黒いダイヤも今はギンナン

今年もとうとうこの季節がやってきたのだ！
そう、ギンナンが道に落ちて、踏まれてくさくなるのだ(>o<)
みんなよけて歩けばいいのに、といつも思うんだよね。
そんなイチョウは「生きた化石」とも呼ばれる植物。
メタセコイアなんかもそうだけど、古代種が現在まで生き残っているのだ。

イチョウが登場したのは古生代後期に当たる石炭紀の終わり頃。
石炭紀は巨大な両生類が地上を徘徊し、原始的なは虫類も出始めた時代。
もっと興味を引くのは、巨大なシダ植物や巨大昆虫がばっこした時代でもあるんだ。
ちょうどイチョウやソテツなんかの裸子植物も繁茂したんだって。
この植物の大繁殖により、空気中の二酸化炭素濃度は下がり、逆に酸素濃度は30％を超えるほど上がったそうだよ（現在は21％ほど）。
二酸化炭素濃度が低くなりすぎて徐々に気候が寒冷になり、氷河期に突入したとも言われているのだ。

で、その石炭紀という名前は、まさに石炭が出る地層だから。
古生代や中生代の植物が腐敗しないままに地中に埋没し、熱や圧力をかけられると、化学反応により酸素や水素が徐々に抜けていって炭素含有量が増えていくんだって。
最初は脂肪族（主に炭素と水素がつながった有機化合物）で脱水反応が起こり、続いて脱炭酸反応でさらに炭素含有量が高まるのだ。
最後に脱メタン反応で芳香族（ベンゼン環を主体とする有機化合物）に変わっていくんだって。
これを石炭化と言うんだ。

この課程で、最初に脱水反応で炭素含有量が70％を超えるくらいになったのが泥炭や褐炭といった柔らかい石炭。
まだ水分も多く含んでいるし、不純物も多いのであまり燃焼性もよくなく、発熱量も低いのだ。
なので燃料としてはあまりよくないんだけど、泥炭なんかはウィスキーを作る際、麦芽の成長を止めるための乾燥に使われていて、その独特の香りがウィスキーの風味になっているんだよね。
褐炭は水分が多くてエネルギー効率が悪いわりに、自然発火もするのでなかなか扱いづらいみたい。

さらに脱炭酸が起きると瀝青炭になるのだ。
これが一番高価な石炭で、いわゆる石炭と言えばこれ、というもの。
炭素含有量は83～90％程度で、燃焼性もよく、発熱量もわりと高いのだ。
ただし、まだ硫黄などの不純物も多く、燃焼時に黒煙が出るんだよね。
蒸気機関車の煙で真っ黒になる原因なのだ。
この瀝青炭を蒸し焼き（乾留）すると、コークスとコールタールに分かれるんだ。
コークスは今でも製鉄産業で重要な位置を占めていて、安定性と価格であまり代替がないんだそうだよ。
鉄鉱石とコークスを積み上げて下から空気を吹き込んで燃やしてやると、コークスが不完全燃焼して一酸化炭素が生まれ、その一酸化炭素が酸化鉄から酸素を奪って（還元して）、金属鉄ができるというわけなのだ。
一方のコールタールの方は世界で最初に認定された発がん性物質でもあるけど（山極勝三郎博士がウサギの耳にコールタールを塗り続けた実験だよ。）、かつては芳香族化合物（ベンゼン、フェノール、ナフタレンなど）の重要な原料だったんだよね。
フェノールを日本名で石炭酸というのはここに由来するのだ。

さらに炭素含有量が上がってかちかちになると無煙炭という石炭になるのだ。
金属光沢があって、燃やしてもあまり煙が出ないのでその名前があるんだ。
発熱量は高いんだけど、あまり着火性がよくないので（不純物としての燃焼性揮発成分に乏しいため）、燃料としては瀝青炭の方が上みたい。
でも、煙が出ないので、かつては軍艦の燃料として重要視されて痛そうだよ。
今では粉状の粉炭にして練炭の材料になったり、炭化物（カーバイト）の材料になったりするのだ。

石炭ができるには、腐敗する前に堆積していく必要があるんだけど、むかしはシロアリやキノコのように樹木の腐敗を進める生物も少なかったので比較的できやすかったみたい。
で、沼沢地などではすぐに水につかるので腐敗しづらく、石炭になりやすいそうなのだ。
さらに、地殻運動や地熱の違いで反応速度が違っていて、日本は地殻運動や火山活動が活発なので、諸外国より反応が早いんだそうだよ。

最近家庭で石炭を使うことはほとんどなくなったよね。
バーベキューのときなどに練炭を見かける程度なのだ。
かつては石炭ストーブなんかもあったわけだけど。
これは固形物なので貯蔵や運搬が困難なことと、天然ガスや石油に比べて発熱量が低いからなんだ。
でも、石炭にもメリットがあるんだよね。
それは豊富な埋蔵量と、比較的安定な地域に埋蔵されているという事実。
海外の方が安く掘削できるので国内から炭鉱はなくなったけど、日本にもまだけっこう石炭はあるのだ。
最終的なエネルギー源としては重要なんだよね。
それに、なんと言っても安いのだ。
なんと言っても発電の燃料としては重要で、我が国の電気の下支えをしているのは原子力と石炭火力なのだ。
石油火力や天然ガス火力は熱効率は高いけど、その分コストもかさむんだよね。

でも、石炭自体は発熱量も低く、また、燃焼させると硫黄や窒素などの不純物が出るし、煤煙で真っ黒になるのだ。
そして何より、二酸化炭素を多く出すのだ。
これが問題になっているんだよね。
技術開発が進んで、石炭ガス化ガスなんて言うものもあるけど、クリーンな燃料に変換できても、その分コストがかかれば安価というメリットが消えてしまうのだ。
燃料が枯渇してきたらそれを乗り越えるかもしれないけどね。
そんなわけで、かつては黒いダイヤと言われた石炭は、これからの状況によってはまた大きく復権するかもしれないんだよ。
後は再生可能エネルギーがどこまで使えるようになるかだね。
今はギンナンを落としているイチョウも、遠い将来には重要な燃料になっているかもしれないのだ（笑）