢献している。CONTRAIL ではこれまで 8 機のボーイング
らのガスの放出源・吸収源の定量を行うばかりでなく、地球大気の循
777-200ER 型機を使った観測を実施してきたが、2015 年 2 月より
環に関する知見も得ることができる。これらの成果は以下の論文に発
より大型のボーイング 777-300ER 型機による観測が開始され、よ
表された。
り広範囲の観測が可能になった。
Fig. 3 は日本と欧州を結ぶ路線上のシベリア域上空で CONTRAIL
観測装置を使って得られた CO 2 濃度、CH4 濃度、N 2O 濃度、SF6
・Hayashi M, Saigusa N, Oguma H, Yamagata Y, Takao G, 2015:
濃度の時系列である。北極域は圏界面の高度が低いために航空機の
a Japanese forest using satellite laser altimetry. Remote Sensing of
た季節変動はないが、成層圏と対流圏の濃度差ならびに成層圏での
を著しく増やしつつあり、炭素循環の解明ばかりでなく、大気輸送モ
LiDAR over Borneo. Carbon Management, 6, 19-33.
Quantitative assessment of the impact of typhoon disturbance on
象庁の客観解析データを使って渦位が ”2” である高度を圏界面とし、
巡航高度であっても成層圏を飛行することがある。この研究では気
・Sawa, Y., T. Machida, H. Matsueda, Y. Niwa, K. Tsuboi, S. Murayama,
S. Morimoto, and S. Aoki (2015), Seasonal changes of CO 2 , CH 4 ,
N2O, and SF6 in the upper troposphere/lower stratosphere over the
Eurasian continent observed by commercial airliner, Geophys. Res.
Lett., 42, doi:10.1002/2014GL062734.
Environment, 156, 216–225.
することにより、気候変動緩和策(REDD+ や二国間クレジット制度等)
の実現に資するための研究を進めている。従来、炭素蓄積量を広域
で評価するには膨大な数の樹木を現地にて調査することが必要であっ
たが、このたび衛星データを利用して森林の炭素蓄積量を精緻に計測
できる技術を開発し、北海道とボルネオ島で検証を行ったところ、有
効な結果が得られた。利用した衛星データは、レーザ光を利用するラ
イダーを搭載した NASA の ICESat 衛星のデータである。この衛星は、
軌道直下において 170m ごとに約 60m 径の範囲をレーザ光で照射
し、地表で反射したレーザ光の強度変化を記録し、その波形の長さ
や形状を解析することで、樹高や森林バイオマスを推定することがで
きる。
まず北海道(温帯林)とボルネオ島(熱帯林)という、森林タイプ
の異なる 2 地域をテストサイトとして、技術開発を行った。衛星ライダー
による観測波形の特徴量を複数組み合わせることで、バイオマスが非
Fig.2 Aboveground biomass histograms estimated in Borneo over forested area
based on dividing the ICESat/GLAS data into data from two periods (2003 to
2005 and 2005 to 2009).
常に大きく従来の方法では正確な計測が困難であった熱帯林において
も、樹高と森林バイオマスを高精度に計測できることを示した。計測
精度(自乗平均平方根誤差)は、樹高については約 4m、森林バイオ
62 Coexistence Activity Report 2015
Fig.1 Spatial distribution of aboveground biomass in Borneo.
Fig.3 Time series of greenhouse gases observed in the upper troposphere and the lower
stratosphere between. Monthly means and standard deviations for (a) CO2, (b) CH4, (c)
N2O, and (d) SF6. The colors represent the mole fractions observed at every 12.5 K bin
from the local tropopause. The lines are the fitted curves to the data, each composed of
a linear trend with or without harmonics.
Coexistence Activity Report 2015
Department of Frontier Sciences for Advanced Environment
炭素の蓄積量、森林伐採に伴う炭素放出量などを広域で精緻に評価
先端環境創成学専攻
地上観測とリモートセンシングによる
陸域生態系の炭素収支・炭素蓄積量の観測
温室効果ガスの地球規模観測
63
連携講座
Collaborative Divisions
環境リスク評価学分野(産業技術総合研究所)
Environmental Risk Assessment
(National Institute of Advanced Industrial Science and Technology)
「安全・安心」な地熱エネルギーの利用を目指して
Studies for utilization of safe and secure geothermal energy
客員教授 浅沼 宏
客員准教授 竹内 美緒
客員准教授 相馬 宣和
Professor
Associate Professor
Associate Professor
Hiroshi Asanuma
Mio Takeuchi
Nobukazu Soma
The members of the Environmental Risk Assessment (AIST Collaborative Laboratory) are carrying out studies to enhance safe and secure
utilization of geothermal resources mainly by investigating technologies for ultra-resolution reservoir monitoring and rock-mechanical
国際貢献
他研究機関との連携
from subduction-origin supercritical geothermal resources, (b)microseismic monitoring of treatment injection for production recovery at
当研究室は国際レベルの研究・教育を強く意識し、研究の国際的展開を図っ
GFZ、LBNL、USGS、ベルリン自由大学、チューリッヒ工科大学、MIT、
geothermal field, and (c)simulation and field experiment of a fluid injection to a borehole with poor injectivity, and (d)innovative utilization
ている。浅沼はスイス、オーストラリアの企業と連携して、バーゼルおよびクー
ITB、海洋研究開発機構、埼玉県環境科学国際センター、北海道大学、東京
of geothermal fluid for hydrogen production. Research and development to simulate industries in tsunami stricken area was also conducted.
パー盆地で取得したAEの解析を行っている。また、ドイツ、米国の国立研究
大学、九州大学、東京工業大学、弘前大学、宮城教育大学、室蘭工業大学
simulation of hydraulic fracturing/stimulation. Major research activities in 2015 include, (a) planning study of GW scale power generation
当講座は産業技術総合研究所、福島再生可能エネルギー研究所、
再生可能エネルギー研究センターおよび地圏資源環境研究部門(つく
ば)所属の研究者が兼務し、教育・研究活動を行っている。現在、本
講座には修士課程学生 1 名が所属するとともに環境科学専攻の学生3
名をリサーチアシスタントとして雇用し、共同研究を実施している。
1.3 地熱エネルギーの多様な利用法に関する研究
地熱水を利用した水素および素材の生成法等、地熱に関連した革
新的技術の研究を実施している。
1.4 適正な地熱開発手法に関する研究
1.1 沈み込み帯起源超臨界地熱資源の
開発可能性検討
地下や地域の特性に応じて総合的かつ柔軟に地熱システムの設計・
からの検討により 2030 年にパイロットプラントを建設するための一
連の国家プロジェクトの企画立案を行っている。
岩手県八幡平および福島県柳津西山地熱フィールドにおいて、貯留
福島県、郡山市、奥州市、気仙沼市
SAG (Science Advisory Group) 委員、J-DESC(日本掘削科学コンソー
シアム)陸上掘削部会執行部委員、Japan Formation Evaluation Society
Board Member、地 球 環 境 産 業 技 術 研 究 機 構 CO2 地中貯 留技 術 検 討 会
委 員、JOGMEC 地 熱 貯 留層 探 査 技 術 推 進 委 員 会 委 員、NEDO Program
Manager、福島県における地熱資源開発に関する情報連絡会専門家部会委員、
日本地熱学会評議員、同企画委員会委員長、同総務委員等
小中学校等との連携
浅沼:出前授業(2回)、公開講座(1回)
招待講演
浅沼:4回
開発を行うための方法論(Overall System Design: OSD)や加圧
注水による貯留層の能力改善に関する研究を実施している。また、温
泉と地熱発電の関連に関する科学的基礎データ取得のために、温泉
モニタリングシステムの開発を行っている。
1.5 被災地企業の技術支援
復興予算を使用して、被災地企業が有する技術シーズの実用化支
援事業を通じて、光マイクロセンシングシステムや坑内測定装置等を
開発してきた。
層への注水時における微小地震モニタリングを実施している。これに
より、貯留層への注水の効果をセミリアルタイムにモニタリングしてい
る。環境科学研究科学生は微小地震の地震統計学的評価法について
温泉モニタリングシステム
温泉模擬実験装置
多重化光マイクロ弾性波センシングシステム
Monitoring system of hot-sprngs
Laboratory test facility simulating hot-spring
Multiplexed optical seismic microsensor
実データの解析をベースにした OJT 的研究を実施している。
微小地震モニタリング
地熱貯留層への加圧注水シミュレーション
掘削時比抵抗測定装置
東北大RA学生らとのゼミ
Microseismic monitoring at geothermal field
Simulation of liquid injection to geothermal resaervoir
LWD tool for HT geothermal wells
Seminar with RAs from Tohoku University
64 Coexistence Activity Report 2015
Coexistence Activity Report 2015
Department of Frontier Sciences for Advanced Environment
1.2 微小地震による地熱貯留層の
高精度モニタリング
社会貢献・社会連携
先端環境創成学専攻
熱資源による GW スケールの発電可能性を探っている。様々な側面
自治体、NPO等との連携
浅 沼:ICDP(International Continental Scientific Drilling Program)
1. 研究活動
国内外の研究者と連携して、沈み込み帯に起源を有する超臨界地
所との国際共同研究を行っている。
65
連携講座
(2)褐炭 - バイオマス混合ペレットの燃料特性と石炭代替による Collaborative Divisions
バイオエコマネジメント学分野(電力中央研究所)
CO2 排出削減効果 (Fig.-3)
Biotechnical Eco-management
(Central Research Institute of Electric Power Industry)
バイオテクノロジー・バイオシステムを利用した
地球温暖化の緩和・適応対策ならびに環境計測技術
Utilizing biotechnology and bio-system as global warming mitigation /
adaptation measures and environmental measurement.
発熱量の高い褐炭 - 米糠混合ペレットを対象に、褐炭混合率がペ
レット性状に与える影響を調べた。その結果、褐炭混合率の増加に伴
いペレットの機械的耐久性は向上するが、発熱量を維持するためには、
褐炭混合率を 50 wt% 程度に抑える必要があると考えられた。この
客員教授 渡部 良朋
客員准教授 松本 伯夫
場合、褐炭の輸送・貯蔵で問題となる自然発火性が抑制される可能
Professor
Associate Professor
性が示唆された。また、この混合ペレットを石炭代替として燃料利用
Yoshitomo Watanabe
Norio Matsumoto
した場合、石炭燃焼に比べて 60% の CO2 排出削減になると見積も
られた。今後は、褐炭の輸出が想定される地域において具体的なサイ
We are engaged in Biotechnical Eco-management research for mitigation of Green House Gases (GHGs) and environmental analysis/
monitoring.
1. The biomass resources are distributed over the world thinly widely. The brown coal which is low-grade coal has many reserves worldwide,
but the use is limited to the brown coal dig area mainly. As means to reform brown coal less costly, it is paid its attention the biomass use, and
knowledge about fuel properties and the safety after the reforming is demanded. Therefore, we produced a brown coal - biomass substance
mixture pellet experimentally, and a characteristic as pellet molding characteristics and the fuel clarified a CO2 emission reduction effect at
the time of the combustion. Rice bran, Jatropha extracted residue and Eucalyptus tips, which are available in local mining areas (Australia and
Indonesia), were selected as sample biomass residues. When the moisture content of mixed power was adjusted at 15 wt%, which is a suitable
moisture for wood pellets, the coal mixture pellets with rice bran or Jatropha extracted residue formed preferred pellets and their calorific
value were improved, though coal ratio was limited to under 10 wt%. On the other hand, pellets with Eucalyptus tips were inferior for
moldability. In the case of varied coal ratio, the brown coal/rice bran mixed pellets showed improved moldability; however, the calorific value
was decreased as the coal ratio increased. In order to maintain the calorific value of the pellets, the coal mixing ratio was better under 50 wt%.
In this case, the ignitability was controlled. If the mixing pellet (brown coal : rice bran = 50:50) was burned as a fuel instead of coal, it was
estimated to be a 60% reduction in CO2 emission, compared to the alternative of steam coal.
2. We developed the novel catalysts for conversion of CO2 to valuable substance. Hydrogenation of carbon dioxide to formate was achieved
1. バイオマスを用いた褐炭改質の意義と褐炭
- バイオマス残渣混合ペレットの試作
トを特定し、エネルギー収支や CO2 排出量、経済性の評価を行う予
定である。
バイオマス資源は世界中に広く薄く分布する。低品位炭である褐
炭は、世界的に埋蔵量が多いが、その利用は主に褐炭採掘地域に限
定されている。褐炭改質技術の開発が進められているが、経済的な
課題がある。低コストに褐炭を改質する手段として、バイオマス残渣
の利用が着目され、改質後の燃料特性や安全性等に関する知見が求
められている。そこで、褐炭 - バイオマス残渣混合ペレットを試作し、
ペレット成型性や燃料としての特性、さらに燃焼時の CO2 排出削減
効果を明らかにした。
Fig.-3 CO2 emission reduction effect caused by the mixed pellet combustion.
(quoted from Y. Tsuchiya et al (2015))
(1)褐炭 - バイオマス混合ペレットの試作 (Fig.-1,Fig.-2)
褐炭採掘地で調達可能なバイオマス残渣として、米糠、ジャトロファ
搾油かす、ユーカリチップを選定し、褐炭との混合ペレットを試作した。
混合ペレットの水分を 15wt% に調整した場合、褐炭混合率は 1 割未
2. 微生物電気培養法を用いた未利用廃棄物系
バイオマスからのバイオ燃料生産技術等の各種特許
満に限定されるが、バイオマス残渣の混合により発熱量は改善された。
ペレット形状や発熱量は米糠と搾油かすを混合したペレットで比較的
未利用廃棄物資源(バイオディーゼル燃料作成時の副産物である
(DBU) proved to be effective for the transformation of a 1:1 mixture of H2 and CO2 into its formate salt under increased pressure in the
良好で、ユーカリチップでは褐炭の混合により成型性が著しく低下す
グリセロール等)から、微生物を用いてバイオ液体燃料(エタノール、
presence of various Cu(I) and Cu(II) salts at 100 °C. A novel complex derived from CuI and DBU equally promoted the same reaction,
る傾向がみられた。
ブタノール)を生産する方法や、微生物の代謝促進や活性化を図る方
法についての特許を4件申請した。
indicating that DBU-Cu species are involved as real catalysts in the hydrogenation.
バイオエコマネジメント学分野では、再生可能エネルギー・省エネ
りに原油先物価格(WTI)が1バレル 30 ドルを割り込んだ ” ことが報
ルギーや資源リサイクルについてバイオテクノロジーやバイオシステム
道されている。昨年のアクティビティレポート 2014 で、[2014 年は
の適用を図っている。これらの技術・システムは、地球温暖化問題、
“ 潮目 ” が変わった年であると、後年、思い起こされるようになるので
エネルギー・資源問題、安全保障問題の改善に貢献する。2015 年夏
はないか…] と書いたが、1 年が過ぎて 2015 年にそれは事実となった。
より急落した石油価格が、これら技術・システムの開発と実適用にど
十二干で一回り前の申年(2004 年)は、年平均原油価格(WTI)が
う影響を与えるのであろうか。12 年の経験を通じた意義ある展開を、
48 ドル強で、第二次オイルショック後では 1984-2002 年の 19 年間
1バレル 30 ドルの世界に見つけ出すことが、その答えとなろう。
に渡り1バレル 30 ドル以下であったそれが、明確な上昇基調となって
再生可能エネの一つであるバイオマスは、世界に広く・薄く・普遍的
現れた。2008 年には 100 ドルを超え、リーマンショックで一次下がっ
に存在する。2015 年では、このバイオマスエネをより良く多く活用で
たものの 2011 年には再び 100 ドルを超えた。 きるように、世界各国に普遍的・かつ場所によっては多量に存在する「褐
この十二干で一回りの間、世界はどのような問題を認識し、それら
炭」と組み合わせて、普遍的なエネルギー形態である「電気」源とし
にどう向かっていったか。地球温暖化問題、エネルギー・資源問題、
て使った場合の効果を評価することを行ったほか、
「微生物の電気培養
安全保障問題、そしてそれらとリンクした国家・民族・宗教との関係が
法」を用いた未利用廃棄物系バイオマス(グリセロール等)からのバ
引き起こす摩擦。2015 年 11 月 30-12 月 12 日に開催された気候変
イオ燃料生産技術の開発、有用資源への変換や、環境中化学物質の
動枠組条約第 21 回 締約国会議(UNFCCC-COP21 パリ会議)に、
迅速測定技術の開発、さらに触媒を用いた CO2 の化学的変換 / 有効
約 140 カ国から首脳級(オバマ米大統領、習近平中国国家主席、安
CO2 を炭素資源ととらえ、これを水素化することで有用化合物へ
変換 / 有効利用する技術の開発に取り組んだ。二酸化炭素の水素化
反応によるギ酸塩への変換技術について、これまでルテニウム錯体
などの希少元素を用いた触媒開発が行われてきた。しかし、大規模
Fig.-1 Pellet raw materials.(quoted from Y. Tsuchiya et al (2015))
な化学プロセスの実現には、存在量の豊富な元素(鉄、銅、亜鉛な
ど)を利用した触媒開発が不可欠である。今回、二酸化炭素水素化
によるギ酸塩への変換において、銅錯体が触媒として有効であるこ
とを初めて見いだした。すなわち、種々の 1 価および 2 価の銅塩が、
1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene(DBU) 塩 基 存 在 下 で 触
媒としてはたらき、水素化反応が促進された。
招待講演等での活動
利用技術の開発を進めた。
・学会のシンポジウムでの講演(2 件)
倍総理大臣等)が参加したのは、この問題認識を象徴する。
Department of Frontier Sciences for Advanced Environment
本稿を書いている時点(2016 年 1 月)で、ニュースでは “12 年ぶ
3. CO2 の化学的変換 / 有効利用技術~水素化反応用の 銅錯体触媒の開発~
先端環境創成学専攻
using Cu catalysts in the presence of strong organic bases including amidines and guanidines. Specifically, 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene
Fig.-2 Property of the brown coal mixture pellet.(quoted from Y. Tsuchiya et al (2015))
66 Coexistence Activity Report 2015
Coexistence Activity Report 2015
67
東北復興次世代エネルギー研究開発機構
Next-generation Energies for Tohoku Recovery
東北復興次世代エネルギー研究開発
プロジェクト
Tohoku Recovery Next-generation Energy Research and
Development Project
プロジェクトリーダー 教授
特任教授
東北復興プロジェクト推進室長
准教授
田路 和幸(兼務)
霜山 忠男
熊谷 功
木下 睦
梅木 千真(兼務)
Professor
Specially Appointed Professor
General Manager
Associate Professor
Assistant Professor
助手
研究支援者
事務補佐員
事務補佐員
事務補佐員
物部 朋子
早川 昌子
日下 房子
齋藤 智子
吉田 和美
Research Associate
Research Support Officer
Clerical Assistant
Clerical Assistant
Clerical Assistant
Kazuyuki Tohji
Tadao Shimoyama
Isao Kumagai
助教
Atsushi Kishita
Senshin Umeki
This project started in September 2012 with Tohoku University Graduate School of Environmental Studies playing the central role, together
with the graduate School of Engineering, the graduate School of Agriculture Science Faculty of Agriculture and New Industry Creation
Hatchery Center and also the University of Tokyo, etc., in a consortium of five national and public universities and relevant local governments.
This year is the forth since the project’s launch and, supported by the relevant local governments and people in the community, the project’s
three R&D themes aimed at social implementation and industrialization in earthquake stricken areas are steadily nearing completion in
visible forms, and many of them are already generally in use.
We are confident we will promote social implementation and industrialization of the issues that have been left pending, such as developing
of EMIMS integrated system within the remaining one year of the project.
