カイロでフルボ酸鉄をつくって水槽へ・・・自作

 

http://watersoluble.blog73.fc2.com/?mode=m&no=132 より

「私には難しいことは分かりませんが」
ちゃあざあ村出身(ウソ)の車輪です。

鉄分と言えば、
メネデールECAが有名ですが、
今回はそれと似たような液肥を超文系で
化学など全く分からない私が作ってみようというわけです。

ただし、正確に言うと、
メネデールは鉄の2価イオン(Fe++)として含む水溶液。
ECAの成分はよく分かりませんが、
「天然抽出の有機酸と、水草に吸収されやすい形の鉄を主に主成分とする…」
ということで、今回作るものとは微妙に違うものである可能性が高いです。

真似される方は自己責任でお願いいたします。

今回、私が作るのは【クエン酸鉄】というもので、
まず、これについて説明します。

私のようにちゃあざあ村(しつこい)出身の
「化学など分からないよ~」という方は、
下の方の作り方に行ってください。
私も正確にはよく分かっていません(笑
(ちょっと長いです)



これは、米国の海洋学者ジョン・マーチンの研究において、
「硝酸塩やリン酸塩が世界一豊富な南極海で
植物プランクトンが少ないのはなぜか?」
という疑問から
海水に鉄を加える実験で植物プランクトンが大量に発生することを
証明したという事実をベースにしています。

近年、北海道西部の日本海沿岸で、海底の岩肌が
真っ白に変色する「磯焼け」という現象が発生し、

食物連鎖の底辺にある海藻や植物プランクトンが減少、
その結果、これを餌とする沿岸の魚が姿を消して、
漁業に深刻な影響が出ているそうですが、

その海洋の磯焼けの原因は鉄分不足にあり、
その理由を説明するカギがフルボ酸鉄と言われています。

海中の藻や植物プランクトンの成長には、窒素が
不可欠ですが、この窒素を吸収するためには、
触媒の働きをする鉄が必要となります。

しかし、海水には、極微量の鉄イオンしか存在せず、
川からの供給が減少すると鉄不足となってしまうのです。

では、どうやって森の鉄が海へ運ばれのか。

森では、地上に落ちた葉や枝が微生物によって分解されますが、
このときにフミン酸や、フルボ酸といった腐食酸と言われるものができます。
このフルボ酸(さらにそれらの化合物中にある
カルボキシル基、カルボニル基、アミノ基)が
腐植土の中の鉄と結合して、酸化鉄から鉄イオンになって離れ、
植物に吸収される性質を持つ「鉄の錯体フルボ酸鉄となります。

通常、鉄は、イオンのままでは、川で運ばれる途中で、
酸素に触れて鉄粒子に変わってしまいます。

しかし、森でフルボ酸と結合した鉄イオンは、
フルボ酸鉄として鉄イオンのまま川を下って海へ到達するのです。

そこで、植物プランクトンや海藻が
養分を吸収できるように働くのがフルボ酸鉄ということです。

近年、「海は森の贈り物」などと言って漁場を守るために
植林をするという活動は、このような理由に基づいているんですね。

しかし、このフルボ酸鉄がどのように酸化鉄から変るかの仕組みは
まだ正確には解明されていないため、
フルボ酸鉄とほとんど相似のクエン酸鉄
人工的に作って同じような効果を得ようというわけです。





ね。長いでしょう?
私が冒頭に言ったような気持ちになりませんでした?

とにかく良く分からなくても、
海洋の植物プランクトンや海藻に有効に働くなら、水草にもいいはずだ!
という安直な発想のもと、作ってやってみようと。
(実際に河川などにこのクエン酸鉄を流すという環境保護活動もあるみたいです)

ではここからが作り方です。
【クエン酸鉄の作り方‐用意するもの】
画像
空の2リットルペットボトル

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使い捨てカイロ(使用済みでも可)
別に貼るタイプである必要はありません。
今の時期、薬局にあまり商品がなかっただけです。

画像
無水クエン酸
薬局のレジで「クエン酸ください」と言いましょう。
商品棚にはありません。
どうやら普通にスーパーなどでも販売されているようです。
見当たらない場合は「電気ポットの洗浄剤」でも代用可能です。
(主成分がクエン酸なので)

