科学研究の最前線を探る当シリーズの一環として、世界経済フォーラムの若手科学者であるジョディ・ラトケンハウス氏に話を聞いた。同氏はテキサスA&M大学の化学工学准教授であり、ウィリアム・アンド・ルース・ニーリー記念講座の教授でもある。ジョディ氏は、有機ポリマーの力を活用して代替エネルギー資源の開発に取り組んでいる。
あなたが解決しようとしている大きな課題は何ですか？
電池は、次世代の電気自動車や携帯電子機器に電力を供給する、第4次産業革命の重要な構成要素である。しかし、電池はリサイクルされることが少なく、希少で価値のある素材を含んでいる。電気自動車の普及が急速に進むにつれて、この素材面での圧力に対処することが急務となっている。その方法は、持続可能でリサイクル可能な全く新しい部材を見つけることか、既存の電池のリサイクルを促進することのいずれかである。
その課題を解決するために用いようとしている大きなアイデアは何ですか？
私は、将来の電池は金属を含まず、有機的でリサイクル可能なものになると考えている。現在市場に出回っているほぼすべての電池には、エネルギーや電子の貯蔵と放出を助けるコバルト、リチウム、ニッケル、マンガンなどの金属が含まれている。私たちは、今日の電池材料と同様に電子を貯蔵・放出する有機ポリマーの一種を開発してきた。これらのポリマーには、生命を構成する元素である炭素、水素、酸素、窒素が含まれている。私たちの長期的な目標は、リサイクル可能な基盤を提供しつつ、性能を最大化する有機ポリマーの化学構造を特定することである。現時点では、これらの材料の最大の利点は、今日の電池よりもはるかに長い時間を要するのに対し、数分で完全に充電できることである。
5歳の子どもにはどのように説明しますか？
私たちはプラスチックから電池を作っています。ビニール袋に似た素材を使い、それを携帯電話の電源として設計するところを想像してみてください。
これまでの取り組みの中で、最も困難だった点や課題は何でしたか？
電池の中にポリマーが入り込む余地はないと考える人が一部にいるため、その考えを改めてもらうのは容易ではない。例えば、電池の過酷な環境において私たちの材料の安定性を疑問視する声をよく耳にする。しかし、私たちの材料は数千回にわたって再利用することができる。時間の経過とともに、この分野で働く人が増え、これらの材料を研究する人が増えれば、こうした懐疑的な見方は好奇心へと変わっていくと私は期待している。
人々があまり知らない、最も衝撃的な事実は何ですか？
ポリマーやプラスチックについて人と話すと、多くの人はビニール袋、包装材、建設や輸送に使われる材料を思い浮かべる。一部のポリマーが電気を通したり、センサーとして色を変えたり、エネルギーを蓄えたりできると知って驚かれることが多い。正しい化学構造を用いれば、ほぼ何でも実現できるため、ポリマーは私にとって非常に魅力的な素材である。
あなたの研究には、何か興味深い背景がありますか？
私はエネルギーを蓄えられるポリマーに以前から関心があったが、2017年に世界経済フォーラム・ニューチャンピオンズ年次総会で開催されたグローバル・バッテリー・アライアンスに参加したことで、考え方が完全に変わった。その会議では、世界的なコバルト需要と児童労働の危険性が議論された。私は、エネルギー貯蔵のための有機ポリマーに関する知識と専門性を活かして、この問題に取り組むことにすぐに触発された。金属を含まないリサイクル可能な電池の実現には、まだ道のりが長いが、毎年、一歩ずつ近づいていることに満足を感じている。
