約7億8000万人、つまり世界の9人に1人が清潔な飲料水にアクセスできない生活をしていることをご存知ですか？毎年約340万人が水に関連する病気で亡くなっています。この統計を見ると、蛇口をうっかり水漏れさせてしまったり、シャワーを長引かせすぎたり、飲み残したダサニのボトルを何本か使い切ってしまったりする頻度を思い出すかもしれません。
水の安全保障は、飲料水へのアクセスだけに限りません。衛生面も重要です。EPA（環境保護庁）によると、世界中でトイレの所有者よりも携帯電話の所有者の方が多いにもかかわらず、アメリカ人はトイレの水洗で他の用途よりも多くの水を無駄にしています。さらに、気候変動にも関係しています。氷河の融解、海面上昇、沿岸部の浸水、そして干ばつの長期化などです。
国連によると、2025年までに18億人が水不足に陥り、灌漑需要は15%増加すると予想されています。万能薬ではありませんが、テクノロジーはこの状況を変える力となり、すでにその変化は始まっています。その方法をご紹介します。
1. 水問題に取り組むスタートアップ企業が増加
干ばつ、水不足、そして地球温暖化への懸念が高まる中、水技術への関心が高まっています。サンフランシスコのスタートアップ企業兼アクセラレーターであるImagine H2Oは、水業界におけるイノベーションを組織化し、テクノロジーを活用してこれらの問題への意識を高め、深刻な水問題の解決に取り組んでいます。財団や大企業がこの非営利団体のプロジェクトに資金提供しており、Imagine H2Oは最近、水に関する新たなプロジェクトのコンテストを開催しました。コカ・コーラのような大企業も、水の節約とリサイクルに関心を寄せています。また、安価で効率的な浄水器や浄水器を開発するハードウェアスタートアップも次々と登場しています。
2. 水浄化のためのナノテクノロジー
昨年、インド工科大学の研究者たちは、16ドルのナノ粒子浄水システムを開発しました。これまでにも安価な浄水システムは開発されてきましたが、鉛やヒ素などの化学成分を水から除去できるのはこれが初めてです。ナノ粒子から放出される鉄とヒ素を捕捉するイオンが化学フィルターを構成し、この浄水器は汚染物質を遮断するために複数層の膜を備えています。
3. 灌漑コントローラー
WaterSense灌漑コントローラーは、EPA（環境保護庁）によって開発されました。これは、家庭用スプリンクラーなどの灌漑システムのサーモスタットとして機能するコントローラーの認証プロセスです。EPAによると、このコントローラーにより、平均的な家庭で年間8,800ガロンの節水が可能になるとのことです。WaterSenseコントローラーは、一般的なタイマーを使用する代わりに、地域の気象条件や造園条件に基づいて必要な水量を計算することで、植物の水分ニーズに合わせて散水スケジュールを調整できます。コントローラーは独立機関による認証を受けています。
WaterSenseによって最初に認定されたのは、建設業者、開発業者、企業、そして一般家庭向けの灌漑ソリューションを提供するCyber Rainです。自動散水システムと連携し、情報をコントローラーにワイヤレスで送信します。ニーズに合わせてスケジュールをカスタマイズでき、バックグラウンドで稼働します。
4. 自動車への電力供給
トヨタは、2015年に発売が噂されていた水素燃料電池車を、今年初めのCESで公開しました。しかし、同社は最近、さらに早い12月に生産を開始する計画を発表しました。もちろん、この車は水素を燃料とする初の自動車ではありませんが、この種の車としては初の量産車となります。電気は水素と酸素のセルの組み合わせで発電され、それが車を動かします。車から排出されるのは水蒸気のみです。性能はプリウスと同等ですが、価格ははるかに高くなります。もちろん、水素燃料電池車用の給油所はまだ非常に少ないですが、この車は状況を変える可能性があります。
5. 淡水化
淡水化技術は効率化が進み、水資源の安全保障問題が深刻化する中で、その重要性はますます高まっています。チリ、イスラエル、サウジアラビアなど、世界の多くの乾燥地帯では、水源として海水淡水化が利用されており、今やカリフォルニアもこれに加わろうとしています。カリフォルニア沿岸では約15件のプロジェクトが提案されていますが、旧来の技術はコストの高さと水生生物への脅威から、厳しい評価を受けています。
