Jonathan Trent: Energy from floating algae pods

ジョナサン・トレント「次世代バイオ燃料生産: 海に浮かべる 藻のゆりかご」

Translator: Joseph Geni Reviewer: Morton Bast

翻訳: Yoshiaki Fujita 校正: Akiko Hicks

Some years ago, I set out to try to understand

数年前から バイオ燃料の 開発にあたり

if there was a possibility to develop biofuels

ある可能性を追求してきました

on a scale that would actually compete with fossil fuels

化石燃料に対して競争力のある 規模のものを

but not compete with agriculture for water,

食糧生産に必要な水 肥料や土地を奪わずに

fertilizer or land.

開発できないかというものです

So here's what I came up with.

これがその解決案です

Imagine that we build an enclosure where we put it

容器を作って海面下に浮かべ

just underwater, and we fill it with wastewater

それを排水と 油分を生産する

and some form of microalgae that produces oil,

微細藻類で満たす考えです

and we make it out of some kind of flexible material

柔軟性のある素材で作るので

that moves with waves underwater,

波の影響を受けて動きます

and the system that we're going to build, of course,

もちろん微細藻類の成長には

will use solar energy to grow the algae,

太陽光を使い

and they use CO2, which is good,

藻類は二酸化炭素を吸収してくれながら

and they produce oxygen as they grow.

増殖し 酸素を放出します

The algae that grow are in a container that

微細藻類は周辺の水に熱を放出する

distributes the heat to the surrounding water,

容器の中で増えるので

and you can harvest them and make biofuels

これを収穫して バイオ燃料や化粧品

and cosmetics and fertilizer and animal feed,

肥料や飼料として使えます

and of course you'd have to make a large area of this,

当然 培養には 広い面積を要するので

so you'd have to worry about other stakeholders

漁師や船舶等との利害関係も

like fishermen and ships and such things, but hey,

考えなくてはいけませんが

we're talking about biofuels,

将来の燃料事情を思うと

and we know the importance of potentially getting

代替となる液体燃料を得ることが

an alternative liquid fuel.

大変重要であることは事実です

Why are we talking about microalgae?

では なぜ微細藻類を使うのでしょうか？

Here you see a graph showing you the different types

このグラフはバイオ燃料の生産に使える

of crops that are being considered for making biofuels,

様々なタイプの穀物を表しています

so you can see some things like soybean,

大豆は１ヘクタールあたり 年間５百リットル程の

which makes 50 gallons per acre per year,

バイオ燃料を生産できます

or sunflower or canola or jatropha or palm, and that

他にもヒマワリやカノーラ ジャトロファやヤシなど色々ありますが

tall graph there shows what microalgae can contribute.

一際高い値を示しているのが微細藻類です

That is to say, microalgae contributes between 2,000

大豆の年間５百リットルに比べて

and 5,000 gallons per acre per year,

微細藻類は１ヘクタールあたり

compared to the 50 gallons per acre per year from soy.

年間２万から５万リットル以上もの 燃料を生産できます

So what are microalgae? Microalgae are micro --

では 微細藻類とは何でしょうか？

that is, they're extremely small, as you can see here

マイクロ・スケール つまりとても小さい

a picture of those single-celled organisms

単細胞生物で ヒトの髪の毛と比べると

compared to a human hair.

この様に見えます

Those small organisms have been around

この小さな生物は大昔から

for millions of years and there's thousands

何千もの種類が

of different species of microalgae in the world,

生息しています

some of which are the fastest-growing plants on the planet,

中には 地球上のどの植物よりも 速く増え

and produce, as I just showed you, lots and lots of oil.

先ほどお見せしたような 多量の油分を生産するものもあります

Now, why do we want to do this offshore?

ではなぜ このシステムを 海上に作るのでしょうか

Well, the reason we're doing this offshore is because

海上で行う大きな理由は

if you look at our coastal cities, there isn't a choice,

沿岸の都市を見ると分かるように 他に良い場所がないからです

because we're going to use waste water, as I suggested,

藻の栽培に排水を使うわけですが

and if you look at where most of the waste water

よく見てみると

treatment plants are, they're embedded in the cities.

