パイプの中のダンスホール――循環の停止線 4Days／Day2

循環の停止線 4Days
MC：サエコ

▶️研ぎ澄まされる植物／Day1

乾いた空気の中に

乾いた場所を歩いていると、水というものが急に具体的に見えてきます。

喉が渇くとか、肌が乾くとか、そういう身体の話だけではありません。

木陰の濃さや、土の色。遠くの景色が少し白く霞んでいること。普段は意識しない水が、風景のどこにあるのかを考えるようになります。

でも、どれだけ乾いた空気にも、水分子はあります。

少ないだけで、ゼロではない。

その少ない水を、空気の中から集められないだろうか。

そんな研究で使われている材料の一つが、金属有機構造体。MOFです。

2025年のノーベル化学賞は、このMOFの開発に対して北川進、Richard Robson、Omar Yaghiの3人へ授与されました。

授賞理由を読むと、少し不思議な言葉が出てきます。

「分子のための部屋」。

MOFでは、金属イオンなどを節点にして、有機分子をつなぎ、大きな空間を持つ結晶構造を作ります。

中身がぎっしり詰まった材料ではありません。

むしろ、その内部にある孔や通り道まで使う。

空っぽの部分そのものを、設計するんです。

空っぽは、ただの空白ではない

MOFを見ていて面白いのは、「孔がたくさんあるから吸う」というだけではないところです。

孔の大きさ。表面の性質。どんな分子と引き合うのか。

それぞれを変えることで、そこへ入ってくる分子の振る舞いも変わります。

空間をたくさん作ればいい、という話ではありません。

どんな分子が入りやすいのか。どのくらいの力で引き止めるのか。そして、必要になったときにはちゃんと外へ出てくれるのか。

そこまで考えて設計する。

狭い通路の奥に、小さな部屋がいくつもある。湿度が変わるたび、水分子がそこへ入り、また出ていく。

何もないように見える空間の中で、分子が行き交っていると思うと、少し景色が変わって見えます。

デスバレーで、水を集める

そのMOFの一つに、MOF-303があります。

水に安定で、比較的低い湿度でも水分を取り込める性質を持つ材料です。

2022年、カリフォルニアのデスバレーで、このMOF-303を使った大気水回収装置の実地試験が行われました。結果が論文として発表されたのは2023年です。

装置は、外気からMOFへ水分を吸着させ、太陽の熱を利用して水を放出させ、それを冷やして液体の水として回収します。

デスバレーでは、MOF-303を1キログラム使った場合、1日あたり約210グラム。湿度の高いバークレーでは約285グラムの水が得られました。

この試験装置では、ポンプやヒーターのための外部電力を使わず、周囲の日射を利用して動作しています。

砂漠の空気から、水。

言葉だけなら、かなり夢があります。

でも、ペットボトル一本を思い浮かべると、数字の見え方は少し変わります。

1キログラムのMOFが、一日に回収した水は数百グラム。

十分に意味のある実験成果ですが、巨大な湖が突然現れるような技術ではありません。

そこにある湿度、気温、日射、装置の大きさ。

水が取れる量は、風景の条件から離れられないんです。

捕まえるのが上手すぎても困る

そして、ここからが私には面白いところでした。

水を取る材料なら、水をたくさん吸うほど優秀だと思ってしまいます。

ところが、それだけでは足りません。

一度捕まえた水を、今度は外へ出してもらわなければならない。

強く吸着する材料ほど、水を放すために高い温度やエネルギーが必要になる場合があります。

2026年には、MOF-303を機能化した材料を使い、水の吸着性能と再生に必要なエネルギーの関係を詳しく調べた研究が報告されています。

水との相互作用を強くすると、低湿度でも水を取り込みやすくなる一方、再生にはより高い温度が必要になる場合がある。

逆に、少し吸着力を抑えることで、取り込む量と水を放すためのエネルギーとのバランスが良くなることもある。

つまり、

「一番よく吸う材料」が、そのまま「一番使いやすい材料」とは限らない。

ここでも、性能は一つの数字では決まりません。

熱は、どこから持ってくる？

では、その水を放すための熱をどうするのか。

ここも、研究が動いています。

太陽光を熱へ変えやすい材料とMOF-303を組み合わせ、日射による水の放出を速めようとする研究があります。

さらに2026年には、少し違う熱の使い方も報告されました。

バッテリーです。

バッテリーは使うと熱を出します。

普通なら冷却して逃がしたい熱ですが、その廃熱をMOF-303の再生に使い、水を放出させようという研究です。

報告された実験システムでは、バッテリーから出る低温の廃熱によってMOFを温め、水蒸気を放出させる一方、水を吸着する過程ではバッテリー側の温度上昇を抑える効果も示されました。