カリフォルニア州サンディエゴ郡では、2016年に完成予定の最大の淡水化プラントが建設中です。逆浸透膜法を用いて約5,000万トンの水から塩分やその他のミネラルを取り除き、郡の水使用量の7%を補填します。中国・北京では2019年に完成予定のプラントが、同市の水の3分の1を供給する予定です。世界各地の小規模プラントでは、太陽光淡水化を利用して水処理を行っており、こちらの方が実現性が高い可能性があります。
6. ビッグデータへのアクセス
WatrHubは、人々が水不足と水質安全に関する情報を求めている時代を捉え、水データのための未来のビッグデータ端末となることを目指しています。同社は、水処理と廃水処理に関する最新情報に加え、業界関係者の企業プロフィールも提供しています。このデータ・アナリティクス企業は、水に関する断片化されたデータ（膨大な量に上ります）を分析し、サービスを利用したい人なら誰でもアクセスできるようにするとともに、データ活用を希望する企業には実用的なレポートや市場情報を提供することを目指しています。
7. 新たな軍事利用
米海軍研究所材料科学技術部の研究者たちは、海水から二酸化炭素と水素を取り出し、米海軍航空機用のガソリンに変換できる可能性がある。金属触媒を用いてこれらのガスを液体炭化水素に変換し、エンジンを駆動する。この技術は小型航空機で試験されている。生産量が増加すれば、燃料コストは1ガロンあたり3ドルから6ドルになる可能性がある。
8. トイレのデザインを変える
ゲイツ財団は2012年、「トイレ改革チャレンジ」を開催しました。これは、世界で25億人が安全で衛生的なトイレを利用できないことへの対策です。このチャレンジの優勝者は、カリフォルニア工科大学の研究者とエンジニアたちです。彼らは、排泄物を肥料に変え、エネルギーと費用を大幅に削減できるトイレを開発しました。太陽光パネルで電気化学反応を起こし、人間の排泄物を肥料用の固形物と燃料電池用の水素に分解します。この水素は反応炉に蓄えられ、曇りの日などで太陽光パネルが機能しない場合はトイレに電力を供給します。再生水はポンプで汲み上げられ、再利用されます。このトイレは完全に自己完結型で、下水道への接続は不要です。20年の耐用年数が見込まれ、1日の運転コストは11セントです。このトイレはまだ試験段階にあり、インドで1つのプロジェクトが稼働していますが、有名な配管設備メーカーであるコーラー社は、このトイレにもプロジェクトを拡大するためのシステムの設計に取り組んでいます。
9. データ用ドローン
カリフォルニアなどの地域で壊滅的な干ばつが発生している今、水の浪費と使用量を監視するセンサーやドローンは、農家、学者、テクノロジー企業、研究者にとって魅力的な投資対象となっています。こうしたドローンを製造している企業の一つが、インディアナ州に拠点を置くスタートアップ企業、PrecisionHawkです。同社は、小型飛行機のようなドローンを空中に飛行させ、圃場の監視と調査に利用しています。同社は、農家がこれらのドローンを生活にシームレスに取り入れ、データ収集をより容易にすることを目指しています。ドローンを活用することで、農家は肥料や灌漑が最も必要な時期と場所を把握し、排水、流出、そして農薬による汚染を削減できます。同社は、これらのドローンは流域マッピング、地表マッピング、災害対応にも役立つと述べています。
10. ハイテクろ過
地球上の水の将来が危ぶまれる中、科学者たちは水の浄化と濾過の方法を工夫している。最新のものの一つはミシガン州立大学で発表されたもので、大きな可能性を秘めている。科学者たちは、牛の糞尿を濾過した水に変える水濾過技術を開発した。この濾過技術は、牛の糞尿を肥料として利用できる濾過水に変えるものだ。糞尿は主に水でできており、農場には大量に存在し、世界中に多くの牛がいる。研究者らによると、1,000頭の牛は年間最大1,000万ガロンの糞尿を生成できるという。この技術では、廃棄物を処理してエネルギーを生成する嫌気性消化装置と、限外濾過・逆浸透膜システムを組み合わせて、副産物として水を生成する。この水は高度に濾過されているため、家畜の飲料水として与えることができる。約100ガロンの糞尿から50ガロンのきれいな水を生成することができ、研究チームはすでにこの数値をさらに高める方法を検討している。
