インドは世界最大の牛乳生産国であり、多くの国民が牛乳を主要な収入源として頼っています。インドの乳業者は、村の集乳所で地元の農家から牛乳を買い付け、その牛乳をそのまま販売するか、乳製品の製造に使用します。
しかし、インドの農村部の電力網は限られており、1日にわずか数時間しか使えないことが多いため、牛乳を新鮮に保つことは非常に困難です。牛乳は搾乳後数時間以内に冷蔵しなければなりません。多くの乳業者は、冷蔵のために高価なディーゼル発電機を使うか、傷んだ製品が高い割合で出るリスクを負っています。インドでは毎年約1億3,000万トンの牛乳が生産されていますが、そのうち数百万トンが廃棄されたり、安全上の脅威となる低品質の乳製品として市場に出たりしています。こうしたことはすべて、インドの農家の収入も減らしています
現在、MITのスタートアップであるPromethean Powerは、電気がなくても牛乳の温度を素早く下げ、細菌の増殖を抑える乳冷却装置をインドに提供しています。冷却装置を動かすのは、電力網が利用可能なときに熱エネルギーを蓄え、電気を使わずにそのエネルギーを放出する新しい熱電池です。これまでにPrometheanは、インド各地の大手乳業者向けに約100台の冷却装置を設置しています。
「インドの多くの農家にとって、牛乳は文字通り液体の現金のようなものです」と、Prometheanの共同創業者兼最高技術責任者であるSorin Grama SM ’06氏は語ります。「一家全体が、牛乳の販売で得た収入だけで生活していることもあります。当社のシステムは、それぞれ20～30の農家が、牛乳の一部を乳製品加工業者に販売することで安定した収入を得られるようにします。」
Prometheanのシステムは、乳業者が集乳所に設置します。農家は搾乳後30分以内に、牛乳をそこへ持ち込むことができます。「これにより、集められる牛乳の品質も大幅に向上し、インドの消費者に届く製品が良くなります」とGrama氏は言います。
乳製品加工業者の側では、ディーゼル燃料を購入して村まで輸送する必要がなくなるため、運営コストが下がります。さらに、これまで集乳ルートがなかった遠隔地の村からも牛乳を集められるようになります。「全体として、乳製品加工業者、農家、乳製品の消費者など、すべての関係者にとって多くの利点があります」とGrama氏は言います。
熱エネルギーの捕捉
このシステムの熱電池は、Grama氏がMITでPrometheanを立ち上げた後に共同発明したもので、従来の意味での電池ではなく、2種類の材料を収めたタンクです。1つは、一連のチューブの内部で凍結と液化を繰り返す相変化材料（PCM）です。もう1つは、凍結しない熱伝達流体（HTF）で、チューブはこの流体に浸されています。電池は冷凍圧縮機と、高さ3フィートのステンレス製熱交換器に接続されており、熱交換器の表面に注がれた牛乳を急速に冷却します。
「電池と呼ぶのは、電気電池と同じ方法で扱うからです。エネルギーを蓄えて後で使うための充電過程と放電過程があります」とGrama氏は言います。
電池の「充電」過程では、電力網からの電気を使い、圧縮機によって熱伝達流体（HTF）を、チューブ内の相変化材料（PCM）が凍結できる温度まで冷却します。その結果、PCMは膨大な量の熱エネルギーを吸収します。PCMが固体から液体へと変化する際に融解によって放出される熱エネルギーは、熱伝達流体（HTF）に捕捉され、特注の熱交換器の周囲を循環します。冷熱は本質的に電池に蓄えられ、牛乳を冷やして保存するために放出されます。
牛乳は円筒形の熱交換器に注がれ、底の受け皿に集められます。牛乳が円筒の上部から滴下して受け皿に到達するまでに、「熱衝撃」を受けて摂氏35度から4度まで瞬時に冷却されます。
電池の完全充電には約5時間かかり、このシステムは1日最大1,000リットルの生乳を冷却できます。冷却された牛乳は断熱タンクに保管され、乳業者が引き取ります。
「ソーラーウィンドウ」の外側で考える
Prometheanの設立は7年間の道のりであり、いくつかの劇的な転換もありました。Grama氏がSystem Design and Managementプログラムに在籍していた際、MITの学生プロジェクトとして始まりました。
