土壌や生物に無害な、生物由来の「ツチニカエルでんち」――NTTの新技術　IoT用途に期待

NTTが、生物由来の材料や肥料成分でできた「ツチニカエルでんち」を開発。環境モニタリングや気象調査などに活用されるセンサーをはじめ、さまざまなIoT機器への活用を見込む。電池の回収が困難になった場合でも、土に返るため、自然環境に負荷を与えないという。

　日本電信電話（NTT）は2018年2月19日、電池部材を生物由来の材料や肥料成分で構成した、土壌や生物へ悪影響を与えない「土に還る電池：ツチニカエルでんち」を開発したと発表した。

　IoT（Internet of Things）の発展に伴い、さまざまなものに取り付けられたセンサーが大量に出回ることが予想される中、センサー自体や電池の交換、回収に関しては十分な議論が行われていない。回収できずに放置された場合は、土壌や生物などに大きな影響を及ぼすことが懸念されるとし、NTTでは、この課題を解決する要素技術として、回収困難な場合も土に返ることで自然環境に負荷を与えない電池の研究開発を行ってきた。

回収困難なセンサーと、その解決イメージ

　従来の電池は、長持ち、高出力な性能が求められることから、発火などに対する安全性を前提にレアメタルや有害物質が使用されている。そのため、これらの電池を土壌に放置すると、本来土壌に含まれていない成分が土壌や生物に悪影響を与える恐れがある。

　また、電池の電極には3次元の導電性多孔体構造が用いられるが、従来の電極は、フッ素系樹脂などの結着剤で粉末状カーボンを固形化して形成されている。この素材も土壌などに含まれていない成分であるうえ、燃焼すると有害ガスを発生するなど、環境負荷は少なくない。

　ツチニカエルでんちは、生物由来の材料や肥料成分を使い、従来の電池と同様の仕組みを実現。電極は、生物由来材料に前処理を施すことで多孔体構造を有するカーボン化に成功し、結着剤自体がないカーボン電極を実現した。

「ツチニカエルでんち」と従来の電池の構成材料

ツチニカエルでんちと従来電池のカーボン電極

　ツチニカエルでんちを検証した結果、測定電流1.9ミリアンペア/平方センチで、電池電圧1.1ボルトの性能を確認。また、数個を直列につなぎ、市販のBLE（Bluetooth Low Energy）対応温度センサーモジュールに接続したところ、センサーモジュールからの信号を受信し、電池動作することを確認した。

ツチニカエルでんちの電池性能

　さらに、電池が植物に与える影響を確認するため、使用済み電池を粉砕して土壌に混合し、肥料検定法に基づく植害試験（小松菜の発芽状態で評価）を実施。その結果、従来の電池と異なり、植物の成長に悪影響を与えないことを確認したという。

植物の成長への影響

　NTTでは今後、実用化に向けて電池の性能向上を進めるとともに、同社の半導体技術を活用して「土に還るセンサ・回路」の実現を目指すとしている。