Tomoko Monobe
Masako Hayakawa
Fusako Kusaka
Tomoko Saito
Kazumi Yoshida
Below we present the main achievements during 2015 and current status of each of the tasks.
主要課題の進捗
概要
プロジェクト全体の活動
本プロジェクトは、本学の環境科学研究科が中心的役割を担い、工
本年度は、運営委員会、事業推進委員会の開催に加え、事業推進
学研究科、農学研究科、未来科学技術共同研究センターに加え、東
委員会の一環として 2 日間にわたり、塩竃市浦戸諸島の寒風沢島及び
京大学など 5 つの国公私立大学及び関係自治体とのコンソーシアムに
仙台市南蒲生浄化センター等の実証実験サイトの視察を行い、外部
より、2012 年 9 月にスタートした。発足から 4 年目を迎えた今年度
評価委員による各課題の研究開発の成果への理解を深めるとともに、
は、プロジェクトを構成する 3 つの課題の研究開発成果は、関係自
プロジェクトへの評価・助言の強化を図った。また、プロジェクト運
治体や地域住民の協力のもと、被災地での社会実装や事業化等に向
営上の諸課題の迅速解決のため、中核機関内に 26 年度設置した総
けて目に見える形で完成に近づいており、多くは既に一般に利用され
合企画室にて 3 回の総合企画室会議を行った。さらに、プロジェクト
ている。残る 1 年間でエネルギー・モビリティ総合マネジメントシステ
の実施内容を被災地の市民を中心に周知するとともに、再生可能エネ
ム(EMIMS)の構築等の残された課題の社会実装及び事業化を推進
ルギー関連の研究開発を社会に発信するため、2015 年は第 4 回国
する。以下に 27 年度の本プロジェクト各課題の主な成果及び活動状
際シンポジウム、仙台市での市民フォーラムを開催するとともに、環
況について記載した。
境系・産業系展示会に出展する等、積極的な広報活動を行った。被
災の経験を活かし、自然エネルギーの利活用を進める本プロジェクト
の実施内容は訴求力のあるテーマであり、シンポジウムおよびフォー
ラム等への参加者数はのべ 400 名を超えた。又、各課題で開発した
装置等は、自治体、地元企業、市民等と連携・協力のもと、実証フィー
ルドへの設置を進めている状況についても映像化して、ウェブサイト
を通じて公開した。
Fig.1 Observing the work site at The Committee for the Promotion in Shiogama city
( Task1 / Taidal power generation)
Fig.2 The 4th International Symposium
68 Coexistence Activity Report 2015
Fig.3 The marine transportation of device from Sakai
factory of Hitach Zosen Corporation (Task1 / Wave
power generation)
Fig.4 The unloading device from a ship at Kuji factory
of Hitach Zosen Corporation (Task1 / Wave power
generation)
本プロジェクトで開発を進める自然エネルギーは、波力、潮流、微
立電源を確保することができる。
細藻類、太陽光、バイオマス、温泉熱、小水力、地中熱である。久
プロジェクト課題により開発された自然エネルギーの拠点とエネル
慈市ならびに塩竃市において、地元企業を中心に製作する発電機器に
ギー輸送の EV 網は、地域全体のエネルギー管理システムにより統合
よる波力・潮流発電の実現を目指す課題 1(東大)では、塩竈市浦戸
される。課題 3-a「公共施設用 EMS の研究開発」
(東北大環境科学)
諸島の寒風沢水道に昨年度設置した 5kW の潮流発電装置で発電した
では、仙台駅東口の TBC ハウジングステーションでの複数拠点間電
電力を地元漁業組合の冷凍冷蔵庫に試験供給し、日本初の潮流発電
力融通システム、石巻市の鹿妻小学校・石巻ひがし保育所での公共施
事例となった。又、日立造船堺工場から海上輸送した波力発電装置の
設用 EMS、石巻市の田代島開発総合センターでの太陽光発電システ
上部構造物が北日本造船久慈工場に到着し、荷揚げされた後、下部
ム等に加え、27 年度は、大崎市及び石巻市と連携し、災害時も情報
構造物と接合された。
端末等に充電できる多目的給電ステーションを、大崎市田尻の加護坊
津波被害からの復興を目指す仙台市南蒲生浄化センターにおいて、
温泉さくらの湯
(駐車場)と石巻市の河南総合支所の 2 か所に設置した。
微細藻類を利用した下水からのオイル産出システムを確立し、下水を
どちらのステーションも 10m 2 高さ 4.5m で、太陽光パネルの出力は
材料にエネルギーを生産するという新しい下水処理モデルの実現を目
0.81kW、蓄電池に最大 1.2kWh の電気を貯めることができる。長い
標とする課題 2(筑波大・東北大)では、LCA(ライフサイクルアセス
すを備え、パソコンなど向けのコンセント 2 個、携帯電話の充電向け
メント)で得られた知見を意識し、全体としてエネルギー収支がプラ
の USB コンセント 6 個を設置し、停電時も利用できる。又、電気自
スになる条件を見出すよう努力を続けている。
動車(EV)の充電スタンドも備えた。
課題 3 では、地域に根ざした再生可能エネルギーの開発と、それ
大崎市鳴子温泉の中山平地区の実証フィールドにおいては、課題
らを地域で利用するためのオフグリッドのエネルギー供給システムの
3-c(東北大環境科学)によるエネルギーパーク構想も進んでいる。
構築を目指している。
9.6kW の太陽光発電システム、10kW 以上を目標とする温泉熱を利
地域の自然エネルギーの出力安定化と輸送のために本プロジェクト
用するバイナリ発電方式の試験発電装置、EV 充電器を設置に加え、
では電気自動車(EV)を「移動する蓄電池」として利用する。系統に
再生可能エネルギーと温泉熱等を活用し、豪雪地帯において付加価値
依存しないエネルギー融通システムを開発することで、自然エネルギー
の高い果物等の栽培への適用にスマートアグリシステムの実証実験を
の系統への逆潮流による電力の品質低下を回避し、さらに災害時の自
開始した。
Fig.5 The installation ceremony of the Multi-Purpose
Power Feeding Station in Osaki city(Task 3-a )
Fig.6 The demonstration of the Multi-Purpose Power
Feeding Station in Osaki city (Task 3-a)
Fig.7 The Smart agri system in greenhouse (Task 3-c)
Coexistence Activity Report 2015
69
業績レポート
基幹講座
先進社会環境学専攻
資源戦略学講座
地圏環境計測・分析学分野
【論文】
地球物質・エネルギー学分野
【論文】
● Beyond-laboratory-scale prediction for channeling flows
through subsurface rock fractures with heterogeneous
aperture distributions revealed by laboratory evaluation. [J.
Geophysical Research: Solid Earth, 120 (1),(2015), 106-124]
● Competitive hydration and dehydration at olivine-quartz
Takuya Ishibashi, Noriaki Watanabe, Nobuo Hirano, Atsushi
boundary revealed by hydrothermal experiments: Implications
Okamoto and Noriyoshi Tsuchiya
for silica metasomatism at the crust-mantle boundary [Earth
● 大深度地熱貯留層 . [ 配管技術 , 57 (1), (2015), 11-15] 土屋範芳
and Planetary Science Letters 425,44 - 55(2015)] Ryosuke
● 熱水変質帯の風化岩からのヒ素及び金属元素の溶出挙動に関する
Oyanagi, Atsushi Okamoto, Nobuo Hirano, and Noriyoshi
実 験 的 検 討 . [Journal of the Mining and Materials Processing
Tsuchiya
Institute of Japan, 131 (2,3), (2015), 58-64]
● Beyond-laboratory-scale prediction for channeling flows
濱井昴弥,土屋範芳,山田亮一,小川泰正
through subsurface rock fractures with heterogeneous
● 地方自治 体におけるエネルギー・ビジョンの策定 . [ 東北自治 ,
aperture distributions revealed by laboratory evaluation
81,(2015), 25-36] 土屋範芳
[J.Geophysical Reserch: Solid Earth 120(1),106 - 124(2015)]
● New ν- type relative permeability curves for two-phase flows
Takuya Ishibashi, Noriaki Watanabe, Nobuo Hirano, Atsushi
through subsurface fractures. [Water Resource Research,
Okamoto and Noriyoshi Tsuchiya
51, (2015), 1-18] Noriaki Watanabe, Keisuke Sakurai,Takuya
Ishibashi, Yutaka Ohsaki, Tetsuya Tamagawa, Masahiko Yagi,
Noriyoshi Tsuchiya
資源素材設計学分野
【論文】
● Material design of ceramic coating for jet engine by
electron beam PVD. [Proceedings of MS&T15, (2015)] Hideaki
Matsubara
● Morphological Control of Layered Double Hydroxide
through a Biomimetic Approach using Carboxylic and Sulfonic
Acids. [Journal of Asian Ceramic Societies, 3, (2015), 230-233]
Taishi Yokoi, Kei Tsukada, Sota Terasaka, Masanobu
Kamitakahara, Hideaki Matsubara
● Ability of Hydroxyapatite Synthesized from Waste Oyster
Shells to Remove Fluoride Ions. [Materials Transactions, 56
(9),(2015), 1509-1512] Sota Terasaka, Masanobu Kamitakahara,
Taishi Yokoi, Hideaki Matsubara
●レーザー加熱法によるサーメットの熱衝撃試験と解析—変形量評価 .[
粉体および粉末冶金 , 61 (9), (2015),485-490] 松田哲志 , 松原秀彰
● Continuous expansion of the interplanar spacing of
octacalcium phosphate by incorporation of dicarboxylate ions
with a side chain. [Dalton Transactions, 44, (2015), 7943-7950]
Taishi Yokoi, Masanobu Kamitakahara, Chikara Ohtsuki
● Carbonate-containing hydroxyapatite synthesized by the
hydrothermal treatment of different calcium carbonates in
a phosphate-containing solution. [Journal of Asian Ceramic
Societies, 3,(2015), 287-291] Masanobu Kamitakahara, Takuya
Nagamori, Taishi Yokoi, Koji Ioku
● Redox conditions in the end-Early Triassic Panthalassa.
[Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology,
● 津波堆積物の再資源化による人工地盤造成に関する試験施工と実施工 .
12144] Wendler, F., Okamoto A, Blum, P
[ 日本エネルギー学会誌 , 94 (5), (2015),396-402] 高橋弘
● Free - energy landscape and nucleation pathway of
● 大水深対応型水中作業ロボットの開発 . [ 第 25 回海洋工学シンポジ
polymorphic minerals from solution in a Potts lattice-gas
ウム論文集 , 1, (2015), CD-ROM] 泉信也,飯田宏,津久井慎吾,大
model. [Physical Review E, 92 (2015) 042130] Okamoto, A.,
村誠司,高橋弘
Kuwatani, T., Omori, T., Hukushima, K.
● 大水深対応型水中作業ロボットの開発 . [ 建設ロボットシンポジウム
● Hydrogeological responses to incoming materials at the
論文集 , 1, (2015), CD-ROM] 泉信也,飯田宏,津久井慎吾,大村誠司,
erosional subduction margin, offshore Osa Peninsula,Costa
高橋弘
Rica. [Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 16 (8),
● 津波堆積物の再資源化による繊維質固化処理土の最適作製条件の設
(2015),2725-2742] Jun Kameda, Robert N Harris, Mayuko
定 . [ 実験力学 , 15 (3), (2015), 225-230] 里見知昭,高橋弘
Shimizu,Kohtaro Ujiie, Akito Tsutsumi, Minoru Ikehara,
● 無機系特殊固化剤を用いた建設汚泥処理技術の開発 . [ 建設機械 ,
Masaoki Uno,Asuka Yamaguchi, Yohei Hamada, Yuka Namiki,
51 (10), (2015), 45-49] 大野康年,泉信也,高橋弘
Gaku Kimura
● 砕石場脱水ケーキと繊維屑を混合して作製した緑化基盤材の性能評価 .
● Geochemistry of accreted metavolcanic rocks from the
[ 骨材資源,(186),(2015),75-85] 里見知昭,高橋弘
Neoproterozoic Gwna Group of Anglesey–Lleyn, NW Wales,UK:
● 大水深対応型水中作業ロボットの開発 .
MORB and OIB in the Iapetus Ocean. [Tectonophysics, 662 (1),
[ 平成 27 年度建設施工と建設機械シンポジウム論文集 , 1, (2015),49-
(2015) 243–255] Takuya Saito, Masaoki Uno, Tomohiko Sato,
54] 小川和樹,泉信也,高橋弘
Wataru Fujisaki, Satoru Haraguchi, Yi-bing Li, Yusuke Sawaki,
● Study on Application of Neural Network on Estimation of
Shinji Yamamoto, Shigenori Maruyama
Soil Strength Parameters from Bucket Digging Force. [Proc.
● Transition from dehydration to hydration during exhumation
of 10th International Symposium on Advanced Science and
of the Sanbagawa metamorphic belt, Japan, revealed by the
Technology in Experimental Mechanics, (2015), CD-ROM,
continuous P–T path recorded in garnet and amphibole zoning.
Paper Number 061] Tomoaki SATOMI and Hiroshi TAKAHASHI
[Contributions to Mineralogy and Petrology, 170 (3),(2015),
● Study on Automatic Ground Strength Measurement
1-22] Masaoki Uno, Hikaru Iwamori, Mitsuhiro Toriumi
from The Sky at Landslide Area. [Proc. of 10th International
【総説・解説】
Experimental Mechanics, (2015), CD-ROM, Paper Number 012]
管技術 , 57 (1), (2015),11-15] 土屋範芳
Takaya KANDA, Tomoaki SATOMI and Hiroshi TAKAHASHI
● Study on Improvement of Sludge in Mekong Delta Area,
Vietnam by Using Rice Husk. [Proc. of 10th International
Kazuhiro Ogawa, Kunio Kaiho, and Noriyoshi Tsuchiya
● Competitive hydration and dehydration at olivine-quartz
boundary revealed by hydrothermal experiments: Implications
for silica metasomatism at the crust–mantle boundary. [Earth
and Planetary Science Letters, 425, (2015), 44-55] Ryosuke
Oyanagi, Atsushi Okamoto, Nobuo Hirano, and Noriyoshi
Tsuchiya
● Bromine and iodine in Japanese soils determined with
polarizing energy dispersive X-ray fluorescence spectrometry.
[Soil Science and Plant Nutrition, 61, (2015),751-760] ShinIchi Yamasakia, Akira Takedab, Takahiro Watanabea, Keiko
Tagamic, Shigeo Uchidac, Hyoe Takatad,Yuji Maejimae,
Nobuharu Kihoue & Noriyoshi Tsuchiya
● Geochemical behavior of zirconium during Cl-rich fluid or
melt infiltration underupper amphibolite facies metamoephism
- A case study from Brattnipene, Sor Rondane Montains, East
Antarctica. [Journal of Mineralogical and Petrological
Sciences, 110, (2015), 166-178] Fumiko Higashino, Tetsuo
Kawakami, Noriyoshi Tsuchiya, M. Satish-Kumar, Masahiro
Ishikawa, Geoffrey H. Grantham, Shuhei Sakata, Kentaro
Hirata and Takafumi Hirata
● Contrasting fracture pat terns induced by volume
increasing and –decreasing reactions: implications for the
Science Letters, 417, (2015), 9-18] Okamoto A, Shimizu H
● Phase-filed modeling of epitaxial growth of polycrystalline
Symposium on Advanced Science and Technology in
●大深度地熱貯留層<超臨界地熱貯留層の可能性> . [ 日本工業出版配
432,(2015), 15-28] Satoshi Takahashi, Shin-ichi Yamasaki,
progress of metamorphic reactions.. [Earth and Planetary
70 Coexistence Activity Report 2015
quartz veins in hydrothermal experiments. [Geofluids, (2015),
地球開発環境学分野
【論文】
● Study on Dredging of Tsunami Skudge in the River and
Recycing of Tsunami Sludge as Banking Materials. [Proc. of
the 5th Vietnam/Japan Joint Seminar on Geohazards and
Environmental Issues, 1, (2015), S3-1-1-S3-1-7] Masanori
SATO, Tomoaki SATOMI and Hiroshi TAKAHASHI
● Study on Recycling of Tsunami Sludge Containing Wood
Wastes as High-Functional Ground Materials — A method to
Restrain H2S Generation —. [Proc. of the 5th Vietnam/Japan
Joint Seminar on Geohazards and Environmental Issues,
1, (2015), S3-2-1-S3-2-11] Chaocheng Liu, Mei-Fang Chien,
Tomoaki SATOMI and Hiroshi TAKAHASHI
● パワーショベルによる掘削作業時における地盤強度推定に関する研究 .
[ テラメカニックス , (35), (2015),7-12] 山﨑凌一郎,里見知昭,高橋弘
● 中間に履帯機構を有する車輪式移動車両の軟弱地盤上の旋回性能 .
[ テラメカニックス ,(35), (2015), 13-18] 江藤亮輔,里見知昭,高橋弘
● 砕石場脱水ケーキと繊維屑を混合した緑化基盤材の性能に関する一
考察 . [ テラメカニックス , (35), (2015),35-40] 里見知昭,高橋弘
● 津波堆積土砂の浚渫と築堤材への再資源化に関する研究 .
[ テラメカニックス , (35),(2015), 41-44] 佐藤政則,里見知昭,高橋弘
● 海底面掘削機械開発に関する基礎的研究—水中における土質定数に
ついて—. [ テラメカニックス , (35), (2015),45-49] 諫田貴哉,里見知
昭,高橋弘,小川和樹
Symposium on Advanced Science and Technology in
Experimental Mechanics, (2015), CD-ROM, Paper Number 011]
Phan Thanh CHIEN, Tomoaki SATOMI and Hiroshi TAKAHASHI
● Study on Production of Spherical Aggregates using Waste
Gypsum and Dehydrated Cake from Crushed Stone Quarry.
[Proc. of 10th International Symposium on Advanced Science
and Technology in Experimental Mechanics, (2015), CD-ROM,
Paper Number 007] Tomoaki SATOMI, Yuji ICHINOSE and
Hiroshi TAKAHASHI
● Study on Dredging of Tsunami Sludge in the River and
Recycling of Tsunami Sludge as Banking Materials. [Proc.
of 10th International Symposium on Advanced Science and
Technology in Experimental Mechanics, (2015), CD-ROM,
Paper Number 006] Masanori SATO, Tomoaki SATOMI and
Hiroshi TAKAHASHI
● Experimental consideration on evaporation efficiency β of
unsaturated sandy soil surface. [Proc. of the 15th Asian
Regional Conference on Soil Mechanics and Geotechnical
Engineering, 1, (2015), 226-229] Kazunari Sako, Motoki
Moriiwa and Tomoaki Satomi
● Study on Recycling of Waste Asphalt Blocks Containing
Roadbed Materials Using a New Screenless Separation
Equipment with a Vibrating Device Dealing with Grizzly under
Materials Containing 3% and 5% Water Content. [Proc. of
International Symposium on Earth Science and Technology
Coexistence Activity Report 2015
71
2015, 1, (2015), 195-200] Milkos Borges CABRERA, Tomoaki
SATOMI and Hiroshi TAKAHASHI
● Fundamental Study for Beyond Brittle Geothermal
Reservoirs. [Proceedings of World Geothermal Congress
2015, (2015)] N. Tsuchiya, H. asanuma, A. Okamoto, K.Sakaguchi,
N. Hirano, A. Kizaki, N. Watanabe
● In-situ Stress Measurement at Shallow depth in the
Vicinity of the Epicenter before and after the 2011 Tohokuoki
Earthquake. [13th Int. Cong. on Rock Mechanics, (2015)] K.
