海洋温度差発電コミュの深層水が豊穣な海を育む（大内氏インタビュー〜文藝春秋2009年1月号より）

昨日、紹介してもらったURLの中に、沖ノ鳥島でのプロジェクトに関る大内氏のインタビュー記事が載ってました。
深層水や海洋温度差発電の発言もあるので、ご参考までに。。

http://www.ooci.co.jp/www/download_projects/ooci_063_200901.pdf

『サイエンティスト異能列伝　　竹内薫（科学作家）』（文藝春秋2009年1月号）
　
　世の中に脱サラはよくあるが、理系研究者が脱サラしてコンサルタント業務を始め、国家的な実験プロジェクトを推進する、というのは、あまり耳にする話ではない。その男は、５２歳の働き盛りで大手海運会社の商船三井を辞め、海洋深層水に残りの人生を賭けた。いったい何が男を駆り立てたのか？今回は、東京大学特任教授・大内海洋コンサルタント代表取締役の大内一之に海洋深層水が秘める大いなる可能性を伺う。


第６回　深層水が豊穣な海を育む
大内一之（東京大学大学院工学系研究科特任教授）

漁業資源とエネルギーの枯渇が懸念される中、海洋国家・日本に思いがけない救世主が現れた

【人生を狂わせた発明】
　父親が外航船の船長をしていたため、大内は、子供のころから自然と海に親しみがあったという。しかし、なぜか船に乗るよりも造るほうに惹かれてゆき、大学では船舶工学科で造船を学ぶことになる。
　「最初は商船三井という船会社に入ったんですが、入社動機はやっぱり船全体をやりたかったから。これが造船所にいくと、エンジンの専門家とか、艤装の専門家とかね、そういうふうになっちゃうわけですね。僕は船の全体を扱う仕事をやりたかった。ところが、課長になったときに、偶然にも『プロペラ・ボス・キャップ・フィン』という装置を研究することになって・・・」
　プロペラ・ボス・キャップ・フィン（PBCF）とは、通常のプロペラ（スクリュー）の真ん中に小さな羽をつけることにより、プロペラが生み出す渦をなくし、船が効率よく推進できるようにする装置で、大幅な省エネ効果につながる発明だ。大内はこの画期的なフィンの開発の陣頭指揮を執り、造船学会賞や運輸大臣表彰を受け、同時に博士号も取得した。PBCFは累計で１５００基を売り上げ、いまだに会社に年間数億円の利益をもたらしているそうだが、皮肉なことに、この「成功」が順風満帆だった大内の会社人生を狂わせることになる。
　「ゼネラリストになりたいと思っていたんだけど、社内ではスペシャリストにされちゃったんですね。そうするともう傍流へ行かされちゃうんですな、大企業っていうのは。研究者は出世しないだっていうんですよ。同僚が部長とか役員になってる時代でね、出向先のナカシマプロペラから本社に帰っても先が知れてる。それならば他にいろいろ楽しいこともやりたいから、うまくいくかどうかわからんけど、清水の舞台から飛び下りる気で独立したんです」
　コンサルタント業が成立しづらい日本で、大内は、大きな賭けに出た。人生の大海原に船出したのである。
　
【世界の魚の半分は０．１パーセントの海で育まれている】
　独立前に出向していたナカシマプロペラで、大内は、PBCFの他にもうひとつの宝物を手に入れていた。それは「密度流拡散装置」という機械だ。
　「これはマリのフォーラム２１という農水省の外郭団体でやりました。三重県の五ヶ所湾という狭い閉鎖性の湾の下が、ヘドロが溜まって酸素が少ない状態になり、死んだ海になってしまった。貧酸素水塊というんですけど、それを解消するために、底の部分の海水を汲み上げて、湾内全体をうまく撹拌する。そういう機械の研究をやっていたんです。
　当時、東大（駒場）の総合文化研究科におられた高橋正征先生（海洋生態学）がマリノフォーラムの委員をやられてまして、この密度流拡散装置（下の水と上の水を引っ張って、混ぜながら横に密度流として流すというコンセプトの装置）を使って大きな海も混ぜられないかというんですよ。
　そのとき高橋さんとディスカッションしたのは、世界の海のうち――これは私もほんとに驚いたんですけども――わずか０．１パーセントの海域だけ、湧昇流といって海洋深層水が湧き上がっている場所があるんですね。有名なのは南米西海岸（ペルー沖）とか、アフリカ西海岸（カナリー諸島）。そういう湧昇海域は栄養豊富な深層水が湧き上がっているため、プランクトンが豊富です。そのたった０．１パーセントの海域から、世界の魚の５０パーセントが生産されているというんですよ。これはすごいですね」
　０．１パーセントという数字は、もともと１９６９年にアメリカのジョン・ライザーという人が「サイエンス」という雑誌に発表したもので、当時は世界に衝撃を与えたが、今では定説になっているのだという。

