昨年7月1日から、スーパーやコンビニなどの「レジ袋」が有料化され、1年が経過した。昨年8月、「レジ袋有料化の本当の狙い」と題する記事を執筆したが、その後の動向について紹介したい。

◆レジ袋購入辞退者は増加　レジ袋は減ったが
　スーパーでは以前からマイバッグが定着していたが、レジ袋有料化後コンビニでも、レジ袋を使わない人が増えている。コンビニ各社がまとめた「レジ袋辞退率」、すなわち買い物をした人のうちレジ袋を購入しなかった人の割合は、セブンイレブン75％（8ヶ月間）、ローソン75％（同）、ファミリーマート77％（11ヶ月間）だった。日本フランチャイズチェーン協会によると、有料化が義務づけられる前のコンビニでの辞退率は25％程度だったので、この1年間で3倍程度に伸びたことがわかる。

　ちなみに、セブンイレブンの発表によれば、8ヶ月間で約8000トンのレジ袋削減につながったという。また、ドラッグストアチェーンのトモズは、1年間でレジ袋を約3600万枚削減（CO2排出量2200トン相当）したと発表した。院内処方される薬を入れるレジ袋、100円ショップなどその他の店での買い物時のレジ袋も当然、有料化され明らかにレジ袋の使用量は減っているが、有料化の効果については検証が必要だ。

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　二酸化炭素（CO2）など温室効果ガスの排出「実質ゼロ」の世界的潮流、この「実質ゼロ」は、人為的に排出されるCO2の量と植物が光合成で吸収するCO2の量が等しいという意味だが、相変わらず化石燃料を燃やすことに変わりはない。地球上に人類や生物が生存する限り、呼吸をしてCO2を吐き、大量のごみを焼却する。したがってCO2排出を「完全ゼロ」にすることは不可能だ。

　しかし、少なくともいま、問題になっている化石燃料の燃焼に伴うCO2排出を、「完全ゼロ」にする方策は難しいとはいえ追求すべきだ。前々稿と前稿で、筆者はいまできるCO2の削減、CO2の回収・貯蓄・利用について述べてきた。そこで本稿では、CO2を、そもそも排出しない革新的技術を追ってみよう。

◆燃料電池　次世代のエネルギーは水素
　水素が次世代のエネルギーとして脚光を浴びている。水素と酸素を反応させて電気エネルギーを獲得する仕組みが燃料電池だ。このとき、水が生成しCO2はまったく生成しない。水素がクリーンなエネルギーと言われる所以だ。

　水素で走る自家用燃料電池車（トヨタのMIRAIなど）がすでに開発・発売され、都バスでは、現在70台の燃料電池バス（1台1億円）が走っている。しかし、燃料電池車の普及は、まだまだ広がらず、しかも燃料電池の原理はいまから180年前に見つけられているのだが、その開発が遅れたのは、水素を容易に安価に得る方法と、気体であるがゆえに、その運搬と貯蔵方法が困難だったからだ。

　水素をどのように獲得するか大きな問題だが、水素の製造方法はいくつかある。水の電気分解による方法、苛性ソーダ製造の副生水素（NaClの電気分解）、製鉄所コークス炉からの副生水素、化石燃料（石油のナフサ）の水蒸気改質による方法、光触媒による方法（人工光合成、後述）などがある。これらのうち、化石燃料のナフサを使う製造方法が、現時点では大量に安価に水素を製造する方法だ。

　水素の運搬・貯蔵についても開発が進んでいる。高圧ガス、液化水素、パイプライン、有機ハイドライド（有機水素化物）による輸送・貯蔵がある。

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「脱炭素」の潮流が世界を駆け巡っている。我が国も、「温室効果ガス2050年実質ゼロ」の宣言（本当は「完全ゼロ」を目指すべきだが）を契機に、にわかに脱炭素の風向きが大きく変わってきた。筆者は前の稿で、現況の下、脱炭素に向けて現実的に何ができるのか、その試みを概説した。ここでは二酸化炭素（CO2）そのものに焦点を当て、経済産業省の14重点分野の一つ、「カーボンリサイクル」を、科学的（化学的）な視点で考えてみよう。

◆二酸化炭素そのものを回収する
　大気中に排出されたCO2そのものを直接回収する技術が注目を集めている。この技術は、ダイレクト・エア・キャプチャー（DAC）と呼ばれ、火力発電の廃止や再生エネルギーの導入など経済や社会活動に制約を及ぼすことなく、CO2だけを削減することができる脱炭素の救世主的方法と言えるだろう。国内外のいくつかの例を紹介する。

　アミン類（アンモニアNH3など窒素原子を含む化合物）がCO2を吸収することは周知の事実だが、一緒に水を吸収してしまう欠点があった。最近、メタキシリレンジアミンというアミンを用いると、この欠点を克服できることが見出された（神戸学院大の稲垣教授）。CO2吸収後、比較的低温の120度でCO2を放出するので、早期の実用化が望まれる。CO2の利用については後述する。