Sakaguchi, T. Yokoyama
● Permeability Measurements of Fractured Granite at 350450C Under Confining Stress. [GRC Transactions,39, (2015),
329-334] Tatsuya Numakura, Noriaki Watanabe, Kiyotoshi
Sakaguchi, Takuma Kikuchi, Noriyoshi Tsuchiya
● CO2 地中貯留条件下における水および CO2 を包有する Berea 砂
岩の多孔質弾性パラメータ. [ 石油技術協会誌 , 80 (5), (2015), 385396] 渡邉則昭,臼井祐人,木﨑彰久,坂口清敏
環境複合材料創成科学分野
【論文】
● Sig ni f ic a nt S t a b iliz a t ion of Pa l la d iu m by G o l d in
the Bimetallic Nanocatalyst Leadingto an Enhanced
Activity in the Hydrodechlorination of Aryl Chlorides.
[ChemicalCommunications, 51, (2015), 12724-12727] Sangita
Karanjit, Atchaleeya Jinasan, Ekasith Samsook, Raghu N.
Dhital, Kenichi Motomiya, Yoshinori Sato, Kazuyuki
Tohji, Hidehiro Sakurai
● Defluorination-assisted nanotube-substitution reaction with
ammonia gas for synthesis of nitrogen-doped singlewalled
carbon nanotubes. [Carbon, 94, (2015), 1052-1060] Koji
【論文】
● Development of suitable hydroponics system for
phytoremediation of arsenic contaminated water using an
arsenic hyperaccumulator plant Pteris vittata. [Bioscience,
Biotechnology, and Biochemistry, in press, (2015)] Yi Huang,
Keisuke Miyauchi, Chihiro Inoue, Ginro Endo
(2015), paper number15018] T. Ishibashi, N. Watanabe, T.
Itaru Hasegawa, Guido Grause, Tomohito Kameda, Toshiaki
Tamagawa, N. Tsuchiya
Yoshioka
● Fundamental Study for Beyond Brittle Geothermal
● Enhancement of bio-oil production via pyrolysis of
Reser voirs. [ProceedingsWorld Geothermal Congress
wood biomass by pretreatment with H 2SO 4 [Bioresource
2015,(2015), paper number 12019] N. Tsuchiya, H. Asanuma,
Technology, 178, (2015) 76-82] Shogo Kumagai, Ryo Matsuno,
A.Okamoto, K. Sakaguchi, N. Hirano, A. Kizaki, N. Watanabe
Guido Grause, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
● Permeability measurements of fractured granite at 350-
● Pyrolysis versus hydrolysis behavior during steam
450 ° C under confining stress. [GRC Transactions,39, (2015),
decomposition of polyesters using
18
O-labeled steam [RSC
Kenichi Motomiya, Kazuyuki Tohji,Yoshinori Sato
【招待論文】
● Enhancement of photovoltaic power of single-walled
carbon nanotube films by interface structures of different
Motomiya, Kazuyuki Tohji, Yoshinori Sato Materials Today (web
version: Materials Comment), 2015
【著書】
● Handbook of Polymernanocomposites. Processing,
Performance and Application Volume B: Carbon Nanotube
Based Polymer Composites(執筆担当部分)Chapter 39, "Mechanical
Properties of Boron-added Carbon Nanotube Yarns", pp.61-73.
[Springer, (2015)] Yoshinori Sato, Mei Zhang, Kazuyuki Tohji
N. Tsuchiya
Morohoshi, Guido Grause, Tomohito Kameda, Toshiaki
● Permeability-porosity relation and preferential flow in
Yoshioka
heterogeneous vuggy carbonates. [Proceedings of the 21st
Formation Evaluation Symposium of Japan, (2015), Paper E] H.
Kusanagi, N. Watanabe, T. Shimazu, M. Yagi
エネルギー資源リスク評価学分野
【論文】
● 製鋼スラグと腐植物質の相互作用に基づく重金属類の長期溶出特性 .
[土木学会論文集 (
G 環境)
, 71 (1),(2015), 39-48] 中村謙吾, 肴倉宏史 ,
川辺能成 , 駒井武
● Numerical Simulation of Gas Hydrate Bearing Sediments
for Enhanced Recovery Using Partial Oxidation Method.
[Proceedings of 25th International Symposium of Offshore
and Polar Engineering, 25 (1), (2015)] Takeshi Komai, Yasuhide
Sakamoto,Kengo Nakamura and Noriaki Watanabe
● 津波堆積物に含有する重金属の化学分析と地球科学的特徴 .
[ 環境と測定技術 , 42 (9), (2015), 14-21] 駒井 武
● Study on As uptake and rhizobacteria of two As
● Extraction of heavy metals characteristics of the 2011
hyperaccumulators forward to As phy toremediation.
Tohoku tsunami. [Chemosphere, 144, (2015), 1241-1248]
[Advanced Materials Research, 1130, (2015), 568-571] MeiFang Chien, Ryota Makita, Kazuki Sugawara, Chihiro Inoue
● Physical peeling of passivating layers on chalcopyrite
leached with ferric ion using small alumina balls. [Advanced
Materials Research 1130, (2015), 304-307] Seongjin Joe,
Chihiro Inoue, Tadashi Chida
● Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) biodegradation
potential and diversity of microbial consortia enriched from
tsunami sediments in Miyagi, Japan. [Journal of Hazardous
Materials, 283, (2015), 689-697] Hernando Pactao Bacosa,
Chihiro Inoue
● 土壌・地下水中のヒ素の実態と課題 . [ 化学物質と環境 , 134, (2015),
10-12] 井上 千弘
● Characterization of rhizobacteria isolated from arsenic
hyperaccumulator ferns. [Proceedings of 12th International
Phytotechnologies Conference, (2015), 107] Mei-Fang Chien,
Ryota Makita, Hirofumi Nagayama, Kazuki Sugawara, Chihiro
Inoue
● Evaluation of arsenic behavior in temperate -zone
plant, Pteris multifida. [Proceedings of 12th International
Phytotechnologies Conference, (2015), 137] Kazuki Sugawara,
Mei-Fang Chien, Chihiro Inou
エネルギー資源学講座
Kengo Nakamura, Tatsu Kuwatani, Yoshishige Kawabe,
国際エネルギー資源学分野
● ネパール テライ低地における地下水汚染の地球化学的特徴と数理
【論文】
● Effects of steam on the thermal dehydrochlorination of
poly(vinyl chloride) resin and flexible poly(vinyl chloride) under
atmospheric pressure [Polymer Degradation and Stability,
117,(2015) 8-15] Juan Diego Fonseca, Guido Grause, Tomohito
Kameda, Toshiaki Yoshioka
● A novel process for the removal of bromine from styrene
polymers containing brominated flame retardant [Polymer
Degradation and Stability,112, (2015) 86-93] Guido Grause,
Juan Diego Fonseca, Hisatoshi Tanaka, Thallada Bhaskar,
Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
● Chemical modification of poly(vinyl chloride) using sodium
trisulfide [Journal of Polymer Research, 22, (2015) 1-5]
Tomohito Kameda, Makoto Yoshihara, Guido Grause, Toshiaki
Yoshioka
● Thermal decomposition of tetrabromobisphenol-A
containing printed circuit boards in the presence of calcium
hydroxide[Journal of Material Cycles and Waste Management,
(2015) 1-12] Shogo Kumagai, Guido Grause, Tomohito
Kameda, Toshiaki Yoshioka
● Thermal decomposition of individual and mixed plastics
in the presence of CaO or Ca(OH)2 [Journal of Analytical
72 Coexistence Activity Report 2015
329-334] T. Numakura, N. Watanabe, K. Sakaguchi, T. Kikuchi,
Advances,5,(2015) 61828-61837] Shogo Kumagai, Yuto
Yokoyama, Yoshinori Sato, Kazutaka Hirano, Hiromichi Ohta,
film thickness Hajime Sakakibara, Koji Yokoyama, Kenichi
環境修復生態学分野
and Applied Pyrolysis,113,(2015) 584-590] Shogo Kumagai,
Takeshi Komai
統計解析 . [ 環境地質論文集 , 25, (2015),78-83] 駒井武、中村謙吾、
大岡健三、成澤 昇、中村圭三
● Beyond-laboratory-scale prediction for channeling flows
through subsurface rock fractures with heterogeneous
aperture distributions revealed by laboratory evaluation.
[Journal of Geophysical Research - Solid Earth, 120,(2015),
106-124] T. Ishibashi, N. Watanabe, N. Hirano, A. Okamoto, N.
Tsuchiya
● Newν -type relative permeability curves for two-phase
flows through subsurface fractures. [Water Resources
Research, 51, (2015), 2014WR016515] N. Watanabe, K.
Sakurai, T. Ishibashi, Y. Ohsaki, T. Tamagawa, M. Yagi, N.
Tsuchiya
● CO2 地中貯留条件下における水および CO2 を包有する Berea 砂
岩の多孔質弾性パラメータ. [ 石油技術協会誌 , 80 (5), (2015), 385396] 渡邉則昭,臼井祐人,木崎彰久,坂口清敏
● Predicting the channeling flows through fractures at
various scales. [Proceedings World Geothermal Congress
2015, (2015), paper number 15015] N. Watanabe, T. Ishibashi,
N. Tsuchiya
● Mapping the preferential flow paths within a fractured
reservoir. [Proceedings World Geothermal Congress 2015,
【著書】
● Reports of Research and Investigation on Multiple
Geological Hazards Caused by Huge Earthquakes
(執筆担当部分)
Environmental risk caused by tsunami. [Research
PlanningOffice for Geological Survey and Apllied Geoscience,
(2015)4 月 ] Takeshi Komai, Yoshishige Kawabe, Junko Hara,
Yasuhide Sakamoto, Ming Zhang
【総説・解説】
● 硫黄サイクルを通じたバイオマスからの水素製造技術の開発 .
[ 株 式会 社化 学工 業 社 月刊 ケミカルエンジニヤリング, 60 (10),
(2015), 1-6] 渡邉則昭
エネルギー分散システム学分野
【論文】
● Electrochemical Study of LaNi0.6Fe0.4O3-delta Film
Electrode. [JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY,
162 (14), (2015), F1445-F1450] Budiman, R. A. Miyazaki, T.
Hashimoto, S. Nakamura, T. Yashiro, K. Amezawa, K. Kawada, T.
● Quantitative Evaluation of Electrochemically Active
Area in an SOFC Cathode by Oxygen Isotopic Exchange
Measurements of a Model Patterned Electrode. [ECS
Transactions, 68 (1), (2015), 623- 630] Y. Fujimaki, T.
Nakamura, K. D. Bagarinao, K. Yamaji, K. Yashiro, T. Kawada, F.
Iguchi, H. Yugami,K. Amezawa
● Direct Observation of the Current Distributions Across
SOFC by Measuring the Lateral Voltage Differences.[ECS
Transactions, 68 (1), (2015), 2075-2081] Abhilasha S.
Devaraj, Keiji Yashiro, Shin-ichi Hashimoto, Tatsuya Kawada
● Electro-chemical Potential Analysis of Zirconium Based on
the Reaction-diffusion Equations of Oxygen Ion and Electron
Considering Phase Transformation. [ECS Transactions, 68 (1),
(2015), 2363-2372] M. Muramatsu, H. Kishimoto, K. Yamaji, K.
Yashiro, T. Kawada, K. Terada, H. Yokokawa
● Influence of Small Defects Produced in Electrolytes
during Manufacturing Processes on Operated SOFCs. [ECS
Transactions, 68 (1), (2015), 2421-2428] S. Onuki, F. Iguchi, M.
Shimizu, T. Kawada, H. Yugami
Coexistence Activity Report 2015
73
● Effect of Mechanical Stress on Lithium Chemical Potential
in Positive Electrodes and Solid Electrolytes for Lithium Ion
Batteries. [Electrochemistry, 83 (10), (2015), 894-897] Keita
FUNAYAMA, Takashi NAKAMURA, Naoaki KUWATA, Junichi
環境政策学講座
イノベーション戦略学分野
【総説・解説】
● Method for measuring the distribution of adhesion forces
Wenzhao Chen, Jiadong Li,Nengneng Xu, Qiang Wang, Yuyu
on continuous nanoscale protrusions using carbon nanofiber
Liu, Jinli Qiao*
tip on a scanning probe microscope cantilever.
● Cross-linked Anion Exchange Membranes Composed of
[ACS Applied Materials and Interfaces, (2015)] Norihiro Shimoi
Imidazolium Salt for Alkaline Fuel Cell. [ECS Transactions, 66
KAWAMURA, Tatsuya KAWADA, Koji AMEZAWA
● ゼ ロ か ら1を 生 み 出 すバックキャスト思 考 . [Meiji Marketing
Daisuke Abe
(3), (2015), 99-104] Feifei Song, Shuli Chen, Ying Gao, Yuyu
● Characterization of time-varying macroscopic electro-
Review, 19, (2015), 3-9] 古川柳蔵
● Effect of increased crystallinity of single-walled carbon
Liu*, Jinli Qiao*
chemo-mechanical behavior of SOFC subjected to Nisintering
● ライフスタイル変革のイノベーション—戦前の暮らし方から学ぶ—.
nanotubes used as field emitters on their electrical properties.
● Preparing Desirable Activated Carbons from Agricultural
in cermet microstructures. [COMPUTATIONAL MECHANICS,
[NETT, (No.87), (2015), 2-6] 古川柳蔵
[Journal of Applied Physics, 118, (2015), 214304] Norihiro
Residues for Potential Uses in Water Treatment.[Waste
56 (4), (2015), 653-676] Muramatsu, M. Terada, K. Kawada, T.
● 第 7 回暮らし方を見直す—与えられた役割を果たす—. [PEN(Public
Shimoi
Biomass Valor, (6), (2015), 1029-1036] Chongyang Yang, Yuyu
Yashiro, K. Takahashi, K. Takase, S.
Engagement with Nano-based Emerging Technologies)
● 高結晶性単層カーボンナノチューブの電界電子放出特性を応用した低
Liu,* Chengyu Ma, Michael Norton, Jinli Qiao*
Newsletter, 5 (10), (2015), 20-26] 古川柳蔵
消費電力型平面発光源の開発 [ 第 30 回 エレクトロニクス実装学会 春
● Synergistic electrocatalysis of N,N -bis(salicylidene)-
● High-temperature Solid Oxide Fuel Cells for the 21st
● バックキャスティングによるライフスタイルデザインとその実践 .
季講演大会予稿 22C1-3] 下位法弘、阿部大介、田中泰光、田路和幸
ethylenediamine-cobalt(II) and
Century: Fundamentals, Design and Applications [Eds., K.
[ 自動車技術 , Vol.69 (1), (2015), 24-30] 古川柳蔵
conductive carbon black (BP) for high efficient CO2
Kendall and M. Kendall, Elsevier AMSTERDAM, (2015), Chapter
● 第 8 回暮らし方を見直す―知恵を働かせて無駄なく循環させる
electroreduction. [Journal of Solid State Electrochemistry, 19,
6, pp161-193] T. Kawada, T. Horita
―. [PEN(Public Engagement with Nano-based Emerging
【著書】
【総説・解説】
Technologies) Newsletter, 5 (11), (2015), 28-34] 古川柳蔵
●中低温作動 SOFC カソードの基礎物性と組織・界面設計 .
● 90 歳の人に聞こう! 昔体験 . [ 進研ゼミ小学講座チャレンジ環境活
[Electrochemistry, 83 (9), (2015), 739-745] 川田達也 , 八代圭司 ,
動マガジン, (2015), 12-15] 古川柳蔵
橋本真一
● 第 9 回暮らし方を見直す—心豊かな暮らし方が湧き出る泉をつく
る
—. [PEN(Public Engagement with Nanobased Emerging
Technologies) Newsletter, 5 (12), (2015), 34-41] 古川柳蔵
環境生体機能学分野
【論文】
● Defluorination-assisted nanotube-substitution reaction
with ammonia gas for synthesis of nitrogen-doped singlewalled carbon nanotubes [Carbon, 2015, 94, 1052 - 1060] Koji
Yokoyama, Yoshinori Sato, Kazutaka Hirano, Hiromichi Ohta,
Kenichi Motomiya, Kazuyuki Tohji, Yoshinori Sato
● Significant Stabilization of Palladium by Gold in the
● 自然の力を生かしたライフスタイルの変革 . [ 宣伝会議環境会議
2015 年春号 , (2015), 68-73] 古川柳蔵
● 環境科学研究科における ISTU の活用事例 . [ISTU Web Magazine
Cultural Cafe 2015, Vol.18, (2015)] 古川柳蔵
● ライフスタイル変革のイノベーション . [ 本田財団レポート , 158,
(2015), 1-35] 古川柳蔵
● 社 外からのご意 見や評 価 . [ 東 北 電 力環 境 行 動レポート 2015,
(2015), 48] 古川柳蔵
Bimetallic Nanocatalyst Leading to an Enhanced Activity
in the Hydrodechlorination of Aryl Chlorides [Chemical
Communications, 2015, 51, 12724 - 12727] Sangita Karanjit,
Atchaleeya Jinasan, Ekasith Samsook, Raghu N. Dhital, Kenichi
Motomiya, Yoshinori Sato, Kazuyuki Tohji, Hidehiro Sakurai
● Mechanical Properties of Boron-added Carbon Nanotube
Yarns [In Handbook of Polymernanocomposites. Processing,
Performance and Application Volume B: Carbon Nanotube
Based Polymer Composites, K. K. Kar, S. K. Rana, and J. K.
Pandey editors,2015, Springer, Germany, Chapter 39, 61 - 73]
Yoshinori Sato, Mei Zhang, Kazuyuki Tohji
● Neutron Holography and Diffuse Scattering of Palladium
寄附講座
廃棄物資源循環複合新領域研究講座
(仙台環境)
【論文】
● 災害廃棄物量の推定を目的とした THEOS データにおけるミクセル
分解法 . [ 日本知能報ファジイ学会誌 ,27 (2), (2015), 570-580] 景山
陽一、比佐光一、大内 東、高谷俊彦、西田 眞
Technology 26, (2015) 789-796] Shun Yokoyama, Keita Sato,
Makoto Muramatsu, Takehiro Yamasuge, Takashi Itoh, Kenichi
Motomiya, Hideyuki Takahashi, Kazuyuki Tohji
【総説・解説】
● 水素社会とセラミックス .[2015] 田路和幸
Various pH Solutions or in the Presence of Dissolved Humic
Substances. [Springer, (2015)4 月 ] Takeshi Kobayashi, Yuyu
Liu, Yukari Takahashi, Takashi Kameya,and Yuko Yamada
for High Performance Supercapacitor. [NANO, 10 (5), (2015),
1550068-1-1550068-6] Yongzhen Wang*, Yong Wang, Yuyu
Liu, Azuma Ohuchi, Xiaomin Wang*
● Highly-active copper oxide/copper electrocatalysts induced
寄附講座
環境物質政策学講座
(DOWA ホールディングス)
環境材料政策学分野
【論文】
● AlGaN MQW 内井戸組成傾斜による電子線励起深紫外発光強度の
向上 [ 第 62 回応用物理学会春季学術講演会予稿 12p-B1-9 (2015)]
大橋隆宏、鳥羽隆一
環境物資政策学分野
【論文】
● A method for quantitatively analyzing the angle of direction
for arbitral c-axis alignment with retardation measurements.