Grama氏は、開発途上国向けの太陽光マイクロ発電機を開発していた学生たちに加わりました。一般的な自動車部品で構成されたこのシステムは、太陽を電気機械的に追尾する鏡の配列を使い、そのエネルギーを集めて冷媒液を沸騰させました。発生した蒸気は回転タービンの中で膨張し、機械エネルギーを生み出して発電機を回転させました。
このチームは、2006年のMIT Ignite Clean Energy Business Presentation Competitionで3位を獲得し、2007年のMIT $100K Entrepreneurship Competitionのエネルギー部門では2位になりました。Grama氏は、これらのコンペティションとMITの起業家的な環境が、起業家としての成長に「非常に大きな影響」を与えたと述べており、将来のPrometheanの共同創業者であるSam White氏との出会いにも役立ったと語っています。
当初、GramaとWhiteは太陽光発電機をインド市場向けに開発したいと考えていました。しかし、インドでの市場調査の旅で同国の牛乳冷蔵の問題を発見し、太陽光発電機ではこの問題を解決できないと気づきました。
2007年後半、Grama氏はMITを卒業した後、White氏とともにPrometheanを立ち上げ、この特定のニーズに対応するため、乳冷却装置の新技術をゼロから開発しました。Prometheanの立ち上げにあたり、チームはMIT Venture Mentoring Serviceを利用し、事業上の課題について意見を交わす場として活用しました。「その人々がいてくれたことで、特定の点について私たちに検討を促し、特定の点について私たちを後押しし、問いかけてくれたことは有益でした」とGrama氏は言います。
当初、彼らは太陽光発電式の乳冷却装置を開発しました。しかし、太陽光発電が役立つのは日中だけです。「乳の冷却は『ソーラーウィンドウ』の外側、通常は早朝か夕方早くに行われます」とGrama氏は言います。
2011年、Prometheanは太陽エネルギーを蓄えるための熱電池の開発を始めました。しかし最終的に同社は、費用がかかりすぎ、インドの農家にとって非現実的だった太陽光の要素を切り捨て、熱電池を中心に冷却システム全体を構築しました。「それらの失敗の灰の中から生まれたのがこの熱電池であり、それが真の解決策であることが証明されました」とGrama氏は言います。
マサチューセッツ州ケンブリッジの空き倉庫を借り、Prometheanは新しいシステムをゼロから構築しました。まもなく、MITのスピンアウト企業であるAlteros、OsComp、その他の企業にも声をかけ、それぞれのクリーンテクノロジーの発明を試作しました。（このスタートアップの協働拠点が、現在人気のGreentown Labsの起源となりました。マサチューセッツ州サマービルにあるGreentown Labsは、Prometheanの事業本社ですが、冷却装置はインドのプネで製造されています。）
Prometheanは2013年初頭に最初の大型商業受注を獲得し、それ以来、安定した事業を続けています。今後、Prometheanはそのシステムを東南アジア諸国、さらにアフリカやラテンアメリカにも展開するかもしれません。しかし主な焦点はインドでの事業拡大です。「まず、インドで自立した地域事業を実現したいと考えています」とGrama氏は言います。「それがうまくいけば、世界の他の地域でもこのような企業の育成を検討できます。」
本記事は MIT Newsと連携して公開されています。掲載は、世界経済フォーラムによる見解の支持を意味するものではありません。
アジェンダの最新情報を得るには、 週刊ニュースレターにご登録ください。
著者：Rob Mathesonは、MIT Newsのウェブプロデューサー兼ライターです。
画像：2015年1月15日、ニューデリーの路上の仮設店舗で、提供前に牛乳を冷やすため牛乳を注ぐ販売員。REUTERS/Anindito Mukherjee
