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電気石(トルマリン)(「生物・環境産業のための非熱プロセス事典」)

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電気石(トルマリン)(「生物・環境産業のための非熱プロセス事典」)

3.電気石(トルマリン)

トルマリンは、宝石として知られているが、それが電気化学的に興味深い性質、すなわち圧電効果を 持ち合わせていることは、あまり知られていないようである。この鉱物は、アルミニウムとホウ素を 含むケイ酸六面体結晶で、1880年ジャックスとピエール兄弟によって帯電現象効果が見出され、 その後それが3{NaX3Al6(BO3)3Si6 O18(OHF)4} X=Mg, Fe, Li, Al, etc. の化学式からなることが明らかに されている。この鉱石(tourmaline)が表面張力を低下させること、膜透過性を増大させることを 松岡、岩元が1991年に報告している。また、久保は電気石で処理した水そのものが、 エネルギー的に不安定で水分子と固体、水分子と空気との界面の間に図に示すようなヒドロキシル・イオン (H3O2-)構造をとり、この構造があたかも脂肪酸の疎水性部と 親水性部同様の構造を示すことから、そこに界面活性効果が生じるのだとの大胆な仮説を提唱してい る。

久保によるとヒドロキシル・イオン(H3O2-)(図1)は、それ自体が 界面活性物質であり、浸透性、濡れ、コロイド形成能、乳化作用などを示す。その界面活性作用は、 疎水性サイトと親水性サイトの分極構造に由来する。疎水性基を有するゆえに、H3O2-イオンは 水分子との親和は低く、逆に反発し水の表面に局在化し、水素原子を水分子と反対方向の方向に向けて 配向し、水分子の最外側に数オングストロームの厚さを持つ単分子膜を形成する。
これは、まさに脂肪酸金属塩が水との間に単分子膜を形成するのと本質的に同じであると考えられる。 久保の提唱する水分子構造は、極めて短い時間ではとりえたとしても安定な構造として常時、 安定多数を占めるようなものではなく、様々に変化する水の構造の一つと考えるほうが妥当かもしれ ない。しかし、平均的にこのような構造体が次々と生成しては、消えるのかもしれない。


3.1 トルマリン不織布の鮮度保持効果

トルマリンは、水質浄化に積極的に使用されているが、多くの場合、トルマリンそのものを 使用しているのではなく、1000度前後でアルミナなどの素材に焼結加工を施した粒状物を 充填してそれに水を通している。また、銀を電着させてこれにより、殺菌、殺藻作用を 向上させたものも市販されている。トルマリンを入れた容器に数メートル/秒の速度で 通水すると圧電効果により、起電力が発生し水が電気分解され、それにより界面活性作用を 有する水が発生すると考えられている。

トルマリンを含有させた不織布が、界面活性作用を示し、洗剤の節約に役立つことが知られているが、 その他に興味深い効果として、トルマリン不織布の魚介類の鮮度保持効果がある。トルマリン不織布で 鮪の刺身を包んで、低温で貯蔵すると数日間刺身のメト化を遅らせることが出来る。また、活イカを 零度付近で低温麻酔する際に、普通の不織布で包んだものと、トルマリン不織布で包んだものとに ついて、24時間後に鮮度を比較したところ、両者には明確な違いが認められた。すなわち、トルマリン 処理区では、死後硬直は起こらず、色素胞反応も残っており細胞死は未だ起こっていないことを示して いた。

電気石(トルマリン)の水に及ぼす特性については、銀処理を施したトルマリン造粒物では、殺藻効果 が知られているが、その効果は活性酸素の生成によるものであろう。


[参考文献]
「生物・環境産業のための非熱プロセス事典」(岩元睦夫、鈴木鐵也、重光司、加藤賢三、五十部誠一郎) P.157-159(株式会社サイエンスフォーラム 1997年4月30日発行)
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