排水処理場は 街の中に組み込まれています

This is the city of San Francisco, which has 900 miles

サンフランシスコの地下には

of sewer pipes under the city already,

約1400Km に及ぶ下水管があり

and it releases its waste water offshore.

沖に排水を放出しています

So different cities around the world treat their waste water

世界中 都市によって 排水処理の仕方は違い

differently. Some cities process it.

排水を浄化する都市もあれば

Some cities just release the water.

垂れ流しにする都市もあります

But in all cases, the water that's released is

しかしどの排水も

perfectly adequate for growing microalgae.

微細藻類の育成に使えます

So let's envision what the system might look like.

これはシステムの想像図です

We call it OMEGA, which is an acronym for

「海上藻類養殖用膜質容器」の

Offshore Membrane Enclosures for Growing Algae.

頭文字を取って OMEGAと名付けました

At NASA, you have to have good acronyms.

NASAはこういう洒落た 略語が好きなんです

So how does it work? I sort of showed you how it works already.

どのように機能するのでしょうか？

We put waste water and some source of CO2

先ほど少し説明しましたが まず 排水と二酸化炭素を

into our floating structure,

浮遊容器に入れます

and the waste water provides nutrients for the algae to grow,

排水が藻類の育成に 必要な栄養を供給する一方

and they sequester CO2 that would otherwise go off

藻類は本来なら 温室効果ガスとなるはずだった

into the atmosphere as a greenhouse gas.

二酸化炭素を吸収します

They of course use solar energy to grow,

もちろん 太陽のエネルギーも使って増殖し

and the wave energy on the surface provides energy

海面の波のエネルギーが

for mixing the algae, and the temperature

藻類を撹拌します また 周りの水温によって

is controlled by the surrounding water temperature.

温度は制御されます

The algae that grow produce oxygen, as I've mentioned,

この藻類が酸素を放出するのは すでに述べましたが

and they also produce biofuels and fertilizer and food and

バイオ燃料や肥料 食料や藻独特の副産物など

other bi-algal products of interest.

有益なものも生み出します

And the system is contained. What do I mean by that?

このシステムは環境に害が 広がらないよう設計されています

It's modular. Let's say something happens that's

モジュールとなって分かれているので

totally unexpected to one of the modules.

例えばその一つに雷が落ちたりして

It leaks. It's struck by lightning.

穴が空き 中身が漏れたとしましょう

The waste water that leaks out is water that already now

漏れ出す排水は 元来そのまま

goes into that coastal environment, and

排出されていた排水ですし

the algae that leak out are biodegradable,

藻類は 漏れても自然分解されます

and because they're living in waste water,

排水中で生育する藻類は

they're fresh water algae, which means they can't

淡水生物なので海水の中では

live in salt water, so they die.

生息できないのです

The plastic we'll build it out of is some kind of

ここで使用している プラスチックは

well-known plastic that we have good experience with, and

よくあるもので 研究で良い成果を得ており

we'll rebuild our modules to be able to reuse them again.

壊れたモジュールは修理して 再利用できます

So we may be able to go beyond that when thinking about

またこのシステムを使って

this system that I'm showing you, and that is to say

もっと いろいろ出来るかもしれません

we need to think in terms of the water, the fresh water,

水 特に淡水については 将来

which is also going to be an issue in the future,

問題も予測されていますが

and we're working on methods now

私たちは排水を再生する解決策にも

for recovering the waste water.

取り組んでいます

The other thing to consider is the structure itself.

また 構造自体を考えると

It provides a surface for things in the ocean,

海に生息するものの棲家になり

and this surface, which is covered by seaweeds

表面が海草や他の海洋生物で覆われ

and other organisms in the ocean,

優れた海洋生物の生息場と機能して

will become enhanced marine habitat

生物多様性を促進するのに

so it increases biodiversity.

役立ちます

And finally, because it's an offshore structure,

最後に 海中構造物なので

we can think in terms of how it might contribute

水産養殖という面からも

to an aquaculture activity offshore.

