竹内 悠

気候変動による水資源の偏在化、災害による断水被害の増加、新興汚染物質の水環境への拡散、上下水道インフラの老朽化、豪雨時の未処理下水の放流による水環境汚染など、従来の上下水道インフラには多くの綻びが生じています。安全で良質な水を確保するとともに、健全な水環境を維持していくためには、「下水再利用システム」を中心とした新たな水代謝システムの構築が必要だと考えています。下水を高度処理することで質的に改善した下水再生水を利用することにより、水資源の確保、環境負荷の低減、水を遠隔地まで輸送するためのエネルギーの削減が可能です。また、下水の高度処理は施設の小型化・分散化が可能であるため、集約型の水インフラが未整備の地域や災害などの緊急時でも給排水可能な自立分散型の水インフラの構築が期待されます。
都市下水中には存在する多種多様な汚染物質の中には、医薬品類、有機フッ素化合物、病原ウイルス、薬剤耐性菌など、従来の下水処理では十分に除去できない物質も存在します。膜処理や促進酸化処理での汚染物質の除去に注目し、除去機構の深い理解に基づいたリスク制御手法を提示できれば、下水再利用の安全性と信頼性を大幅に向上できると考えています。一方、膜処理や促進酸化処理はエネルギー消費量と運転コストが高いことが課題です。エネルギー・コストの削減には、材料工学分野で開発が進むナノマテリアルの導入が効果的ではないかと考えています。カーボンナノチューブ、グラフェン、光触媒といったナノマテリアルは、高い親水性と電子伝達性を有することから、膜の透水性や促進酸化処理における酸化剤の生成量を飛躍的に向上させられる可能性があります。都市下水に対して最高の性能を発揮するナノマテリアルを選択し、処理プロセスの設計指針と運転制御手法を提示することで、下水再利用の経済性と分散性を向上させ、都市の新たな水代謝システムの構築に貢献したいと考えています。