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2026-01-01 13:50:00
(編集者注: これは、ポピュラー サイエンスの第 38 回年次ベスト オブ 新着情報賞の一部です。2025 年の偉大なイノベーション 50 件の全リストを必ずお読みください。)
最優秀賞受賞者、エンジニアリング
InventWood のスーパーウッド: 鋼鉄よりも強く、6 倍軽量、高炉は不要
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鉄鋼は温室効果ガス排出量の約 8% を占めていますが、その信頼性は非常に高いため、建設業者は鉄鋼なしでの利用を望んでいません。
研究者のLiangbing Huは、セレンディピティを通じてこの問題に対する新しいアプローチを発見した。 UCLA、そしてスタンフォード大学の若手研究者だった胡氏は、カーボン ナノチューブから電池を組み立てる方法を見つけようとしていましたが、ナノスケールでの組み立ては困難で費用がかかることがわかりました。彼は「ああ！」と思った。木の繊維を観察した瞬間、木の細胞内のナノファイバーが通常の木材の約100倍の強度があることに気づきました。そして、炭素を隔離する方法で効率的に規模を拡大するという観点からはどうでしょうか?ただ木を育てるだけです。
胡氏は、木材のセルロースを結合しているリグニンを除去するための化学浴を考案した。その後、得られた繊維を加熱することで、ナノスケールに関する知識を活用して、木材を元の厚さの約 80% まで圧縮することができました。彼は内部構造を崩壊させ、弱点を解消し、絆を強化しました。 (木材繊維内部の空間をすべて取り除くことと考えることができます。) 彼のプロセスはまた、木材を暗くし、材料を鋼鉄よりも強くし、言うまでもなく 6 倍軽量にします。その結果がスーパーウッドです。
専門家らは、リスク回避姿勢で有名な建設業界が、このような抜本的な鉄鋼代替を受け入れるかどうか疑問を抱いているが、それには理由がないわけではない。もしあなたが20億ドルの超高層ビルを建設しているとしたら、何十年にもわたる安全記録のない処理木材にサイコロを振っていると貸し手に言いたいでしょうか?
しかし、胡氏の発見にライセンス供与したインベントウッド社のアレックス・ラウ最高経営責任者（CEO）は、会社が規模を拡大したらスーパーウッドを鉄鋼の半額で販売することを目指していると語る。しかし今のところ、彼は構造要素やスーパーウッドに最適化された建物に着手する前に、まずデッキ材や屋根材の木材に優しい市場をターゲットにすることで建設業界の心を掴むつもりだ。そして環境上の利点もあります。スーパーウッドはさまざまな種類の木から作ることができ、間違った樹種として廃棄される林産物の約 10 ～ 20 パーセントや、欠けたり燃やされたりする非高級とみなされ製材所の木材の 40 パーセントから作ることもできます。ラウ氏は、わずか1,250万トンのスーパーウッドで米国の鉄鋼需要の半分、つまり5,000万トンを代替できると語る。それは多いように聞こえますが、私たちは毎年それだけの量の廃木材を埋め立て地に送っており、南部の製材所には1,400万トンの余剰木材があると彼は指摘します。
Polar Night Energy の砂電池: 火災や鉱害を防ぐための砂から作られた産業規模の熱電池
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産業規模のバッテリーは、風が吹かなくなったときや太陽が照りつけなくなったときに、再生可能電力を継続するための 1 つの方法を提供します。しかし、リチウム、コバルト、または鉄から電池を製造すると、温室効果ガスが大量に発生し、金属や水の汚染を引き起こす可能性もあります。
Polar Night Energy というフィンランドの企業は、地元の暖炉工場からの副産物である砕いた石鹸石をアップサイクルして世界最大の砂電池を作成することで、断続的問題に取り組んでいます。この熱電池は電気を蓄える代わりに、約 43 × 49 フィートの断熱鋼製シリンダー内に熱を蓄えます。このシステムは砂を加熱するために送電網から余分な電力を受け取ります。次に、バッテリーに組み込まれたパイプが冷気を直接流入させ、砂から熱を伝達してから、140 ～ 752 度の温度の熱風を送り出します。 F. 熱風は工業プロセス用の蒸気を生成したり、建物や水を温めたりするために使用できます。時間の経過とともに効率が低下する従来のバッテリーとは異なり、砂は劣化せず、バッテリーの予想耐用年数は 30 年です。また、リチウムイオン電池（または石油精製所）とは異なり、砂が発火することはありません。
熱砂をバッテリーとして使用することは古いアイデアですが、このツールは現代的で工業的に評価されており、一度に最大 100 MWh のエネルギーを数か月間蓄えることができます。これは、バッテリーの小さな故郷であるポルナイネンでの 1 か月の熱需要と、フィンランドの凍てつく冬の 1 週間の熱需要に十分です。
そしてこれは、Polar Night Energy による初の産業規模のプロジェクトにすぎません。同社は、ヨーロッパ全土で、特定の産業用途向けに、2MWから10MWの小型サイズでリチウムイオン電池と競合することを計画している。貯蔵キロワット時あたりのコストも低くなりますが、高額な初期費用と不慣れな技術を好まない建設業者が障害となります。産業用熱用途のほぼ 40% が砂電池の温度範囲にあります。
Google の Willow Quantum: 物理量子ビットの数が増加するにつれて実際にエラーが少なくなるチップ
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エラー訂正はどのコンピューター チップでも重要な機能ですが、量子コンピューターではさらに重要です。それは、小さな材料の不具合、温度の変化、さらには宇宙線によっても、量子ビットとして知られるコンピューティング エンティティが情報を保存または送信する方法が変化する可能性があるためです。
