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ナノバブルは農業をどう変える?期待できる作物への効果と利用事例
出典 : Pineapple Studio / PIXTA(ピクスタ)
  • 農業経営

ナノバブルは農業をどう変える?期待できる作物への効果と利用事例

目に見えないほど小さな気泡を含んだナノバブル水は、まだあまり知られていませんが、農業に利用することで作物によい影響を与えることがわかってきています。この記事ではそんなナノバブル水を詳しく解説していきます。

農業で高収益化をめざすには、収量の増加や品質向上を成し遂げなければいけません。

しかし、従来通りの栽培方法では他の農家との差別化を図るのが難しいと悩んでいる人もいるのではないでしょうか。そこで、注目されているのがナノバブル水を用いた新しい栽培方法です。

この記事ではナノバブル水が作物に与える具体的な効果や、導入コストの目安、実際の活用事例を紹介します。

農業を変える?!目視できない超微細な気泡「ナノバブル」とは

水中の気泡 イメージ

Andrey Armyagov / PIXTA(ピクスタ)

農業への最新技術導入に興味をお持ちなら、すでに「ナノバブル」について聞いたことがある人もいるかもしれません。しかし、「具体的にどういうものなのか」までは理解できていない人も多いのではないでしょうか。そこで、まずはナノバブルの概要について解説していき

普通の気泡とはどう違う?ナノバブル(超微細気泡)の定義

ナノバブルとは、簡単に言うと「目に見えないくらい小さな気泡」です。「ウルトラファインバブル」と呼ぶケースもあります(ultra fine=「超微細」の意)。

ナノとは?

ナノ(nano:n )=10億分の1=10のマイナス9乗

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ナノ(nano:n)は10億分の1(10のマイナス9乗)を表す単位ですが、非常に小さいサイズを表現する言葉としても用いられます。

ナノメートル(nm)は、1mの10億分の1、1mmの100万分の1で、髪の毛の太さの約10万分の1といわれています。

ナノバブルとは?

ナノバブルの気泡の大きさについての明確な定義はありませんが、一般的には1ナノメートルの1000倍にあたる1つ上の単位、1マイクロメートル(㎛)以下のナノメートル(nm)単位の気泡を指すことが多いようです。

ナノメートルの単位、ナノバブルの大きさ目安

ナノバブルの大きさ目安

ナノバブルとマイクロバブルの違い

ナノバブルに似た言葉として「マイクロバブル」があります。両者の違いは「気泡のサイズ」です。

どちらも、目に見える通常サイズの気泡である「ミリバブル」や「センチバブル」に比べると非常に微細な泡である点は同じです。

一般的に1㎛(0.001mm)以下のナノバブルに対して、マイクロバブルはそれよりも少し大きい50㎛(0.05mm)以下の気泡を指します。

マイクロバブルも非常に小さいため、気泡そのものは視認できませんが、多量のマイクロバブルが含まれた透明な水は白く濁って見えます。

一方、ナノバブルは水に多量に含ませても無色透明のままで、基本的に肉眼では確認できません。

ナノバブル水の農業利用

ナノバブルはさまざまな分野での応用が進んでいますが、最近ではナノバブルを含んだ水を農業に活用する方法が注目されています。ナノバブル水は以下のような特性を持ち、作物の収量増や品質向上につながると期待されています。

・土壌への浸透性が高くなる
・ナノバブルは水中に長時間とどまる性質があるため、水中の溶存酸素量を増やせる
・マイナス電荷を帯びたナノバブルが、作物の生育に必要なプラス電荷の栄養素を効率的に集積・運搬する

マイクロバブルもナノバブルと同様の性質を持ちますが、ナノバブルのほうがその特性は強く出るため、作物の栽培において享受できるメリットも大きいといえます。

装置の小型化を叶えた独自技術も。メーカーにより異なる気泡の発生方法

ナノバブルを発生させる方法は1つだけではありません。各メーカーが装置の開発に取り組んでおり、水や気体を高速で圧入する旋回流方式やポンプで加圧する加圧融解方式など、これまでにさまざまな方法が模索されてきました。

近年では、株式会社安斉管鉄の超微細孔式や、株式会社ナックのモノトランフィルム装置など、従来よりも大幅な小型化や省エネルギー化を実現した装置が登場しています。技術開発が進んだことで、製品によっては水だけでなく粘性のある液体や空気以外のガスも気泡に混ぜられるようになったことも注目すべきポイントです。

出典:
株式会社安斉菅鉄 「ナノバブルとは?」
株式会社ナック「農業へのマイクロ・ナノバブル利用について」

効果が知りたい!ナノバブル水の特徴と、作物へ与える影響

ナノバブルにはさまざまな特性がありますが、それが農業においてどのように役立つか具体的にイメージできない人もいるのではないでしょうか。ここからは、ナノバブルを含んだ水が作物にどのような影響を与えるのか詳しく解説します。

溶存酸素量を増やした水が硬い土壌にも浸透。健全な根の生育を促す 

作物の発芽・発根

anest / PIXTA(ピクスタ)

ナノバブルのメリットの1つとして、「水の表面張力を小さくする」点が挙げられます。ナノバブルを含んだ水は浸透性が高く、硬い土にも染み込みやすくなり、作物へ効率的に養分や水分を供給できるということです。

