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国際化学オリンピックに挑戦しよう!未来を作るのは、あなたかもしれない国際化学オリンピックに挑戦しよう!未来を作るのは、あなたかもしれない

地球ちきゅういきをしている?

はじめまして。突然とつぜんですが、ちょっと質問しつもんさせてください。
あなたは「呼吸こきゅう」ってどんなしくみかっていますか?

こたえをいましょう。呼吸というのは「空気くうきのなかにある酸素さんそ(O)をって、からだのなかにある二酸化炭素にさんかたんそ(CO)をすこと」をいいます。がつかないうちに呼吸によって必要ひつような酸素といらなくなった二酸化炭素をれかえることで、わたしたち動物どうぶつきることができます。

一方いっぽう植物しょくぶつたちはすこしちがうことをしています。私たちとおなじく酸素を使つかって生きているのですが、二酸化炭素も利用りようして生きています。太陽たいようひかりを利用する「光合成こうごうせい」とばれるもので、二酸化炭素にふくまれる炭素(カーボン、C)から、栄養えいようや体の成分せいぶんつくり出しています。

ところで、私たち動物は酸素だけでは生きていくことはできませんよね。なにか、ものをべなければなりません。草食そうしょく動物は植物を食べ、その動物を食べて肉食にくしょく動物は生きています。私たち人間にんげんも、しっかりと食事しょくじをして栄養をとることで毎日まいにち元気げんきにすごしていますが、それももともとは植物にささえられています。また、植物も動物のうんちやんでしまった動物を栄養にしています。みんなのようにつながっているでしょう。これが動物と植物のっても切れない関係かんけいです。

私たち人間もそうですが、動物も植物も地球でくらしています。地球をおおう大気たいき(空気)によって動物は呼吸、植物は光合成をすることができ、大気中の水蒸気すいじょうきによってあめらすことでゆたかな森林しんりんや大地を作り上げています。つまりこのしくみは、動物と植物の切っても切れない関係をやさしく見守みまもっている「地球の呼吸」なんです。

今、地球は悲鳴ひめいをあげています

私たちにめぐみをあたえてくれている地球にはいま異変いへんこっています。それは大気にある二酸化炭素のりあいがたかくなっていることです。私たち人間がたくさんの二酸化炭素を排出はいしゅつしていることに原因げんいんがあるとされ、植物が光合成で使う以上いじょうの二酸化炭素が大気に出されて、大気中の二酸化炭素の割りあいが上がり、地球の呼吸がみだれてしまっています。

「はあはあ」とくるしそうに息をする今の地球は、かなりあぶない状態じょうたいにあると言っていいでしょう。二酸化炭素は「温室おんしつ効果こうかガス(GHG)」とよばれ、太陽のエネルギーをたくわえて地球の気温きおん一定いっていにたもつ役割やくわりをしていますが、大気中の二酸化炭素の割りあいが高くなると、気温が上がってしまいます。すると、せまい地域ちいきにいきなり大雨がふってくる「ゲリラ豪雨ごうう」やとんでもないあつさなどの異常いじょう気象きしょうがさまざまな地域で起こります。このまま二酸化炭素の割りあいが上がり続ければ、さらに大変なことになるとかんがえられています。

これをめるのが、「カーボンニュートラル」です。これは、どうしても作られてしまう炭素と、地球が吸収きゅうしゅうできる炭素のりょうを同じにして、地球の呼吸のバランスをととのえることをいいます。そのためにまず世界せかい目標もくひょうにしたのは「人間が二酸化炭素の排出を止め、大気中の炭素の割りあいをこれ以上やさないこと」でした。今、国際的こくさいてき約束やくそく「パリ協定きょうてい」にもとづいて日本をはじめ世界的にカーボンニュートラルのみがすすもうとしています。

炭素たんそ循環じゅんかん」で大気中の二酸化炭素をへらす

二酸化炭素の排出を止めるだけでなく、あえて二酸化炭素を使うことで大気中の二酸化炭素の量をへらし、コントロールしようとする動きも出てきました。光合成をする植物にたよってばかりではなく、人間も努力どりょくしなければいけません。