【海洋深層水はなにか】
　いよいよ今回のメインテーマの海洋深層水である。よくペットボトルの飲み水などで耳にする言葉だが、海洋深層水とは、いったいどこにあり、どのような特徴があるのか。
　「文字通り海の深いところにあるわけですが、実は特徴が大きく三つありましてね。第一に温度が低いということ、第二に無機の栄養塩（チッソ、リンなど）をたくさん含んでいるということ、第三に雑菌が少なくて清浄である。この三つの特徴があるわけですね。
　これを日本では脱塩して飲み水にしたり、主に清浄水として使っているんですけども、栄養分を豊富に含んでいるため、肥料でもあるんですね。チッソ肥料とリン肥料。これが深さ２００メートルの以下のところに眠っているわけです。なぜ上に昇ってこないかというと、海の表層は太陽で温められて、比重が軽くなっているんですね。水が軽いわけですね。下は重いんです、冷たくて。そうすると水の上に油が乗っている感じになる」
　同じ水なのに、表層水と深層水は性格が大きく異なり、混ざることもない。深度２００メートルくらいのところには「密度躍層」と呼ばれる層があり、たとえば潜水艇で潜っていくと、この境界層のところでポーンとトランポリンのように跳ねて返ってしまうのだという。それにしても、なぜ、大内は海洋深層水にこだわるのか。
　「海流が少々流れようと、上下はなかなか混ざらないわけですね。肥料は、結局何に利くかというと、植物をつくるための光合成なんです。そうすると下のほうは長年にわたってずーっと蓄積された肥料がリッチなままですが、上では光合成により消費されてしまいます。光合成というのは、地球上でいちばん重要な化学反応で、生命の源です。これは太陽光と二酸化炭素と水から、炭水化物と酸素ができるわけですが、微小のチッソやリンや鉄などがないと、光合成は起こらないんですね。ところが太陽に照らされる表層では、そういう微量元素は全部消費されちゃってほとんどない。特にチッソやリンのような栄養素はゼロなんです。だからそれ以上、植物プランクトンは育たないんですよ。肥料がなくて。これが特に南洋の海では肥料が乏しい状態で、『海の砂漠』と言われている。
　しかし、暖流と寒流がぶち当たったりすると、そこで上下循環が起きて、下の水が上がってくるため、栄養もあがってきて、太陽に照らされると光合成が起こる。
　で、漁獲量は餌のプランクトンの量に支配されるわけですよ。食べ物の量しか魚もできない。魚も、小魚→中魚→大魚と食物連鎖がありまして、まず食物プランクトンができて、それを食べる動物プランクトンができて、それを食べる小魚→中魚→大魚といくわけですね。そのたびに、蛋白質の量としては十分の一ずつになっていく。
　そういう海の食物連鎖のピラミッドがあるから、まずは一次生産の植物プランクトンがなければどうしようもない。その制限要因はチッソやリンだということで、深層水が湧き上がっているところなら植物プランクトンがたくさんできると。まあこういう構造が明らかになってきたわけですよ」
　ちなみに、ここでいわれる海洋深層水は、グリーンランド沖から沈み込んで２０００年の周期で地球全体を循環している「ベルトコンベア」と呼ばれるものとは少しちがう。いや、正確には、深度２００メートルから下は、１０００メートル、１万メートルまで、すべて海洋深層水なのだが、大内が注目している海洋深層水は、光が差し込まなくなった２００メートルあたりの「深層水の上澄み」を指すのである。
　「たとえば相模湾の例だと、２００メートル、３００メートルのところで海水の性格がごろっと変わるんですね。光合成が行われる場所と、真っ暗な闇のところでは水質が違う。栄養が下は消費されない、上は消費されていると。
　天然の漁場で深層水ができるのはペルー沖。あそこはアンチョビーというイワシが海の色が変わるほどできて、それを食べに鳥が来るわけですよ。この鳥がまたたくさん来て糞をするわけですね。それがチリとか硝石とか、グアノとかいうものになって、それをまた人間がとってきて肥料の原料にしているわけですよね。畑に撒いているわけですよ。その原料は基本的には深層水で光合成をした植物を食べた魚をとっているわけです。循環しているわけですね」

