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地球にもヒトにも優しい ファインバブル技術
洗浄技術を中心に/19世紀末から研究
ファインバブルとは何か
気泡は古くから利用されてきた技術だ。そのサイズが小さくなることにより、さまざまな特性が現れる。これを活用しようとするのがファインバブル技術である。
気泡の研究開発は19世紀末から開始され、その100年後の1980年代に数十マイクロメートルの気泡を選択的に発生する装置が開発される。そして21世紀になって1マイクロメートルより小さい気泡が存在するデータが発表された。その当時からさまざまな効果が示されたが、なかなか期待通りには実用化されなかった。
今から11年前の2012年に、産業としての実用化と健全な新市場創成を目指し、微細気泡産業会(現ファインバブル産業会)が設立された。共通の辞書と物差し、そして国際的な仲間づくりを目指す国際標準化活動を開始した。
17年にファインバブルに関する最初の国際規格ISO―204800(JIS B 8741―1として19年発行)が発行されて、直径100マイクロメートルより小さい気泡は「ファインバブル」、そのうち1マイクロメートルより大きい気泡は「マイクロバブル」、小さいものは「ウルトラファインバブル」と定義された。
気泡そのもののサイズや数濃度の測定法、発生装置の評価法、さまざまな応用における効果の評価法などの国際標準化が進んでいる。ファインバブル技術が、国連が提唱する17の持続可能な開発目標(SDGs)にどのように貢献するかを示すガイドライン文書も、21年に発行された。
働く環境改善・時間短縮
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簡易噴射機などを用いて、ファインバブル水でトイレを清掃する。高い洗浄効果で、水の使用量を抑えて省力化にもつながる(西日本高速道路エンジニアリング関西提供)
洗浄技術としてのファインバブル技術
各種応用の中で、最も先行して産業化され、普及が進んでいるのが洗浄応用である。サイエンス、MTGなど各社の魅力的なブランドのシャワーヘッドの効果は、毎日のテレビコマーシャルでなじみがある。それまで地味であったシャワーヘッド付け替え用の市場が、高付加価値製品の新市場として創成され、アジアを中心とした海外に、急速に普及しつつある。ホテルがこの採用をうたって集客効果を高めるほか、浴槽や、口中の洗浄用の器具、ペット用のサービス提供などのビジネスも拡大している。
衣服や繊維製品の洗浄用では、東芝ライフスタイルが17年にウルトラファインバブル技術を用いた家庭用洗濯機を発売。その省洗剤、省エネルギー性能が好評である。そのほか、繊維加工業界においても技術の採用が進みつつある。
製造業では機械部品の加工油や離型剤などの洗浄に実用されている。またメッキ工程内での多段階にわたる薬液の水洗や半導体プロセスにおけるクリーン洗浄などでも広く取り入れられ始めている。一方、メンテナンスとして車両、重機・農機の洗浄活用も進んでいる。
清掃用途では西日本高速道路グループが開発し全国のサービスエリア・パーキングエリアに展開したトイレの洗浄や、橋梁などの大型構造物に付着した凍結防止剤由来の塩の洗浄、一般大型商業施設での床の清掃向けに実用化されている。
いずれにおいても薬剤・水の使用量、エネルギー抑制のみならず、乾燥に必要な時間を含めた作業時間を大幅に低減できるなどのコストメリットと、作業員の働く環境改善とを同時に実現できている。
家庭では、おそうじ本舗を全国でフランチャイズ展開するHITOWAライフパートナーや丸山製作所がエアコン洗浄機材を開発し、サービス展開しており、好評だ。
医療分野においても、低コスト・省エネをかなえる手術器具の洗浄・滅菌技術が開発されている。
特性生かす提案/新たなアイデア 次々実証
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ワイビーエムが取り組む諫早湾での貧酸素対策。濃縮酸素を使用してファインバブルを生成し、海水の溶存酸素濃度を上げてアサリの養殖漁場の環境改善に寄与する -
ファインバブル生成装置「agriGaLF(アグリギャルフ)」を用いて、高品質ブランドトマト農園を展開するIDEC。高濃度に酸素が溶存するファインバブル水を作物に与えることで、その生育促進を促す。 -
今後期待されるファインバブルの多様な応用
洗浄のほかにも、水や液体を使うさまざまな産業応用として、その特性を生かす技術がさまざまに提案され、実用化が進んでいる。
機械加工では洗浄以外にも、切削・研削時の加工速度向上、工具の寿命延伸、製品の熱変質防止などの効果が報告され、現場に合わせたノウハウが蓄積されている。
環境改質では海、河川、湖沼といった水中の溶存ガス濃度の管理と水質向上に役立っている。例えば、ワイビーエムが開発した装置は、諫早湾の貧酸素対策に効果を上げている一方、藻類の効果的浮上除去では世界各国で実用化が進んでいる。
漁業ではファインバブルで餌やり時の酸欠を抑え給餌量を増加させるなど、養殖の生産効率を大幅に向上する効果も報告されている。IDECやOKエンジニアリングなどの装置が養殖用に海外展開されている。
富喜製作所が漁業者と共に開発を進めてきた、船上での血抜き工程による鮮度維持技術のほか、活魚輸送にも活用されつつある。品質を高めるのみならず、食品ロスの低減にも寄与している。
農業分野では発芽・成長促進などの効果が報告され、スマート農業における品質・成長管理の有力なツールとして期待されている。今後、世界での要求に応える減農薬農業、節水型農業への可能性も示されている。この分野において、IDECは自社で高品質ブランドトマト農園を立ち上げたほか、ハワイなどの農園の生産性向上で実績を上げている。
食品への応用として、キユーピーでは業務用マヨネーズの食感制御と保存性改善をファインバブル技術で実現している。
化学工業における液相系反応の効率化への挑戦も進みつつある。また、排出ガスから回収された二酸化炭素(CO2)の地中やコンクリート中への固定化の効率改善も期待されている。
多様な分野の研究者・技術者からの関心が高まり、新たなアイデアが次々と実証されつつある。エネルギーと時間、あるいは化学物質の使用量抑制につながるファインバブル技術は、水と水中のガスを直接道具や原材料とし、あるいは生物の生育環境として用いるなど、幅広い産業・民生応用分野で、今後ますます活用されていくだろう。
【執筆】AIST Solutions コーディネート事業本部 事業化推進部コーディネータ 綾 信博 氏
1982年、東大工卒。89年、工業技術院(現産業技術総合研究所)に入所以来、微粒子、ナノテクノロジー、レーザー加工技術などの研究、産学官連携プロジェクトの立案・運営に従事する。2023年4月、産総研の100%子会社のAIST Solutions設立に伴い、移籍。
2013年、ISO/TC 281ファインバブル技術に関する専門委員会創設以来、委員会マネージャーを務める。22年よりファインバブル産業会理事。