今後数十年で、世界は史上最大級の住宅建設ブームの一つを迎えようとしている。英国では、住宅危機が繰り返し報じられており、手頃な価格の住宅の不足や住宅ストックの品質の問題が取り上げられている。しかし、こうした問題も、世界の多くの地域が直面する住宅危機の規模に比べれば小さい。
国連の推計によると、世界の人口は2050年までにさらに20億人増加する。増加の大半はアフリカとアジアの開発途上国で見込まれている。今後数十年、この地域では数億戸の住宅が新たに必要になる。同時に、別の問題も迫っている。それは、世界全体の温室効果ガス排出量を60％削減する必要があるということだ。これは、世界の平均気温上昇を2°C未満に抑えるためである。
現代の住宅の多くは、焼成レンガとコンクリートという2つの素材で建てられている。強度、耐久性、使いやすさの点で、これらは十分に役割を果たしてきた。最大の欠点は環境への影響、とりわけ生産に伴う炭素排出にある。
どちらの素材も、強度を得るための化学変化を起こすのに高温を必要とする。通常、レンガの焼成には1,000°Cを超える温度、セメントの製造には1,450°Cが必要だ。セメントの生産だけで、世界の温室効果ガス排出量の5～10％を占める。求められる温室効果ガス排出削減の規模と、建設が必要な住宅の膨大な数を考えれば、新しい建設資材が必要なのは明らかだ。土で造った建物は、泥レンガに安定化剤が含まれないため、やがて浸食され、崩壊するおそれがある。
強く、手頃で、持続可能
こうした建設資材には、環境への影響を許容できるほど低く抑えながら、コンクリートやレンガに匹敵する利点が求められる。また、住宅建設の大半が行われる開発途上国で、手頃な価格であり、社会的にも受け入れられる必要がある。
焼成レンガやコンクリートに取って代わる単一の素材が登場するわけではない。むしろ、さまざまな新しい建設資材や建築技術が生まれ、それぞれが地域の資源、気候、文化に合わせて使われることになるだろう。将来に向けて、より強く持続可能なレンガを開発する継続的な研究で、私たちが調査している有望な候補の一つが、ジオポリマー安定化土材料（GSSM）だ。
「ジオポリマー」は、アルミニウム、ケイ素、アルカリ金属、酸素の原子が鎖状につながった、セメントに似た硬く耐久性のある物質だ。ジオポリマーを基盤とする素材は、人間が作り出した素材としては新しい一群で、1940年に初めて実証された。さまざまな原料を使って多くの方法で製造できるが、これまで主に使われてきたのは、石炭火力発電所の灰などの産業廃棄物だ。
一部のジオポリマー素材は1970年代から建設に使われているが、通常は特殊用途向けに少量が使われてきた。地球上の広い範囲に大量に存在する土を原料として利用することには、まだ開拓されていない可能性がある。
ジオポリマー安定化土材料は、簡単な工程で作られる。貴重な表土の下から採取した土を、家庭用洗剤に含まれるものと似た化学物質を含むアルカリ性の活性化溶液と混ぜる。この溶液が土中の粘土鉱物を溶かし、その構成原子に分解する。できた混合物は粘土のような硬さになり、型に入れて成形できる。型に入れたレンガを80～100°Cに加熱する。焼成中に、溶けた原子が再配列してジオポリマーを形成する。焼成後、工程の中で形成された強固なジオポリマーが残りの土を安定させ、最終的なレンガとなる。
GSSMの潜在的な利点は、レンガの加熱に必要な温度が低いことと、主要な原料である土が豊富にあることだ。土の種類、化学的な配合、加熱工程によっては、これらのレンガの炭素排出量をコンクリートの半分、従来の焼成レンガの4分の1にできる可能性がある。
GSSMは高層ビルのように高強度が求められる用途には使われないが、低層・中層住宅でコンクリートに代わる非常に有力な素材となる可能性がある。開発途上国で新たに建設される住宅の多くは、この種の住宅だ。
こうした素材は、まだ商業利用できる段階にはない。個々の土壌を使ってこの方法でレンガを作ることには成功しているが、土壌の種類ごとに「化学配合のレシピ集」を作る作業が残っている。土壌の組成は地域によって異なり、同じ畑の中でも変わることがあるためだ。
土そのものは豊富にあるものの、現在使われているアルカリ性活性化溶液には工業用化学物質が必要だ。これらは大量に入手でき、比較的安価だが、農業廃棄物から得られる植物灰など、活性化溶液に使える、より豊富で地域で入手できる原料を特定するには、さらなる研究が必要である。
技術的な課題に加え、理解を得るための取り組みも必要になる。近年、世界の多くの地域で伝統的な土造りの住宅が減ってきたことを踏まえると、住宅に革新的な素材を使うことについて、保守的になるのではなく、自信を持てる文化を育む必要がある。
賭けられているものは大きい。住宅供給と気候変動は、現代が抱える最大級の課題の2つだ。こうした、より持続可能なレンガが解決の糸口となる可能性は十分にある。