【豊洋から拓海へ】
　自然の漁場は海洋深層水が湧き上がっている場所であり、それは、広大な海の面積の０．１パーセントを占めるにすぎない。人工的に海洋深層水を汲み上げて魚がたくさん育つようにすることは、海洋学者や水産学者の長年の夢だったという。そして、その世界初の試みは日本の富山湾で今から二十年ほど前に行われた。プロジェクト名は「豊洋」。
　「これ、１９８９年ですが、日本が世界で初めて取り組んだんですよ。富山湾の水深２５０メートル付近の深層水を１日に３万トン弱汲み上げるというものです。しかし、豊洋はテクノロジー的に準備が周到でなく、台風でパイプが折れたり、一年後には金属疲労で下から１００メートルが脱落しちゃったりして、いろいろ教訓を残したんですね」
　豊洋では、せっかく汲み上げた海洋深層水が、冷たくて重いため、またすぐに沈んでしまったのだという。単に汲み上げた水を噴水のように撒いただけだからだそうだ。
　栄養分に富んだ深層水をどうすれば光が届く範囲に留めておくことができるのか。豊洋でわかったさまざまな問題を一つずつクリアして、２００３年にスタートした新たな実験プロジェクト「拓海」だ。
　「表層の軽くて温まっている水と、深層の冷たい水を適当な比率でブレンドして撒くわけですよ。拓海の場合は、下一、上二の割合で混ぜて出すと、ちょうど水深２０メートルのところの密度と同じになるんで、まず２０メートルにずーっと横に流れる。これはですね。五ヶ所湾のマリノフォーラムで出てきた、いまはもう亡くなったんですけど、元日立金属の人のアイディアなんですね。それで私が設計して、とにかく実物をつくったんですけども、それがまあうまくいったんで、『あ、これを拓海に使おう』ということになったわけです」
　拓海はかなり大きく、背の高さが３０メートルもある。建造費も８億円かかったという。まるで巨大な浮子のような恰好をしているが、設計には豊洋の教訓が生きている。たとえば、豊洋は横に広がった形状だったため、波の影響をもろに受けてしまい、パイプが壊れやすかった。その点、縦に長い拓海は、波の影響を最小限に食い止めることができる。そして、最大の改善点は、汲み上げた深層水と表層水を１対２の割合で「ブレンド」して水平方向に流す技術であり、これは、大内が以前に開発した密度流拡散装置が大きなヒントになっている。
「ライザー管は直径１メートルですよ。これは日本鋼管（現ＪＦＥスチール）でつくったんです。全部で１５０トンぐらいあるんですけどね。この板の肉厚が３センチ強。それをＩＨＩさんに持っていって、ドックへ繋ぐ。
　浮体は相生でつくったんです。ここから水が出るわけですね。これを大型クレーンでよいしょと出して、海につけるという。こんな変てこりんな恰好をしたものは、世界でもまたとないものです。この鋼材重量は５００トンもありましたね。重心安定のためのセメントパラストも入れて１０００トンちかくあります。
　シンカーはコンクリートの塊ですね。これを１０００メートルの海底にどーんと沈めて、そこからチェーンとワイヤーとずーっと１０００メートルぐらいつないで、拓海を繋ぎ留めるわけです。これは東亜建設さんと日本サルヴェージさんがやったんですね」
　５年のプロジェクトの間に台風が何度も通過したが、拓海は、びくともしなかったという。耐久性は折り紙付きなのである。しかし、肝心の栄養分の長時間滞留という目的は達成されたのだろうか。
　「拓海から流れた深層水がどのように拡散して行くのか、周辺海域を採って調べたところ、うまく周囲に栄養塩が分布していたわけです。１日から２日後ぐらいの様子を観察しながら、アメーバのように拡がってゆく。その栄養の分だけ消費して、植物プランクトンが出てくる。だけどこれ難しいんですね。計測が。東大の淡青丸という船で、１週間借り切ってやったんですけれども」