【クエン酸鉄の作り方】
1.
ペットボトルに1.8リットルの水(水道水でも飼育水でも何でも可)を入れ、
次に、無水クエン酸 5gを入れてよく溶かします。
画像

2.
使い捨てカイロの中身全部を、ペットボトルに入れます。
画像

3.
蓋をしないで、24時間放置します。
画像

…これだけです。
簡単ですね。
金額も1回分で約120円で出来ました。

元々海洋の水質改善用なので、もちろん海水にも使えます。
効果としては植物の鉄分吸収を助ける活性剤なので、
メネデールとほぼ同じ。陸上の植物でもいけると思います。

とりあえず明日が楽しみです。
これが効くなら今度からメネデールやECAいりません。

…「普通自作するならカリウム水溶液が先だろう!」
というツッコミはなしでお願いします(笑

だって見つけちゃったんだもの。
アクアリストとしてはやるしかないでしょう。

【なぜカイロを使用するのかについての補足説明】

コメ欄でも、純粋な鉄粉や砂鉄を使用する方法や、
水槽内に釘などを直接入れるなどのご意見・ご感想がありましたが、
なぜ、あえてカイロなのかについて補足解説いたします。

コメでも指摘されている通り、カイロの中身は鉄粉だけでなく、
活性炭や塩分が入っています。

今回の【クエン酸鉄】を作るやり方は、
カイロが発熱する仕組みをうまく利用しているため、
純粋に鉄だけをクエン酸に投入した場合より、
早く、確実にクエン酸鉄が得られるという利点があります。

そもそも、カイロは鉄の酸化による化学反応の熱を利用するものです。
活性炭や塩分はその酸化反応を加速する為に入っています。

塩分によって、電気伝導性がよくなることと、
鉄に塩化物イオンが結合(配位結合)して鉄のイオン化を助けるためです。
活性炭は、電極として、又、酸素の保持材として作用します。

具体的な反応の中身は、
カイロの中身の鉄粉と炭素を電極として、塩分は電解液となって
電池作用を起こし、鉄は二価の鉄イオンに変化。
Fe → Fe2+ + 2e-
この反応で生じた電子が活性炭上で、水に変化。
1/2O2 + 2H+ + 2e- → H2O

(↑ここまでがカイロで起こる鉄の酸化反応)
この反応で生じた、二価鉄イオンとクエン酸が結合し、
安定した二価鉄イオンを持つクエン酸の鉄キレートを作るのです。

という理由で、カイロが使われております。
お分かりいただけたでしょうか?
(私はちゃあざあ村出身なので…ry)
ともあれ、活性炭や塩分は、
クエン酸鉄を作る為に必要な成分であったわけですが、
これが水槽内の水質にどんな影響を与えるのかについては、
また別の話です。

それは、これから自分の水槽で身をもって体験していきます。

鉄イオン欠乏は、森、動物、農業、牧畜、人の癌医療にまで・・・

キーワードは「鉄」 ~鉄イオンが拓く海の持続可能性~

Keywords:  ニュースレター  環境技術  生態系・生物多様性

鉄欠乏がもたらすもの

私たちが住む地球は、地表の約7割が水で覆われているため、「水の惑星」と言われています。そのうちの約97%を占めているのが、総面積3億6000万平方キロメートル、平均の深さ3,795メートルの海です。

海の中でもとりわけ生物にとって重要な場所は、汽水域や沿岸域に広がる海草や海藻で形成された藻場です。藻場は水中の様々な生物の隠れ場所や産卵場所になるだけでなく、海藻や植物プランクトンが行う光合成によって、二酸化炭素を吸収し水の浄化や海中に酸素を供給する役割も果たしています。

国土が海で囲まれている日本では、明治時代中頃からこのような藻場が大規模に消失する「磯焼け」と呼ばれる現象が全国各地で発生し、水産業に影響を及ぼしてきました。近年はその面積が拡大傾向にあり、海の砂漠化が進行しています。

原因は、ウニなどの植食性魚類による食害や、ダム建設などにより沢水や流域水が減少したことによる栄養塩の減少、台風や豪雨、上流の山林伐採に起因する淡水や泥水の流入など、複合的な要因が影響しあっていると考えられています。