ここで登場とうじょうするのが人類じんるい長年ながねんつちかった科学かがく技術ぎじゅつです。中でも炭素などの「元素げんそ※1」を使いこなす「化学かがく」を中心ちゅうしんとした技術がその主役しゅやくになってきます。たとえば、今注目ちゅうもくされている科学技術には「私たちが使うプラスチックなどの製品せいひんを大気中の炭素(二酸化炭素)から作り出す」というものがあります。こういう技術は、まるで大気と人間が炭素でキャッチボールをしているようにえるので、「炭素循環※2」と呼ばれています。

しかし残念ざんねんながら、今の人間の知恵ちえでは、まだまだカーボンニュートラル、炭素循環を実現じつげんすることはできません。そのためには、実現のカギをにぎる化学をもっともっと発展はってんさせていくことが大切になってきます。では、化学を発展させるためにはなにが必要でしょうか?

そう、化学を使いこなしたり、化学の将来しょうらいについて考え、研究けんきゅうする人たちを増やしていくことです。

「国際化学オリンピック」に挑戦ちょうせんしよう!

これからの社会しゃかいがどう成長せいちょうしていくかは、あなたの活躍かつやくにかかっています。それは化学の分野でも同じです。

毎年まいとしなつに行われる「国際化学オリンピック」(IchO)を知っていますか? 各国かっこくからえらばれた高校生こうこうせいあつまって、超高校級ちょうこうこうきゅう※3の化学知識ちしきに挑戦する「科学のおまつり」です。今年ことし中国ちゅうごく大会たいかいだい54かい)は7月10日から18日までの9日間で、オンライン※4による試験しけん国際こくさい交流こうりゅうが行われました。

このイベントは「オリンピック」なので成績せいせきによってきんぎんどうのメダルがもらえます。金メダルは参加者さんかしゃのわずか1割ほどしかえらばれませんが、出場しゅつじょうすれば世界に友達ともだちを作る絶好ぜっこうのチャンスになります。

日本からは浅野あさの高校(神奈川県かながわけん)3年の直井なおいまささん筑波つくば大学だいがく附属ふぞく駒場こまば高校こうこう東京都とうきょうと)2年の石川いしかわ貴士たかしさん、伊勢崎いせざき市立しりつ学園がくえん中等ちゅうとう教育きょういく学校がっこう群馬県ぐんまけん)6年の柏井史かしわいふみさん、立命りつめい館慶かんけいしょう高校(北海道ほっかいどう)3年の中地なかちあきらさんが出場しました。4人は大活躍だいかつやく全員ぜんいんが金メダルにかがやきました。これまで日本代表は1回の大会中に金メダル2個銀メダル2個が最高さいこうで、4個の金メダルは初めてです。また、日本代表は昨年さくねんまで18年続けて全員が金銀銅のいずれかのメダルを取っていたので今年で19年連続となりました。

右から直井さん、石川さん、柏井さん、中地さん左から中地さん、柏井さん、石川さん、直井さん

ここで、日本代表だいひょうへのみちのりをご紹介しょうかいしましょう。まずは国内こくないでおこなわれる「化学グランプリ」への挑戦です。1選考せんこうは毎年7月(うみの日)に全国の会場で行われます。1次選考を通過つうかした80人くらいが8月の2次選考に進み、成績上位者じょういしゃ表彰ひょうしょうされます。そして次の年の国際化学オリンピックの日本代表も、ここでえらばれます。まず、あきに20人くらいの日本代表候補が選ばれ、さらにレベルが高い国際大会に向けたトレーニングが行われ、最終的さいしゅうてきに4人の代表選手せんしゅが決まります。今回の中国大会の日本代表4人はなんと昨年の挑戦者ちょうせんしゃ1938人の中から選ばれました。

化学の国際大会に行けるのは高校生(高専こうせん※5などは高校生と同じ1年生から3年生まで)ですが、選手をめるのは大会の前年ぜんねんなので日本代表候補こうほは中学3年から高校2年生が選ばれます。日本代表には1回だけしかなれませんが、化学グランプリには小学生でも参加さんかできますので、日本代表を目指めざしてチャレンジしてみて下さい。もちろん、化学にとどまらず物理学ぶつりがく生物学せいぶつがく算数さんすう数学すうがくといった科学(サイエンス)の勉強べんきょうも大事ですが、英語えいごはもとより、国語こくご歴史れきしといった、人のこころおこない、そして人と人のつながりについて考えるための知識もたくさん学んでくださいね。

化学って、すごいでしょう?

