京都大学ELCAS(エルキャス)

実施レポート

[基盤コース後期]地球環境学 III(廃棄物をどう使い、どう処分する?)

2017年2月4日

  • 実施場所

    吉田キャンパス総合研究5号館 大講義室、中講義室

  • 当日の講師

    高岡 昌輝 教授(地球環境学堂 資源循環科学論分野)
    大下 和徹 准教授(地球環境学堂 資源循環化学論分野)
    乾 徹 准教授(地球環境学堂 社会基盤親和技術論分野)

  • チューター

    Yahya Mahzoun、西薗 賢志

  • 実習の内容

    1.地球環境学I、II、IIIで合同実習の説明
    2.各グループに分かれて、発表用スライドの仕上げ
    3.合同発表練習と質疑応答
    4.発表用スライドの修正

  • 地球環境学 III(廃棄物をどう使い、どう処分する?)_実習風景発表スライド作成の様子

今回の活動を通して学んだこと(抜粋)

  • 各自で作ったパワーポイントを持ち寄ってまとめたが、それぞれの修正すべき点を話し合う事で、見やすくなったと思う。それでも、発表練習では、各パワーポイントのつなぎが悪かったりして、聞き手に分かりにくい印象を持たせてしまった。また、自分の発表するところで説明過多になってしまい、後半の時間を圧迫してしまったので、時間の意識が大切だと思った。また、他グループの発表を聞いて、ゆっくり丁寧に話してくれる人の内容はとても分かりやすかったし、自分も意識しようと思った。
  • 今回の活動では今までの活動を振り返ると共にそれをどう伝えるか、いかにして相手に理解してもらうかということを学びました。他のエルキャス受講生と議論していく中で研究したことを伝える難しさ、あるいは苦労を感じる一方で伝わったときの喜びは本当に大きいものでした。

2017年1月21日

  • 実施場所

    吉田キャンパス総合研究5号館 大講義室、中講義室

  • 当日の講師

    高岡 昌輝 教授(地球環境学堂 資源循環科学論分野)
    大下 和徹 准教授(地球環境学堂 社会基盤親和技術論分野)
    乾 徹 准教授(地球環境学堂 社会基盤親和技術論分野)

  • チューター

    Yahya Mahzoun、西薗 賢志

  • 実習の内容

    1.地球環境学I、II、IIIで合同実習の説明
    2.各グループに分かれてこれまでのデータ解析と考察
    3.発表用スライドの作成方法の説明
    4.各グループに分かれて、発表用スライドの作成

  • 地球環境学_実習風景これまでのデータ解析と考察
  • 地球環境学_実習風景発表スライド作成の様子

今回の活動を通して学んだこと(抜粋)

  • パワーポイントを作る時は、シンプルに、内容を凝縮して図表などを上手く活用することが大切だと知った。今後、パワーポイントを作成するときも、このことを活かしていこうと思う。また、パワーポイントの内容を自分たちで考え、内容を発表する上で欠かせない要素を選ぶことができた。有機物含有量と高位発熱量において、自分たちのグラフの傾きが30年間rのものと比べて小さくなっているのは、下水処理の過程で下水に送る空気の量が増えたため、下水汚泥中に酸素が多くなった事が原因しているらしいことを知った。
  • 今回の活動を通して学んだことはいかにして「伝える」かです。自分が研究したこと、発見したことがどれほど素晴らしくてもそれが他の人に伝わらなければ意味がありません。今回実際に発表するパワーポイントを作ることで、どうすれば伝わりやすいかを考えることができました。

2017年1月7日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 総合研究3号館実験室、総合研究14号館207号室

  • 当日の講師

    乾 徹 准教授(地球環境学堂 社会基盤親和技術論分野)

  • チューター

    篠原 智志、瀬尾 葵

  • ボランティア

    辰巳 鴻介

  • 実習の内容

    ・前回の実習における実験結果の評価
    ・土と有害物質の相互作用、および分配係数の決定方法の説明
    ・実験室での粘土のヒ素に対する分配係数測定の実習実施
    ・実験結果の解釈方法の説明
    ・質疑応答

  • 地球環境学_実習風景実習内容の説明
  • 地球環境学_実習風景原子吸光分析による有害物質の定量を目的とした実習

今回の活動を通して学んだこと(抜粋)

