大気質改善・生態系修復

温室効果ガスというと、二酸化炭素（CO₂）やメタン（CH4）が注目されがちですが、窒素酸化物はCO₂の約300倍も気候変動に影響することが知られています。

窒素酸化物汚染源

窒素酸化物（(NOx = NO + NO2) は、大気汚染の主要な成分であり、人体の早期死亡や世界の生物多様性減少の主な原因となっています。世界保健機関（WHO）によると、窒素酸化物は、世界の早死にの8人に1人の原因になっていると言われています。

二酸化窒素（NO₂）は、非常に危険な物質に分類され、これを大量に生産、貯蔵、使用する施設は、厳しい報告義務を課せられています。NO₂の最も顕著な汚染源は、:

• 内燃機関

• タバコの煙、ブタン、ケロシンヒーター

• 肥料の多い農地

• サイロで分解される穀物から上昇するNO₂にさらされる農業従事者

NO2の毎日の変動は、肺機能の変化を引き起こす可能性があります。 NO₂への慢性暴露は、健康な人の換気炎症や喘息の呼吸症状の増加など、呼吸効果をもたらす可能性があります。

NO2の職業曝露は、毒性の最も高いリスクであり、多くの場合、次の職業では次のとおりです。

• 農民、特に食物穀物を扱う農家

• 消防士と軍人、特に爆発物を扱う役員。

• アーク溶接機の高さ

• 交通官

• 航空宇宙スタッフ

• 鉱夫と

• 硝酸に関連する職業を持つ個人。

化石燃料

NOx ガスは、暖炉、オーブン、ボイラー、蒸気発生器、炉、ガスストーブからの排気ガスや有毒ガスを搬送するパイプや水路から排出されます。

このようなシステムで燃焼される化石燃料は、硝酸ミストや酸性雨のような物質の形成から生じる人間の健康や環境要素にとって危険で有害なNOxの排出量が多い傾向にあります。

そのため、産業用・家庭用を問わず、NOxガスの中和・回収は極めて重要な課題となっています。

健康、生態系、経済的影響

NOxガスは、上気道疾患、喘息、癌、出生異常、心血管疾患、乳幼児突然死症候群との関連が指摘されています。NO2は水にほとんど溶けず、吸入すると肺に拡散し、ゆっくりと加水分解して亜硝酸と硝酸になり、肺疾患や肺障害を引き起こし、慢性的にさらされると致命的となることがあります。また、生殖能力にも悪影響を及ぼし、発ガンするケースもあります。

水生生物に関しては、活性窒素は可溶性であり、流出水を通して水路に容易に入り込み、植物の成長を促し、時には水中の光と酸素レベルを低下させる「藻類の大発生」を引き起こすこともある。その結果、植物群落が変化し、魚が死んでしまい、海の「デッドゾーン」ができてしまうのです。これは、生物多様性と地域の生活に悲惨な結果をもたらします。

明らかに、燃焼燃料の使用方法が反応性窒素酸化物の排出にどのように影響するかを評価する際には、大気汚染、健康、気候を一緒に考慮する必要があります。NO2やその他の窒素酸化物（NOx）は、大気中の水や酸素、その他の化学物質と相互作用して酸性雨を生成し、湖や森林などの繊細な生態系に害を及ぼすことがある。また、NO2の濃度が高くなると、植生に悪影響を与え、生育を阻害し、農作物の収穫量を減少させる可能性があります。したがって、NOx排出量の削減は、農家、環境衛生、経済の三者にとってメリットがあるのです。

大気と水質の改善による経済効果は、排出削減対策にかかる費用を圧倒的に上回ることを考えると、農業、交通、家庭、工業からの窒素排出の抑制を優先させる十分な根拠があると言える。

NANOARCのCARBON部門は、無毒で、環境に適合し、微量で直接使用できる高表面積のバイオナノマテリアルを提案し、以下のメリットを提供します。

• 特に高濃度汚染源において、大気からこれらの汚染物質を大量に吸収し、拡散とNOxのレベルを有害な閾値よりかなり低く制限する。

• NOxを有益な形（例えばNO3）に変換し、土壌中のNをより長く保持し、植物にとっての生物学的利用能を高めることにより、肥料の反復的かつ過剰な使用とそれに伴う排出を削減する。