Google は、量子誤り訂正の新しいアプローチにより、実際に実用的な量子コンピュータへの道において大きなマイルストーンを記録しました。 Willow と呼ばれる新しいマシンを使用して、Google は、動作する量子ビットの数が増加してもエラーを削減する前例のない機能を備えた 105 量子ビットのマシンを作成しました。量子ビットは本質的にエラーが発生しやすいため、従来、チップ内の量子ビットが多いほど、グリッチが発生する可能性が高くなります。データを保存するために割り当てられた量子ビットを、誤り訂正量子ビットを備えたグリッドに配置することで、Google 研究チームは量子ビットの数が増加しても実際に誤りの数を減らすことができました。これは、7 行 7 列の配列のほうが 3 行 3 列の配列よりも優れた誤り訂正が可能であることを意味します。これは前例のない成果です。 Google の報告によると、Willow は、従来の「古典的な」スーパーコンピュータでは 10 セティ億年かかる、つまり宇宙の年齢よりも古いベンチマーク数値テストを 5 分で完了したと報告しています。そしてそれは、問題に対して量子効果を解き放つ力を示しています。
しかし、研究用コンピューターの価格が通常 100 万ドルから始まるにもかかわらず、実際の問題をまったく解決できない量子ランドには、子犬や虹がすべているわけではありません。しかし、堅牢なエラー修正がなければそれは不可能であるため、Willow は劇的な前進です。
Populus Hotel by Urban Villages/Studio Gang：持続可能性を真剣に考えたポプラの木のようなエコホテル
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白いポプラの木の枝が落ちるときにできる黒い「目」からインスピレーションを得た窓を持つポプルスは、単なる曲線的な視覚的な楽しみを超えています。日よけは、夏に建物が奪う熱の量を減らすのにも役立ちます。
建設における木材の豊富な使用により、建設における炭素集約型コンクリートの必要性が減少します（ただし、排除されるわけではありません）。建設業者は、フライアッシュとして知られる石炭廃棄物を含む特別な低炭素コンクリートを使用しました。これにより、従来のコンクリートよりも炭素排出量が 30% 減少しました。食品廃棄物を堆肥に変換する消化装置が敷地内にあります。さらに、セメントや鉄筋の必要性を減らし、交通機関やライドシェアリングの利用を促進するため、敷地内には駐車場がありません。
ホテルは、資材の二酸化炭素排出量を相殺するためにコロラド州で 70,000 万本の植樹を後援し、その後、他のカーボン オフセットを購入しました。 （部分的には、干ばつと甲虫の侵入により木の苗木がほとんど枯れてしまったためです）。また、電力会社から風力エネルギーのクレジットも購入します。ホテルはオンラインダッシュボードで、建設中および進行中の運営中に放出された炭素の116パーセントをすでに隔離していると述べた。
コロラド大学環境学教授ジョエル・ハートター氏は、主張がすべて当てはまっているとは確信していない。たとえば、オフセットは、ファストフードを食べ続けるために、野菜を食べるために他人にお金を払うようなものだと彼は指摘する。結局のところ、フットプリントが最も少ないソリューションは次のとおりです。 ない 人々に飛行機で訪れてもらうために、メタンで温められた美しい冬の目的地を建設しましょう。しかし、彼は完璧を善の敵にしたいとは思っていません。同氏は、ポプルス・ホテルは、改善を大いに必要としている観光業界に、持続可能性への取り組みには何が必要なのかを示すのに役立つと述べた。典型的な高級ホテルと比較すると、リンゴやオレンジを見ているようなものです。
ジップラインによる配達ジップ: 自律型ドローン システムがブリトーをダラスの住宅前まで安全に巻き上げます
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混雑した都市部でのドローンを使った配達は、長い間、複雑すぎて危険すぎて実行できないと思われてきましたが、今ではそれが現実になり、「なるほど」と感じ始めています。 普通。ジップラインは4月から、5プロペラのドローンヘリコプターが「デリバリージップ」と呼ばれる長方形のロボット貨物車両を巻き上げ、チポトレやウォルマートなどの小売店からブリトーやスマートウォッチを受け取るサービスを開始した。その後、ヘリコプターは顧客の場所まで自律飛行し、配達用の配達郵便物を巻き下げます。 SF の話のように聞こえますが、ダラス地域の高齢者やひとり親は特にこの新しいサービスを気に入っています。 (同社は、「数万」の DFW 顧客にサービスを提供していると報告しています)。ジップラインは世界中で 185 万件以上のドローン配送を行っています、 1億2,000万マイル以上を飛行し、一度も大きな怪我をすることはなかった。こうした配送数を見れば、GoogleやAmazonから資金提供を受けている潤沢な競合他社は後塵を拝することになる。
ジップラインは 2016 年にルワンダで輸血と他の医薬品の配達を開始し、首都キガリから道路が通れない遠く離れた田舎まで配達を行っていました。その結果として、ジップラインがサービスを提供する施設では産後出血による死亡が 51% 減少したことが挙げられます。現在、同社はコートジボワール、ナイジェリア、ガーナ、ケニアにサービスを拡大し、英国と米国での臨床試験を経て、2,500万回分以上のワクチンを納品しました。 Zipline は、ダラス – フォートワース地域のさまざまなサブ地域に小売と食品の配達を展開しています。記事執筆時点で 20 の地域があり、さらに増えています。第一世代のジップライン プラットフォームでは、パラシュートで医療物資を投下する固定翼ドローンが使用されていました。チームは、混雑した都市でのより正確な着陸要件を考慮して、Deliver Zip を備えた第 2 世代 P2 プラットフォームを発明しました。
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