[Optics and Laser Technology, 65, (2015), 189-193] Norihiro
Shimoi, Yasumitsu Tanaka
● Mechanochemical approaches to employ silicon as a
lithium-ion battery anode. [AIP Advances, 5 (5), (2015),057142]
Norihiro Shimoi, Zhang Qiwu, Sharon Bahena-Garrido,
Yasumitsu Tanaka
74 Coexistence Activity Report 2015
5 The Adsorption Equilibrium of Pb and Cd on Several Soils in
● Graphene/Carbon Nanotubes Hybrid Electrode Material
from hierarchical copper oxide nanospheres for carbon dioxide
reduction reaction. [Electrochimica Acta, 153, (2015), 559-565]
Jinli Qiao, Mengyang Fan, Yishu Fu, Zhengyu Bai, Chengyu Ma*,
Yuyu Liu*, Xiao-Dong Zhou
● Novel Alkaline Anion-exchange Membranes Based on
Chitosan/Ethenylmethylimidazoliumchloride Polymer with
Ethenylpyrrolidone Composites for Low Temperature Polymer
Electrolyte Fuel Cells.
[Electrochimica Acta, 177, (2015), 137-144] Feifei Song, Yishu
Fu, Ying Gao, Jiadong Li, Jinli Qiao*, Xiao-Dong Zhou*, Yuyu
Liu*
Crystalline SnO2 Nanosphere Catalyst. [ECS Transactions,66
Solution Advanced Powder Technology [Advanced Powder
● Heavy Metal Contamination of Soils(執筆担当部分)Chapter
比佐光一,大内 東,髙谷敏彦,西田 眞
● Electrochemical CO2 Reduction to Formic Acid on
Nanostructured Bi2Te3 using Ascorbic Acid in Aqueous
【著書】
分類と評価 . [ 知能報ファジイ学会 , Vol.27 (No.2), (2015)] 景山陽一,
Kouichi, Ohoyama Kenji, Orimo Shin-ichi, Takahashi Hideyuki,
● Green Synthesis and Formation Mechanism of
Qiao*, Jiujun Zhang
● 災害廃棄物量の推定を目的とした RapidEye データによる土地被覆
Hydride [Physical Review B91, 024102, 1-7, (2015)] Hayashi
Shibata Kaoru
(2015), 3355-3363] Yishu Fu, Yuyu Liu*, Yanan Li, Jing Li, Jinli
(3), (2015), 53-59] Yishu Fu, Yuyu Liu, Yanan Li, Jinli Qiao*,
Xiao-Dong Zhou*
● Nitrogen-doped Hierarchical Mesoporous/Macroporous
Carbon (H-C) prepared from the combined silica templates
with different size for Oxygen Reduction. [ECS Transactions,
66 (3), (2015), 79-86] Mingjie Wu, Jingjing Shi, Qiang Wang,
Jinli Qiao*,Yuyu Liu*
● T he Per for mance of D op e d M e sop orous Car b on
Electrodes as Electrochemical Capacitors in Optimized
Alkaline Electrolyte. [ECS Transactions, 66 (3), (2015), 87-92]
Coexistence Activity Report 2015
75
基幹講座
先端環境創成学専攻
都市環境・環境地理学講座
自然環境地理学分野
【論文】
● 内モンゴルフンシャンダーガ沙地における近年の沙塵暴と植生変動に
ついて . [ 札幌学院大学総合研究所 BOOKLET, 7, (2015), 85-96]
咏梅、境田清隆
● 内モンゴルの草原をみた 10 年 s 地理学的観点からの検討 .
[ 札幌学院大学総合研究 BOOKLET, 7, (2015),62-75] 関根良平
●「放射能」は「地元」にどのように伝えられたのか—自治体の情報発
信と報道に注目し考える .
[ 東日本大震災と被災 避難の生活記録 , (2015)] 関根良平
チャー特性に及ぼす影響 . [ 材料とプロセス ,28, (2015), 712] 中村拓
正、丸岡大佑、村上太一、葛西栄輝、石原真吾、加納純也
● Fe 粒子分散 Al2O3 複合材料の高温酸化によるき裂消滅特性 . [ 日
本金属学会 2015 年 季講演概要集 , 70,(2015)] 丸岡大佑、村上太一、
葛西栄輝
● Reduction Behavior of Calcium Ferrite in the Iron Ore
【論文】
● FexO と Graphite を用いた炭材内装鉱の昇温還元挙動 . [ 材料とプ
ロセス , 28, (2015), 93] 村上太一、舩田千城、葛西栄輝
● 金属鉄凝結材の酸化反応に与える融液生成の影響 . [ 材料とプロセ
ス , 28, (2015), 150] 藤野和也、村上太一、葛西栄輝
● 焼結プロセスにおける KR スラグの有効利用法 . [ 材料とプロセス ,
Owaki, and Eiki Kasai
● Effect of Addition of CaO Component on the Oxidation
Reaction of Wustite Par ticles in Sintering Bed. [ISIJ
international, 55 (5), (2015), 940-946] Kazuya FUJINO, Taichi
MURAKAMI and Eiki KASAI
● Reduction and Disintegration Behavior of Sinter under N2CO-CO2-H2-H2O Gas at
773 K. [ISIJ International,55 (6), (2015), 1181-1187] Taichi
Murakami, Takeyuki Kodaira, and Eiki Kasai
● Reduction Mechanism of Composite Consisted of Coal
and Hematite Ore by Volatile Matter at 700-1100K.[ISIJ
International, 55 (6), (2015), 1188-1196] Yuki Takyu, Taichi
Murakami, Sang Han Son, and Eiki Kasai
● Effect of the Reduction of Calcium Ferrite on Disintegration
Behavior of Sinter under High Hydrogen Atmosphere. [ISIJ
International, 55 (6), (2015), 1197-1205]
Taichi Murakami, Takeyuki Kodaira, and Eiki Kasai
● カルシウムフェライトの被還元性に及ぼす還元ガス組成の影響 .
[ 材料とプロセス , 28, (2015), 566] 俣岡昌嗣郎、丸岡大佑、村上太一、
葛西栄輝
● 炭材内装鉱の還元 浸炭に及ぼす硫黄の影響 . [ 材料とプロセス , 28,
(2015), 572] 松田和歩、丸岡大佑、村上太一、葛西栄輝
● 蓄熱体を用いるバイオマス迅速炭化プロセスにおける炭化条件が
76 Coexistence Activity Report 2015
(11), (2015), 11-14] 村田 功、中島 英彰、森野 勇
因の検討 . [ 廃棄物資源循環学会誌 , 26 (5), (2015), 382-396] 浅利
美鈴 多島良 吉岡敏明 千葉実 千葉幸太郎 遠藤守也
● Uptake of Nd3+ and Sr2+ by Li–Al layered double hydroxide
and equilibrium studies. [RSC Advances, (5), (2015), 79447-
Conference 2015, (2015), 284-285] Taichi Murakami, Takeyuki
Kodaira, and Eiki Kasai
● Utilization of Iron Bearing Agglomeration Agents in Iron Ore
Sintering Process. [Proceedings of Asia Steel International
Conference, (2015), 578-579] Eiki Kasai, Kazuya Fujino, Taichi
Murakami
● Fundamental Approach to a Low-carbon Sintering Process
of Iron Ores. [Proceedings of the 10th CSM Steel Congress,
Elevating Temperature. [ISIJ International, 56 (2), (2016), 233238] Chishiro Funada,Taichi Murakami, and Eiki Kasai
● 焼結層内におけるマグネタイト鉱石ミニペレットの酸化挙動 . [ 材料と
プロセス , 28, (2015), 573] 藤野和也、村上太一、葛西栄輝
● 鉄の浸炭 溶融に及ぼす硫黄の影響 . [ 材料とプロセス , 28, (2015),
573] 村上太一、永田和宏
【著書】
● Topical Themes in Energy and Resources (Ed. by Y. Tanaka, M.
Norton and Y. Li)(筆担当部分)pp.215-227.[Springer, (2015)1 月 ]
自然共生システム学講座
資源再生プロセス学分野
【論文】
● Effect of H2O2 on the treatment of NO and NO2 using a MgAl oxide slury. [Chemosphere, 120, (2015), 378-382] Tomohito
Kameda, Aki Kodama, Toshiaki Yoshioka
● Enhancement of bio-oil production via pyrolysis of
wood biomass by pretreatment with H2SO 4. [Bioresource
Technology, 178, (2015), 76-82] Shogo Kumagai, Ryo
Matsuno, Guido Grause, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
● A novel process for the removal of bromine from styrene
polymers containing brominated flame retardant.[Polymer
Degration and Stability, 112, (2015), 86-93] Guido Grause,
Juan Diego Fonseca, Hisatoshi Tanaka, Thallada Bhaskar,
Tomohito Kameda and Toshiaki Yoshioka
● Equilibrium and kinetics studies on As(V) and Sb(V)
removal by Fe2+ doped Mg-Al layered double hydroxides.
[Journal of Environmental Management, 151, (2015), 303-309]
Tomohito Kameda, Eisuke Kondo, Toshiaki Yoshioka
● Equilibrium studies of the uptake of aromatic compounds
● Melting Acceleration of Iron Ore Composite using Two
Proceedings, (2015), 1174-1181] Taichi Murakami, Kanae
因は短期的な大気循環の変動 -. [ 地球環境研究センターニュース , 25
● 東日本大震災における災害廃棄物処理のアーカイブ化および律速要
intercalated with triethylenetetramine-hexaacetic acid: Kinetic
28, (2015), 151] 小野晃一郎、村上太一、葛西栄輝
Kinds of Carbonaceous Materials. [AISTech2015 & ICSTI
● オゾン層破壊をもたらす大気中の塩化水素が北半球で近年増加 - 原
Yoshiok
the Disintegration. [Proceedings of Asia Steel International
● Reduction Mechanism of FexO - Graphite Composite under
資源利用プロセス学分野
【総説・解説】
(2015), 54-63] Tomohito Kameda, Junpei Oba, Toshiaki
Sinter under High Hydrogen Atmosphere and its Effect on
(7-1), (2015)] Kazuya Fujino, Taichi Murakami and Eiki Kasai
太陽地球システム・エネルギー学講座
地球システム計測学分野
水資源システム学分野
【論文】
from an aqueous solution by montmorillonite modified with
tetraphenylphosphonium and amyltriphenyphosphonium.
[Journal of Alloys and Compounds, 625, (2015), 8-12]
● Local people’s perceptions of climate change from
Tomohito Kameda, Shuko Shimamori, Toshiaki Yoshioka
Mountainous Mae Chaem River Basin, Nor thern
● Thermal decomposition of individual and mixed plastics in
Thailand:Implications for adaptation assistance. [International
the presence of CaO or Ca(OH)2. [Journal of Analytical and
Journal of Disaster Risk Reduction, 11, (2015), 47-59] Sujata.
Applied Pyrolysis, 113, (2015), 584-590] Shogo Kumagai,
Manandhar, Weerayuth Pratoomchai, Keisuke Ono, So
Itaru Hasegawa, Guido Grause, Tomohito Kameda, Toshiaki
Kazama, Daisuke Komori
Yoshioka
● Opportunities and constraints in adapting to flood
● Chemical Modification of poly(vinyl chloride)using sodium
and drought conditions in the Upper Chao Phraya River
trisulfide. [Journal of Polymer Research, 22 (5), (2015)]
basin in Thailand. [The International Journal of River Basin
Tomohito Kameda, Makoto Yoshihara, Guido Grause, Toshiaki
Management, (2015), 1-15] Pratoomchai, Weerayuth; Kazama,
Yoshioka
So; Ekkawatpanit, Chaiwat; Komori, Daisuke
● Kinetics and equilibrium studies on Mg-Al oxide for removal
● Sharing of people’s perceptions of past and future hydro-
of fluoride in aqueous solution and its use in recycling.
meteorological changes in the groundwater use area.[Water
[Journal of Environmental Management, 156, (2015), 252-256]
Resources Management, 29, (2015), 3807-3821]
Tomohito Kameda, Junpei Oba, Toshiaki Yoshioka
Weerayuth Pratoomcha, So Kazama, Sujata Manandhar,
● Effects of steam on the thermal dehydrochlorination of
Chaiwat Ekkawatpanit, Somkid Saphaokham,Daisuke Komori
poly(vinyl chloride) resin and flexible poly(vinyl chloride) under
and Jaray Thongduang
atmospheric pressure. [Polymer Degration and
● Impact of dew deposition on water flux dynamics at a
Stability, 117, (2015), 8-15] Juan Diego Fonseca, Guido Grause,
tropical rainfed paddy field in the dry season. [Journal of
Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
Agricultural Meteorology, (2015)] Daisuke KOMORI and
● New treatment method for boron in aqueous solution using
Wonsik KIM
Mg-Al layered double hydroxide: Kinetics and equilibrium
79455] Tomohito Kameda, Tetsu Shinmyou and Toshiaki
Yoshioka
● Steam Pyrolysis of Polymides: Effects of Steam on Material
Recovery. [Environmental Science & Technology, 49 (22),
(2015), 13558-13565] Shogo Kumagai,Tomoyuki Hosaka,
Tomohito Kameda, and Toshiaki Yoshioka
● Recyclable Mg-Al layered double hydroxides for fluoride
removal: Kinetics and equilibrium studies. [Journal of
Hazardous Materials, 300, (2015), 475-482] Tomohito
Kameda, Jumpei Oba, Toshiaki Yoshioka
● Use of Mg-Al oxide for removal from an aqueous solution
in rotation: Kinetics and equilibrium studies. [Journal of
Environmental Management, 165, (2016), 280-285] Tomohito
Kameda, Jumpei Oba, Toshiaki Yoshioka
● Steam Pyrolysis of Poly(4,4-Oxydiphenylene-Pyromellitimide)
using Ni-based catalyst. [The 2nd 3R International Scientific
Conference on Material Cycles and Waste Management
proceeding, (2015)] Shogo Kumagai, Tomoyuki Hosaka, Guido
Grause, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
● Pyrolysis versus hydrolysis behavior during steam
decomposition of polyesters using
18
O-labeled steam.[RSC
Advances, 5, (2015), 61828-61837] Shogo Kumagai, Yuto
Morohoshi, Guido Grause, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
● Development of a recycling method for composite materials
consisting of poly(ethylene terephthalate) and poly(vinyl
chloride). [8th International Symposium on Feedstock
Recycling of Polymeric Materials proceeding,(2015)]
Suguru Hirahashi, Guido Grause, Shogo Kumagai, Tomohito
Kameda,Toshiaki Yoshioka
【著書】
● Layered Double Hydrooxides (LDHs)(執筆担当部分)Chapter
4, pp73-100. [Nova Science Publishers, Inc, (2015)] Tomohito
Kameda, Toshiaki Yoshioka
● 東日本大震災合同調査報告 土木編 3 ライフライン施設の被害と
復旧(執筆担当部分 第3章、5.8.3. [ 丸善出版 , (2015)3 月 ] 東日本
大震災合同調査報告書編集委員会
【総説・解説】
● 環境リスク回避と平時からの取組みー東日本大震災におけるエコラボ
の役割ー . [ 公益財団法人日立財団環境研究 , (179), (2015), 5-12] 吉
岡敏明 studies. [Journal of Hazardous Materials, 293,
Coexistence Activity Report 2015
77
環境分析化学分野
【論文】
● One-Pot Synthesis and Structural Characterization of
a Tb(III) Coordination Polymer Based on a Tripodal Schiff
Base Ligand Adopting an Exo-Bridging Coordination Mode.
[Polyhedron, 85, (2015), 76-82] Atsuko Masuya, Chikai
Igarashi,Masatoshi Kanesato, Hitoshi Hoshino, Nobuhiko Iki
環境生命機能学分野
【論文】
● Mechanical properties and cytocompatibility of oxygen
modified beta-type Ti-Cr alloys for spinal fixation devices.
[Acta Biomateria, 12, (2015), 352-361] Huihong Liu, Mitsuo
Niinomi, Masaaki Nakai, Ken Cho, Kengo Narita, Mustafa Şen,
Hitoshi Shiku, Tomokazu Matsue
● Improving the electrochemical imaging sensitivit y
of scanning electrochemical microscopy-scanning ion
conductance microscopy by using electrochemical Pt
deposition. [Analytical Chemistry, 87 (6), (2015), 3484-3489]
Mustafa Şen, Yasufumi Takahashi, Yoshiharu Matsumae,
Yoshiko Horiguchi, Akichika Kumatani, Kosuke Ino, Hitoshi
Shiku, Tomokazu Matsue
● Facile and green production of aqueous graphene
dispersions for biomedical applications. [Nanoscale, 7
(15),(2015), 6436-6443] Samad Ahadian, Mehdi Estili,
Velappa Jayaraman Surya, Javier Ramón-Azcón, Xiaobin
Liang, Hitoshi Shiku, Murugan Ramalingam, Tomokazu Matsue,
Yoshio Sakka, Hojae Bae, Ken Nakajima, Yoshiyuki Kawazoe,
Ali Khademhosseini
● Electrochemical imaging of dopamine release from
three-dimensional-cultured PC12 cells using LSI-based
amperometric sensors. [Analytical Chemistry, 87 (12), (2015),
6364-6370] Hiroya Abe, Kosuke Ino, Chen-Zhong Li, Yusuke
Kanno, Kumi Y. Inoue, Atsushi Suda, Ryota Kunikata, Masahki
Matsudaira, Yasufumi Takahashi, Hitoshi Shiku, Tomokazu
Matsue
● Metabolic suppression during mesodermal differentiation
of embr yonic stem cells identified by single - cell
comprehensive gene expression analysis. [Molecular
BioSystems, (11), (2015), 2560-2567] Yuanshu Zhou, Ikuma
Fujisawa, Kosuke Ino, Tomokazu Matsue, Hitoshi Shiku
● Hydrogels containing metallic glass sub-micron wires for
regulating skeletal muscle cell behavior. [Biomaterials Science,
3 (11), (2015), 1449-1458] Samad Ahadian, Ramin
Banan Sadeghian, Shin Yaginuma, Javier Ramón-Azcón,
Yuji Nashimoto, Xiaobin Liang, Hojae Bae, Ken Nakajima,
Hitoshi Shiku, Tomokazu Matsue, Koji S. Nakayama, Ali
Khademhosseini
● Potentiometric bioimaging using electrometer mode of
a large-scale integration (LSI)-based electrochemical chip
device for detection of enzyme activity. [Biosens. Bioelectron.,
77, (2016), 709-714] Yusuke Kanno, Kosuke Ino, Chika
78 Coexistence Activity Report 2015
Sakamoto, Kumi Y. Inoue, Masahki Matsudaira, Atsushi Suda,
Ryota Kunikata, Tomohiro Ishikawa, Hiroya Abe, Hitoshi Shiku,
Tomokazu Matsue
● Evaluation of senescence in individual MCF-7 spheroids
資源循環プロセス学講座
環境グリーンプロセス学分野
【論文】
Kato, A.a and Sato, Y.b and Aida, T.M.a and Watanabe, M.b
and Smith, R.L
● Synthesis of alkali niobate K< inf> 1-x< /inf> Na< inf> x< /
inf> NbO< inf> 3< /inf> nanoparticles using a supercritical
based on electrochemical measurement of senescence
● Measurements of vapor-liquid equilibrium in both binary
water flow system. [J. Supercritical Fluids, 107, (2016),
associated β -galactosidase activity. [Electrochim. Acta, 186,
carbon dioxide-ethanol and ternary carbon dioxideethanol-
3422] Toyama, S.a and Hayashi, H.b and Takesue, M.c and
(2015), 449–454] Yuanshu Zhou , Kosuke Ino , Hitoshi Shiku,
water systems with a newly developed flow-type apparatus.
Tomokazu Matsue
[Fluid Phase Equilib., 405, (2015),96-100] Maeta, Y. and Ota, M.
● Advanced LSI-based amperometric sensor array with light
and Sato, Y. and Smith, R.L., Jr. and Inomata, H.