このような藻場の衰退に歯止めをかけるべく注目されているのが、水中に鉄イオンを供給するという技術です。鉄イオンは地球上のあらゆる生命が、栄養分を体内に取り入れるときに必要な酵素が働く触媒としてなくてはならないものですが、これが海の植物プランクトンにとっても必要な微量金属であることが、1990年頃から内外の鉄撒布実験により検証されてきました。

植物が利用できる鉄は二価の鉄イオン(Fe2+)です。鉄は酸化(赤サビ)しやすく、酸化すると三価鉄イオン(Fe3+)という水に溶けにくい形となって沈殿し、植物には取り入れられなくなります。自然界では、豊かな腐葉土がある広葉樹の森で、フルボ酸という腐食酸と土壌中の二価鉄イオンが結びつき、「フルボ酸鉄」という錯体(キレート)となって、川から海に運ばれて海藻や植物プランクトンに届けられます。

しかし現在は、ダムや河川の改修工事、手入れの行き届かなくなった人工林の増加など、様々な阻害要因でこのシステムが機能しなくなり、生態系が鉄欠乏の状態にあると考えられています。このような森に代わって、海に鉄分を供給する手助けをする取り組みが始まっています。

日常生活の叡智を活かす

日本では、漁業者が林業者とともに、山に広葉樹を植林することで海を豊かにする活動が各地で展開しています。また、使い捨てカイロを使って、水中に人為的に鉄イオンを供給する取り組みが成果をあげています。

森や川とのつながりを修復して、海を再生しよう ~ 富山湾の取り組み

カイロは、江戸時代以前から、石を暖めて布にくるむ方法で利用されてきました。明治時代には木炭の粉や灰を錬ったものに火をつけ、金属の容器に入れて布でくるむ方法が考案され、その後、ベンジンの気化したガスと白金の触媒作用を利用して燃焼させるものへと進化しました。1970年代に鉄粉が酸化作用を起こす際に出す熱を利用した使い捨てカイロが開発され、簡便さからベストセラー商品となっています。

使い捨てカイロを利用した鉄イオンの供給を考案したのは、約35年前から水中の鉄イオンの働きに気づき、独学で水辺の環境を改善する研究を重ねてきた杉本幹生さんです。山口県宇部市に住む杉本さんは、百の知恵を持つ職業という誇りを込めて、自分の職業を百姓と名乗る市民科学者です。

農業を営む杉本さんは、次第に「化学肥料や農薬に頼る営農が水辺の富栄養化など環境に負荷をかけている」と感じるようになりました。そのような中で、地域の口伝や生活の知恵などから、日常生活での包丁、鎌や鋤など鉄製の道具や製品の使用が、水質浄化や生きものの活性化につながっていることに気づきました。

たとえば、「毎日包丁を研ぐ職業の「魚屋」「寿司屋」「料亭」などの排水溝はドブ臭くない」、「太平洋戦争末期、空襲を受けた宇部市の瀬戸内海沖に残っている不発弾の近辺には海藻が茂り好漁場になっていた」、「古い鉄橋の下では、シジミ貝がよく獲れる」、「農家が赤土を田畑に客土することで、鉄分やミネラル補給をした」などです。

身近な原料を使って二価鉄イオン供給

「食物連鎖を通して自然の底力を引き出したい」という思いからたどり着いたのは、使い捨てカイロの再利用や、その中身を丸めた「鉄炭だんご」による二価鉄イオンの供給です。

使い捨てカイロは、鉄粉が空気と触れて錆びることにより発熱します。発熱を促進するために、中身には鉄粉のほかに水、塩類、活性炭、保水材などが入っています。「

使い捨てカイロは、鉄粉が空気と触れて錆びることにより発熱します。発熱を促進するために、中身には鉄粉のほかに水、塩類、活性炭、保水材などが入っています。「暖める」という本来の使命を終えたカイロの中身は、鉄粉と活性炭が密着して固まった状態です。一見ゴミでしかないこの状態が、生命あふれる水辺を甦らせるカンフル剤になるのです。

表面が酸化した使い捨てカイロの芯部にはわずかながら未酸化の鉄が残っています。これを水中に投入すると、水が媒体となって鉄と炭素の電位差による電池が形成されます。鉄から炭素に電子が流れて二価鉄イオンとなった鉄が水中に溶け出し、それを取り込んだ植物プランクトンの光合成が活性化するのです。同時に、二価鉄イオンは水中のリンと結びつくとリン酸鉄となってリンを固定化し、アオコや赤潮の原因となる富栄養化を防ぎます。そして活性炭は水質の浄化に貢献するのです。

