電化鋼が海洋から有毒金属を吸う可能性| 科学| スミソニアン - 記事、イノベーション、科学、私たちの惑星

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大雨がニューカレドニアに当たると、川は赤くなります。

オーストラリアの約1, 200キロメートル東に位置するニューカレドニアは、世界で最も広範囲なサンゴ礁生態系の1つであり、世界のニッケルの約10％を占めています。フランス太平洋地域での1世紀以上のストリップマイニングと森林伐採は、世界で最も高いレベルの土壌侵食を引き起こしました。熱帯雨林のカバーは70％から20％に減少し、雨が降ると、水と土が妨げられずに山腹から川や海に流れ込み、ニッケルやその他の有毒金属を持ち込みます。

最終的に、これらの金属（主にニッケル、コバルト、鉄、クロム）が食物連鎖に入ります。採掘現場を過ぎて流れる川の近くに住んでいるカキは、他の川の近くに住んでいるカキよりも20倍多くのニッケルを含んでいます。海岸近くのウナギは、海から遠く離れたウナギよりもニッケルやその他の金属の濃度が高くなっています。

「この種の汚染の結果は悲惨です」とニューカレドニア大学の環境化学者であるペギー・ガンケル・グリヨンは言います。有毒金属は食物連鎖を上昇し、トップの捕食者に蓄積すると彼女は言います。

しかし、海洋生物と人々に対するニッケルの毒性効果に関する証拠は限られています。「ニューカレドニアでは、環境に対する金属の影響の研究を始めています。これは政府と科学者にとって新しいトピックです」とニューカレドニアのコンサルタント会社Bioekoの生態毒性学者であるYannick Dominique氏は述べています。ドミニクは、ニューカレドニアの人々の金属曝露のレベルと発生源を調査する新しい政府プロジェクトの一部です。

ヒトでは、研究はニッケルへの曝露を、たばこや産業界を通じてしばしば2型糖尿病の増加に結び付けており、世界保健機構は純粋なニッケルを発がん物質として分類しています。しかし、ニッケルを多く含む水と食物を消費する影響についてはほとんど知られていない。

ニッケル流出の脅威について考えて、Gunkel-Grillonと彼女の同僚は、何かができるかどうか疑問に思いました。

海洋産業では、風車や沖合の石油プラットフォームなどの構造物の周りに人工の岩のような層が作られ、侵食から保護されています。これらの障壁は、帯電した金属構造物に引き付けられ、その周囲に堆積する海水中のカルシウムベースの材料から作成されます。研究者たちは、このプロセスをさらに一歩進められるのではないかと考えました。つまり、帯電した金属がカルシウムベースの材料を引き付けることができる場合、カルシウムベースの構成は重金属汚染物質を引き付けることができますか？

室内実験では、ガンケルグリヨンはフランスのラロシェル大学のエンジニアであるマルクジャンニンと協力して、ニューカレドニア沖の海水からニッケルを抽出する方法を開発しています。

亜鉛メッキ鋼を海水に入れ、弱い電流で充電することにより、研究者たちは溶液から金属イオンを引き出し、鉄電極上で成長する石灰化堆積物に金属イオンを閉じ込めることができることを示しました。

実験室の実験では、研究者は溶液からニッケルを引き出すことができました。（写真：CharlotteCarré）

概念実証の実験室テストでは、科学者はニッケルをスパイクした海水に帯電した鉄の小片を浸しました。 7日後、彼らは水に追加されたニッケルの最大24％がトラップされていることを発見しました。

しかし、本当の課題は、彼らの技術が現実世界の状況に変換されるかどうかを確認することであるとGunkel-Grillonは言います。この次のステップは、ニューカレドニアのラグーンですでに進行中です。 3月末、科学者たちは首都ヌメアの工業地帯であるヌンボ湾で大規模な実験を行いました。

これらの実験が機能する場合、科学者たちは、水中に垂直に置かれた亜鉛メッキ電極のさらに大きく永続的な構造を想像します。

「川、排水、港、またはそのような汚染が発生する可能性のある他の場所の口にデバイスを配置することにより、溶けたニッケルの汚染を制限することができます」とGunkel-Grillonは言います。

地元の送電網はニューカレドニアの実験を支えていますが、将来的には風力タービンやソーラーパネルでそのようなセットアップを実行できるようになるはずです。

海洋環境における金属汚染は世界中の問題であり、この解決策は非常に有望です。チームはまた、この手法を使用して鉛をトラップしましたが、他の金属元素でも機能しない理由はないとジャンニンは言う。

「旧港は、堆積物中に金属や重金属などのかなり高いレベルの汚染物質を含んでいる可能性があります」と、侵食防止のための人工海洋構造物を開発しているGéocorailのCEO、PhilippeAndréani氏は言います。「これは、船体に過去に使用された防汚塗料と、他のソースから来ています。港はそれほど深くないため、船舶のプロペラによる乱流は堆積物を持ち上げ、汚染物質を放出する傾向があります。」

Géocorailは、金属トラップ電極の異なるバージョンの特許を取得しており、フランスのいくつかの港でテストされています。

来春までに、ニューカレドニアの野外試験の結果が発表され、科学者はこの技術が有毒金属汚染に役立つかどうかを知る必要があります。

「海水から堆積物を入手すると、ニューカレドニアのラグーンに存在するすべての金属汚染物質を含め、どの金属元素が捕捉されているかを確認できます」とジャンニンは言います。

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