現代の科学の領域

質問

いくつか可能であるのか、もし専門の方が見ておられましたら回答よろしくお願いいたします。

【食料飢餓問題について】
世界の人口は日に日に増えていっていますが、食料の供給確保が懸念されています。昔、食用の藻を排泄物などから無限に作れると聞いたことがあるのですが、いざとなった場合、その培養などすれば大量に作り、食糧難に対応できる科学力は今の時点でありますか？

【産業廃棄物などについて】
昨今、ゴミの捨て場所などについて、瓦礫などの置き場所などについて問題視されていますが、宇宙空間へポイ捨てすることは技術的に、倫理的に、もしくは諸々の問題をクリアして可能なのでしょうか？

【エネルギー問題について】
太陽エネルギーを宇宙空間に衛生として置いたソーラーパネルから地球へエネルギーを飛ばすことは研究などされているのでしょうか？だとすれば太陽暦が終わるまで、エネルギーを半永久的に取り込むことができると思いました。

三点どれでも構いません。
お礼は最後の方にしますので若干遅れますがよろしくお願いいたします。

回答No.5

noname#175206 · ベストアンサー

以下、純粋に技術的な話で、倫理等は一切考慮していませんので、その点はご了承をお願いします。

【食料飢餓問題について】
　二つの面から解決されます。

　一つは食糧増産ですが、藻といったものに頼るまでもなく、植物・動物の一部の遺伝子加工で飛躍的に増えます。

　生物の進化自体が、淘汰圧（生存に不利になる自然環境条件）が無ければ、止まったり、無駄な進化をしたりします（オスの鹿の角やオスの孔雀の羽根は、メスに対するアピールでしかない等々）。

　同様に、当然ですけれど、人間に食われるために最適化して進化した生物もいません。最低限のエネルギーと時間で育つ、食品として最高度の栄養素やカロリーをふんだんに持つ生物を、狙って作ることは可能です。

　今の時点で、一部のトウモロコシや大豆といった作物には、防虫や耐病といったことに限定しての遺伝子加工が行われています。
　DNA解析が進んで、各DNAの機能がはっきりすれば、もっといろいろ可能になります。

　そこに留まらず、食う側であるヒト自体を変えてしまうことも、将来的には可能です。
　ヒトの機能を下げずに代謝を下げたり、今のヒトが食べ物にできないものでも、美味しく食べられて栄養とできるようにできるでしょう。

　もう一つは、バースコントロール、つまり計画的出産により人口増加を押さえて行くことですね。食べ物だけでなく、住居、ライフライン等々での資源の節約に直結します。
　ご承知とは思いますが、現在でも妊娠を抑制する方向であれば、その技術は充分にあります（しかし、不妊治療が進まないほうは、大変もどかしいことです）。

【産業廃棄物などについて】
　既に10年以上前から、製造業等の廃棄物が多いところでは、ゼロエミッション計画といって、最終的な埋め立て処分が一次的な廃棄物の0.5％になるよう努力し、少なくとも大手企業では達成されています。
　つまり現状で、廃棄物となったものの99.5％はリサイクル可能になっています。分別すれば、ですが。小規模事業者、一般家庭ごみにも、これは普及していくでしょう。

　さらに、現在は埋め立て処分している廃棄物も、密閉型処分場（という名の保管庫）が提案されています。地下50m掘り下げて、丈夫で厚いコンクリート壁で囲い、最後に蓋をできるような処分場等が実際に試作されています。

　これは現在の技術、あるいはコストの点でリサイクルができない廃棄物を長期保存して、有効なリサイクルが可能になるような技術進歩を待つわけです。

　ただ、放射性廃棄物はリサイクルが困難な廃棄物として、最後まで残るでしょうね。
　ただ、ウランといった天然の放射性物質は地下に大量に埋蔵されていて、人類はそれを利用する前から共存していたとも言えるわけで、地下に安全な最終処分場を持つことは不可能ではありません。
　それでも、地下5kmくらいまでは、生物相の存在（地熱・地下水利用の微生物）が確認されており、微生物による処分場の浸食・破壊を防ぐためには、もっと深いところまで安価で安全な技術で掘り、管理する技術開発が必要とされています。

　宇宙への投棄は三つの点で困難を抱えています。
　一つは、投棄に掛かるコストが高く、資源消費も激しいことです。捨てるゴミよりたくさんのゴミを、しかもお金をふんだんに掛けてということになると、方法としては適切とは言えません。

　二つ目は、安全性です。事故で空中で四散したりすると、地表に広範囲の汚染を招きます。特に放射性廃棄物ですと、影響は深刻です。

　三つ目は、スペースデブリ、つまり衛星軌道でのゴミ問題です。これが増えすぎると、ロケットを打ち上げても、スペースデブリに衝突してしまうようになり、ついには宇宙に行けないようになります。
　そのスペースデブリの量は計算されていて、計算した人の名前をとって、ケスラーシンドロームと呼ばれています。
　宇宙開発だけでも、それが起こる可能性があり、憂慮されています。廃棄物を月などに投棄するにしても、事故無しですらスペースデブリは必ず増えてしまいますので、難しいところでしょう。もちろん、デブリなし宇宙航行技術が開発されれば、事態は変わるでしょう。

