東京大学産学連携プロポーザル

海洋プラスチックごみの大部分は大河川から大雨の時期に集中的に海に流れ出す。東シナ海の大河川から放出されたプラごみは、その後海流によって対馬海峡の狭い領域に空間的、時間的に集約されると考えられるため、集積帯の位置と時間がわかれば効率よくごみを洋上で回収できるはずである。そこで、し、対馬海峡におけるゴミの集積帯を空間的、時間的に特定する。東シナ海周辺国の各河川から放出した粒子のうちどれくらいが対馬や日本海沿岸のビーチに漂着したかを求め、実際のビーチでの調査結果のデータと連立方程式をたて、これを解くことで各河川から出たゴミの量を推定する。この結果から対馬海峡にて漂流プラごみを効率よく洋上回収できれば、日本海沿岸域での漂着プラごみの量を減らすことができ、ビーチの清掃にかかる費用を大きく削減できることになる。

私たち消費者は買い物に行くたびに、「現金」「クレジットカード」「デビットカード」、あるいはSuicaに代表される「電子マネー」等で支払うかの選択に迫られる。どのような決済手段が用いられるかは、個人の属性（性別、年齢、学歴、居住地域、所有するクレジットカードなど）と買い物の属性（購入金額、種類、購入場所など）に依存することは知られている。私の研究では、平均などの統計量を用いるだけでなく、「消費者は自分の効用を最大化するように決済手段を選ぶ」という経済学の仮定の下で、各個人がどのように決済手段を選んでいるのかという「ルール」を明らかにしてきた。そして、カナダの実際のデータを用いて、カナダ全国の商店でカードの受取が義務付けされたときに、どの程度現金の使用が減るかの予想を行ってきた。

瀬川研究室では、発電とともに蓄電も可能な太陽電池を開発した。これは、色素増感型太陽電池の内部に二次電池構造を組み込んだもので、酸化チタンナノ粒子と有機色素を組合せた発電電極、導電性高分子による蓄電電極、電流を取出すための対抗電極の３電極により構成されている。光が強いときには発電しながら余った電気を蓄え、光強度が弱くなったときには蓄えた電力を使用できるものである。既に、この原理に基づく電池を試作し、蓄電が可能であることを確認している。図１は光を当てたときの発電・ファンの回転状況であり、図２は光をとめたときの蓄電によるファンの回転状況である。図１、２の試作品ではガラス基板上に発電電極を構成したものを用いたが、フィルム基板を用いることにより小型軽量かつフレキシブルにすることが可能である。このメカニズムを利用して作成した蓄電機能内蔵太陽電池デザインパネル「アナベル」の写真を図3に示す。

欧州発であるCircular Economyといった概念の広まり、低炭素化と資源循環の両立など、より高い目標を掲げつつ我が国における循環型社会形成に向けた社会的な取り組みはますます進んでいるところであるが、一般廃棄物処理の最後の砦が自治体による処理であることは何ら変わらない。そうしたなか、平成25年度4月より小型家電リサイクル法が施行され、自治体の廃棄物処理にもますます多様なリサイクルが求められるようになりつつある。当然、施設の規模や配置の決定・収集運搬システムの設計など、自治体におけるリサイクルシステム設計は難しくなる一方である。またそうした中、明示的な費用便益分析から、環境負荷の推計まで説明責任という意味においては、様々な情報を正確に整理する必要もある。 本テーマの中では、自治体並びに民間企業から、こうしたシステム設計にかかる基礎情報を得、研究者サイドで必要な最適化、環境負荷計算などを行うことでその設計に貢献することを意図するものである。担当研究者（村上）は一般廃棄物処理の収集・運搬システムの計算モデルの設計や、関連する費用便益分析、LCA等に実績を持つ。さらに、昨今良く聞かれるCritical Metalに関する研究も多く、リサイクルのターゲットとすべき金属の同定なども研究対象である。研究者側としては、実際のデータを基にこうした設計を行うことで、具体的な情報収集を行い研究のさらなる発展へ活かすと共に、研究を補助する学生の人材育成にも寄与することになると期待している。

昨今のレアメタル（特に構成の磁石に用いられるレアアース(特に重希土)やリチウムイオン電池で用いられるコバルト）等について起こっている事態をみるまでもなく、これまでになく資源の安定供給は難しい局面を迎えている。その一つの大きな理由は、我々が利用する資源の種類が多様化し、またその消費量が必ずしも大きくないことにもある。そのため、我々はこうした微量ながら社会にとって必須な資源を安定的に確保するために、これを供給する側の情報を必要としている。 研究者（村上）は、資源経済学をバックグラウンドに持ち、現在はより大きな意味での持続可能な社会形成のための研究を行っているところであるが、大学がハブになることで、こうした情報を産官学の間で共有し、我が国の産業にとって必須である資源の安定供給に資することを考えている。また研究としては、こうした情報に基づき、持続可能指標の構築等へ取り組むとともに、昨今こうしたテーマがISOなどの規格化へとす住むことも多いことから、こうした国際的な交渉に関わることの出来るような人材の育成をこうした研究活動を通してあわせて行うことが副次的な目的でもある。。