　少し専門的になるが、地球環境産業技術研究機構（RITE）は、CO2を吸収する化学吸収液（2-イソプロピルアミノエタノール水溶液に、ピペラジン誘導体やエタノールアミン誘導体を含むもの）や固体吸収材（多孔質のシリカゲルにアミンを担持させたもの）を開発している。CO2を化学的に吸収する方法の開発は重要だ。

　現在、日本CCS（Carbon dioxide Capture and Storage）調査が、苫小牧沖の海底1000ｍ以上深くにあるすき間の多い砂岩などからできている貯留層に、製油所から排出されるCO2を大気放出前に回収（活性アミンプロセス）して貯留する実証プラントを稼働している。かなり大がかりな施設で、実用化を期待したい。

　本年1月20日、JFEエンジニアリングは、清掃工場（三鷹市と調布市が整備したクリーンプラザふじみ）から排出される排ガスからCO2を回収し、利用するCCU（Carbon capture and utilization：二酸化炭素回収利用）プロセスの実証実験を開始すると発表した。このプラントのCO2吸収方法も、天然ガスプラント建設などで実績のあるアミン吸収法だ。CO2回収を清掃工場に適用すると、ごみに含まれるバイオマス分をあわせ、「ネガティブカーボン（CO2回収量＞排出量）」を達成することが可能になる。

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　人類は快適な営みを求めて、農業革命、産業革命、情報革命を成し遂げてきた。この間、エネルギー獲得を目的に化石燃料を人為的に燃やし、自然界の循環に逆らって一方的に二酸化炭素（CO2）排出をしてきた。しかし、増え続けてきたCO2を今度は一転して減らすことが求められ、まさに世界的な革命が起ころうとしている。「脱炭素」「カーボンニュートラル」「カーボンゼロ」など言葉は色々だが、本稿では、その達成に向けての試みを概説する。

◆化石燃料社会における人類の過ち？
　人類が化石燃料を使う前、地球上においてCO2は基本的に水や酸素と同様に、増えもせず減りもせず、うまく循環していたはずだ。地球化学的循環は数百万年オーダーの変動で、大気中のCO2は水に溶け、やがて炭酸カルシウム（CaCO3、石）となって固体になり、火山の爆発により、CO2が大気中に出て、また水に吸収される。生物学的循環は数万年オーダーの変動で、植物は大気中のCO2と水から光合成によりデンプンやセルロースを作り、このとき酸素が発生し、動物は酸素を吸ってCO2を吐いている。このように、CO2や酸素は、バランスよく循環している。これが自然の摂理だ。

　しかし、人類はエネルギー獲得のため化石燃料を燃やし、地球化学および生物学的循環に比べて微々たる短期間、過去200年の間に、一方的にCO2を排出してきた。この人為的に排出されたCO2をリサイクルする術（人工光合成など）を人類は不幸にもいまだに持ち合わせていないので、CO2は大気中に溜まる一方だ。CO2は温室効果ガスの一つであり、地球温暖化、気候変動の元凶となっていることは周知のとおり。それではCO2削減をどう達成すればいいのか考えてみよう。

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　今年も大きな水害が起こってしまった。「数十年に一度の大雨特別警報」が毎年のように発令される。この大災害がなぜ起こるのか、大きな問題であることを承知しながらも、半ば諦め気味に、地球温暖化、異常気象が原因と、他人事のように簡単に片づけてしまってはいないだろうか。

　地球上の水は、増えもせず減りもせず基本的に循環している。地球上の水の97％は海水、陸上にある淡水のうち約77％は雪氷水、約22％は地下水、湖沼水は約0.3％、河川水は0.003％だ。人間が利用できる水は降水（雨）で、その84％は海水から蒸発した水蒸気。水蒸気は、やがて雲となり雨となって、地表に降り注ぎ、バランスよく循環している。自然の摂理は見事だが、このバランスが地球温暖化により壊れている。海水の温度が上昇し、水蒸気の量が多くなれば降雨量が増えるのは当然だ。それでは、どうして地球温暖化になってしまったのか少し科学（化学）的に考えてみたい。

◆地球温暖化のメカニズム
　地球温暖化の原因は、大気中の二酸化炭素の増加だ。（二酸化炭素以外にも原因物質は存在するが、それらの物質についてはここでは割愛する。）

　では、なぜ二酸化炭素が増加すると地球温暖化になるのか。よく言われる温室効果だが、ただ単に屋根ができるからと、簡単には説明できない。これを理解するには、赤外線について知る必要がある。われわれは、いわゆる電磁波に囲まれて生活している。電磁波は、波長の長い方からラジオ波、マイクロ波（電子レンジの波長）、赤外線、可視光線（色の波長）、紫外線、X線と、波長が短くなっている。赤外線は、分子が長さを変えたり角度を変えたりする分子運動に関係する波長だ。二酸化炭素（CO2）は直線分子（O=C=O）で、地球表面からの赤外線を吸収し、180度の角度を変えたり、長くなったり短くなったり、そして赤外線を吐き出す分子運動をしている。吐き出された赤外線は、また地球表面に戻り、その繰り返しで逃げ場がなくなる。大気中の二酸化炭素の濃度が高まれば高まるほど、赤外線が地表に戻ってしまうので、地球は暖まる一方になる。これが、地球温暖化のメカニズムだ。