【エネルギー問題について】
　太陽エネルギーは、地表では昼間でも雲があると効率が落ちます（1/100くらいになる）。
　そこで以前から太陽光パネル搭載の衛星を利用する研究がおこなわれています。
　問題は送電方法ですが、雲を通り抜けるマイクロ波利用については、研究が進んでいます。
　大きな問題は一つあって、それは衛星から正確にマイクロ波受電装置にマイクロ波を送ることです。
　少し狙いが外れれば、そのマイクロ波を受けた生物は、ヒトも含め死んでしまいます。何せ物凄く出力の高い電子レンジ状態になりますので。
　フィクションでは軌道エレベータ（宇宙エレベータ）からの有線の送電描写があったりしますが、衛星軌道上という4万kmからの送電では、抵抗により無駄になる電力が非常に大きくなります。超伝導も、それを保つためにエネルギー消費が大きいものです。
　こうした送電問題については、今のところ有効なブレイクスルーは見出されていない感じです。
　しかし他の自然エネルギー、いわゆる再生可能エネルギー開発はあります。
　また、原子力エネルギーも、昨年の東日本大震災で発生した福島第一原子力発電所事故に見られるように、まだまだ制御・安全化技術に余地が多いのですが、こちらの技術進歩も考慮しておいてもいいでしょう。
　もし核融合炉が実用化されると、海には大量過ぎて使い尽くすのがいつになるか分からないほどの燃料（重水素等）がありますので、こちらも希望が持てます。

　また、こういったことを含めて、人類の宇宙進出でも切実な問題です。
　定期的に人員が交代するにしても、月面に大規模で恒久的な基地ができれば、全てを地球から運んでいるわけにはいかなくなります。

　太陽光は地球の影にならない限り利用できるとして、食糧は全て現地調達になります。少ないエネルギーで高効率な食糧自給生産は必須です。
　でき得る限りリサイクルも必要になります。排泄物だって、鉄のサビだって捨てずに使わないとやっていけません。

　さらに月の次のステップとして、小惑星帯へも有人の進出は行われるでしょう。同じく、エネルギー以外は全て現地調達し、ほぼ完全リサイクルが必要です。

　いわば、小さな地球を作らなければいけないわけです。

　こうした面からも、エコ技術開発は促進されるでしょうね。

お礼

目から鱗です。専門分野の方でしょうか。ご教授頂き感謝します。すごいそんなに研究が進んでいるんですね。さらに興味が沸きました。ありがとうございました。

回答No.4

reflector

＞【産業廃棄物などについて】
コストかけて宇宙へ飛ばすよりも火山が噴火している火口へポイ捨てする方が割安と思えます。

＞【エネルギー問題について】
人工衛星からレーザー照射し地上でキャッチするまで現在の技術で出来ます。
しかし、加速された粒子を減速、集光、エネルギー変換する技術が出来ていません。
どのような方法で解決するのでしょうか。
軌道エレベータも去ることながら、地軸が移動の度にポイントを変えるのは些か無理でしょうね。

果てさて、政治家のような質問ですね。

お礼

噴火口にポイ捨て？？大丈夫なんでしょうか？？

ソーラーの方はまだまだ先の話のようですね・・・。
回答ありがとうございました。

回答No.3

foomufoomu

＞食料飢餓問題
べつに藻でなくても、植物は排泄物を加工した肥料を使って育てていますよね。
藻は水が大量に要るので（そのための容器も必要なので）、ふつうの植物よりたいへんかも。

＞産業廃棄物
宇宙デブリになるので、絶対に宇宙にゴミを捨ててはダメ。
将来、光速の12%の速度で宇宙を飛ぶようになったら、デブリに衝突したときのエネルギーは、同じ重さの核爆弾に匹敵するのだそうです。

＞エネルギー問題
ソーラーパネルの寿命があるので永久ではありません。現時点では無駄が多すぎて考えられません。
しかし、将来、軌道エレベータができれば、ずっと少ないコストで宇宙に設置できるので、実用化の可能性が少しだけでてきます。

お礼

ん～かなりたくさんの問題点があるのですね・・・。宇宙ゴミはダメなんですね。宇宙のどこかの星に産業廃棄物用に捨てるゴミ惑星なんてあったらなんて思いましたが、それが爆発でもしたら回りの星に迷惑ですよね。回答ありがとうございました。軌道エレベーター興味あります。ちょっと調べてみます。

