脱炭素社会とカイコウオオソコエビ(その2)(Decarbonized society and Hirondellea gigas, part II)

2021/01/31 ブログ

 前回はカイコウオオソコエビの消化酵素について、お話ししました。今回は、カイコウオオソコエビの殻の秘密について、お話しします。カイコウオオソコエビは、甲殻類の仲間です。エビやカニと同じように、外側に「殻」を持っています。この殻は硬く、外敵や環境中の突起物から身を守ることが出来ます。そして、成長して体が大きくなると、脱皮して新しい殻を作ります。この硬い殻は、炭酸カルシウムの結晶で出来ています。成分としては、貝殻と同じです。実は、深海に硬い殻を持つ甲殻類が生息していること自体、不思議な事なのです。

 

深海では、炭酸カルシウムは溶けてしまいます。

 

 水深が深くなり、水圧が高くなると、生物や物に色々な影響があります。その一つに、炭酸カルシウムが溶けてしまうことが挙げられます。例え硬い結晶性炭酸カルシウムでも、同様に深海では溶けてしまいます。大体、水深5000-6000mから炭酸カルシウムが溶け始めます。水深が深くなればなるほど、溶け出す速度が上がります。だから、水深5000mを超えると、貝類や甲殻類が少なくなってしまいます。この水深は、炭酸塩補償深度と呼ばれています。そのため、温室効果ガスである二酸化炭素を深海に蓄積させて、地球温暖化を阻止しようという試みは、炭酸塩が溶け出すために実行されませんでした。だから、水深8000mを超える超深海で、生息するカイコウオオソコエビは、非常に不思議な生物なのです。かつて、マリアナ海溝チャレンジャー海淵では、有孔虫が多数発見されていました。有孔虫は炭酸カルシウムの殻を持ち、色々な形態を持つ生物です。しかし、マリアナ海溝チャレンジャー海淵に棲息する有孔虫は、全て炭酸カルシウムではなく、有機物の殻を持つ部類の有孔虫でした。

 

カイコウオオソコエビは結晶性炭酸カルシウムの殻を持っていました。

 

 カイコウオオソコエビの殻を分析したところ、結晶性炭酸カルシウムが存在しました。本来なら、溶け出してしまう炭酸カルシウムが維持されていました。さらに、カイコウオオソコエビの殻にはアルミニウムも存在していました。アルミニウムは、クラーク数も第3位と非常に多い元素の一つですが、海水にはほとんど含まれていません。アルミニウムのほぼすべてが岩石の中に含まれています。驚くべきことに、カイコウオオソコエビは、岩石からアルミニウムを取り出していたのです。アルミニウムは海水のような弱アルカリ性環境では、「アルミゲル」という状態になります。実はアルミゲルは、一時期胃の粘膜を保護する成分として、頭痛止めや風邪薬に使われていました。そのアルミゲルが、カイコウオオソコエビの表面を覆い、中の結晶性炭酸カルシウムを保護していたのです。

 

脱炭素社会へのカイコウオオソコエビシステムの利用

 

 脱炭素社会への象徴として、電気自動車や水素自動車が良く挙げられます。しかし、本当にエネルギーを使う産業は、実は金属工業なのです。鉄鉱石やボーキサイトなどから鉄やアルミニウムを取り出して、精製する過程で多くのエネルギーが利用され炭酸ガスが放出されます。しかし、カイコウオオソコエビが鉱物からアルミニウムを抽出する過程では、エネルギーをほとんど使いません。水温2℃という深海でアルミニウム抽出が行われるため、何百℃といった超高温や強酸や強アルカリといった危険な薬品も使いません。カイコウオオソコエビの金属抽出システムを利用すれば、二酸化炭素を放出せずに金属の精製が可能になることでしょう。

 以上ですが、詳しいデータは論文を参照してください。また、メールでもお問合せ下さい。

#カイコウオオソコエビ #脱炭素社会 #金属精製
 

Last time, I talked about the digestive enzymes of Hirondellea gigas. This time, I will talk about the secret of the shell of Hirondellea gigas. Hirondellea gigas is a member of the crustacean family. Like shrimp and crab, it has a "shell" on the outside. This shell is hard and can protect you from foreign enemies and protrusions in the environment. Then, as they grow and grow larger, they molt and make new shells. This hard shell is made of calcium carbonate crystals. The ingredients are the same as seashells. In fact, it is strange that crustaceans with hard shells live in the deep sea.

 

In the deep sea, calcium carbonate dissolves.

 

When the water depth becomes deep and the water pressure becomes high, there are various effects on living things and things. One of them is that calcium carbonate dissolves. Even hard crystalline calcium carbonate will dissolve in the deep sea as well. Calcium carbonate begins to dissolve from a depth of 5000-6000m. The deeper the water, the faster it will dissolve. Therefore, if the water depth exceeds 5000m, the number of shellfish and crustaceans will decrease. This depth is called carbonate compensation depth. As a result, attempts to prevent global warming by accumulating carbon dioxide, a greenhouse gas, in the deep sea were not carried out due to the dissolution of carbonates. Therefore, the Hirondellea gigas, which inhabits the ultra-deep sea at a depth of over 8000 m, is a very mysterious creature. In the past, many foraminifera were found in the Mariana Trench Challenger Deep. Foraminifera have a calcium carbonate shell and are organisms with various morphologies. However, the foraminifera that live in the Mariana Trench Challenger Deep were all foraminifera with organic shells rather than calcium carbonate.

 

Hirondellea gigas had a crystalline calcium carbonate shell.

 

Analysis of the shells of Hirondellea gigas revealed the presence of crystalline calcium carbonate. Originally, the calcium carbonate that melted out was maintained. In addition, aluminum was also present in the shell of Hirondellea gigas. Aluminum is one of the elements with the third highest Clarke number, but it is rarely contained in seawater. Almost all of the aluminum is contained in the rock. Surprisingly, the Hirondellea gigas was extracting aluminum from the rock. Aluminum becomes an "aluminum gel" in a weakly alkaline environment such as seawater. In fact, aluminum gel was used as a headache remedy and cold remedy for a while as a component that protects the mucous membrane of the stomach. The aluminum gel covered the surface of Hirondellea gigas and protected the crystalline calcium carbonate inside.

 

Use of the Hirondellea gigas system for a carbon-free society

 

Electric vehicles and hydrogen vehicles are often cited as symbols of a carbon-free society. However, the industry that really uses energy is actually the metal industry. A lot of energy is used and carbon dioxide is released in the process of extracting iron and aluminum from iron ore and bauxite and refining them. However, Hirondellea gigas uses very little energy in the process of extracting aluminum from minerals. Since aluminum is extracted in the deep sea with a water temperature of 2 ° C, it does not use extremely high temperatures of hundreds of degrees Celsius or dangerous chemicals such as strong acids and strong alkalis. The metal extraction system of Hirondellea gigas will enable the purification of metals without emitting carbon dioxide.

That's all, but please refer to the paper for detailed data. Also, please contact us by email.

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