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　7月1日から日本でもレジ袋の有料化が始まった。他国ではすでに有料化され、あるいは使用禁止になっている国もあるので、今回の措置は遅かったように思われる。この背景には、我が国の環境に関する意識の低さがあり、身の回りにはこれほどの化学製品や化学物質が溢れているのに、意外にも「化学のしくみ」を知らないで生活していることが多いことが原因ではないだろうか。そこで、化学を専攻した者として、本稿では、レジ袋有料化の意味するところを簡易な言葉で、化学的にお伝えしようと思う。このことにより、身の回りの生活と化学の距離が近くなってくれればと願う。

◆「燃料」であり「ごみ」、レジ袋はポリエチレン
　現在使われているレジ袋はポリエチレンという化学物質だ。「ポリ」は高分子・ポリマー（Polymer）のこと。原料のエチレンは気体で自然界にも存在し、果物が熟すときの植物ホルモンで、輸入したばかりの青いバナナを黄色くするときに使われる。このエチレン分子をいくつもつなげた（重合）ものがポリエチレンだ。

　エチレンは、自然界のものを集めているわけではなく、人工的・工業的に造られている。原油は種々の炭化水素（炭素と水素からできている化合物の総称）の混合物であり、これを沸点の違いによって分離することが可能で、ナフサ、灯油、軽油、重油などが得られる。ナフサは沸点の低い炭化水素の混合物で、これを精製するとガソリンになるが、ガソリンも混合物で単一の化合物ではない。ナフサをクラッキング（分解）するとエチレンが得られる。エチレンは現在このように大量に造られており、日本はエチレンの輸出国だ。このように、ポリエチレンは、炭素と水素からできている炭化水素で、燃料であるから、よく燃え、完全燃焼すれば二酸化炭素と水になる。そのため、地球温暖化の原因となるので、基本的には燃やしてはいけない。しかし、レジ袋は家庭の可燃物のごみ袋として使われ、燃やされてしまっている。

　一方、ポリエチレンは、自然界、たとえば土の中や水中の微生物などで分解せず、半永久的に安定なままに残留するので、ごみとなってしまう。海に流れ、紫外線や波の作用などで微粒子に変化、マイクロプラスチックとなってしまい、現在、大きな問題になっている。マイクロプラスチックが魚貝類に入り、食物連鎖によって人間の身体にも侵入していることは脅威だ。

　以上のように、ポリエチレンは「燃料」と「ゴミ」という二点において、大きな問題を抱えている。

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　新型コロナウイルス拡散が下火になってきたとはいえ、まだ油断してはならない。手洗い、うがいの励行、ドアノブ、テーブル、食器、その他身の回り品の消毒が欠かせない。抗菌、除菌、殺菌と称する消毒液、漂白剤、食器用洗剤、薬用せっけんなどが多く市販されている。しかし、そのなかには危険なもの、作り方と使い方を誤ってはいけないものがあることに注意すべきだ。

◆火災事故に注意
　消毒殺菌には、エタノール（エチルアルコール）が一般的であるが、現在は品薄で手に入らない。消毒用エタノールには20％程度イソプロピルアルコールが含まれている。これは、酒税を回避するためである。そのイソプロピルアルコール50％水溶液はエタノールと比べて殺菌できる菌種は少ないが消毒用として市販されている。エチルアルコール、イソプロピルアルコールとも有機溶剤であるので、火気には注意が必要だ。実際に火災事故が発生し、東京消防庁は、使用頻度が高くなったアルコール類による火災リスクに対して注意喚起している。さらに、アルコールといえども誤飲事故に気をつける必要がある。

◆経産省、一転して次亜塩素酸水を認める
　経済産業省は4月17日、アルコール消毒液に代わる新型コロナウイルスの消毒液として、「次亜塩素酸水」（塩酸や食塩水の電気分解で得られ、生成装置までが市販されている）を手指用に追加した。従来、次亜塩素酸水は食品の殺菌剤として使用され、手指の消毒には有効性が確認されていないとの理由で適用外とされ、政府はこのことを10日に決定したばかりだった。しかし、ドラッグストアには、手指に使われる次亜塩素酸水が売られており、また歯科医院で、口腔内の殺菌にも使用されていることから、有識者からの指摘も受けて、急遽、手指を消毒対象に追加した。政府の対応はいささか行き当たりばったりの感がある。

　水道水の殺菌は、塩素ガスを用いるのが一般的であり、塩素が水と反応すると次亜塩素酸（水道水のカルキ臭）が生成するので、水道水は低濃度の次亜塩素酸水となっている。この次亜塩素酸は不安定なため分解（専門用語だが原子状酸素が発生）し、それにより殺菌作用が発現すると説明されている。したがって、市販の次亜塩素酸水は開封したらなるべく早く使い切り、有効期限内に使う必要がある。

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