昨今よく耳にするようになったCircular Economyであるが、これまでの循環型社会との違いが分かりにくいなど、その定義自体まだ理解されていないような状況にある。 他方で、こうしたコンセプトに合致した行動を取れているかどうかは、例えば企業評価等における評価項目となり得、ESG投資などと言った観点からその評価は極めて重要である。 研究者(村上)はこうした評価手法などに専門性を持つとともに、国際規格、国内法制度等の制定にも関与した経験を持つ。大学にいるだけでは入手できないような実データを提供頂き、共同して評価を行うことで、評価対象となるビジネスモデル、企業、自治体などが「正しく」評価されることを目指すと共に、実際にその共同研究の中で評価対象の企業や自治体、また大学の学生双方でこうした内容に明るい人材の育成を目指していく。

二酸化炭素の削減やごみ減量化、公共交通の利用といった、家庭での環境配慮型行動促進が求められている。各地方自治体ではエコポイントや見える化などの取り組みによって、住民の行動変容を促そうとしているが、実効性や継続性を伴わないケースが多い。本研究室では、住民が環境配慮型行動を行うには、どのような心理的因子が規定因となっているのかを明らかにする研究を行っている。オンラインアンケート及び共分散構造解析などの統計解析により、モデル化を行い、さらには実際の住民を対象とした教育プログラムの実施により、効果を検証する試みを実施している。また、各行動に伴う二酸化炭素削減量の解析も同時に行っている。

この研究室では、ロケットエンジンやジェットエンジン内部における熱流動現象の研究に関連し、様々な加速度環境における液面の動きを予測する自由表面流シミュレーションプログラムを開発している。このプログラムは、液体ロケットに搭載されるタンク内部の燃料液体挙動を予測するために新たに開発されたもので、重力と表面張力を考慮したアルゴリズム:CIP-LSMに基づいている。本手法は、スロッシングや砕波現象など、動的加速度環境における液面挙動の予測（図1）に有効であり、数値解と実験結果の比較により妥当性を確認している。

この研究室では、環境、エネルギー分野で中心的な役割が期待されているナノ空間材料を主な研究対象として、これまでにない新規ナノ空間材料の創出やそのための合理的なプロセスの開発を目指している。 研究対象の１つであるゼオライトは、結晶性・多孔性アルミノシリケートの総称で、1nm以下の細孔を含有し、イオン交換特性、吸着特性、固体酸性質（酸触媒特性）をもつため、工業的に広く利用されている。ナノサイズ化させるとこれらの様々な特性が向上することが知られているが、ナノサイズ化の最も一般的な手段である水熱法には、希薄溶液中で結晶化させるため生産性が低い、また結晶化制御のために使用する有機構造規定剤が高価、といった問題がある。 本研究では、ゼオライトをビーズミルにより粉砕し、粉砕によって生じた非晶質層を再結晶化させることで結晶性の高いナノゼオライトの作製に成功した。この製法により、以下のような効果があった。 　・有機構造規定剤を使用せずにナノサイズ化が可能 　・収率はほぼ100%を達成（安価な原料がすべてナノサイズ化） 　・粉砕の度合いで粒度分布を自在に制御可能 （30nm～） 　・工業的に利用されているすべてのゼオライトのナノ化に成功

オンラインショッピングが加速度的に普及し、オンライン上で仮想的に試着ができるシステムの需要が高まる中、本研究室では、リアルタイムで高品質な仮想試着を実現する手法を開発した。 従来の仮想的な試着の実現手法では、多種の衣服に対して一つの深層学習モデルを構築していたが、本手法では特定の衣服の画像の生成に対象を絞って深層学習モデルを構築することで、様々な体形や姿勢に対応した試着画像を生成することを可能にした。また深層学習モデルの構築に必要な大量の訓練データを自動的に取得するために、体形や姿勢を自動制御できる訓練データ撮影専用のロボットマネキンを開発した。 この手法を用いることで、顧客が計測用の衣服を着てカメラの前に立つと、商品の衣服を着た画像がリアルタイムで生成でき、試着室で鏡を見ているような感覚で仮想的な試着をすることが可能である。 なお、本手法の詳細については、関連情報に掲載のプレスリリース（PDF）をご覧いただきたい。