貢献できるのです

So you're probably thinking, "Gee, this sounds

皆さんこう思うかもしれません

like a good idea. What can we do to try to see if it's real?"

「良さそうなアイデアだけど 本当に上手くいくのかな？」と

Well, I set up laboratories in Santa Cruz

実はカリフォルニア州サンタクルーズにある

at the California Fish and Game facility,

州の魚類鳥獣保護局内に研究室を設置し

and that facility allowed us to have big seawater tanks

そこにある巨大な海水タンクで

to test some of these ideas.

試験実験を行っています

We also set up experiments in San Francisco

またサンフランシスコに３つある

at one of the three waste water treatment plants,

下水処理場のうちの１つでも

again a facility to test ideas.

試験実験を行っています

And finally, we wanted to see where we could look at

そしてこの構造物の

what the impact of this structure would be

海洋環境への影響を調べるために

in the marine environment, and we set up a field site

モントレー湾にモスランディング海洋研究室という

at a place called Moss Landing Marine Lab

フィールド調査場を設置しました

in Monterey Bay, where we worked in a harbor

そこでこの構造物が海洋生物に

to see what impact this would have on marine organisms.

どのような影響を与えるかを調べました

The laboratory that we set up in Santa Cruz was our skunkworks.

サンタクルーズの研究室が スカンクワークス（新技術開発の場）で

It was a place where we were growing algae

そこで私たちは藻類を育て

and welding plastic and building tools

プラスチック溶接やツールを構築を行い

and making a lot of mistakes,

たくさんの失敗を重ね

or, as Edison said, we were

エジソンではありませんが

finding the 10,000 ways that the system wouldn't work.

「システムが機能しない10000もの方法」を学びました

Now, we grew algae in waste water, and we built tools

現在は排水内で藻類を育ててますし

that allowed us to get into the lives of algae

藻類の生態を調べる ツールも構築したので

so that we could monitor the way they grow,

藻類の成長の様子や

what makes them happy, how do we make sure that

藻類の好きな環境＿そして

we're going to have a culture that will survive and thrive.

強く 繁殖力のある培養株の 研究をしています

So the most important feature that we needed to develop were these

さて 我々の開発した機能の中でも 一番重要なのが

so-called photobioreactors, or PBRs.

フォトバイオリアクター（PBR）でした

These were the structures that would be floating at the

これは安価なプラスティック製の 水面に浮かぶ構造物で

surface made out of some inexpensive plastic material

これは安価なプラスティック製の 水面に浮かぶ構造物で

that'll allow the algae to grow, and we had built lots and lots

藻類類の養殖をする所です いろいろなデザインを試し

of designs, most of which were horrible failures,

殆どは失敗でしたが

and when we finally got to a design that worked,

113 リットルの規模で成功したモデルを

at about 30 gallons, we scaled it up

1700 リットル用に拡大して サンフランシスコに設置しました

to 450 gallons in San Francisco.

1700 リットル用に拡大して サンフランシスコに設置しました

So let me show you how the system works.

システムがどう機能するかお見せしましょう

We basically take waste water with algae of our choice in it,

基本的に排水と 好みの藻類を入れ

and we circulate it through this floating structure,

そしてこの浮遊構造物の中を循環させます

this tubular, flexible plastic structure,

この管状の柔軟な プラスチック構造物です

and it circulates through this thing,

この管状の柔軟な プラスチック構造物です

and there's sunlight of course, it's at the surface,

もちろん太陽光も外面に当たり

and the algae grow on the nutrients.

藻類は栄養を吸収し増殖します

But this is a bit like putting your head in a plastic bag.

でも これでは頭にビニール袋を かぶせたようなものです

The algae are not going to suffocate because of CO2,

藻類は人間と違って 二酸化炭素による窒息死はしませんが

as we would.

藻類は人間と違って 二酸化炭素による窒息死はしませんが

They suffocate because they produce oxygen, and they

自ら生成する酸素によって窒息するのです

don't really suffocate, but the oxygen that they produce

窒息とは ちょっと違いますが 酸素は問題です

is problematic, and they use up all the CO2.