回答No.2

masa2211

＞食用の藻を排泄物などから無限に作れる
質量保存の放送に反するため、絶対に不可。
現実問題として、排泄物（糞尿のみという意味に解釈します。）の10％が食用...は、夢またい夢。
（まあ、太陽光アリで効率100％超えるとしても、地球の表面積は有限なので、たとえ排泄物が無限にあっても
　　食用の藻を無限に生産するのは無理。　　んなもん承知で、食用の藻を排泄物などから無限に作れる
　　と言っている。字句どおりの解釈は不可なだけｄれあり、間違いではない。）

>【産業廃棄物などについて】
>昨今、ゴミの宇宙空間へポイ捨て
ゴミの種類によります。
核燃料（ウランやプルトニウムのみ）ならまだ可能性がありますが、
単なるゴミ（核燃料の副産物含む）は、反物質反応が自在化するまで、物理的に不可。
現状、たとえばサターンV ロケットは、全重量3000トンで、人工衛星なら120トン、地球の引力を振り切るなら40トン
の能力がありますが、ゴミ（産業廃棄物＝ごく普通の瓦礫）40～120トンのために3000トンの資源を使うのか？
ゴミ100トンを埋め立て、残り2900トンを有効に使ったほうがいいんでないの？という、ごく当然な反論にどう答えますか？

＞【エネルギー問題について】
太陽エネルギーを宇宙空間に衛生（※衛星です！）として置いたソーラーパネルから地球へエネルギーを飛ばす

どう考えても、電波で飛ばすしかないです。（宇宙エレベータは当分先の技術なので除外。）
で、飛ばせるのは間違いないんだけど、以下の問題あり。

1.宇宙空間に1ｍ2作るのと地球上に30ｍ2作るので、使う資源は同じくらい。かつ、メンテナンスは地上のほうが簡単。
　送電効率を気にしないとしても、地上設置のほうが得である、という反論に、現時点では反論できない。
2.超強力電波が人工衛星から地上に発射されるのは間違いないですが、
　現状、現時点の地上送電（高々50～100万ボルト）ですら、「人体に影響がある」という反対論者が存在。
　逆2乗則で考えて、現時点の地上送電より人体に影響が出るのは間違いない。
2.は、純粋な技術論ではどうでもいいこと（と、わたしは思う。別にそう思わなくてもいです。）ですが、
　世の中、こういった論理で回っています。
　※こういった論理の中に、今回の原発事故を教訓に原発のどこをどう直せば安全になるか（今更受け入れ不可）
　　というのを含むことに注意。

いずれにせよ、宇宙空間に太陽電池を敷き詰めるより、サハラ砂漠やゴビ砂漠に太陽電池を敷き詰めるほうがマシ。
もっとマシなのは、都市周辺の空き地に太陽電池を敷き詰めること（超長距離送電施設不要かつ無人地帯のメンテナンスをどうやってやれと？？？）。
サハラ砂漠（など）に太陽電池を敷き詰める、というほど、エネルギーは切羽詰っていません。

ゆえに、衛星（発電衛星）？当分先。サハラ砂漠（など）が太陽電池で埋まったあと。（それ、どれくらい先？？？）
そう考えます。

お礼

なるほど非常に勉強になりました。廃棄物は飛ばすより埋め立て、エネルギーは砂漠にソーラーパネルを敷き詰めが能率的に先なのですね・・・。もう答えとしては満足ですが、もう少しだけ時間を置いてベストアンサーで締め切ろうと思っています。回答ありがとうございました。

回答No.1

LEVELUP100

こんばんは。

＞【産業廃棄物などについて】
　技術的には大量のロケットを確保する必要がありそうですね。
　あとは１基あたりの打ち上げコストが高くなりすぎて商用利用が難しい気がします。
　他に考えられるのは環境保護団体の抗議があるかも？（宇宙空間をゴミ捨て場として良いのかどうか）

　一つの構想に放射性核廃棄物を太陽に捨ててはどうか？ともあるけど、打ち上げに失敗して地球に落下してきたらどうするか？など失敗した場合も考慮しなければいけません。

＞【エネルギー問題について】
　月のすぐそばのラグランジュ点に大型の発電施設を打ち上げる構想はあります。
（地球の周回軌道で静止軌道かもしれませんが）
　１基あたりが１００万キロワットくらいの出力でマイクロウェーブに変換し、受電側で電力に変換して供給してくれるそう。

＞宇宙太陽光発電
＞http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%AE%87%E5%AE%99%E5%A4%AA%E9%99%BD%E5%85%89%E7%99%BA%E9%9B%BB

お礼

早速の回答ありがとうございます。
勉強になりました。環境保護団体が未開の宇宙まで保護されているんですね・・・。今の地球さえ危ういのに・・。宇宙太陽光発電早く実現して欲しいです。
いつの日か、この地球上でエネルギーも奪い合うことなく、食料も奪い合うことなく、廃棄物処理もうまくいく日がくることを願ってます。あとは宗教間の戦争などの問題ですかね・・・。
またよろしくお願いいたします。ありがとうございました。