レンガ内部の9割が空気!?でも、レンガの中にどうやって空気を入れるのですか?「小さな孔をたくさん空けてやります。基本的に、空気の熱伝導率に比べて、固体の熱伝導率は金属アルミニウムだと1万倍ぐらい高い。できるだけ固体の部分を減らして、空気の容積を増やすことが要求されます。「9割が空気」のレンガは従来品に比べてグッと軽い!原材料が1割にすぎないのに、どうしてレンガの強度が保てるのでしょうか。特殊な製造法......、なんだかすごそうですね。それが特殊な製造法なんですか?「正確には、『ゲル化凍結法』という製法です。それとも......!?「高野豆腐やしみ豆腐は、冬の寒い日を利用して外で凍結した豆腐が、翌朝の太陽によって乾燥してできるもので、内部には空気の孔がたくさん空いています。本当に高野豆腐のようにつくっているんだ!「そうなんです。原料となる粒子をゲル体の中に入れて凍結させると、寒い日にできる霜柱のように、氷とセラミックス粒子が分離して結晶化します。これは、氷結晶の独特の性質からきています。次の図に示したように、氷の柱を取り囲むようにセラミックス粒子が移動して凍ります。わかりやすい実験でいうと、湯飲みのお茶を凍らせると、お茶の濃い部分と、薄い部分に分離して凍ります。氷の性質が巧妙に利用されている打開策を探して北海道へゲルである必要性はどこにあるのでしょうか。「水とセラミックス粉だけでも試してみましたが、それだと凍結するときに氷が自由に成長してしまうのです。雪の結晶のように、一本の柱から次々と枝分かれした氷が結晶化して、大きく成長してしまう。すると氷を溶かしたときにそこが大きな孔になって残ります。望ましい氷結晶は、蜂の巣のようなハニカム構造をした形です。自由に成長させないために、液体と固体の中間であるゲル状のものを使います。寒天ゼリーのような状態で凍らせるほうが、氷結晶は自由に成長しない。均一な孔をどうつくるかこうした工夫によって、「小さな孔がたくさん空いたレンガ」はできたのだが、それでも不規則に空いてしまう氷の孔が、福島さんは気になったという。「不規則な孔」は、レンガの強度に関わる重要な問題だからだ。「ハニカム構造というのは、縦に押す力に対して非常に強い構造です。レンガとしての強度を保ったまま空気の孔を増やすのは、これに相反する方向性ですが、強度と低熱伝導率を両立させるために、できるだけ熱伝導率の低いセラミックス原料を使っていました。氷の熱伝導率より低い原料だと、どうしても不規則な氷の成長が避けられず、ときどき大きく成長してしまう氷が出てくる。それが不規則な孔になります」なかなか打開策が見出せず、困った福島さんは、さまざまな研究分野を当たって、解決法を探ったという。した模索のなかで、産総研北海道センターでおこなわれていた「不凍タンパク質」の研究に行き当たった。不凍タンパク質とはなんだろう。南極海の魚はなぜ凍らないかもともとは、アメリカの研究者が1960年代に、北極や南極で生きる魚はなぜ凍ることなく生きているのか......という疑問から、極地にいる魚の血液の中に、凍りにくいタンパク質の血漿(けっしょう)が含まれていることを突き止めた。氷は、まさしく雪の結晶がそうであるように、六角形をした結晶の側面が伸びていくことで大きく成長する。不凍タンパク質は、その結晶の側面にくっついて、氷を成長させないように機能しているのだ。不凍タンパク質のはたらきだから、不凍タンパク質をもつ極域の魚たちは、凝固点降下によってマイナス2~3度にもなる冷たい海の中でも血液を凍らせることなく生き延びている。問題は、この不凍タンパク質が、極地の魚の血液からしか精製できなかったことだ。1グラムあたり130万円以上もの高値がつく“高級品”だったという。これを安価に精製するために、北海道センターのチームは、北海道の植物や昆虫などにもこの不凍タンパク質の成分があることを発見し、食品メーカーとの共同研究を通じて不凍タンパク質を安価につくる技術を開発していた。福島さんが担当の研究者に連絡を取ると「不凍タンパク質が、他の想像もつかない分野で使える日がいつか来ると思っていました」と歓迎されたという。生物分野で開発した技術が、セラミックスという素材分野で活かされる──。研究者冥利に尽きる瞬間だろう。「産総研にはじつにさまざまな研究分野があるので、所内を探索するだけでもいろんな可能性が広がるんです。%入れるだけで、氷のサイズは小さくそろった粒になりました。実際の製品のレベルでは、ここまで追求する必要はないそうだが、研究レベルで断熱の数字を出すためには、この生物分野の研究が役立ったということだ。震災後の節電対策が転機にこの断熱レンガを製造する工場が現在、パートナー企業によって建設中だという。凍らせてから乾燥・焼き付けをおこなう特殊な製法のため、従来のレンガ工場では製造することができないというから、価格も高めになるのだろう。%が捨てられていた熱エネルギーがグッと改善される。CO2の削減にもなり、燃料費の削減にもつながる。%もの熱エネルギーを節約していけるのは産業界にとっても朗報だ。「この小さな気泡をセラミックスの中につくる「多孔体」の技術は、2006年頃から開発を始めました。1999年でしたか、当時の石原慎太郎都知事がペットボトルに入れたススを振って、ディーゼルエンジンを追放すると宣言しましたね。そこで、多孔体を使ってノックス(窒素酸化物)など有害物質を吸い取るフィルターの用途を考えていました。全国各地で大型施設の電力消費が抑えられ、喫緊の課題として多くの研究者が節電に取り組んだ。そのとき、多孔体が断熱材として機能するのではないかと「研究を水平展開」してみたのだと福島さんはいう。断熱性を高めて、エネルギー消費を抑えることに視点を切り替えたのだ。「じつは、現在の市販のレンガの技術は、70年前からほとんど変わっていないのです。レンガに適した良い土を練って乾燥させ、焼いて固める。いってみれば、1000年以上前から、良い土がある場所で、レンガや陶磁器は同じようにつくられてきました。そのレンガの製法においても、内部に孔を空けて断熱材としての役割を担おうという発想はあるんです。原料の中におがくずを入れたり、有機物のアクリルボールを入れて焼く。すると中に孔が空きますから、断熱効果は上がる。焼く段階でおがくずなどを燃焼する過程でCO2を出してしまう。これでは断熱によって減らそうとしているのに、製造時に炭酸ガスが出てしまっている。CO2が出ない水や氷を使って孔をつくることを考えたんです。CO2の削減を実現するには、製造時の排出についても考慮する必要がありますから」かつて最初に土を焼いてレンガをつくった先人たちも、こんなに進歩したレンガを見たら、いったいどんな顔をするのだろうか。「セラミックス」とはなにか「彼らは、“ちょうど良い土”を水で練って成形して焼き付けた。良い土とは、天然ものの粘土のことです。化学的にいえば、二酸化ケイ素と酸化アルミニウムを含む粘土です。これに水を加えて成形し、それを焼いたものがレンガになったり、陶磁器になったりしました。場所によって土の素性は変わります。ここ愛知県では、昔から良い土が採れたので、瀬戸焼や常滑焼などの焼き物が発達したのです。土の中に含まれる金属は焼くことで酸化され、非常に熱に強い酸化物になります。金属が酸化したものが『セラミックス』なのです」なるほど、なんとなく耳に馴染んだ言葉としてあえてお訊ねしていませんでしたが、「セラミックス」ってそういう意味なんですね。レンガの技術は、現代の化学産業へと綿々とつながっている。