また二酸化炭素も使い切ってしまいます

So the next thing we had to figure out was how we could

なので次の問題は酸素を取り除くことで

remove the oxygen, which we did by building this column

それをこのコラム（円柱）を立てて行いました

which circulated some of the water,

コラムは一部の水を循環させ

and put back CO2, which we did by bubbling the system

水が戻る前に炭酸ガスの 気泡を含ませ

before we recirculated the water.

二酸化炭素を戻します

And what you see here is the prototype,

これはプロトタイプで このタイプのコラムの最初の試みです

which was the first attempt at building this type of column.

これはプロトタイプで このタイプのコラムの最初の試みです

The larger column that we then installed in San Francisco

サンフランシスコではより大きいコラムを

in the installed system.

システムに実装しています

So the column actually had another very nice feature,

このコラムには 実は他にも 素晴らしい機能があって

and that is the algae settle in the column,

増えた藻類がコラムに沈殿し

and this allowed us to accumulate the algal biomass

藻類バイオマスが集めやすくなるので

in a context where we could easily harvest it.

収穫が容易に行えるのです

So we would remove the algaes that concentrated

私たちはコラムの下部にたまった藻類を取り除き

in the bottom of this column, and then we could

それから表面に藻を浮かせて

harvest that by a procedure where you float the algae

ネットでそれをすくい取る手順によって

to the surface and can skim it off with a net.

簡単に収穫することができるのです

So we wanted to also investigate what would be the impact

私たちは海洋環境へのこのシステムの影響も

of this system in the marine environment,

調査したいと思っており

and I mentioned we set up this experiment at a field site

お話ししたようにフィールド調査場を

in Moss Landing Marine Lab.

モスランディング海洋研究室に立ち上げました

Well, we found of course that this material became

そこではこのシステムは 外面が藻類に覆われてしまい

overgrown with algae, and we needed then to develop

洗浄する仕組みが必要となりました

a cleaning procedure, and we also looked at how

また 海鳥や海の哺乳動物と

seabirds and marine mammals interacted, and in fact you

どう影響しあうかも調べました

see here a sea otter that found this incredibly interesting,

このようにラッコも この構造物に 非常に興味を示し

and would periodically work its way across this little

時々やってきては 浮かぶウォーターベッドの上を

floating water bed, and we wanted to hire this guy

横切っていきます なのでラッコを訓練し

or train him to be able to clean the surface

システム外面の清掃を

of these things, but that's for the future.

将来やってもらおうかと思ってます

Now really what we were doing,

ここでやってきた事は

we were working in four areas.

４つの分野にまたがっています

Our research covered the biology of the system,

まずこのシステムの 生物学的な研究では

which included studying the way algae grew,

藻類の成長についてだけでなく

but also what eats the algae, and what kills the algae.

何が藻類を食べたり 殺したりするかも 調べました

We did engineering to understand what we would need

エンジニアリングの分野では

to be able to do to build this structure,

構造物を作るために何が必要か

not only on the small scale, but how we would build it

小規模にとどまらず いずれ求められる

on this enormous scale that will ultimately be required.

大規模なシステム構築も合わせて 考えてきました

I mentioned we looked at birds and marine mammals

また鳥や海洋哺乳類の お話もしましたが

and looked at basically the environmental impact

このシステムの 環境への影響も調べました

of the system, and finally we looked at the economics,

そして更に 経済にも目を向けています

and what I mean by economics is,

ここで言う経済とは

what is the energy required to run the system?

このシステム稼働に どのくらいエネルギーが必要か？

Do you get more energy out of the system

稼働を続けるために

than you have to put into the system

投入したエネルギー以上を

to be able to make the system run?

システムから得られるかということです

And what about operating costs?

運用コストはどうか

And what about capital costs?

資本にどれだけコストがかかるか

And what about, just, the whole economic structure?

それから全体の経済構造はどうかなどです

So let me tell you that it's not going to be easy,

はっきり言って これは難しい問題です

and there's lots more work to do in all four

実際システムを作るには

of those areas to be able to really make the system work.