水回収装置とバッテリー冷却。

別々の問題だったものを、一つの熱の流れでつなごうとしている。

まだ研究段階のシステムですが、私はこういう発想が好きです。

何かを動かすために、また新しいエネルギーを持ってくるのではなく、すでにそこにある熱を探す。

素材そのものだけではなく、素材が置かれる環境まで設計の一部になっていくからです。

水の向こう側

空気から水が取れる。

その一文だけを見ると、とてもきれいです。

特に、水が不足する土地で使えるなら、なおさらそう見える。

でも、装置の前にコップを置いて、水が一滴ずつ落ちてくる景色だけで、この技術を評価することはできません。

MOFそのものを作る必要があります。

装置も作る。

繰り返し使えば、耐久性も問われる。

水を放すための熱源が必要になり、集めた水蒸気を液体に戻す工程もある。

そして、いつか材料が役目を終える日も来る。

これは、「だから使わないほうがいい」という話ではありません。

むしろ、水の少ない場所で新しい選択肢が生まれることには、大きな意味があると思います。

ただ、便利さはいつも、目の前に現れる場所だけで完結しているわけではない。

一滴の水の向こう側にも、別の風景が続いています。

サエコの寄り道

旅をしていると、ときどき不思議に思うことがあります。

ホテルでは蛇口をひねれば水が出るのに、数時間車を走らせただけで、その水が急に貴重なものになる。

水そのものは同じなのに、場所が変われば価値が変わる。

MOFを見ながら考えていたのも、少し似たことでした。

空気の中にある水を見つけて、捕まえる。

それだけなら、とてもきれいな話です。

でも、その水を取り出すための熱がある。

素材を作った場所がある。

装置を運んできた道があり、いつか役目を終えた材料が向かう場所もある。

目の前の一滴だけを見ていたら、その景色は見えません。

たぶん、新しい素材を考えるときに必要なのは、「これは環境に良いですか、悪いですか」という二択だけではないのでしょう。

どこで利益が生まれて、どこでエネルギーを使い、どこへ負担が移っているのか。

その地図を、少し広く見ること。

性能を設計できるようになった私たちは、その素材の“その後”まで設計できるのか。

答えはまだ分かりません。

ただ、水が落ちる場所だけではなく、その一滴がここまで来た道まで見えるようになったら。

素材を見る目は、少しだけ変わる気がします。

【編集部より】

本稿は、金属有機構造体（MOF）と大気水回収に関する公開研究をもとに構成しています。MOFの性能は材料の種類、湿度、温度、装置設計などによって異なります。デスバレーでの水回収量や2026年の研究成果は、特定の試料・実験条件で得られた結果であり、すべてのMOFや実用装置に共通する性能を示すものではありません。

コラム

ダンス……。

私の人生に「ダンス」は、ほぼない。強いて言えば、「盆踊り」と「マイムマイム」ぐらいしかない。
今は義務教育でもダンスの授業があり、ダンス部なるものまである。都会ならクラブがあるし、時代を遡ればディスコなんて場所もあったのでしょう。

でも、少なくとも東北の地方都市で育った私の生活圏には、そういうものとの接点がほぼなかった。いや、あるところにはある……はずです（笑）。

正直、学生時代に「はい、みんな踊って」と授業で言われていたら、学校へ行かないという選択肢すら一瞬頭をよぎった気がします。
まあ、周りのみんなも踊るなら、「そういうものか」と諦めていたのかもしれませんが。

そんな地方都市でも、最近は公園やちょっとした広場で踊っている中学生のグループを、ときどき見かけます。

授業なのか、部活なのか、それともただ好きで踊っているのかは分かりません。でも、自分が子供のころにはあまり見なかった光景です。

それを見て、「なんか都会になったな」と、よく分からない感傷を抱くのは……私だけでしょうか。

そうそう。2025年のノーベル化学賞の一般向け解説では、MOFの孔を「分子のための部屋」のように説明しています。

分子が入って、留まって、また出ていくための部屋。

なんか…今回のタイトル、「パイプの中のダンスホール」けっこういい勝負じゃね？ノーベル財団に入れますかね（笑）。

―-—ゆめの結人