  • まず、日本の土壌・地下汚染対策と対応の歴史を学びました。時代が進むにつれて、様々な環境基準が定められていました。次に地盤中の水溶性物質の移動についてで、「移流」と「分散」「吸着」について学びました。なぜ、移流(流速)だけでは不充分で、分散を考慮する必要があるかというと、化学物質の速度には分布があるからです。このことが、実際に図を見てみてよくわかりました。また、吸着について、重要なパラメーターである、分配係数を求める実験を原子吸光分析を用いて測りました。実際の研究室にはいり、たくさんの器具をみました。器具は用途に応じて細かく使いやけられており、スポイトのハイテク版を見た時は驚きました。最後に求めた分配係数をどのように使うかの説明がありました。学校では、まだ履修していないけれど、微分を使ったほうがわかりやすそうなので、基本だけでも自分で予習して次回を迎えたいと思います。
  • 原子吸光分析:ppb程度の原子の量を測定する。高温にして、量りたい物質を原子の状態にする。そこに、量りたい原子が吸収する特定の波長の光を装置から出すと、原子が光を吸収し、励起状態になる。その分光が減るので、減った量を測定すれば目的の物質の量がわかる。・地盤中での水溶性汚染物質の移動:移流(水流による輸送)、拡散(高濃度部から低濃度部への移動)、吸着(土への吸着)、分解(化学反応等) 移流、拡散、吸着を考えてモデル化すると、水中の汚染物質の増加量dc/dtはdc/dt=1/R(-vdc/dx+D(d/dx)^2・c)   R=1+(1-n)/nρKd:遅延係数  となる。Kdは分配係数で、水中の汚染物質濃度に対する土中の汚染物質濃度の率。吸着特性を表す。

2016年12月17日

  • 実施場所

    桂キャンパス Cクラスター312会議室、地下実験室

  • 当日の講師

    高岡 昌輝 教授(地球環境学堂 資源循環科学論分野)
    大下 和徹 准教授(地球環境学堂 資源循環科学論分野)

  • チューター

    Yahya Mahzoun 、西薗 賢志

  • ボランティア

    塩田 憲司

  • 実習の内容

    1.大下准教授より前回のおさらいと今回実施することの説明
    2.2グループに分かれて実習開始
      Aグループ:下水汚泥の発熱量の測定とTG-DTAを用いた燃焼挙動の把握
      Bグループ:下水汚泥中の固形分に含まれる炭素、窒素、水素の測定
    3.これらのデータ整理と、考察

  • 地球環境学_実習風景汚泥中の炭素、水素、窒素測定のために汚泥を秤量
  • 地球環境学_実習風景ボンブ熱量計の説明を受ける

今回の活動を通して学んだこと(抜粋)

  • 乾燥汚泥の高位発熱量は石炭と木材の中間ほどもあるが、低位発熱量を計算すると水分の蒸発分の熱量がとても多く、濡れた汚泥からは、あまりエネルギーが取れないことが分かった。濡れた汚泥を乾燥させ、利用するシステムを作ることが大切だと思った。有機分率と高位発熱量のグラフを自分たちの8つのデータから作成し、30年前のものと比較すると、直前の傾きが現在の方が小さいことがわかった。また、決定係数の値が0.91と大きく、直線の傾きが正であったことから、当然ではあるが、有機分率と高位発熱量は正の相関関係にあることを確認できた。高位発熱量の予測式では、それぞれの予測式に有気分の割合や各元素の割合を代入し、実際の測定データと比較して、どの予測式が最も正確であるかを考えた。結果、dulongという予測式が正確だと分かった。
  • 発熱量は実際に測定するだけでなく予測式によって求める方法がある。これらを比較することで予測式が実際の発熱量にある程度近いことが分かった。また、水分が含まれているかどうかでも私達が使うことのできるエネルギーが変わるなども学んだ。また、汚泥に含まれる物質の割合について分析することで、ある物質の量について相関があるものとないものがあること、また、分析方法についても学んだ。

2016年12月3日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 総合研究3号館実験室、総合研究14号館207号室

  • 当日の講師

    乾 徹 准教授(地球環境学堂 社会基盤親和技術論分野)

  • チューター

    瀬尾 葵

  • ボランティア

    谷尻 陽祐

  • 実習の内容

    ・廃棄物の埋立処分場に要求される機能と土を活用した環境対策の概要の説明(配付資料,スライド,デモ実験による説明)
    ・粘土層の透水係数を計測の原理および実験手法の説明
    ・実験室での粘土の透水係数測定の実習実施
    ・実験結果の解釈方法の説明

  • 地球環境学_実習風景講義における実験デモ
  • 地球環境学_実習風景粘土の透水係数計測を目的とした実習

今回の活動を通して学んだこと(抜粋)