４つの分野すべてに 課題がたくさん残っています

But we don't have a lot of time, and I'd like to show you

今日は時間がありませんので

the artist's conception of how this system might look

このシステムの完成イメージを お見せしましょう

if we find ourselves in a protected bay

世界どこかにある 静かな入り江に作るとこうなります

somewhere in the world, and we have in the background

世界どこかにある 静かな入り江に作るとこうなります

in this image, the waste water treatment plant

イメージ後方には 排水処理施設や

and a source of flue gas for the CO2,

二酸化炭素排出源が見えます

but when you do the economics of this system,

でも経済的なことを考えると

you find that in fact it will be difficult to make it work.

これだけでは難しいことが分かります

Unless you look at the system as a way to treat waste water,

このシステムを 排水処理や炭素隔離の

sequester carbon, and potentially for photovoltaic panels

手段と考えたり 太陽電池パネルや

or wave energy or even wind energy,

波エネルギー 風力エネルギーといった

and if you start thinking in terms of

このような様々なものと

integrating all of these different activities,

統合していく必要があります

you could also include in such a facility aquaculture.

水産養殖を加えることもできます

So we would have under this system a shellfish aquaculture

システムの下で貝の養殖を行い

where we're growing mussels or scallops.

ムラサキガイかホタテを育てたり

We'd be growing oysters and things

カキなど 高値な食品を

that would be producing high value products and food,

生産する事も考えられます

and this would be a market driver as we build the system

これらをシステムの牽引力として

to larger and larger scales so that it becomes, ultimately,

次第に規模を拡大すれば

competitive with the idea of doing it for fuels.

究極的に競争力のある燃料源 とすることが出来るかもしれません

So there's always a big question that comes up,

ここで必ず疑問となるのが

because plastic in the ocean has got a really bad reputation

最近の海を漂う プラスチックの問題です

right now, and so we've been thinking cradle to cradle.

そこで「ゆりかごからゆりかごへ」 （資源の再利用）を考えています

What are we going to do with all this plastic that we're

私たちが海洋環境で必要とする

going to need to use in our marine environment?

大量のプラスチックをどうするかが問題です

Well, I don't know if you know about this,

ご存じかもしれませんがカリフォルニアでは

but in California, there's a huge amount of plastic

ご存じかもしれませんがカリフォルニアでは

that's used in fields right now as plastic mulch,

膨大な量のプラスチック・シートが 耕地の表面を覆うために使われています

and this is plastic that's making these tiny little greenhouses

これらは土壌表層の上で

right along the surface of the soil, and this provides

小さな温室の役目をし

warming the soil to increase the growing season,

土壌を暖め植物の生長を促します

it allows us to control weeds,

また雑草を抑制し

and, of course, it makes the watering much more efficient.

水の利用効果を高めます

So the OMEGA system will be part

OMEGAシステムも 同種の評価を得られ

of this type of an outcome, and that when we're finished

また海洋環境で 使用済みのプラスチックを

using it in the marine environment, we'll be using it,

農地で使えたりしたら良いと 思っています

hopefully, on fields.

農地で使えたりしたら良いと 思っています

Where are we going to put this,

ではシステムが設置されると

and what will it look like offshore?

どの様な景色になるでしょうか？

Here's an image of what we could do in San Francisco Bay.

これはサンフランシスコ湾でのイメージです

San Francisco produces 65 million gallons a day

サンフランシスコの排水は 1日あたり2.4億リットルです

of waste water. If we imagine a five-day retention time

5日分を貯めて使うシステムは

for this system, we'd need 325 million gallons

12億リットルの容量が必要になります

to accomodate, and that would be about 1,280 acres

それには518ヘクタールの OMEGAモジュールを

of these OMEGA modules floating in San Francisco Bay.

サンフランシスコ湾に浮かべることになります

Well, that's less than one percent

これは湾全体の表面積の １％以下にあたります

of the surface area of the bay.