【意外と難しい検証作業】
　５年のプロジェクトは無事に終了した。現在、大内は拓海プロジェクトの結果をまとめているところだが、検証作業は一筋縄ではいかないという。
　「海域があんまり荒れなければ、効果が出て魚は増えるだろうという確信はあります。マリノフォーラムでは実用機を開発しなきゃいかんというけれど、『じゃあ何トン漁獲高が増えるのか？』という問いに答えるためには、まず植物プランクトンがどのくらい増えるのかという算定をしなきゃいかん。そのためには、汲み上げた深層水が海でどのくらい希釈されるのかを観測しなければならないのですが、これが難しいんですね。どの程度の深層水を汲み上げれば、どれくらい植物プランクトンが増え、どれほどの漁獲高増につながるのかという見積もりは、より一層難しい。
　現時点で言えることは、１日あたり１０万トン程度の汲み上げ量では、大海に小便に近くて、８億円もかけたのに、魚は１０年で８億円も水揚げがあるとはちょっと考えられない。それはやる前からわかってたんですけど、じゃあどのくらいの大きさにすれば費用対効果が黒字になるか。これは海域の性格にもよりますし、場所にもものすごく依存するんですけど、そういうのを今度研究せにゃいかんと」
　実際にプランクトンがどれくらい増えたかを調べるのは難しく、また、魚がどれくらい増えたかは、もっとわからないという。なぜなら、仮にプランクトンが増えたとしても、それを食べた魚は定着せずにどこかへ泳いでいってしまう可能性があるからだ。
　「まず設備を大型化しなきゃいかんですね。初めは日量５０万トン汲み上げようと思ったんだけど、おカネがないから泣く泣く１０万トンにしたんですよ。ほんとは１００万トンから５００万トンぐらい。ライザー管も、いまは直径１メートルだけど、３メートルぐらいとかね。今が８億円だから、まあ大型タンカー並みに１００億円ぐらい出しゃあ、そのぐらいできると」
　それにしても、１００万トンも汲み上げてしまっても、海洋深層水はなくならないのか、ちょっと不安になるが、地球上の海水全体の９５％は海洋深層水で、ほぼ無尽蔵と考えられるため、汲み上げたからといって枯渇する心配はない。
　
【海洋深層水で発電もできる】
　ところで、海洋深層水には、まったく別の利用法があるという。それは驚いたことに、温度差を利用した発電なのだ。
　「もう１９世紀の末から、温度差で発電するという技術はわかっているわけです。どういうことかというと、温度差でアンモニアみたいな作動流体を蒸発させて、タービンを回して、またそれを液化して、深層水で冷やして液体にして、また今度は表層水であっためて蒸発させる。水は１００度までだけど、アンモニアを使えばそれが２０度ぐらいでできる。だから水の代わりにアンモニアを使って、蒸気と液体のサイクルをつくる。で、気体になれば圧力がぽーんと上がるから、タービンを回して発電できる。これが海洋温度差発電の原理です。
　これは佐賀大学にいた上原春男先生が昔からずーっと研究してまして、最近文科省の２１世紀COEプログラムの予算をとりまして、佐賀大にプロトタイプをつくってさまざまな実験をして、技術も進化している。熱交換器もいろいろな改良をやって、ネットで７割近く出るようになったんですよ。つまり全発電量の３割で自分を動かして、残りの７割は外に出せる。
　水深８００メートルから深層水を５０万トン汲み上げる。５０万トンやるとだいたい４０００キロワットですね。正味で３０００ぐらい出せるんじゃないかと。で、浮体は拓海型で、プラント室を設けて、熱交換機があって、それでエレベーターかなんかつけて。で、温度差発電をしても、まだ温度差が少し残るんで、それを今度淡水をつくるのにも使えるんですね。副産物で淡水も出す。電力と淡水と漁場造成。この３つを同時につくって、無人島もこれ一基浮かせれば居住可能になる。こういうことをいま提案してるんですよ。
　深層水だけで食糧、エネルギー、淡水という３つの重要なインフラをつくり出せる。これをいま一生懸命やっているわけです」
　　
【ジャズが教えてくれたもの】
　母親がピアノの先生だったので、幼いころからクラッシック・ピアノを習っていた大内は、高校のとき、たまたまレコード屋で聞いたセロニアス・モンクのピアノの衝撃を受け、その後はジャズ一辺倒になってしまったのだという。
　「大学時代勉強もせずジャズをやってましたですね。好きなジャズ奏者っていうとビル・エヴァンスとか、キース・ジャレットとか。ジャズのいいとこはね、自分のテクニックの許す範囲でできる。
　クラッシックは、まず楽譜ありき。ショパンとかリストとかあんな、超絶テクニックのある人がつくった楽譜を、一応トレースできないとできないんですね。それを簡単に弾けるようになって、はじめて自分が出せる。そうすると１日何時間も、ものすごい指の練習をしないとついていけないですよ。
　でも、ジャズは自分でつくるアドリブの世界だから、自分のテクニックの範囲内で表現すりゃいいわけですからね、これ楽しいですよ」
　好きなジャズの話になると、少しはにかみながらも、目が輝く大内だが、ジャズをやることと海洋の研究のつながりついて訊ねると、しばらく考えたあと、こう答えてくれた。
　「ジャズというのはいくらテクニックがあっても、自分の個性がないと全然認められない世界なんですよね。コピーじゃだめなんです。研究もそうです。コピーはあかん。やっぱり常に独自性を持ってないといかん。まあコピーのほうが儲かるんだけど（笑）。なんか生み出すにはね、やっぱり真似したんじゃいかんと、独自性を常に出そう出そうとしてないといかんということですよね」（文中敬称略）