● Production of Biofuels and Chemicals with Microwave shielding structure for effective removal of photocurrent
● Ef fects of light intensit y and temperature on
Biofuels and Biorefineries, Volume 3. [(2015)] Zhen Fang,
and mode selectable function for individual operation of 400
photoautotrophic growth of a green microalga, Chlorococcum
Richard L. Smith, Jr., Xinhua Qi (Eds.)
electrodes. [Lab Chip, 15, (2015), 848-856] Kumi Y. Inoue,
littorale. [Biotechnol. Rep., 7, (2015), 92] Ota, M. and Takenaka,
● Production of Biofuels and Chemicals with Ultrasound
Masahki Matsudaira, Masanori Nakano, Kosuke Ino, Chika
M. and Sato, Y. and Lee Smith, R., Jr. and Inomata, H.
Biofuels and Biorefineries, Volume 4. [(2015)] Zhen Fang,
Sakamoto, Yusuke Kanno, Reyushi Kubo, Ryota Kunikata,
● Replacement of Hazardous Chemicals Used in Engineering
Richard L. Smith, Jr., Xinhua Qi (Eds.)
Atsushi Kira, Atsushi Suda, Ryota Tsurumi, Toshihito Shioya,
Plastics with Safe and Renewable Hydrogen-Bond Donor and
● Chapter 1,“Fundamentals of Acoustic Cavitation in
Shinya Yoshida, Masanori Muroyama, Tomohiro Ishikawa,
Acceptor Solvent-Pair Mixtures. [ACS Sustainable Chem. Eng.,
Sonochemistry”in Production of Biofuels and Chemicals with
Hitoshi Shiku, Shiro Satoh, Masayoshi Esashi, Tomokazu
3 (8), (2015), 1881-1889] Duereh, A and Sato, Y.a and Smith,
Ultrasound. [(2015)] Jia Luo, Zhen Fang, Richard L.
Matsue
R.L., Jr.a b and Inomata, H.a
Smith, Jr., Xinhua Qi
● Feedback mode -based electrochemical imaging of
● Densities at pressures up to 200 MPa and atmospheric
● Chapter 5, “Phase equilibria, densities and viscosities
conductivity and topography for large substrate surfaces
pressure viscosities of ionic liquids 1-ethyl-3-methylimidazolium
of carbon dioxide + poly(ethylene glycol) mixtures for
using an LSI-based amperometric chip device with 400
m e t h y l p h o s p h a t e ,1 - e t h y l - 3 - m e t h y l i m i d a z o l i u m
particle formation applications” in Supercritical Fluid
sensors. [J. Electroanal. Chem., 741, (2015), 109-113] Yusuke
diethylphosphate, 1-butyl-3-methylimidazolium acetate, and
Nanotechnology: Advances and Applications in Composites
Kanno, Kosuke Ino, Kumi Y. Inoue, Mustafa Şen, Atsushi Suda,
1-butyl-3-methylimidazolium Bis(trifluoromethylsulfonyl)imide. [J
and Hybrid Nanomaterials, oncepcion Domingo Pascual,
Ryota Kunikata, Masahki Matsudaira, Hiroya Abe, Chen-Zhong
Chem Eng Data, 60 (3), (2015), 876-885] Hiraga, Y.a and Kato,
Pascale Subra-Paternault (Eds.).[(2015)] Masayuki Iguchi,
Li, Hitoshi Shiku, Tomokazu Matsue.
A.a and Sato, Y.b and Smith, R.L
Yoshiyuki Sato, Richard Lee Smith Jr.
● Amorphous carbon nitride thin films for electrochemical
● Variation of photoautotrophic fatty acid production from a
electrode: Effect of molecular structure and substrate
highly CO< inf> 2< /inf> tolerant alga,Chlorococcum littorale,
materials. [Carbon, 93, (2015), 207-216] Yoshiyuki Kikuchi,
with inorganic carbon over narrow ranges of pH.
Xijiang Chang, Yasuaki Sakakibara, Kumi Y. Inoue, Tomokazu
[Biotechnol. Prog., 31 (4), (2015),1053-1057] Ota, M. and
Matsue, Toshihisa Nozawa, Seiji Samukawa.
Takenaka, M. and Sato, Y.and Smith, R.L., Jr. and Inomata, H.
● Nanoscale imaging of an unlabeled secretory protein in
● Energy and supercritical fluids. [Topical Themes in Energy
living cells using scanning ion conductance microscopy. [Anal
and Resources: A Cross-Disciplinary Education and Train.
Chem, 87 (5), (2015), 2542-2545] Yuji Nashimoto, Yasufumi
Program for Environmental Lead., (2015), 75-91] Smith, R.L.
Takahashi, Hiroki Ida, Yoshiharu Matsumae, Kosuke Ino,
● D eve l o p m e nt of a si m p l e m et ho d fo r p re d ic t ing
Hitoshi Shiku, Tomokazu Matsue
CO2 enhancement of H2 gas solubility in ionic liquids.
● Simulation analysis of positional relationship between
[J.Supercritical Fluids, 96, (2015), 162-170] Hiraga, Y.a and
embryoid bodies and sensors on an LSI-based amperometric
Sato, Y.b and Smith, R.L., Jr
device for electrochemical imaging of alkaline phosphatase
● Viscosity and density of poly(ethylene glycol) and its
activity. [Analytical Sciences, 31 (7), (2015), 715-719] Yusuke
solution with carbon dioxide at 353.2 K and 373.2 K at
Kanno, Kosuke Ino, Kumi Y. Inoue, Atsushi Suda, Ryota
pressures up to 15 MPa. [J. Supercritical Fluids, 97, (2015),
Kunikata, Masahki Matsudaira, Hitoshi Shiku, Tomokazu
63-73] Iguchi, M.a and Hiraga, Y.b and Kasuya, K.b and Aida,
Matsue
T.M.b and Watanabe, M and Sato, Y.a and Smith, R.L.a b b
● A local redox cycling-based electrochemical chip device
● Easy emission-color-control of Mn-doped zinc silicate
with nanocavities for multi-electrochemical evaluation of
phosphor by use of pH and supercritical water conditions.
embryoid bodies. [Lab on a Chip, 15, (2015), 4404-4414]
[J. Supercritical Fluids, 98, (2015), 65-69] Toyama, S.a and
Yusuke Kanno, Kosuke Ino, Hitoshi Shiku, Tomokazu Matsue
Takesue, M.a and Aida, T.M.b and Watanabe, M.a and Smith,
【総説・解説】
R.L., Jr
● 局所レドックスサイクルを用いた電気化学バイオイメージングシステ
● Hydrogen and carbon dioxide adsorption with Tetra-n-Butyl
ムの開発 . [ 分析化学 , 64 (9), (2015), 669-678] 伊野浩介、珠玖仁、
ammonium semi-clathrate hydrates for gas separations.
末永智一
[AIChE J., 61 (3), (2015), 992-1003] Komatsu, H.a and Ota,
● M i c r o c h e m i s t r y - a n d M E M S - b a s e d i n t e g r a t e d M.b and Sato, Y.b and Watanabe, M.b and Smith, R.L., Jr
e l e c t ro che m i c a l d ev i ce s fo r b i oas s ay a p p l ic a t io ns .
● Separation factors for [ amim] Cl-CO2 biphasic systems
[Electrochemistry, 83 (9), (2015), 688-694] Kosuke Ino
from high pressure density and partition coefficient
measurements. [Sep. Purif. Technol., (2015)] Hiraga, Y.a and
Watanabe, M.c and Smith, R.L., Jr
【著書】
循環材料プロセス学分野
【論文】
● Industrial Application of Ultrasonic Vibrations to Improve
the Structure of Al-Si Hypereutectic Alloys:Potential and
Limitations. [Metallurgical and Materials Transactions A, 46
(7), (2015), 2876-2883] Sergey Komarov, Yasuo Ishiwata, Ivan
Mikhailov
● Industrial Application of Ultrasonic Vibrations to Improve
the Structure of Al-Si Hypereutectic Alloys:Potential and
Limitations. [TMS2015 144th Annual Meeting and Exibition,
(2015)]Segrey Komarov and Yasuo Ishiwata
● 超音波照射によるアルミニウム合金における Al-Fe-Si 系化合物の異
質核生成促進 . [ 鋳造工学 , 88 (1), (2016),3-10] 織田和宏、コマロフ・
セルゲイ
● 超音波鋳造におけるキャビテーション現象とその工業的応用 . [ 鉄と鋼 ,
102 (3), (2016), 75-81] コマロフ・セルゲイ
● Detoxification Mechanism of Asbestos Materials by
Microwave Treatment. [Journal of Hazardous Materials,284,
(2015), 201-206] N. Yoshikawa, K. Kashimura, M. Hashiguchi,
M. Sato, S. Horikoshi, T. Mitani and N. Shinohara
● Estimation of microwave penetration distance and complex
permittivity of graphite by measurement of permittivity and
direct current conductivity of graphite powder mixtures.
[Journal of Applied Physics, 117,(2015), 084105] N. Yoshikawa,
K. Kawahira, Y. Saito, H. Todoroki, and S. Taniguchi
● E xchange and removal of Cs ion in clay minerals
Coexistence Activity Report 2015
79
by m i crowave a p p l i c a t i o n . [ P ro c . 8 t h I n t . C o n f. o n
Electromagnetic Processing of Materials (EPM2015), (2015),
481-484] N.Yoshikawa, T.Sumi, S.Mikoshiba, Y.Itagaki and
S.Taniguchi
● High frequency electromagnetic field energy application
to materials’processing and green technology. [Proc.8th Int.
Conf. on Electromagnetic Processing of Materials (EPM2015),
(2015), 445-448] N.Yoshikawa
● Microwave Energy Application for Materials’ Processing
and Environmental Technology. [Advances in Science
and Technology, 13th International Ceramics Congress
(CIMTEC2014) – Part B, 88, (2015), 21-31] N.Yoshikawa
● Synthesis of the hydroxyapatite coatings on the Ti
substrates by mechanical alloying. [Surface and Coatings
Technology, 281, (2015), 157-163.] V.Yu. Zadorozhnyy, E.V.
Kaevitser, A.N. Kopylov, Yu.V. Borisova, V.V. Sudarchikov, R.S.
Khasenova, M.V. Gorshenkov, M.Yu. Zadorozhnyy.
【特許】
● 超音波 ホーン及びそれを用いたアルミニウム合金の製造方法 ,[ 特許
5673157 ( 特願 2011-20406 : 2011 年 2 月 2 日出願 , 特開 2011177787 : 2011 年 9 月 15 日公 開 ] コマロフ セ ルゲイ, 斎藤 真佐旺 ,
小沢 正幸 , 石渡 保生 , 堀 雄一
● アルミニウム合金ビレットの製造方法及びアルミニウム合金ビレット
[ 出願日 2014 年 4 月 23 日 出願番号 2014-089593 公開日 2015 年
11 月 24 日 公開番号 2015-208748] コマロフセルゲイ,竹田好宏,
石渡保生,杉田薫
● アルミニウム/アルミニウム合金の半連続鋳造/連続鋳造用鋳型
の製造方法、鋳造品の製造方法 [ 出願日 2013 年 7 月 4 日 出願番号
2013-140570 公開日 2015 年 1 月 22 日 公開番号 2015-013299]
コマロフセルゲイ,竹田好宏
環境材料表面科学分野
【論文】
● Electrochemical Proper ties of P t Epitaxial Layers
Formed on Pd(111) in Ultra-High Vacuum. [Journal of The
Electrochemical Society, 162 (4), (2015), F463-F467] Y.
Bando, Y. Takahashi, E. Ueta, N. Todoroki, and T. Wadayama
● Pt–Ni Nanoparticle-Stacking Thin Film: Highly Active
Electrocatalysts for Oxygen Reduction Reaction. [ACS
Catalysis, 5 (4), (2015), 2209-2212] Naoto Todoroki, Takashi
Kato, Takehiro Hayashi, Shuntaro Takahashi, and Toshimasa
Wadayama
● Oxygen reduction reaction activity and structural stability
of Pt–Au nanoparticles prepared by arc-plasma deposition.
[Physical Chemistry Chemical Physics, 17, (2015), 1863818644] Shuntaro Takahashi, Hiroshi Chiba, Takashi Kato,
Shota Endo, Takehiko Hayashi, Naoto Todoroki,Toshimasa
Wadayama
● Electrochemical properties of Pt epitaxial layers formed
on Pd(111) in ultra-high vacuum. [J Electrochem Soc,162 (4),
(2015), F463-F467] Bando, Y., Takahashi, Y., Ueta, E., Todoroki,
N., Wadayama, T.
● Oxygen reduction reaction activities for various-monolayerthick Pt shells on PtxNi100-x(111). [ECS Transactions, 69
(17), (2015), 619-624] Asano, M., Kawamura, R., Todoroki, N.,
Wadayama, T.
● Effects of core-shell interface structures on ORR activities:
A model catalyst study of Pt/Pd(111). [ECS Transactions, 69
(17), (2015), 315-320] Todoroki, N., Bando, Y., Watanabe, H.,
Wadayama, T.
● Electrochemical structural stability of au-modified Pt
nanoparticles prepared by arc-plasma deposition. [ECS
環境創成計画学講座
環境分子化学分野
【論文】
● One-Pot Synthesis and Structural Characterization of
a Tb(III) Coordination Polymer Based on a Tripodal Schiff
● Electrochemical Reduction of CO2 on Ni- and Pt-Epitaxially
Grown Cu(111) Surfaces. [Electrocatalysis, 7 (1), (2016), 97103] Todoroki, N., Yokota, N., Nakahata, S., Nakamura, H.,
Wadayama, T.
【総説・解説】
[Polyhedron, 85, (2015), 76-82] Atsuko Masuya, Chikai
[ 電気化学および工業物理化学 , 83 (2),(2015), 101-105] 轟直人,和
Igarashi, Masatoshi Kanesato, Hitoshi Hoshino, Nobuhiko Iki
田山智正
● 発光性 Cd(II)-Tb(III)- チアカリックスアレーン三元錯体を用いる米中
微量 Cd(II) 定量の開発 . [ 分析化学 ,64 (7), (2015), 493-499] 阿部
to metal-mutated carbonic anhydrase as studied by affinity
capillary electrophoresis. [J. Inorg. Biochem., 150, (2015), 133138] Yosuke Sato, Hitoshi Hoshino, Nobuhiko Iki
【総説・解説】
● アフィニティーキャピラリー電気泳動の解き明かす酵素活性中心の配
位化学 . [ 電子情報通信学会技術研究報告 , 115 (18), (2015), 11-14]
壹岐伸彦,佐藤陽介
80 Coexistence Activity Report 2015
環境適合材料創製学分野
Ayaka, W., Kishimoto-Mo, A., and Yamamoto, S.
【論文】
● Effects of crystalline polarity and temperature gradient on
step bunching behavior of off-axis 4H-SiC solution growth
[Mater. Sci. Forum 821-823 (2015) 26S.]Endo, K. Kamei, Y.
Kishida, K. Moriguchi,
【特許】
● SiC 単結晶ウエハーとその製造方法[特許第 5706823 号]楠一彦、
亀井一人、矢代将斉、小池淳一
● 単結晶の製造装置に用いられる種結晶保持軸及び単結晶の製造方法
[特許第 5801730 号]加渡幹尚、楠一彦
● SiC単結晶の製造方法[特許第 5746362 号]加渡幹尚、
大黒寛典、
楠一彦
● 溶液成長法に用いられるSiC単結晶の製造装置、当該製造装置に
用いられる坩堝
及び当該製造装置を用いたSiC単結晶の製造方法[特許第 5828810
号]矢代将斉、亀井一人、楠一彦、岡田信宏、森口晃治、大黒寛典、
坂元秀光、加渡幹尚
● SiC 単結晶の製造方法[特許第 5823947 号]大黒寛典、坂元秀光、
加渡幹尚、楠一彦
● n型 SiC 単結晶の製造方法[韓国特許第 1488124 号]楠一彦、亀
井一人、矢代将斉、森口晃治、岡田信宏、旦野克典、大黒寛典
● SiC 単結晶の製造装置および SiC 単結晶の製造方法[韓国特許第
1488125 号]岡田信宏、亀井一人、楠一彦、矢代将斉、森口晃治、
大黒寛典、鈴木寛、石井伴和、坂元秀光、加渡幹尚、河合洋一郎
● 溶液成長法によるSiC単結晶の製造装置、当該製造装置を用いた
SiC単結晶の製造方法及び当該製造装置に用いられる坩堝[独、仏 EP2722422A1]大黒寛典、加渡幹尚、坂元秀光、亀井一人、楠一彦、
矢代将斉、岡田信宏
東北復興次世代エネルギー研究開発プロジェクト
【論文】
● An in Situ Raman Spectroscopic Study of Benzothiophene
and Its Desulfurization under Alkaline Hydrothermal
Conditions [Ind. Eng. Chem. Res., 54 (4), (2015), 1397–1406]
Zhibao Huo , Fangming Jin , Guodong Yao, Heiji Enomoto, and
Atsushi Kishita
(2015) ] Ishidoya, S., Murayama, S., Kondo, H., Saigusa, N.,
● Long-term change of CO2 latitudinal distribution in the
upper troposphere. [Geophysical Research Letters, 42 (7),
2508-2514.(2015)] Matsueda H., Machida T., Sawa Y., Niwa Y.
● Emissions of biogenic volatile organic compounds and
subsequent formation of secondary organic aerosols in a
Larix kaempferi forest, [Atmospheric Chemistry and Physics,
15, 1-13.(2015)] Mochizuki, T., Miyazaki, Y., Ono, K., Wada, R.,
Takahashi, Y., Saigusa, N., Kawamura, K., and Tani, A.
● Phenology of leaf morphological, photosynthetic, and
nitrogen use characteristics of canopy trees in a cooltemperate deciduous broadleaf forest at Takayama, central
Japan, [Ecological Research, 30, 247-266, DOI 10.1007/
s11284 - 014 -1222- 6.(2015)] Noda, H.M., Muraoka, H.,
Nasahara, K.N., Saigusa, N., Murayama, S., and Koizumi, H.
● Comparison of GOSAT SWIR and Aircraft Measurements
of XCH4 over West Siberia. [SOLA, 11, 160-164.(2015)] Ono A.,
Hayashida S., Sugita T., Machida T., Sasakawa M., Arshinov M.
● Seasonal changes of CO2, CH4, N2O, and SF6 in the upper
troposphere/lower stratosphere over the Eurasian continent
observed by commercial airliner. [Geophysical Research
Letters, 42 (6), 2001-2008.(2015)] Sawa Y., Machida T.,
Matsueda H., Niwa Y., Tsuboi K., Murayama S., Morimoto S.,
Aoki S.
● Characteristics of temporal variations in ecosystem CO2
exchange and storage structure in a temperate deciduous
needle-leaf forest in foothill of high mountain, [Journal of
Agricultural Meteorology, 71(4), 302-317.(2015)] Takahashi,
Y., Saigusa, N., Hirata, R., Ide, R., Fujinuma, Y., Okano, T., and
Arase, T.
● ENSO-related variability in latitudinal distribution of annual
Todoroki, N., Wadayama, T.
● 超高真空で作成した Pt 基合金モデル単結晶触媒の酸素還元反応活性 .
● Thermodynamics of binding of a sulfonamide inhibitor
Research, 30, 225-234, DOI 10.1007/s11284-014-1241-3.
Transactions, 69 (17), (2015), 657-661]Takahashi, S., Chiba, H.,
Base Ligand Adopting an Exo-Bridging Coordination Mode.