これは湾全体の表面積の １％以下にあたります

It would produce, at 2,000 gallons per acre per year,

このシステムは1ヘクタールで年間 1.87万リットル生産するので

it would produce over 2 million gallons of fuel,

全体での総量は750万リットル以上になり

which is about 20 percent of the biodiesel,

サンフランシスコで必要とされる ディーゼルの20％分が生産できます

or of the diesel that would be required in San Francisco,

サンフランシスコで必要とされる ディーゼルの20％分が生産できます

and that's without doing anything about efficiency.

効率性に何も工夫を加えなかったとしてもです

Where else could we potentially put this system?

では他の場所ではどうでしょう？

There's lots of possibilities.

多くの場所が考えられます

There's, of course, San Francisco Bay, as I mentioned.

もちろんサンフランシスコ湾は可能ですし

San Diego Bay is another example,

他ではサンディエゴ湾

Mobile Bay or Chesapeake Bay, but the reality is,

モバイル湾やチェスピーク湾などもいいですね

as sea level rises, there's going to be lots and lots

海面が上るにつれ

of new opportunities to consider. (Laughter)

新しい候補は増えますね（笑）

So what I'm telling you about is a system

大切なのは このシステムは

of integrated activities.

複数の活動を統合したシステムだということです

Biofuels production is integrated with alternative energy

バイオ燃料の生産は代替エネルギーと統合され

is integrated with aquaculture.

また それが水産養殖とも 統合されているわけです

I set out to find a pathway

私は持続可能なバイオ燃料の

to innovative production of sustainable biofuels,

革新的な生産の方法を 探求していたのですが

and en route I discovered that what's really required

その過程で サステナビリティ（持続可能性）に必要なのは

for sustainability is integration more than innovation.

イノベーションではなく 統合である事に気が付きました

Long term, I have great faith

長い目でものを見るとき 集団としての力や

in our collective and connected ingenuity.

つながりによる創造性を信じています

I think there is almost no limit to what we can accomplish

もし私たちが基本的にオープンであり

if we are radically open

誰に名誉が行くかなどに こだわらなければ

and we don't care who gets the credit.

そこには無限の可能性があると思います

Sustainable solutions for our future problems

将来の問題に対する 持続可能なソリューションは

are going to be diverse

いろいろな形で

and are going to be many.

多数存在すると思います

I think we need to consider everything,

全ての可能性を考えることが必要です

everything from alpha to OMEGA.

全て つまりアルファからOMEGAまでです

Thank you. (Applause)

ありがとうございました（拍手）

(Applause)

（拍手）

Chris Anderson: Just a quick question for you, Jonathan.

簡単な質問があります　ジョナサン

Can this project continue to move forward within

プロジェクトはNASA内部で続けられるのですか？

NASA or do you need some very ambitious

それとも野心的なグリーンエネルギーファンドなどが

green energy fund to come and take it by the throat?

続けていくには必要なのですか？

Jonathan Trent: So it's really gotten to a stage now

NASAではそろそろ独立させ

in NASA where they would like to spin it out into something

海上にプロジェクトを広げる段階に

which would go offshore, and there are a lot of issues

来ていますが

with doing it in the United States because of limited

アメリカ国内でやるには 問題がたくさんあります

permitting issues and the time required to get permits

海上での展開には様々な制限があり

to do things offshore.

許可収得にも時間がかかります

It really requires, at this point, people on the outside,

現段階で 外部の協力が必要です

and we're being radically open with this technology

私たちはこの技術を

in which we're going to launch it out there

誰にでもオープンにしていますので

for anybody and everybody who's interested

興味がある方に実現して欲しいとも思ってます

to take it on and try to make it real.

興味がある方に実現して欲しいとも思ってます

CA: So that's interesting. You're not patenting it.

面白いですね　特許を得るのではなく 技術を広めたいと

You're publishing it.

面白いですね　特許を得るのではなく 技術を広めたいと

JT: Absolutely.

CA: All right. Thank you so much.

そのとおりです

分かりました　ありがとうございました

JT: Thank you. (Applause)

こちらこそ（拍手）