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訪問東京海洋大學研究員“從海洋開拓未來”

問:您目前的研究主題是什麼?

我們正在研究以最小的環境影響處理陸上金屬礦的廢水、污泥和其他廢棄物的方法。目前主要關注陸地金屬礦山,但未來我們的目標是開發也可用於開發海底礦產資源的技術。
具體來說,我們在實驗室中和從陸上礦場收集的廢水,並研究礦場進行廢水處理的效率。透過分析處理後的廢水中所含的銅、鉛、鋅等有害元素,並將結果與電腦模擬進行比較,我們能夠考慮發生的化學反應,找到更有效的處理方法和條件。
研究的樂趣
Q:是什麼促使您開始研究這個問題?

身為學生,我對海底熱液噴口的生命起源進行了地球化學研究。在那裡,我了解到利用海底熱液礦床的金屬資源的社會需求日益增長,當我研究開發海底礦產資源所涉及的環境問題時,我了解到即使在陸地礦山中也有許多問題尚未解決。目前,日本陸上礦場大部分已關閉,但產生的酸性礦場廢水的處理仍需要大量的人工、電力和化學品成本。為了減少這種情況,正在考慮使用利用微生物、濕地和水道等自然動力來源的處理技術。
Q:您的研究有什麼有趣和有益之處?

由於對像是天然物質,實驗結果有時會揭示以前未知的化學反應。例如,一些較難去除的元素(如鋅和鎘)可以透過利用錳介導的反應更容易去除。有趣的是,這不僅僅是技術的發展,而且它還有助於闡明材料之間的相互作用。
Q:研究面臨哪些挑戰?

儘管這很有趣,但由於這項工作涉及自然主題,因此不斷需要新的知識和技術來分析含有各種成分的環境樣本並解釋結果。例如,即使是單一元素在水或沉積物中也會呈現各種化學形式,因此,如果不在分子層面進行分析,就無法理解詳細的化學反應,這很困難,但也很有意義。
研究的樂趣
問:您期望您的研究產生什麼樣的社會影響?
請告訴我短期(從現在起 1-2 年)和長期(從現在起最多 10 年)計劃。

短期內,我們正在北海道的礦場進行利用微生物的廢水處理技術研究。透過利用礦井廢水中的鐵氧化細菌,處理效率得到顯著提高。我們希望在未來幾年內增加此類礦井的數量。
從長遠來看,資源開發的重心正在從陸地轉移到海洋,我們希望在未來進行海底礦產資源開發時,能夠透過重新利用迄今為止在陸地礦山廢水處理中積累的各種技術,以對環境影響最小的方式開展這項工作。
Q:您的研究可以為哪些永續發展目標做出貢獻?

目標6:清潔飲用水和衛生設施
日本歷史上曾發生過因礦井廢水直接排放到環境中而引發的各種污染問題。這些問題目前已透過各種法規和技術解決,但放眼海外,許多地方仍存在類似的健康問題。透過整合我們現有的技術,不僅針對礦山,而且針對所有其他類型的受污染水,我們希望在世界各地創造更好的水環境。

目標 9:建設基礎建設、促進工業發展和創新
金屬資源對工業至關重要,因此如果我們能夠選擇對環境影響較小的技術,我相信我們可以建立更永續的工業基礎。

“目標13:採取緊急氣候行動”
碳中和在礦業開發領域也正在迅速推進,人們認為透過減少電力和化學品的使用可以減少加工所需的能源。透過在已開發礦場的裸地上重新造林以及引入利用微生物等自然力量的廢水處理技術,我們將為減少溫室氣體排放做出貢獻。

“目標14:保護與永續利用海洋”
我相信自己能夠為開發考慮到海底礦產資源的環境影響的技術做出貢獻。
Q:在東京海洋大學進行研究的意義是什麼?

隨著全球對銅和稀有金屬的需求不斷增加,有色金屬資源領域的研究將變得越來越重要。培養對金屬資源開發有興趣、有技能、有知識,並且具有廣闊視野、能夠承擔海洋開發和陸地開發的人才極為重要。
Q:您在研究方面的重點和政策是什麼?

我們認為回饋社會研究成果非常重要。除了透過論文和會議演示提供學術回饋外,我們還旨在透過培養具有廣闊視野的學生來振興該領域。認識到平衡教育和研究的必要性非常重要。
淵田成二副教授的 OA 論文可在此查閱

論文標題:熱液礦石顆粒中金屬和準金屬的浸出及其對海洋浮游植物的影響
作者及合著者:Shigeshi Fuchida、Akiko Yokoyama、Rina Fukuchi、Jun-Ichiro Ishibashi、Shinsuke Kawagucci、Masanobu Kawachi、Hiroshi Koshikawa
發表於:ACS Omega
發行日期:2017年7月
DOI: 10.1021/acsomega.7b00081

論文標題:利用中試規模柱式反應器從鹼性礦井水中去除錳的動力學建模和機制
作者和合著者:Shigeshi Fuchida、Shota Tajima、Takuro Nishimura 和 Chiharu Tokoro
發表於:礦物
發行日期:2022年1月
DOI: 10.3390/min12010099

論文標題:了解日本元倉礦山下石灰岩層酸性礦山廢水中金屬去除的生物地球化學機制
作者及合著者:Shigeshi Fuchida、Kohei Suzuki、Tatsuya Kato、Masakazu Kadokura 和 Chiharu Tokoro
發表於:科學報告
發行日期:2020年12月
DOI: 10.1038/s41598-020-78069-9

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