  • 今まで、辺りにあるのが当たり前であった「土」が、構造などの面で、とても優れているものだということを知り、とても驚きました。また、廃棄物処理に土が使われていることも初めて知りました。放射能を出すものなど処理にとても時間がかかるものは、土を使うのが今の段階でベストだそうです。そして、土の水の保持できる量は、比表面積に比例することがわかりました。ベントナイトという、比表面積がとても高いものを直に見て、その保水性に驚きました。実験では、土の変形と水の流れやすさが関係していることを確認しました。
  • 講義 家庭からの廃棄物より工場などからの廃棄物の方が圧倒的に多い。廃棄物は減量化したのち処分場に埋められる。ここで、特に内陸処分場(谷をせき止めて造られる)の場合、雨が降ると汚染水が流出する。側壁はコンクリートなのでよいが、底(地面)からの流出を防ぐ必要がある。ビニールやゴムは短期的には効果が高いが、分解されてしまうので長期的には好ましくない。そこで粘土を用いる。遮水性には多少劣るが長期間安定して遮水できる。なお、わざと雨に晒すことで廃棄物を洗える。排水口から出た水は処理して川などへ流す。・実験 粘土の透水係数の測定(処分場で用いる粘土の性能測定などが目的)。試料(粘土)を円筒状にくり抜き圧力をかける。このとき試料がひずむ速度を計ることで親水性がわかる。親水性が高いと水和しやすいということなので、これにより水の通しやすさがわかる。

2016年11月19日

  • 実施場所

    桂キャンパス C-312、地下実験室

  • 当日の講師

    高岡 昌輝 教授(地球環境学堂 資源循環科学論分野)
    大下 和徹 准教授(地球環境学堂 資源循環科学論分野)

  • チューター

    Yahya Mahzoun、西薗 賢志

  • ボランティア

    塩田 憲司

  • 実習の内容

    1.大下准教授より前回のおさらいと今回実施することの説明
    2.2グループに分かれて実習開始
      Aグループ:下水汚泥中の固形分に含まれる炭素、窒素、水素の測定
      Bグループ:下水汚泥に含まれる水分の測定、有機分の測定、X線を用いた元素分析
    4.これらのデータ整理と、次回の説明。

  • 地球環境学 III(廃棄物をどう使い、どう処分する?)_実習風景汚泥中の有機分測定のために汚泥を秤量する
  • 地球環境学 III(廃棄物をどう使い、どう処分する?)_実習風景炭素、窒素、水素分析装置の説明

今回の活動を通して学んだこと(抜粋)

  • 汚泥の含水率を簡単な計算によって求めた。8割という値に近いものが出て良かった。普段は見ることのないプレス機やX線照射器を見られて嬉しかった。X線照射器によってどのように元素を特定するか、ということが理解できた。汚泥によって含まれている無機物の割合が大きく異なっていたので、その違いが生じる理由について詳しく考察したい。
  • 処理過程でのメタン発酵の有無、流入水と家庭排水を分けるかわけないかなどの様々な要因により汚泥に個性が出てくる。蛍光X線分析装置では酸素などの軽いものの含有量を求めるには向いておらず、CHNコーダーで測定した値と誤差が出た。

2016年11月5日

  • 実施場所

    桂キャンパス C-312、地下実験室

  • 当日の講師

    高岡 昌輝 教授(地球環境学堂 資源循環科学論分野)
    大下 和徹 准教授(地球環境学堂 資源循環科学論分野)

  • チューター

    Yahya Mahzoun、西薗 賢志

  • ボランティア

    塩田 憲司

  • 実習の内容

    1.高岡教授より日本・世界の廃棄物の状況について講義
    2.大下准教授より、今回研究・実験対象となる下水汚泥について、日本の
      現状と具体的な実験方法の説明
    3.2グループに分かれて実習開始
      Aグループ:下水汚泥に含まれる水分の測定、有機分の測定、X線を用いた
            元素分析
      Bグループ:下水汚泥の発熱量の測定とTG-DTAを用いた燃焼挙動の把握
    4.これらのデータ整理と、次回の説明。

  • 地球環境学 III(廃棄物をどう使い、どう処分する?)_実習風景講義の様子
  • 地球環境学 III(廃棄物をどう使い、どう処分する?)_実習風景精密天秤による対象資料の秤量の説明
  • 地球環境学 III(廃棄物をどう使い、どう処分する?)_実習風景X線分析装置の説明

今回の活動を通して学んだこと(抜粋)

  • 僕たちが普段出している下水の汚泥を分析することによって現在、枯渇しつつある資源として再利用できるかもしれないということを学びました。また、その分析の方法としてX線を用いた方法を知り、その仕組みを詳しく知ることができました。また、チューターさんと関わることで高校の次の段階の自分を思い浮かべることができました。
  • 高岡先生の講義では、廃棄物の歴史や未来、定義について学んだ。2050年での金属資源の累積需用量が現有埋蔵量を大きく上回ることや、2050年のエネルギーはバイオマスと廃棄物が主要でなければいけないことに驚いた。今使っているものを再利用することが大切だと思った。大下先生の講義では下水汚濁と実習の内容について学んだ。汚泥の8割を占める有機物はほとんど利用されず、それが利用できれば燃料不足の役に立つのではないのかと思った。実習では様々な器具の使い方や仕組みについて学ぶことができた。

平成29年度 実施レポート

年度別の実施レポート