また、ナノバブルは水面に上昇する力が働きにくく、水中に長い時間とどまることができます。その結果、水中の溶存酸素量が高くなり、植物の根へ多くの酸素を供給できるため、作物の生育によい影響を与えると考えられています。

特に地下水を灌水に利用することの多い施設栽培では、水中の酸素欠乏によって土壌が硬くなりがちです。ナノバブルならそうした施設栽培のデメリットを補えるうえ、高い浸透性によって健全な根の生育を促せます。

栄養素の集積・運搬効果により作物の栄養吸収を助け、品質を向上させる

ナノバブルの表面はマイナスの電荷を帯びているのが特徴です。一方、作物の生育に大切な「Na(ナトリウム)」や「Ca(カルシウム)」「Mg(マグネシウム)」といった栄養素はプラスの電荷を帯びているため、ナノバブルを含んだ水にはこうした栄養素が集積されやすくなります。

前述したようにナノバブル水は高い浸透性によって、作物まで効率的に養液を運搬してくれることもあり、作物が生育しやすい環境を整えることができます。

作物に必要な栄養素

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昼間のハウス解放時における二酸化炭素の供給にも応用が可能

装置によっては、空気以外の気体をナノバブル化し、養液に混ぜて散布することも可能です。光合成を促進するには施設内での二酸化炭素の散布が効果的ですが、昼間の作業で人の出入りが多く、施設を締め切る時間をなかなか作れない場合もあるでしょう。

CO2ナノバブル水による灌水なら、ガス散布が難しい状況でも普段と変わらない作業をしながら効率的に作物へ二酸化炭素を供給可能です。

また、オゾンの酸化力を応用し農業において病害対策に応用する試験・研究の例があります。オゾンをナノバブル水に溶かしこんで利用する方法などで、新たな病害対策として期待されています。

イチゴの養液栽培

Princess Anmitsu / PIXTA(ピクスタ)

価格はいくら?農業用ナノバブル発生装置の相場目安

農業用のナノバブル発生装置の価格は、設置する場所やサイズによって大きく異なります。大型の装置は50~100万円程度する場合もありますが、小型化に成功した比較的新しい製品であれば、もっと低コストで導入できるものもあります。

ただし、ほとんどの製品がオープン価格となっており、導入するほ場の環境によって変動するため、具体的な導入費用を知りたい場合は各メーカーに直接問い合わせましょう。メーカーによって価格に大きな差が出ることも考えられるので、事前に詳細な見積りをとり慎重に導入を検討しましょう。

【参考事例紹介】農業用ナノバブル発生装置の製品例と導入成果

小松菜のハウス栽培

Greens Farm / PIXTA(ピクスタ)

ここからは、株式会社アースリンクが販売しているナノバブル発生装置「Nano Earth(ナノアース)」を利用した事例を紹介します。

株式会社アースリンク

「Nano Earth(ナノアース)」は、国立研究開発法人産業技術総合研究所のつくばセンターと共同で開発した「気液二相流旋回方式」によって、ピーク時には31ナノメートル(0.000031mm)という超微細なナノバブルを安定して作り出すことに成功しました。

実際に同装置を用いた実験では、発芽試験と栽培試験の双方においてナノバブル水を用いることで良好な結果が得られています。

具体的には、ほうれん草の発芽において他の機能水やRO水(注)が発芽率70%を超えたのが播種後8日程度だったのに対し、ナノバブル水の場合では播種後6日程度で発芽率70%を超えました。

(注)RO水:逆浸透膜(RO膜)で濾過した水

また、小松菜の栽培試験では、ナノバブル水を用いた株は草丈28.38cm、地上部新鮮重107.32gr(通常の水道水は草丈26.06cm、地上部新鮮重90.74gr)と、草丈・地上部新鮮重のいずれにおいても大きな差が出ています。

そのほかにも、土壌菌の総数の増加につながるデータが得られた点も見逃せません。きゅうり栽培において一般的な水道水の散布を行った際、散布後1ヵ月では微生物総数に大きな変化はありませんでした。ところが、ナノバブル水を散布した土壌では微生物総数が1平方m当たり4,200万から5,600万に増えたのです。

出典:株式会社アースリンク「農業を変えるナノバブル水」

ナノバブルの効果はまだ科学的にしっかりと解明できていない部分もありますが、さまざまな実験結果から農業経営の効率化につながるデータが徐々に集まりつつあります。

ナノバブルを含んだ水は、「灌水の溶存酸素量を増やせる」「栄養素の集積・運搬効果により作物の栄養吸収を促進させる」といった特性により、作物の収量増や品質向上につながることが期待されています。

導入にそれなりのコストはかかりますが、近年の技術革新によって小型化や低コスト化が進んでいるのも追い風です。

先進的な技術を使った新しい農業にチャレンジすることを考えている人は、ナノバブルの作物への利用を前向きに検討してみてはいかがでしょうか。

中原尚樹

中原尚樹

4年生大学を卒業後、農業関係の団体職員として11年勤務。主に施設栽培を担当し、果菜類や葉菜類、花き類など、農作物全般に携わった経験を持つ。2016年からは実家の不動産経営を引き継ぐ傍ら、webライターとして活動中。実務経験を活かして不動産に関する記事を中心に執筆。また、ファイナンシャルプランナー(AFP)の資格も所持しており、税金やライフスタイルといったジャンルの記事も得意にしている。

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