• 生態系の化学的バランスを崩すことなく、土壌pHのバランスをとり、酸性度を下げ、生物多様性を維持する。

ECO RN

色 : ホワイトナノパウダー

比表面積 : 35930 m²/kg

平均NOx吸収量：ナノバイオマテリアル1gあたり約49.7mg

コーティング剤*の平均用量（例：煙道システム、建物の壁、種子サイロ、フリーストール牛舎、糞尿貯蔵壁） : ~ 1リットルあたり0.2g

糞尿1 m3あたりの平均投与量：8.3 g

1立方メートル(m3)の糞尿 = 400 kg

土壌灌漑用水への平均投与量 (~ 19.8 kg of N ha-1 year-1 の場合) *: 0.0004 wt % (すなわち 25L あたり 0.1 g) - 年間または 1 ヘクタールあたり 1.09 kg, 年間. (詳細は以下のアプリケーションのセクションを参照)

1ヘクタールを約250,000リットルの水で灌漑した場合

アプリケーション : 

• グラム陰性菌（大腸菌）、グラム陽性菌（黄色ブドウ球菌）、真菌Aspergillus niger、Penicillium oxalicumに対する抗病原性（～150～250μg/mL、1リットル当たり0.15～0.25g)

• SOx、NOx汚染物質による酸性雨の被害から表面を保護することができます。

• SO2（湿式煙道）、プロピオンアルデヒド、ベンズアルデヒド、アンモニア、ジメチルアミン、N-ニトロソジエチルアミン、メタノールに対して有効なナノ吸着剤です。発煙抑制、難燃性。

• リン酸塩、NO2、NH3の捕捉に有効なナノソーブメント。

NO2 と反応させると、硝酸塩（NO3 ）、NO、窒素（N）の混合物がナノバイオ材料の表面に生成されます。NO3は熱的に安定な物質で、通常177～327℃で分解する。

しかし、これらの吸着物をナノバイオ材料表面に結合させると、NO2種は327℃程度までナノバイオ材料表面に保持され、NO3種は527℃までの温度で安定となる傾向がある。

このことは、ナノバイオ材料がNOxを保持できることを意味し、糞尿からの排出を最小限に抑えるのに役立つ。

土壌中の硝酸塩（NO3）は、植物の成長に不可欠な窒素の主な供給源である。植物の根は、健全な成長のために硝酸塩を吸収し、タンパク質を形成するために使用されるアミノ酸の生産に硝酸塩を必要とします。また、窒素代謝全体を調整し、クロロフィル生合成のための窒素を途切れることなく提供します。このため、吸収したNOxの熱安定性が重要になります。

•  暑い気候や干ばつ時にNOxの排出を抑制することができる。

•  ナノバイオマテリアル表面に結合したNO3肥料は、溶解性と生分解性が高いため、粒子が硝酸塩の貯蔵システムとして機能します。したがって、NO3肥料は、遅延放出メカニズムで年間を通してより長い期間、ナノバイオ材料の表面を介して土壌中に保持されます。

NO3の利用可能時間を延長することで、繰り返し肥料を使用する必要性が減り、農家は何百万ドルも節約でき、土壌の健康を維持し、空気を清浄化し、生態系のバランスを回復させることができるのです。

この方法は、有害なNOx大気汚染物質として大気中に放出されるのではなく、土壌中にNを長く保持し、N含有量が周囲の土壌で減衰するにつれて拡散メカニズムにより植物にゆっくりと放出されるよう指定されています。

また、水に溶けない鉱物のナノバイオマテリアルと結合しているため、水路への窒素の過剰な流出を抑え、水生生物の汚染を最小限に抑えることができると考えられる。

• 土壌の酸性度を下げる。

• 土壌改良剤、土壌コンディショナー

• ほとんどの生物系に必須な元素を含み、金属浄化の際に土壌や地下水の微生物集団が利用できるようになり、付加的な利点となる。