教恩,星野仁,壹岐伸彦
連携講座
地球環境変動学分野
【論文】
mean atmospheric potential oxygen (APO) in the equatorial
Western Pacific. [Tellus B, 67. doi:http://dx.doi.org/10.3402/
tellusb.v67.25869.(2015)] Tohjima, Y., Terao, Y., Mukai, H.,
● Natural and anthropogenic methane fluxes in Eurasia:
Machida, T., Nojiri, Y., & Maksyutov, S.
a mesoscale quantification by generalized atmospheric
● Methane uptake in a temperate forest soil using continuous
inversion. [Biogeosciences, 12, 5393-5414.(2015)] Berchet
closed-chamber measurements, [Agricultural and Forest
A., Pison I., Chevallier F., Paris J.-D. , Bousquet P. , Bonne J.-
Meteorology, 213, 1-9.(2015)] Ueyama, M., Takeuchi, R.,
L. , Arshinov M.Y., Belan B.D., Cressot C. , Davydov D.K.,
Takahashi, Y., Ide, R., Ataka, M., Kosugi, Y., Takahashi, K., and
Dlugokencky E.J., Fofonov A. V., Galanin A. , Lavric J., Machida
Saigusa, N.
T., Parker R., Sasakawa M., Spahni R., Stocker B.D., Winderlich J.
● Factors contributing to soil nitrogen mineralization and
● Quantitative assessment of the impact of typhoon
nitrification rates of forest soils in the Japanese archipelago,
disturbance on a Japanese forest using satellite laser
[Forest Ecology and Management (accepted).(2016)] Urakawa,
altimetry,[Remote Sensing of Environment, 156, 216–225.
R., Ohte, N., Shibata, H., Isobe, K., Tateno, R., Oda, T., Hishi, T.,
(2015)] Hayashi, M., Saigusa, N., Oguma, H., Yamagata, Y., and
Fukushima, K., Inagaki, Y., Hirai, K., Oyanagi, N., Nakata, M.,
Takao, G.
Toda, H., Kenta, T., Kuroiwa, M., Watanabe, T., Fukuzawa, K.,
● Forest biomass resources estimates using satellite laser
Tokuchi, N., Ugawa, S., Enoki, T., Nakanishi, A., Saigusa, N.,
altimetry in Borneo, [Carbon Management, 6, 19-33, DOI:
Yamao, Y., and Kotani, A.
0.1080/17583004.2015.1066638.(2015)] Hayashi, M., Saigusa,
● Biogeochemical nitrogen properties of forest soils in the
N., Yamagata, Y., and Hirano, T.
Japanese archipelago, [Ecological Research, 30, 1-2, DOI
● Observation of O2:CO2 exchange ratio for net turbulent
10.1007/s11284-014-1212-8.(2015)] Urakawa, R., Ohte, N.,
fluxes and its application to forest carbon cycles, [Ecological
Shibata, H., Tateno, R., Hishi, T., Fukushima, K., Inagaki, Y.,
Coexistence Activity Report 2015
81
Hirai, K., Oda, T., Oyanagi, N., Nakata, M., Toda, H., Kenta, T.,
Fukuzawa, K., Watanabe, T., Tokuchi, N., Nakaji, T., Saigusa, N.,
Yamao, Y., Nakanishi, A., Enoki, T., Ugawa, S., Hayakawa, A.,
Kotani, A., Kuroiwa, M., and Isobe, K.
【総説・解説】
● 「陸域生態系の地上観測ネットワークの相互連携に基づく生態系サー
ビス評価研究の展開」
、日本生態学会誌 , 65, 115-124.(2015) 三枝信
子、林真智
● 「アジアにおける陸域水循環・物質循環プロセス研究と展望:陸域-
大気相互作用研究を中心として」
、地球環境 , 20(2), 163-172.(2015)
檜山哲哉、三枝信子、八木一行
●「物理・生態システムさらには人間システムのつながりをモデルで描く」
、
地球環境 , 20(2), 135-142.(2015) 高橋潔、三枝信子、及川武久、河
宮未知生、羽島知洋、山中康裕、平田貴分、阿部彩子
バイオエコマネジメント学分野
【論文】
● Hydrogenation of Carbon Dioxide to Formate Catalyzed
by a Copper/1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene System.
[Advanced Synthesis & Catalysis,357,(2015),1369-1373]
R.Watari,Y.Kayaki,S.Hirano,N.Matsumoto and T.Ikariya.
【著書】
● バイオマス残渣の燃料利用技術の探索─褐炭 - バイオマス残渣混合
ペレットの試作─ [ 電力中央研究所研究報告,V14008,(2015)] 土屋
陽子,松本伯夫.
【特許】
● 微 生 物 を利 用したブタノール 生 産 方 法[ 特 許 公 開 番 号 2015149931]平野伸一,松本伯夫.
● パエニバチルス(Paenibacillus)属細菌のグリセロール代謝促進方法
[特許公開番号 2015-154754]平野伸一,松本伯夫.
環境リスク評価学分野
【論文】
● Microseismic reflection imaging and its application to
the geothermal reservoir, [Geophysics, 80, 6, (2015) ] A
Reshetnikov, J. Kummerow, H.Asanuma, M. Haring, S. Shapiro
● Concept of development of supercritical geothermal
resources in Japan, [Proc. ICGE, CDROM (2015)] H. Asanuma,
N. Tsuchiya, T. Kajiwara, N. Soma, S. Yamada
● Current status of technology development for geothermal
reservoir evaluation and management at Okuaizu geothermal
field, [Proc. The 21st Formation Evaluation Symposium.
CDROM (2015)] T. Okabe, M. Kato, Y. Abe, H. Asanuma, T.
Shimada
● Linking microearthquakes to fracture permeability
evolution, Geofluids,[Web publication (2015)] T. Ishibashi, N.
Watanabe, H. Asanuma, N. Tsuchiya
● Japan Beyond-Brittle Project: Development of EGS beyond
brittle-ductile transition, [Proc. WGC2015, CDROM (2015)] H.
Asanuma, N. Tsuchiya, H. Muraoka, H. Ito
● Seismostatistical approach for risk evaluation of seismicity
from geothermal reservoirs,[Proc. WGC2015, CDROM (2015)]
H. Asanuma, T. Eto, M. Asdachi, K. Saeki, K. Aoyama, H. Ozeki,
M. Haring
● Conceptual Study of overall system design of geothermal
energy systems for achieving universal use in Japanese social
condition,[Proceedings WGC 2015, CDROM (2015)] N. Soma,
H. Asanuma and Y. Oikawa
● Potentiality of continuous measurements using a smallsized superconducting gravimeter for geothermal reservoir
monitoring,[GRC Transactions, 9, 635- 642 (2015)] M.
Sugihara, K. Nawa, T. Ishido, N. Soma and Y. Nishi
● Tepidicaulis marinus gen. nov., sp. nov., a marine
bacterium that reduces nitrate to nitrous oxide under strictly
microaerobic conditions,[Int J Syst Evol Microbiol, 65, 17491754 (2015)] M. Takeuchi, T. Yamagishi, T. Kamagata, K.
Oshima, M. Hattori, T. Katayama, S. Hanada, H. Tamaki, K.
Marumo, H. Maeda, M. Nedachi, W. Iwasaki, Y. Suwa, S. Sakata
82 Coexistence Activity Report 2015
博士・修士論文題目一覧( 平成27年3月・9月修了)
● 微生物の遺伝子発現制御方法[特許公開番号 2015-164411]平野
伸一,松本伯夫.
● 窒素代謝微生物の活性化方法及びバイオリアクタ
[特許公開番号 2015-221051]平野伸一,松本伯夫,大村直也.
博士論文
【平成 27 年 3 月修了】23 名
●坂本智幸
「Three essays on economic growth and trade considering
energy and environment ( エネルギーと環境を踏まえた経済成長と
貿易に関する 3 つの考察 )」
指導教員:馬奈木俊介准教授
● Reyes Joseph Anthony Lazareto
「Exploring Environmental Attitudes, Behaviors, and Contexts:
Analyses using the International Social Survey Program( 環境
問題に対する態度、行動と社会的文脈:国際社会調査プログラムによる
調査データの分析)
」
指導教員:明日香壽川教授
●杜婧茹
「Influence of antimicrobials on methane fermentation and
biological nitrogen removal processes( メタン発酵および生物学脱
窒に及ぼす抗生物質の影響に関する研究 )」
指導教員:李玉友教授
●胡勇
「硫酸塩含有化学工場廃水の UASB 処理に関する基礎的研究」
指導教員:李玉友教授
●斉英
「清代内モンゴル・ハラチン地域の社会構造に関する研究」
指導教員:岡洋樹教授
●木村勇太
「Mechanical Properties of Perovskite and Related Oxides for
Energy Conversion Devices( エネルギー変換デバイス用ペロブスカ
イト関連酸化物の機械的特性 )」
指導教員:川田達也教授
●門間聖子
「社会基盤整備にともなう岩石中の砒素および重金属に関する環境リス
クマネジメント」
指導教員:土屋範芳教授
●江藤亮輔
「中間に履帯を有する車輪式移動車両の走行特性に関する研究」
指導教員:高橋弘教授
●白須 圭一
「配向カーボンナノチューブ / エポキシ複合材料の作製とアクチュエータ
特性評価に関する研究」
指導教員:橋田俊之教授
研究指導教員:山本剛助教
●舩戸明雄
「コアの変形に基づく地殻応力測定法の開発」
指導教員:伊藤高敏教授
●菅原一輝
「Arsenic accumulation, transportation and redox in Pteris
vittata under laboratory and field conditions( 実験室及び圃場環
境下におけるモエジマシダ内ヒ素蓄積・輸送・酸化還元に関する研究 )」
指導教員:井上千弘教授
●原賀智子
「吸光 - 蛍光検出系キャピラリー電気泳動法による放射性試料迅速分析
法の開発」
指導教員:星野仁教授
●熊谷将吾
「熱分解法による難リサイクル性高分子のフィードストックリサイクル
(Feedstock Recycling through the Thermal Decomposition of
Hard-to-Recycle Polymeric Materials)」
指導教員:吉岡敏明教授
●田村昂作
「近赤外吸収ジラジカル錯体の酸化還元応答を利用したがんのセラノス
ティクス試薬の創製」
指導教員:壹岐伸彦教授
●平賀佑也
「Physical Properties and Models of Ionic Liquid-Supercritical
CO2 Systems for Developing Biomass Reaction and
Separation Processes( バイオマス反応分離プロセス開発に向けたイ
オン液体・超臨界 CO2 システムの物性とモデル )」
指導教員:スミス リチャード教授
研究指導教員:渡邊賢助教
●呉暁勇
「Preparation of Enhanced Visible and Near Infrared Lights
Responsive Photocatalysts for Environmental Cleanup(可視光
および近赤外光応答高活性光触媒の創製と環境浄化への応用)
」
指導教員:佐藤次雄教授
研究指導教員:殷澍准教授
●周縁殊
「細胞塊の分化・増殖モデルにおける電気化学的活性評価および 1 細胞
解析に関する研究」
指導教員:末永智一教授
研究指導教員:珠玖仁准教授
●髙野真一朗
「電気化学計測に基づくプロテアーゼ活性検出法の開発とその応用に関
する研究」
指導教員:末永智一教授
研究指導教員:井上久美講師
●梨本裕司
「走査型プローブ顕微鏡技術を用いた局所血管機能解析に関する研究」
指導教員:末永智一教授
研究指導教員:珠玖仁准教授
●松前義治
「走査型電気化学顕微鏡を用いた細胞内および細胞表面タンパク質の単
一細胞レベル経時測定に関する研究」
指導教員:末永智一教授
研究指導教員:珠玖仁准教授
●西坂光
「多層カーボンナノチューブの配向密着と脱フッ素化を利用したグラフェ
ン結合技術の融合による超柔軟高強度繊維の創製」
指導教員:田路和幸教授
研究指導教員:佐藤義倫准教授
Coexistence Activity Report 2015
83
●藤野和也
「鉄鉱石焼結プロセスへの鉄系凝結材の有効利用に関する研究」
指導教員:葛西栄輝教授
研究指導教員:村上太一准教授
●石原真吾
「離散要素による粒子破砕のモデリングとシミュレーションに関する研究」
指導教員:加納純也教授
修士論文
【平成 27 年 3 月修了】82 名
●谷川徹
「移動販売事業が買い物困難地区での生活行動に及ぼす影響と地域福
祉的役割 ―山形県村山・置賜地区を事例に―」
指導教員:上田元准教授
●覃 宇
【平成 27 年 9 月修了】7 名
●戚偉康
「Development of an Innovative Self-Agitation Anaerobic
Baffled Reactor (SA-ABR) for Organic Waste Treatment and
Biogas Production( 有機性廃棄物処理とバイオガス生成のための新
規自動攪拌式嫌気性バッフルドリアクターの開発)
」
指導教員:李玉友教授
●劉媛
「部分的亜硝酸化反応とアナモックス反応を融合した新規窒素除去プロ
セスの研究」
指導教員:李玉友教授
●包呼和木其尓
「清代後期における蒙漢混住地域の社会構造研究──内モンゴル・ハラ
チン地域を事例として──」
指導教員:岡洋樹教授
●洪炫珍
「Study of Sc-doped CaTiO3 as a New Electrolyte Candidate
Material for Solid Oxide Fuel Cells (固体酸化物形燃料電池の新し
い電解質材料としての Sc 添加 CaTiO3 の研究)
」
指導教員:川田達也教授
● Fonseca Ashton Juan Diego
「Development of New Processes for the Dehalogenation
and Segregation of Halogen-containing Polymers for their
Recycling(ハロゲン含有ポリマーのリサイクルに向けた脱ハロゲン化お
よび分離プロセスの開発)
」
指導教員:吉岡敏明教授
研究指導教員:グラウゼ ギド准教授
● Paulo Vinicius Queiroz Sousa
「Decreasing deforestation in the Brazilian Amazon - an impact
analysis of enhanced management and control measures
in the first decade of the 21st century, with focus on Mato
Grosso State( ブラジル・アマゾンにおける森林伐採の減速:21 世紀
初頭 10 年のマットグロッソ州における管理・統制強化手法の効果分析 )」
指導教員:境田清隆教授
● Riyan Achmad Budiman
「Development of Solid Oxide Fuel Cell Cathode with Ni-Based
Perovskite Oxides
(Ni 系ペロブスカイト酸化物を用いた SOFC カソー
ドの開発)
」
指導教員:川田達也教授
「余剰汚泥の温度フェーズ二相嫌気性消化における温度および滞留時間
の影響」
指導教員:李玉友教授
●橋本 晶平
「超高負荷接触酸化法による下水の中級処理およびその温室効果ガス排
出状況」
指導教員:李玉友教授
●谷浦睦美
「Effect of Urban Policies on CO2 Emissions from Private
Vehicles( 都市政策における自家用乗用車由来 CO2 排出量削減効果の
評価 )」
指導教員:馬奈木俊介准教授
●土門翔平
「Efficient land use policies in consideration of environmental
factors in urban areas( 都市部における環境要因を考慮した効果的な
土地利用政策 )」
指導教員:馬奈木俊介准教授
●佐藤麻子
「競い合う記憶と記録のマテリアリティ——現代日本における家系図をめ
ぐる人類学的考察」
指導教員:高倉浩樹教授
●青山
「定住牧畜民の家畜飼育技術と生業多様化に関わる人類学的研究―内モ
ンゴル・ホルチン左翼後旗の事例から」
指導教員:高倉浩樹教授
●烏月汗
「
『蒙文詮釈』におけるモンゴル語の正音法の研究」
指導教員:栗林均教授
●進藤大樹
「固体酸化物形燃料電池の高機能アノードの開発」
指導教員:川田達也教授
●渡邊俊樹
「放射光 X 線を用いたリチウム二次電池正極内反応の研究」
指導教員:川田達也教授
●五井 有基
