東京大学システム創成学科

Aコース（E&E）環境・エネルギーシステム研究の⼀例

Aコース（E&E）環境・エネルギーシステム教員の研究の⼀例をご紹介いたします。

深海フロンティア資源の開発を目指して

安川和孝准教授

近年、レアメタルを高濃度で含む海底鉱物資源が注目されています。当研究室では、実際に深海底から採取された地質試料を用いて化学分析や実験を行うと共に、多変量統計解析や数理モデリングも組み合わせることで、自然界で有用元素の濃集体が生まれるメカニズムの解明を目指しています。さらに、得られた知見と現在・過去の海洋環境や気候変動の記録を照合することで、広大な海洋に眠るフロンティア資源に対する理論的かつ効率的な探査指針の構築に取り組んでいます。

深海フロンティア資源の開発を目指して

海洋のポテンシャルを利用した持続可能社会構築

鈴木英之教授

持続可能社会の構築への貢献を目指して、地球環境問題や資源・エネルギー問題の観点から、海洋再生可能エネルギー利用、海洋資源開発、地球温暖化対策の技術開発に取り組んでいる。
洋上に人工施設・設備を展開する技術を基盤として、問題解決のためのシステムやプロジェクト提案など、ニーズを指向した取り組みを行っている。具体的例としては、浮体式洋上風車による洋上風力エネルギー利用システム、海洋資源開発システム、地球温暖化対策のためのCO2海洋隔離、メガフロート（超大型浮体）を用いた海洋空間利用などである。また、これらを支える基礎技術について流力弾性現象、制御などシーズを指向した基礎的な研究に取り組んでいる。

海洋のポテンシャルを利用した持続可能社会構築

微生物を用いたCO2
変換・技術

小林肇准教授

バイオカソードによるCO2変換・有効利用の研究を行っています。バイオカソードとは、電気化学的な還元反応の触媒に微生物を利用した電極（カソード）。電極の表面に定着している微生物（画像）が、電極から供される電子を利用し、還元反応による化合物の合成を触媒します。微生物の優れた代謝能により、バイオカソードは電気エネルギーを高い効率で利用し、CO2から有機物（燃料，原料などの有用化合物）を合成します。

微生物を用いたCO2 変換・技術

エネルギーインフラの
安全設計と先進材料

川畑友弥教授

エネルギーインフラ構造物のほぼ全ては鋼材で製作されています。地震などの外力に対して安全性を確保することが至上命題です。ひとたび脆性（ぜいせい）破壊といわれる不安定現象を引き起こすと1000m/sを超えるき裂のスピードで一瞬にして全体崩壊してしまいます。事故防止のため、これまで多くの理論研究・工学研究がなされてきましたが、未解明領域が多く残されているのも事実です。金属組織学・連続体力学・数値解析技術など複数の技術領域の知識を結集し、理解深化のブレークスルーにより新たな材料・構造設計の開拓を目指します。

エネルギーインフラの 安全設計と先進材料

資源再生工学：「社会システムと資源利用の最適化」

ドドビバジョルジ准教授

資源リサイクルシステムの要素技術の開発、プロセスの効率化、およびLCAなどの全体的評価を通じて社会システムと資源利用の最適化などに関する実際的な研究を行っています。資源回収技術とリサイクル技術処理法に関する研究分野のうち、浮遊選別・金属の浸出による有価金属の回収、金属と誘電体の静電・帯電選別、磁化率を利用した磁力選別、さらに各種の廃水処理方法の研究を進めています。各種選別等の異なるリサイクル手法、吸着剤を用いた異なる廃水処理法に対してLCAによる環境評価を行っています。

資源再生工学：「社会システムと資源利用の最適化」

エネルギーセキュリティを考える

小宮山涼一教授

エネルギー資源の枯渇や供給途絶、太陽光や風力発電の出力変動などのリスクの下で、エネルギーセキュリティの確保は、経済・社会活動を維持する上で重要な課題です。とくに東日本大震災や再エネ大量導入をうけ、その重要性が再認識されています。当研究室では、エネルギー問題の本質を工学的、社会科学的視点から学際的に理解した上で、様々な数理的手法(数理計画法、計量経済分析等)を用いて計算機上にエネルギーモデルを構築し、その数値シミュレーション分析を通じて、エネルギー・環境技術の最適導入戦略や、エネルギー政策の分析に従事しております。

エネルギーセキュリティを考える

沿岸漁業から日本の将来を考える

多部田茂教授

我が国の沿岸漁業は国土の保全と食料供給、さらには地域社会の特徴を形成する上で重要な役割を担ってきましたが、海洋環境の劣化や社会経済情勢の変化により、生産量や就業者の減少など非常に厳しい状況にあります。日本の将来的な課題が顕在化しているとも言える沿岸漁業の現状を打開し、環境面でも経済面でも持続可能な沿岸漁業のあり方を検討するために、環境・資源・操業・流通販売等を統合的に扱うシミュレータおよび情報共有システムを開発しています。これまでは漁業者の経験に頼る部分が多かった操業や販売の方法を、より合理的に検討するためのシステムを構築することによって、持続可能な沿岸漁業と地域社会の活性化を目指しています。

沿岸漁業から日本の将来を考える

海洋開発の実現に向けて不規則現象に挑む

和田良太准教授

海洋開発と陸上開発の最大の違いは波・風・流れといった自然の猛威に晒される環境だと考えています。このため、不規則な自然現象を理解し、システム設計へと繋げる工学的センスが求められます。例えば洋上風力発電を実現する上で、持たせるべき強度の合理的な設計を考えるには、通過する最大の台風に関する確率分布が必要になります。では、許容する破損確率はどの程度か。風車が様々な海域に分散して設置されていたら考え方はどう変わるのか。まだ正解の姿が描かれていない海洋開発を実現するために、海洋分野の知見を土台に極値統計解析、ベイズ推論、深層学習などのデータ科学を駆使して、こうした問題に挑んでいます。

海洋開発の実現に向けて不規則現象に挑む

深部地下環境における
フィールド研究

斉藤拓巳教授

深部の地下環境は岩石と地下水に満たされた、深海や宇宙と並ぶ、フロンティアと言えます。斉藤研究室では、日本原子力研究開発機構の協力の下、地下数百mの超深部の地下環境をフィールドに、放射性廃棄物処分のためのフィールド研究を展開しています。例えば、レーザーやX線、中性子などをプローブとした最新の分析手法を用いて、地下水中の有害元素の動態を調べたり、地下水や岩石中に含まれる有機物を調査しています。

深部地下環境における フィールド研究