同様の原理で、「鉄炭だんご」は使い捨てカイロの袋から取り出した中身に、ごはんなどのでんぷんを混ぜて、直径5センチほどのだんご状に固めたものを焼いて作ります。しかし、使用済みのカイロを使用する場合、鉄分のほとんどが酸化されているため、二価鉄イオンの放出は高くありません。改良を重ね、原料となる炭は、里山の間伐材や竹を焼いた炭を活用し、鉄分は町工場から出る鉄の削り粉を利用するようになりました。

使用済みのカイロの使用方法は、粗い網目の袋になるべくたくさんつめて、水の流れのあるところや汚れた川などの水中に投入するというシンプルなものです。地域差はあるものの、海水に投入した場合は約3カ月でヘドロや磯焼けの海水域に変化が見られ、約6カ月で貝、蟹、藻などの底棲生物が活性化するといいます。また、淡水に投入した場合は、使用後の中身をプランターや田畑に混ぜれば、活性炭に吸着された富栄養物質などが肥料となるだけでなく、土壌のバクテリアの繁殖も促進するそうです。

ふるさとの海を甦らせよう

鉄炭だんごによる藻場再生の実験は、生活排水が流れ込み悪臭が漂う川など、身近な水辺から始まりました。その後、杉本さんは地元宇部市の漁業者とともに、瀬戸内海の沖合4キロメートルの海底に幅10キロメートルにわたって約2トンの鉄炭だんごの設置に協力しました。その結果、磯焼けの藻場が再生し、2年後にはシロミル貝やマテ貝などの貝類のほか、タコ、エビ、カレイ、シロギスなどが大量に育ち、過去最高の漁獲高になったということです。

2008年、山口県阿武町の漁港

2008年、山口県阿武町の漁港では、防波堤の沖合50メートルほどの海底に約1トンの鉄炭だんごが設置されました。2年後の2010年には、岩場に背丈が1~2メートルほどに成長した海藻の群生とサザエの稚貝やシラスなどの小魚が現れ、4年後の2012年には、貝類、ナマコ、ウニなどが生息する豊な生態環境の海に甦っていることが確認できました。他方、何も設置しなかった場所では、藻場の再生はなかったということです。

2006年には杉本さんの指導を受けた同県長門市の水産高校の部活動で、鉄炭だんごの制作を通したふるさとの海を再生する研究が始まりました。この研究は3年後の2008年12月、「全国水産・海洋系高等学校生徒研究発表大会」で優秀賞(第2位)を受賞。その後、長門市、山口県漁協恊働組合、長門市教育委員会など地域の産・官・学の連携のもとで、鉄炭だんごを使って地域の海を緑化することや、市民に環境保護意識を高める活動へと発展し、2年後の2010年、同大会の最優秀賞を受賞しました。
http://www.city.nagato.yamaguchi.jp/sys/photo/detail.php?detailID=137
http://www.maff.go.jp/j/pr/aff/1112/spe1_05.html

杉本さんの指導やアドバイスを受けての、使い捨てカイロや鉄炭だんごを利用した藻場の再生への取り組みは、新潟県、広島県、島根県、愛媛県などで実践され、それぞれの水辺で成果をあげています。

この半世紀の間に、世界の水産物の漁獲量は飛躍的に増えました。反面、乱獲や環境悪化により水産資源の再生力は弱まり、枯渇の危機にあるものが増えてきています。世界第6位の漁獲高と世界第1位の水産物の輸入、一人あたりの魚介類の消費量が世界第6位の水産大国である日本は、今後、持続可能な水産資源の利用にどのように貢献できるでしょうか。

ごく微量の鉄が生命の循環の神秘を伝えています。ふたたび森が鉄イオンを供給できるよう、森林の健全化も進める必要があります。それまでは森に代わって、人が海に鉄イオンを供給することを通じて、生態系のつながりを学び、私たち一人ひとりの海を育む意識が高まることを期待したいと思います。

※「鉄イオン溶出体」は杉本幹生さんに知的財産権があります。
特許番号:5258171号
杉本さんのリンク
http://feman.web.fc2.com/

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