「酸素不定比性酸化物における機械 - 電気化学相互作用」
指導教員:八代圭司准教授
●佐藤宏樹
「ペロブスカイト関連酸化物における気固相酸素交換反応」
指導教員:土屋範芳教授
研究指導教員:八代圭司准教授
●大柳良介
「Metasomatic processes at crust-mantle boundary revealed
by hydrothermal experiments( 水熱実験から明らかにする地殻-マ
ントル境界における交代作用 )」
84 Coexistence Activity Report 2015
指導教員:土屋範芳教授
研究指導教員:岡本敦准教授
●岡田宏信
「無機吸着剤を用いた酸性熱水中のレアメタル,レアアース元素の回収に
「冷却に伴う地下き裂の力学挙動に関する研究」
指導教員:伊藤高敏教授
●三上央
「コア変形による地殻応力評価に及ぼす弾性異方性の影響に関する研
関する基礎的研究」
究」
指導教員:土屋範芳教授
指導教員:伊藤高敏教授
●石川慧
「石英表面で構造化した水の赤外分光測定と分子動力学的評価」
●齋藤利人
「リン酸八カルシウムの薬剤放出挙動の評価と薬剤担体の設計」
指導教員:土屋範芳教授
指導教員:松原秀彰教授
●山田稜
研究指導教員:上高原理暢准教授
「亜臨界 - 超臨界流体からのシリカ析出による地殻の透水性変化に関す
る研究」
●川村啓一郎
「モエジマシダからの常温でのヒ素抽出と鉄によるヒ素固定」
指導教員:土屋範芳教授
指導教員:井上千弘教授
研究指導教員:岡本敦准教授
●深澤博康
●笠原尚也
「超臨界から亜臨界水熱環境下における流体の相変化による岩石き裂生
成に関する実験的研究」
指導教授:土屋範芳教授
●久慈千晶
「災害現場における連続式泥土再資源化処理機械の開発に関する基礎的
研究」
指導教授:高橋弘教授
●佐藤優樹
「表層地盤における強度定数の原位置推定に関する研究」
「高濃度ベンゼンの分解過程におけるコンソーシアム中の菌叢変化」
指導教員:井上千弘教授
●後藤丈人
「液滴による生体分子のイメージングに向けた電気化学デバイスの開発」
指導教員:末永智一教授
研究指導教員:伊野浩介助教
●小牧弘和 「生体試料の高解像度イメージングに向けた超高密度多点電気化学デバ
イスの開発と応用」
指導教員:末永智一教授
指導教授:高橋弘教授
研究指導教員:伊野浩介助教
研究指導教員:里見知昭助教
●塩本周作 ●山﨑凌一郎
「油圧ショベルの掘削作業による地盤強度評価に関する研究」
「電気化学的手法によるカスパーゼ 3 活性測定法の開発と細胞アポトー
シスの簡易検出への応用」
指導教員:高橋弘教授
指導教員:末永智一教授
研究指導教員:里見知昭助教
研究指導教員:井上久美講師
●臼井祐人
「CO2 地中貯留環境下における砂岩の多孔質弾性パラメータに関する研
●宮下紘介
「ナノピペットを用いたエクソソームの濃縮および電気化学的粒子分析シ
究」
ステムの開発」
指導教員:高橋弘教授
指導教員:末永智一教授
研究指導教員:坂口清敏准教授
研究指導教員:珠玖仁准教授
●近藤早紀
●山田淑代
「地熱開発のための温度および圧力フィールドデータに基づく地下構造
「カーボンナノチューブを利用したマウス胚性幹細胞の心筋分化誘導と電
推定に関する基礎的研究」
気刺激効果の評価」
指導教員:橋田俊之教授
指導教員:末永智一教授
●田口昂宏
研究指導教員:珠玖仁准教授
「固体電気化学デバイス用酸素不定比性酸化物における弾性・強度特性
の酸素分圧依存性に関する研究」
●新名哲
「キレート剤で修飾した層状複水酸化物による Nd3+ 及び Sr2+ の捕捉」
指導教員:橋田俊之教授
指導教員:吉岡敏明教授
研究指導教員:佐藤一永准教授
研究指導教員:亀田知人准教授
●中村陽文
「カーボンナノチューブ / アルミナ複合材料の作製とトライボロジー特性
●高橋憲史
「PVC 及び HCl 捕捉剤を用いたブラウン管ガラスからの鉛除去技術の
評価に関する研究」
開発」
指導教員:橋田俊之教授
指導教員:吉岡敏明教授
研究指導教員:山本剛助教
研究指導教員:グラウゼ ギド准教授
●劉弘揚
●長崎裕子
「CO2 地下貯留のための岩石における超臨界 CO2 - 水系二相流特性評
「置換及び付加反応による塩素含有プラスチックの化学修飾」
価に関する基礎的研究」
指導教員:吉岡敏明教授
指導教員:橋田俊之教授
研究指導教員:グラウゼ ギド准教授
●金田浩輔
●林航太郎
Coexistence Activity Report 2015
85
「錯形成物質を用いた Cs 濃縮法の開発」
指導教員:吉岡敏明教授
●山田健人
「分離膜を用いた塩素含有廃液からの塩素除去プロセスの開発」
指導教員:吉岡敏明教授
研究指導教員:グラウゼ ギド准教授
●佐藤陽介
「キャピラリー電気泳動を利用する生体分子複合体の熱力学および速度
論的安定性解析法の開拓」
指導教員:壹岐伸彦教授
●馬場史織
「超臨界 CO2 存在下におけるバイオマス可溶性イオン液体の粘度測定
および相関」
指導教員:スミス リチャード教授
●中安祐太
「超臨界流体カルコゲン化反応を用いた Cu2ZnSn(S,Se)4 薄膜の作製
とそのプロセス分析」
●阿彦優貴
指導教員:我妻和明教授
「有害物質の無害化に対する新規 UV LED 光源の適用」
指導教員:白鳥寿一教授
●関谷竜太
「Ga-Al フラックス法による AlN 膜の均一高速成長に向けた成長条件の
研究指導教員:須藤孝一准教授
確立」
●伊藤康友
指導教員:福山博之教授
「資源保全と光触媒活性向上を両立する白金代替助触媒の開発」
指導教員:田路和幸教授
●竹内洋仁
「反応性パルス DC スパッタ法で作製された AlN 膜の結晶性および表
研究指導教員:高橋英志准教授
面形態に及ぼすスパッタ因子の影響」
●藤木洋成
指導教授:福山博之教授
「Cu-In 合金ナノ粒子の水溶液中合成法の開発と CIS (CuInSe2) 系太
陽電池塗布形成への応用」
指導教員:田路和幸教授
指導教員:スミス リチャード教授
「パルス放電と位相敏感検出法を用いたグロー放電発光分光法の深さ方
向分析の高精度化」
●岡田佳祐
の合成」
●佐々木菊康
指導教員:本間格教授
研究指導教員:渡邉賢准教授
「流通式超臨界水熱法による非鉛系圧電体 (K, Na)(Nb, Ta)O3 ナノ粒子
指導教員:我妻和明教授
●赤城拓馬
「アルミニウム系錯体水素化物の物質探索と物性解明および水素貯蔵材
料としての特性評価」
●佐藤恵太
指導教員:折茂慎一教授
●矢作駿
研究指導教員:渡邉賢准教授
指導教員:田路和幸教授
●金栗幸宏
研究指導教員:高橋英志准教授
発」
●馬渕大輝
指導教員:折茂慎一教授
「高リグニン含有木質バイオマスの水熱可溶化による高純度リグニンの回
収および性状把握」
「高結晶単層カーボンナノチューブの平面型電界電子放出素子の作製とそ
「錯体水素化物系高速イオン伝導体を利用したバルク型全固体電池の開
●遠藤奨太
指導教員:スミス リチャード教授
の電子放出特性」
研究指導教員:渡邉賢准教授
指導教員:田路和幸教授
指導教員:佐藤有一客員教授
●竹内塁
研究指導教員:佐藤義倫准教授
●佐々木良
「水熱処理によるバイオマス由来炭化物からの有機物吸着材の製造」
指導教員:スミス リチャード教授
●大畠詩季子
「高性能断熱・蓄熱材を導入した温熱・冷熱利用システムに関する研究」
研究指導教員:渡邉賢准教授
指導教員:田路和幸教授
●東野義政
研究指導教員:松原秀彰教授
「水熱反応を利用した木炭からの固体酸触媒の合成法に関する検討」
指導教員:スミス リチャード教授
●小川敬輔
「心豊かな暮らしのかたちの構造分析とテクノロジー評価」
研究指導教員:渡邉賢准教授
指導教員:田路和幸教授
●今川公恵
研究指導教員:古川柳蔵准教授
「可視光応答型ファイバー状 TiO2 光触媒の合成および環境浄化特性」
指導教員:佐藤次雄教授
●大脇可奈絵
「炭材内装鉱の浸炭・溶融速度に及ぼすスラグ共存の影響」
研究指導教員:殷シュウ准教授
指導教員:葛西栄輝教授
●鈴木瑶平
研究指導教員:村上太一准教授
「ソルボサーマル法による NaYF4 粒子の合成とアップコンバージョン蛍
光特性」
●武弓侑樹
「炭材内装鉱の低温還元促進メカニズムの解明」
「SiC 単結晶の溶液成長におけるステップバンチングの制御」
「単ロ-ル PFC 法における薄帯ロ-ル面の形成機構に関する研究」
指導教授:佐藤有一客員教授
●太田貴仁
「ポジティブ制約を応用したテクノロジーがライフスタイルに与える影響」
指導教授:田路和幸教授
研究指導教員:古川柳蔵准教授
●浅木森遊
「電気化学走査トンネル顕微鏡による Pt ナノ構造のその場形態観察」
指導教授:和田山智正教授
●横田直宏
「遷移金属・合金電極反応生成物のガスクロマトグラフィー分析」
指導教授:和田山智正教授
指導教員:葛西栄輝教授
指導教授:葛西栄輝教授
研究指導教員:村上太一准教授
研究指導教員:古川柳蔵准教授
●若林大記
「高水素条件での焼結鉱被還元性向上技術原理の探索」
指導教員:葛西栄輝教授
つなぐ緩やかな地域社会の形成」
研究指導教員:村上太一准教授
指導教授:古川柳蔵准教授
●丹尾優太
「B2O3 含有フラックスによる希土類磁石からの希土類元素の酸化抽出
と Al 還元反応付加によるフェロボロン生成の検討」
指導教授:吉岡敏明教授
指導教員:中村崇教授
研究指導教員:古川柳蔵准教授
●田村直貴
研究指導教員:柴田悦郎准教授
物性探索」
指導教員:本間格教授
86 Coexistence Activity Report 2015
「X 線分光法および電解抽出分析法による伸線加工パーライト鋼の微細
構造解析」
指導教授:馬奈木俊介准教授
研究指導教員:古川柳蔵准教授
【平成 27 年 9 月修了】5 名
●叢鳴
「Effect of nutrients on hyper-thermophilic biohydrogen
fermentation from toilet paper ( トイレットペーパーの超高温水素
発酵に及ぼす栄養塩の影響 )」
指導教員:李玉友教授
●小春
「
『シラ・トージ』におけるモンゴル語の研究」
指導教員:栗林均教授
● Milkos Borges Cabrera
「Study on Recycling of Waste Asphalt Blocks Containing
Roadbed Materials
( 路盤材含有廃アスファルト塊の再資源化に関する研究 )」
指導教員:高橋弘教授
● Abhilasha Sumangal Devaraj
「Direct Observation of Current and Temperature Distributions
in Solid Oxide Fuel
Cells( 固体酸化物形燃料電池における電流・温度分布の直接観察 )」
指導教員:川田達也教授
●小出直孝
「高齢化が進む町工場地区へ導入するポイント制度」
指導教員:古川柳蔵准教授
●黒田敢也
指導教員:本間格教授
●小川ひろみ
●高嶋昌利
「元気な高齢化社会に変えていくビジネスシステムの提案」
「自動車に過度に依存した移動のライフスタイル変革に向けた施策」
の向上指針」
「ジグザグエッジの導入されたグラフェンの効率的作製とそのエネルギー
研究指導教員:古川柳蔵准教授
●大部智行
研究指導教員:殷シュウ准教授
●小松大輝
指導教授:吉岡敏明教授
「高齢化社会にむけた自動車トリップ数の低減とマイクロロジステックで
指導教員:佐藤次雄教授
「キノン系有機分子のプロトンレドックス反応における電気化学的利用能
●倉冨彩香
「地域コミュニティの核としての図書館」
●杉本士美
研究指導教員:殷シュウ准教授
●濱久也
研究指導教員:古川柳蔵准教授
「
「House OIMATSU」-自然時間を生きる-」
指導教員:佐藤次雄教授
「水熱合成法による二酸化バナジウム粒子の合成と赤外線遮蔽特性」
指導教授:馬奈木俊介准教授
研究指導教員:大塚誠准教授
研究指導教員:高橋英志准教授
「水系液相還元法による Bi2Te3 熱電変換ナノ粒子の粒子径制御」
●菊池直子
「地域の QOL を高める環境・健康施策の提案」
●高橋拓也
「河川敷における外来職部区駆逐(ハンター)政策」
指導教授:葛西栄輝教授
研究指導教員:古川柳蔵准教授
Coexistence Activity Report 2015
87
進路状況
TOPICS
サンディスク,JFE ケミカル,国立大学法人 東北大学,パシフィックコンサルタンツ,地方公務員 東京都,トヨタ自動車,日立造船,
JFE ミネラル,川邑研究所,三協立山株式会社,地熱エンジニアリング株式会社,電源開発,富士電機ホールディングス,
東京ガス,地方公務員 宮城県,NTT ファシリティーズ,YKKAP,JFE スチール,東燃ゼネラル石油,国際石油開発,小松製作所 ,
日本航空,日立建機,古河電気工業 , 東洋インキ SC ホールディングス,日立製作所,DIC 株式会社,パナソニック,コクヨ,
大日本印刷,DOWA ホールディングス,リコー,コスモ石油株式会社,LIXIL,三菱マテリアル,花王,住友電気工業,
ダイキン工業 , 三井造船 , エアウォーター株式会社,東芝,JX 日鉱日石エネルギー,栗田工業,日本海事協会,トーカロ,
サントリーホールディングス,山形銀行,雪印メグミルク,神戸製鋼所,日立システムズ,リケン,本田技研工業株式会社,
新エネルギー・産業技術総合開発機構,新日鐵住金,日揮,JX 日鉱日石金属,ニチアス,日産自動車,スズキ,株式会社デンソー,
地方公務員 岩手県,デジタル アドバタイジング,コンソーシアム,大成建設,ソニー,国立大学法人 山形大学,内蒙古師範大学,
神奈川大学,深田地質研究所,大日本インキ化学工業,横浜国立大学,地方公務員 宮城県,産業技術総合研究所,北京化工大学,
San Francisco de Quito University,エックス都市研究所,豊田自動織機
トピックス
「育志賞」授賞式
用廃棄物を資源に転換する研究開発は極めて重要です。未だ乗り越え
るべき課題は山積みですので、効果的な資源回収の実現に向け、現在
熊谷将吾さんが「第 5 回(平成 26 年度)日本学術振興会育志賞」
もなお高い志を持って研究に励んでいます。本賞受賞は、研究業績の
を受賞しました。
みならず、環境科学研究科で培ったリーダーシップや積極性、研究に
環境科学研究科の吉岡研究室の熊谷将吾さんが、独立行政法人日
対する情熱が評価されたものだと確信しております。その礎を築いてく
本学術振興会の「第 5 回(平成 26 年度)日本学術振興会育志賞」を
ださった吉岡敏明先生を始め関連する全ての先生方、環境科学研究科
受賞することになり、平成 27 年 3 月 4 日に日本学士院(東京・上野)
全ての皆様にこの場をお借りして感謝申し上げます。
にて授賞式が執り行われた。
授賞式は、天皇皇后両陛下ご臨席のもと執り行われ、記念茶会で
日本学術振興会は、天皇陛下の御即位 20 年に当たり、社会的に厳
は両陛下から、本研究の重要性や面白さを認めていただき、今後に対
しい経済環境の中で、勉学や研究に励んでいる若手研究者を支援・奨
する激励の言葉も頂戴致しました。本賞受賞者の名に恥じぬようこれ
励するための事業の資として、平成 21 年 11 月に御下賜金を賜ったも
からもより一層研究に勤しみ、これからの日本の学術発展および地球
ので、日本学術振興会では、将来、我が国の学術研究の発展に寄与
環境の保全に全力で貢献していきます。
することが期待される優秀な大学院博士後期課程学生を顕彰すること
で、その勉学及び研究意欲を高め、若手研究者の養成を図ることを目
的として平成 22 年に創設された。
「第五回日本学術振興会育志賞を受賞して」
熊谷将吾
14
13
11
1%
受賞題目「熱分解法による難リサイクル性高分子のフィードストック
1%
1%
12
4%
リサイクル」に関する研究成果、および在学中のアクティビティが認め
られ、第5回日本学術振興会育志賞を頂きました。本研究は、熱分解
4
1
10
法をベースとして、現状のリサイクル技術では対応困難な高分子廃棄
5
5%
8%
物の化学原燃料化の実現を目的に、環境科学研究科在学中に遂行さ
5%
れました。資源制約が厳しくなるこれからの時代にとって、未有効利
2
12%
15%
9
14
32%
9
16%
5%
8
1%
コロキウム環境
3
12
13%
7
4%
6
5
2%
21%
5%
13
4
37%
12%
【 2015年 修了者就職先 (MC) 】
【 2015年 修了者就職先 (DC) 】
本研究科では平成 16 年度より「コロキウム環境」と名付けられた研
第 81 回 平成 27 年 7 月 31 日
究集会を実施している。これは、従来研究室ごとあるいは研究グルー
講師:山内健 氏(新潟大学 自然科学系)
プごとに行われてきた内外の研究者の講演や研究集会等を、研究科の
演題:バイオ TRIZ というライフスタイルから技術をマッチングする手
オーソライズされた形式自由な研究集会として研究科内外に広く公開
法開発
するものである。講演者は海外研究者、学外研究者等多彩で、いずれ
講師:香坂玲 氏(金沢大学 人間社会環境研究科)
も活発な討論が行われており、科内の環境科学研究の活性化に寄与し
演題:生物多様性をめぐる国際交渉と生物規範工学の超学際領域展開
ている。平成 27 年に開催されたコロキウム環境は下記の通りである。
参加者:15 名
第 79 回 平成 27 年 1 月 5 日
講師:竹谷公男 氏(国際協力機構)
第 81 回香坂先生
山田正 氏(中央大学理工学部)
1
製造業 化学工業,石油・石炭製品製造業
6
鉱業,採石業,砂利採取業
11
公務 国家公務
2
製造業 鉄鋼業,非鉄金属・金属製品製造業
7
建設業
12
公務 地方公務
3
製造業 電気・情報通信機器製造業
8
金融業・保険業
13
東北大学
4
製造業 輸送用機器製造業
9
学術研究,専門・技術サービス業
14
他大学
5
製造業 その他
10
その他業種 (運輸・建設・情報通信・電気・ガス・熱供給・水道)
演題:World Disaster and Human Security -世界の災害と人間
の安全保障-
参加者:51 名
第 80 回 平成 27 年 1 月 9 日
講
師:Dr. M.O Garg (Director of INDIAN INSTITUTE OF
PETROLEUM)
演題:Benzene extraction from FCC gasoline Value addition
of waste plastics
参加者:22 名
88 Coexistence Activity Report 2015
Coexistence Activity Report 2015
89
第 82 回 平成 27 年 8 月 18 日
第 86 回 平成 27 年 11 月 18 日
講師:Dr. Alberto Bianco (Institute of Molecular and Cellular
講師:Dr. Bahr Kyle Steven(東北大学大学院環境科学研究科)
Biology, CNRS)
演題:Agent Based Modeling: Understanding Stakeholders'
演題:Chemistry on carbon nanomaterials to tailor specific
Behavior
properties
参加者:17 名
参加者:10 名
第 87 回 平成 27 年 11 月 24 日
第 83 回 平成 27 年 8 月 25 日
講師:Dr. Gregory Trencher (Clark University)
講師:Dr. Henning Zoz (Zoz GmbH)
演
演
government collaboration for advancing urban
題:Large Scale Manufacturing of Nanostructures:
題:I n n ova t i ve p o l i c i e s a n d u n i ve r s i t y - i n d u s t r y -
examples Zentallium® (super-light-weight) and FuturBeton
sustainability
(super concrete / public bridge Rosenthal)
参加者:32 名
講
Malaysia Melaka)
師:Dr. Shamsuddin Shahid (Universit y Teknologi
藤田 充(株式会社デンソー 技術開発センター マイクログ ム」を開催した。テーマを「暮らしの中の直流給電と技術開発」とし、
リッド事業開発室 開発 1 課長)
太陽光発電、LED照明、EV等、世界をリードする技術が数多く存
15:55 電界結合非接触電力供給技術の将来展開
在する日本の創エネ・省エネ技術に注目し、私達が暮らしの中で利用
原川 健一(株式会社 ExH 代表取締役)
している機器と直流技術との関係や、民間企業等における技術開発に
ついての講演内容となり、40 名以上の参加があり盛況だった。
田路 和幸(東北大学大学院環境科学研究科 教授/
師:Dr. Chew Boon Cheong (University of Technical
Malyasia, Malaysia)
演 題:Green and Sustainability Protocol Development for
演
Malaysian Halal Food Industry
題:Towards Sustainable Solution of Complex Water
15:20 小型 EV による直流分散電力ネットワークの技術開発
との共催により、仙台ガーデンパレスにおいて「第 36 回環境フォーラ
13:30 あいさつ/暮らしの中に直流給電
第 88 回 平成 27 年 12 月 10 ~ 11 日
