ゴミ焼却炉は「エネルギーを98%も無駄」にしていた…！ 300℃に熱しても手で持てる「新世代レンガ」の断熱能力がスゴすぎる

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■イメージはレトロだけど…レンガが大変身した！
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そんな、材料の世界ではレトロ中のレトロともいえるレンガを、なんと「最先端の断熱材」として生まれ変わらせようとしている、奇特な人がいるという情報が入った。
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■「炉」はエネルギーロスの代名詞
レンガが断熱材であるというイメージはもっていなかったのですが？　(探検隊)
「鉄鋼やセメントなど、炉を使って加熱する工業製品をつくるさいには、炉の中の熱エネルギーを外に逃がさないための断熱材として、レンガが使われています。
あるいは、ゴミ焼却炉などでも同じです。ところが、じつはこのとき、熱エネルギーの98〜99％は捨てられているのです」(福島さん)
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■ゴミ焼却炉の近くに温水プールがある理由
すると、よくゴミ焼却炉の近くに温水プールがあるのを見かけるのは、捨てられている熱エネルギーが大量にあるから、それをいくらかでも再利用している、ということですか。(探検隊)
「そのとおりです。炉を加熱してゴミを燃やすにしても、熱エネルギーを使って温めているのは、じつは炉の中に敷き詰められた断熱材、つまりレンガということになります。
しかし、あまりにも出ていく熱エネルギーが多いので、その熱を再利用して温水プールを温めています。
レンガがすぐれた断熱材として熱を遮断してくれれば、炉の中で熱エネルギーは効率よく使われます。燃料費も下がるし、CO₂の排出もそのぶん減らせるのです」
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「断熱効率を上げるには、熱伝導率の低いものを、熱源と外気のあいだに挟めばいいのです。
冬になるとみなさんダウンジャケットを着ていますが、あれが暖かいのは、熱源である身体と寒い外気のあいだに、ジャケット内部のダウン(羽毛)で空気の層をつくっているからです。
空気の熱伝導率は0.0241W/mkと圧倒的に低いので、真空空間を除けば、空気の層をつくるのがもっとも効率的な断熱法ということになります」
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「レンガが崩れない程度の強度を保ちながら、レンガの中にどれだけ空気の孔(あな)を入れることができるか。それが断熱レンガの性能につながるのです。
じつは、われわれがつくったセラミックスのレンガは、研究室のレベルですでに98％の断熱性を備えています」
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■300℃に熱しても手で持てる
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「これは、300℃に熱した鉄板の上に3時間、レンガを置いて加熱したものです。サーモカメラで撮影すると、市販のレンガ(上)は黄色になっていますが、
われわれが開発したレンガ(下)は青く、室温程度です。勇気を出して手に取ってみましたが、やけどをすることもなく普通に持つことができました(笑)」
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「じつは、NASAのタイル工場の方がやっていたデモを真似してみたんですよ(笑)。YouTubeに上がっていた映像を見ていたら、焼き上がったばかりの、
スペースシャトルの外壁に使うタイルを、素手で持ち上げていたんです。そのタイルもわれわれのレンガと同じように中に空気を入れる断熱タイプですから、
熱伝導率が非常に低く、高温の窯から出したばかりでも素手でさわることができるんです」
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■レンガ内部の9割が空気!?
でも、レンガの中にどうやって空気を入れるのですか？　(探検隊)
「小さな孔をたくさん空けてやります。基本的に、空気の熱伝導率に比べて、固体の熱伝導率は、たとえば金属アルミニウムだと1万倍ぐらい高い。
ですから、できるだけ固体の部分を減らして、空気の容積を増やすことが要求されます。
画像解析をしてみると、われわれの断熱レンガは9割が空気で、残りの1割が原材料のセラミックスでできていることがわかりました(図「[9割が空気]の断熱レンガ」)」

原材料が1割⁉　たったそれだけで、どうしてレンガの強度が保てるのでしょうか？　(探検隊)
「カギとなったのは、特殊な製造法です」
そう言うと福島さんは、じつに意外なものの名前を口にした。

■ヒントは意外な食品にあり！
「これは産総研の特許でもあるのですが、高野豆腐型のセラミックスをつくるのです」
高野豆腐？　(探検隊)
それが特殊な製造法なんですか？

「正確には、『ゲル化凍結法』という製法です。この方法によって、論文ベースとしては、90％以上の空気を含むセラミックス材レンガ群のなかでは、
世界でもっとも強度の高いレンガをつくることができます」
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