講
平成 27 年 2 月 26 日(木)、NPO 法人環境エネルギー技術研究所
■プログラム
参加者:38 名
第 84 回 平成 27 年 10 月 22 日
第36回環境フォーラム
Challenges in Bangladesh
講師:Dr. Wattanapong Rakwichian (University of Phayao)
講師:Dr. Mukhtasor (Institut Teknologi Sepuluh Nopember,
演
Indonesia)
Disaster and Ecological Capacity
演題:An Environmental Leadership Approach to Indonesian
講師:Dr. Mohd Syaiful Rizal Bin Abdul Hamid (University of
Energy Problems
Technical Malaysia Melaka)
参加者:27 名
演題:Transformation from Lean Service to Green Service
題:Smart Grid Infrastructure and Climate Change:
参加者:31 名
NPO 法人環境エネルギー技術研究所 理事長)
13:50 直流配電におけるアーク放電抑止技術とその応用
若月 昇(石巻専修大学理工学部 教授)
14:25 地元で採れたての自然エネルギーを最大限活かす
直流電力合成・供給システムの導入事例
村野 實(シオン電機株式会社 代表取締役社長/
株式会社 シオンアクシアテクノ 取締役会長)
15:00 コーヒーブレイク
第37回環境フォーラム
■プログラム
題:The Role of adaptation and innovation in fostering
平成 27 年 3 月に仙台市内で開催された第 3 回国連防災世界会議
大内 東(東北大学大学院環境科学研究科客員教授)
resilient coastal communitiesin post-3.11 Japan: The view
において、当研究科の廃棄物資源循環複合新領域研究寄附講座(仙
9:15 震災廃棄物量の推定を目的とした
from the field
台環境開発㈱)が主催となり「パブリックフォーラム」のプログラムと
リモートセンシングデータ解析
参加者:13 名
して開催された。テーマは「被災からの早期復旧へ向けた高速な災害
景山陽一(秋田大学大学院工学資源学研究科教授)
廃棄物量推定」と題して、災害後に取得可能な情報である空撮画像を
9:35 航空写真の画像解析による災害廃棄物量推定
活用し、被災地の被害状況をリモートセンシングにより把握し、災害
山本雅人(北海道大学大学院情報科学研究科教授)
廃棄物量の測定を行う研究について紹介した後、その可能性と課題に
10:05 災害廃棄物輸送計画の展望と課題
第 85 回 平成 27 年 11 月 17 日
講師:Dr. Alyne Delaney (Aalborg University, Denmark)
演
第 88 回 IELP
9:10 フォーラム概要
ついて議論を展開した。また、推定の結果に基づく有効な災害廃棄物
岸 邦宏(北海道大学大学院工学研究院准教授 )
輸送計画について論ずる災害廃棄物量の測定と輸送計画などの発表を
10:25 統合型水循環シミュレーションによる水資源管理
行った。
システムの構築
山村 寛(中央大学理工学部人間総合理工学科助教)
第38回環境フォーラム
平成 27 年 5 月 29 日(金)、NPO 法人環境エネルギー技術研究所
との共催により、エコラボ第 4 講義室において「第 38 回環境フォー
ラム」を開催した。約 30 名の参加があり好評のうちに終了した。講
演者および演題は下記のとおり。
16:00 ~ 16:15
「米国国務省 Forging Local-level Clean Energy Partnerships に参加して」
三ケ田 伸也(東北大学大学院環境科学研究科 助手)
16:15 ~ 17:15
「生ゴミを回そう!みんなができる、エネルギー生産と食糧生産」
多田 千佳(東北大学大学院環境科学研究科 准教授)
90 Coexistence Activity Report 2015
Coexistence Activity Report 2015
91
第39回環境フォーラム
平成 27 年 10 月 23 日(金)、NPO 法人環境エネルギー技術研究
15:10 新しいステージに向かう海洋温度差発電の現状と展望
また、事前予約が必要な「公開講座」は、小中学生が対象の『岩石
その資源量とその金属が再度資源となるためのリサイクルの現状や法
所との共催により、仙台ガーデンパレスにおいて「第 39 回環境フォー
~再生可能エネルギーにおける安定電源の一つとしての
の中をのぞいてみる(講義・実験)・土屋研究室』と 高校生以上が
律の意義について考えた。さらに今年は県内で科学や物理系の部活動
ラム」を開催した。テーマを「海洋とエネルギー」とし、海洋エネルギー
貢献を目指して~
対象の『電化製品に使われている金属とそのリサイクル(講義・実験)
・
が活発な学校を招き、
「公開講座・特別編」を実施した。先述の 2 講
の研究開発において第一線でご活躍の方々を講師に迎え、波力発電、
池上 康之(佐賀大学海洋エネルギー研究センター 教授)
白鳥研究室』の 2 講座が開講され、合計 27 名が参加。岩石をテー
座に和田山研究室のラボツアーを追加して、3 講座で合計 34 名の学
潮流発電、温度差発電、風力発電の現状と今後の課題や展望等につ
15:45 風力事業への取り組みと課題
マにした講座は、岩石を調べることで地球の歴史や成り立ちが分かる
生が参加した。ラボツアーの和田山研究室では、研究室や実験室の見
いての講演内容となり、約 40 名の参加があり盛況だった。
原田 卓(株式会社日立製作所 エネルギーソリューション社
ことなどを説明後、岩石を光が透けるほど薄く削り、特別な装置を使っ
学、講座と実験の他に現役大学院生との懇談会も行って、大学院とは
新エネルギーソリューション事業部 新エネルギーシステム本部)
て普通はのぞくことが出来ない岩石の中のステンドグラスのような色や
どんなところなのか理解を深めてもらうことが出来た。結果、特別編
■プログラム
模様を観察した。電化製品の金属とリサイクルをテーマにした講座で
には県内の 3 校から参加頂き、好評であったとのこと。今後、中高生
13:30 あいさつ
は、身近にある電化製品を実際に分解して使われている金属類を調べ、
との環境と科学を通じた教育交流のきっかけ作りとなった。
田路 和幸(東北大学大学院環境科学研究科 教授/
NPO 法人環境エネルギー技術研究所 理事長)
13:35 地球温暖化と海洋エネルギー
丸山 康樹(東京大学 生産技術研究所 特任教授)
14:10 潮流発電の現状と今後の課題
経塚 雄策(九州大学大学院総合理工学研究院 教授)
14:45 コーヒーブレイク
環境科学研究科オープンキャンパス
平成 27 年 7 月 29 日、30 日の 2 日間、東北大学オープンキャンパ
環境ナノ材料 -太陽光で水素を作るナノ光触媒/省資源高機能ナノ材
スが開催され今年も多くの人々が来場された。環境科学研究科本館の
料/熱電変換ナノ材料-【田路研究室】
屋内外で以下、19 研究室がそれぞれの研究テーマについて紹介する
環境・エネルギー問題を考えた大規模地殻工学【伊藤研究室】
パネルを展示して来場者への説明を行った。
環境負荷低減のための電子デバイス創製【鳥羽研究室・下位研究室】
地殻エネルギー・資源のフロンティアへの挑戦【土屋研究室】
高度環境社会を支える高機能材料の開発【福山研究室】
資源循環と汚染防止【白鳥研究室】
非鉄製錬技術を基盤とした金属循環システムの構築
【柴田
(悦)研究室】
ライフスタイル変革のイノベーション【古川研究室】
エネルギー生成のための地下利用と材料開発・評価【橋田研究室】
ケイ酸塩融体の高温プロセス【柴田(浩)研究室】
次世代型ライフスタイルの創成を担う新素材を用いた機能性複合材料
環境・生命と調和する材料の開発【松原研究室】
の創製【佐藤(義)研究室】
大気環境を左右する微量成分の観測的研究【村田研究室】
地殻環境の有効利用を目指して【高橋・坂口研究室】
新しい廃棄物資源循環の複合的研究を考える【大内研究室】
地圏環境のリアリティ、リスク評価とエネルギー・資源生産【駒井研
電波科学による地球計測【佐藤(源)研究室】
究室】
環境に優しい土木・建設のための機械とリサイクル【高橋研究室】
新たな水素社会を実現する粉体プロセス技術【加納研究室】
92 Coexistence Activity Report 2015
Coexistence Activity Report 2015
93
仙台市環境局「環境交流サロン」×
環境科学研究科「研究交流会」の実施
2015 年から従来の 1 研究科 1 専攻体制から 2 専攻体制の「先進社
とりが交わされていた。同じ研究科の所属といえども普段はなかなか隣
会環境学専攻」と「先端環境創成学専攻」に移行するにあたり、専攻
接の研究室の研究内容や考えを聞く機会がないため、第 1 回から「非常
間やコース間の研究交流の促進と専門分野間の情報交換を活性化させ
に勉強になった」
「新しい知見を得た」というコメントが多く寄せられた。
て研究科内の良好な融合と境界領域の開拓を目指すために年に 2 回の
また、ディスカッションの時間もより多く確保するために 2 回目からは
ペースで研究交流会を開催することになった。これは、単なる研究発表
発表数を減らし実施した。今後も分野ごとにローテーション制で全研究
ではなく、研究の背景や研究思想を中心に発表することとし、参加者が
室に発表の場を設けるが、特に若手研究者の思想や今度の展望などに関
書いた感想を発表者へ伝えている。発表後の質疑応答では活発なやり
心が集まるところである。
東北大学環境科学研究科との共催
「サロン講座」の開催
当研究科と仙台市では「連携と協力に関する協定」を締結しており、
その連携活動の一環として、平成 27 年に仙台市環境局「環境交流サ
ロン」で運営する市民向け「サロン講座」を実施した。これは「環境
交流サロン」が来年度から青葉山新キャンパス地区に竣工した環境科
学研究科棟内へ移転するにあたり、市民向け環境啓発・教育の協同イ
ベントの認知向上と大学施設を会場にすることにより、地下鉄東西線
開通後の集客を促進するための取組みである。今後、シリーズ化など
を企画して自治体、地域住民と大学との知的コミュニティ形成を推し
進めていく。
講座内容
◆東北大学 × 仙台市環境交流サロン講座①
「90 歳から学ぶ未来のくらし~どこか懐かしいけど
◆研究交流会 2015 夏の開催概要
日時:2015 年 7 月 31 日(金)13:00 ~ 17:00
会場:カタールサイエンスキャンパスホール
(旧 工学部管理棟大会議室)
発表者:8 人(発表 20 分・質疑 5 分 / 1 人)
新鮮な体験を~」
日時:平成 27 年 8 月 1 日(土)10:00 ~ 12:00
会場:エコラボ(大会議室、第 4 講義室)
講師:環境科学研究科 古川柳蔵 准教授
対象:小学校 5 年生以上、その保護者 内容:レクチャー、教材映画の鑑賞、ワークショップ
環境複合材料創成科学
佐藤 義倫 准教授
自然環境地理学
境田 清隆 教授
地球物質エネルギー学
岡本 敦 准教授
資源素材設計学
松原 秀彰 教授
環境修復生態学
井上 千弘 教授
つくろう~」
地球システム計測学
村田 功 准教授
日時:平成 27 年 9 月 5 日(土)10:00 ~ 12:00
資源利用プロセス学
村上 太一 准教授
会場:エコラボ(大会議室、第 4 講義室)
水資源システム学
小森 大輔 准教授
講師:農学部 多田千佳 准教授
司会:土屋範芳教授・高橋英志准教授(研究企画室)
◆東北大学 × 仙台市環境交流サロン講座②
「親子で学ぶエネルギー~生ごみからエネルギーを
対象:小学校 5 年生以上、その保護者 内容:レクチャー、メタンガス発生装置作製、
メタンガス燃焼実験
◆研究交流会 2015 冬の開催概要
日時:2015 年 12 月 25 日(金)13:00 ~ 16:30
会場:工学部中央棟「大会議室」
発表者:6 人(発表 20 分・質疑 10 分 / 1 人)
地球開発環境学
高橋 弘 教授
資源再生プロセス学 亀田 知人 准教授
環境生命機能学
珠玖 仁 准教授
エネルギー資源リスク評価学 渡邉 則昭 准教授
環境グリーンプロセス学
渡邉 賢 准教授
エネルギー分散システム学
八代 圭司 准教授
みやぎ県民大学
「みやぎ県民大学」は宮城県が県民の生涯教育の場として運営してお
り、
当研究科では例年「自然環境」をテーマにした講座を開講している。
今年の講座は「地下と環境」と題して、然環境の中であまり知られてい
ない地下の様々な現象を理解して、地下環境を計測・評価するための
手法や環境を保全・利活用するための方策を考える講座を行った。
会場は青葉山の環境科学研究科「エコラボ」講義室で、50 代~ 80
代までの 17 名が受講された。今年の各講義の内容と講師は次のとお
りである。
・10 月 7 日(水)17:30 ~ 19:00
開講式:講師紹介
講義:
「地下環境を視る技術」 佐藤源之教授
・10 月 14 日(水)17:30 ~ 19:00
講義:
「地下空間の利用」 橋田俊之教授
・10 月 21 日(水)17:30 ~ 19:00
講義:
「地下水と土壌環境を守る」 駒井武教授
・10 月 28 日(水)17:30 ~ 19:00
講義:
「地殻のダイナミクス」 坂口清敏准教授
閉講式:挨拶・修了証書授与
94 Coexistence Activity Report 2015
Coexistence Activity Report 2015
95
エコラボ見学
○マレーシア工科大学土木工学専攻との部局間協定締結
(2015 年 12 月 21 日)
環境科学研究科の「エコラボ」は環境負荷の少ない次世代の暮し方
ら日本に古くから伝わる「自然資源の共同利用」を現代に応用するパー
を創出するための実証実験の場として 2010 年の竣工以来、毎年、企
クレット構想のレクチャーとエコラボ前の実地説明があった。その後、
業・研究者・一般市民・学校などの多様な方々が多数見学に訪れている。
吉岡研究室の熊谷将吾助教と葛西研究室の丸岡大祐助教からエコラボ
2015 年 3 月に仙台市で開催された第 3 回国連防災世界会議では世
の建築材料や技法や構造、自立型のエネルギーシステムなどの特徴や
界各国から来日した要人の見学も受け入れた。
小さな電気を無理なく貯める仕組みや人が自然と集まる工夫を施した
12 月には、仙台白百合学園高等学校に関係するポーランド人高校
部屋など当研究科の描く持続可能なライフスタイルを可視化した「DC
生 15 名がエコラボの見学に来訪された。はじめに古川柳蔵准教授か
ライフスペース」の説明を行った。
2014 年度まで実施された教育プログラム「国際エネルギー・資源
Kasim 土木工学科長を始めとする代表団が来日し、本研究科からは
戦略を立案する環境リーダー育成拠点(SERMSS)」での取り組みに
高橋副研究科長らが出迎えた。署名式の後代表団は研究室を訪問し、
おいて、海外との研究教育交流を進めるためのリエゾンオフィスをマ
双方の研究紹介 など情報交換を行った。今後も環境科学、工学、理
レーシア工科大学内に設置していた。さらなる連携促進のため、当研
学と幅広い分野にわたって相互間の教員と学生の交流、共同研究の実
究科とマレーシア工科大学の土木工学専攻との間で 12 月 21 日に連
施、国際環境リーダー育成のための教育プログラムの構築等の双方の
携・協力に関する部局間協定を締結した。UTM より Khairul Anuar
発展に寄与する学術協力を積極的に行うことが期待される。
【環境科学研究科の国際協定】
本研究科では共同研究・教育を進める目的で、
以下にとおり協定を締結している。
国際協力・交流関連
【環境科学研究科の国際協力体制】
本研究科では、海外との関係を重視し、海外の大学と研究や教育の
交流と協力を行っている。中国、インドネシア、ベトナム、タイ、インド、
韓国等アジアを中心に世界中に協力関係があり、現在 6 か所にリエゾ
ンオフィスを設置している。
①西安建築科技大学、②上海交通大学、③ホーチミン市工科大学、
④マレーシア工科大学、⑤バンドン工科大学、⑥ガジャマダ大学
【2015 年の国際交流活動】
○上海交通大学一行の来訪(2015 年 2 月 3 日~ 4 日)
2 月 3 ~ 4 日に上海交通大学から呉旦副学長、国際交流処長、環
境科学学院長と環境科学に関する分野の教授ら総勢 8 名が来訪。東
北大学本部での理事表敬訪問後、青葉山の当研究科で新エネルギー
○大学間協定
○部局間協定
国立成功大学(台湾)
バンドン工科大学(インドネシア)
オークランド大学(ニュージーランド)
上海交通大学(中国)
バンドン工科大学(インドネシア)
西安建築科技大学(中国)
ロシア科学アカデミー・極東支部(ロシア)
ガジャマダ大学農学部(インドネシア)
バリャドリッド大学(スペイン)
マレーシア工科大学(マレーシア)
や廃棄物利用などを行う施設や研究室を訪問した。
その後のディスカッ
コロラド鉱山大学(アメリカ)
ションでは両大学から研究紹介を行い共同研究の可能性について検討
アメリカ合衆国国際教育協会(アメリカ)
○研究・教育協定
ウォータールー大学(カナダ)
清華大学環境科学工程院(中国)
チャルマース工科大学(スウェーデン)
同済大学環境科学工程学院(中国)
を行い、さらに学生や教員の人材交流など連携・交流の推進に向けて
活発な意見交換が行われた。
東北大学(中国)
同済大学(中国)
アジア工科大学院(タイ)
ブラウィジャヤ大学(インドネシア)
ミラノ工科大学(イタリア)
モンゴル科学技術大学(モンゴル)
ホーチミン市工科大学(ベトナム)
96 Coexistence Activity Report 2015
Coexistence Activity Report 2015
97
索引
あ
か
さ
環境科学研究科事務室職員
役職
ページ
相田 卓
助教
52
浅沼 宏 (産業技術総合研究所)
客員教授
64
16
壹岐 伸彦
教授
竹内 美緒 (産業技術総合研究所)客員准教授
今野 麻紀子
56
64
伊野 浩介
助教
土屋 範芳
教授
浪岡 たか子
50
12
井上 久美
講師
50
田路 和幸
教授
目黒 律子
24
井上 千弘
教授
10
轟 直人
助教
吉田 和美
58
宇野 正起
助教
鳥羽 隆一
教授
原田 知子
12
32
梅木 千真
助教
二階堂 敦子
68
大内 東 (北海商科大学)
教授
36
大橋 隆宏
助教
32
岡崎 潤 (新日鐵住金株式会社)
客員教授
60
岡本 敦
准教授
12
た
氏名
役職
高橋 英志
准教授
高橋 弘
教授
事務室長 山崎 洋一
氏名
ページ
24, 68
総務係 係長 本柳 知吉
金野 徳子
な
中村 謙吾
助教
22
佐々木 三知子
は
バール カエル
助教
26
橋本 真一
准教授
教務係 係長 内山 喜美子
20
平野 伸夫
助教
平木 佳子
4
小野寺 牧子
葛西 栄輝
教授
40
藤崎 成昭
教授
30
風間 聡 (工学研究科)
教授
古川 柳蔵
准教授
赤坂 葉子
44
28
上高原 理暢
准教授
佐々原 裕子
8
亀田 知人 (工学研究科)
准教授
46
町田 敏暢 (国立環境研究所)
客員教授
62
川田 達也
教授
20
末永 智一 教授
50
簡 梅芳
助教
10
木下 睦
准教授
68
松原 秀彰
教授
8
金 放鳴
教授
26
松本 伯夫 (電力中央研究所)
客員准教授
66
楠 一彦 (新日鐵住金株式会社)
客員教授
60
丸岡 大佑
助教
40
熊谷 将吾
助教
46
村上 太一
准教授
40
グラウゼ ギド
准教授
村田 功
准教授
42
駒井 武
教授
22
村松 眞由
助教
20
小森 大輔
准教授
44
物部 朋子
助手
68
森谷 祐一 (工学研究科)
准教授
14
八代 圭司
准教授
20
(原子分子材料科学高等研究機構)
26, 36
三枝 信子 (国立環境研究所)
客員教授
62
境田 清隆
教授
38
坂口 清敏
准教授
佐藤 有一 (新日鐵住金株式会社) 客員教授
ま
18
や
横井 太史
横山 俊
60
佐藤 義倫
准教授
里見 知昭
助教
16
珠久 仁
准教授
50
下位 法弘
准教授
32
白岩 佳子
助手
32
白鳥 寿一
教授
32
鈴木 敦子
助教
48
須藤 孝一
准教授
32
スミス リチャード
教授
52
渡部 良朋 (電力中央研究所)
関根 良平
助教
38
和田山 智正
セルゲイ コマロフ
教授
相馬 宣和 (産業技術総合研究所)客員准教授
98 Coexistence Activity Report 2015
吉岡 敏明
6
吉川 昇
ら
李 玉友 (工学研究科)
わ
渡邉 則昭
劉 予宇
渡邉 賢 (工学研究科)
助教
8
助教
24
教授
46
准教授
54
教授
44
准教授
36
准教授
22
准教授
52
客員教授
66
教授
58
54
64
Coexistence Activity Report 2015
99
発 行 : 東北大学大学院環境科学研究科
企 画 : 広報室
発行日 : 2016 年3月31日
制 作 : コミューナ・トランスレーション・デザイン
有限責任事業組合
お問い合わせは下記に
[ 環境科学研究科 総務係 ]
TEL 022-752-2233
FAX 022-752-2236
〒 980-0845 仙台市青葉区荒巻字青葉 468-1
http://www.kankyo.tohoku.ac.jp/
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