「化学」は地球にくらす生き物たちや、私たち人間のくらしに欠かせない技術なのです。日本にはノーベル化学しょう受賞者じゅしょうしゃをはじめとする数多かずおおくの研究者けんきゅうしゃがおり、多くの化学企業きぎょう※6が世界で活躍しています。

では、「化学」って結局どんなものなんでしょう。先ほど「元素を使いこなすのが化学」とお話ししたことを思いだしてみてください。ちょっとむずかしいかもしれませんが、少しだけ説明させてください。

私たちをはじめとする生き物、食べ物、身のまわりのものは目では見ることはできないつぶ粒子りゅうし)にこまかく分解ぶんかいすることができます。これが「分子ぶんし」と呼ばれるもので、原子げんしが集まってできています。

てつ(Fe)、酸素(O)、ケイ素(Si)や水素(H)、炭素(C)などが有名ゆうめいな原子で、原子の種類しゅるいを分ける時は原子を元素と呼びます。ちなみに水は「水素原子が1と酸素原子が2個でできた分子」(HO)で、空気(大気)は窒素ちっそ分子(N)、酸素分子(O)、水素分子(H)や「酸素原子2個と炭素原子2」でできている二酸化炭素分子(CO)などの分子がいろいろとまざった気体きたいです。このように化学の知識があれば「いろんなものがどんな種類の細かい粒でできているか」を理解りかいすることができます。

そんな化学は分子を上手じょうずに使って、自然しぜんでは少ない物質ぶっしつやこれまでにないあたらしい物質(素材そざい材料ざいりょう)を生み出す力をめています。大学や企業などでの研究や開発かいはつでは今まで知られていない発見はっけんをすることもあり、大きなやりがいに出会であうことができます。

もちろん、化学は研究に取り組む化学者(ケミスト)や、化学でものづくりをする技術者だけのものではありません。化学は私たちの生活せいかつでも身近みぢか存在そんざいです。私たちがこうして生きていることだって、化学そのものです。ごはんを食べて力が出ることも、サッカーの試合しあいってうれしかったあの気持きもちも、すべて体の中で起こっている「化学」が生み出したものです。どうです? 化学ってすごいでしょう? これをんでくれたあなたが、ちょっとでも「化学っておもしろそう!」と思ってくれたら、とてもうれしいです。

それと最後さいごに一つだけ。化学にかぎらず、正しい知識、幅広はばひろい知識をどうかたくさん身につけてください。「ちゃんとした知識をもっている」と、いろんなものがたのしくなります。そして、「なぜ、どうして」という、ほんとうのことをさがし出すための「探究心」を持っていると、今までだれも見つけられなかった「面白おもしろいもの」に出会うことができます。楽しいもの、ワクワクするもの、面白いものをいっぱい見つけてください。

  • ※1 この世界にあるいろいろなものを形作る「材料」のことです。すべてのものは元素でできています。
  • ※2 「循環」というのは「おなじところをぐるぐるまわり続ける」という意味いみです。
  • ※3 「ふつうの高校生よりもすぐれたレベル」という意味です。すごいですよね。
  • ※4 インターネットでいろんなものや人がつながった状態のことです。
  • ※5 「高等こうとう専門せんもん学校」のことです。高専は、おもにものづくりについて5年間しっかりと学ぶ学校です。中学校を卒業そつぎょうしたら受験じゅけんできますので、理科や算数が好きな人は目指めざしてみるのもよいかも知れません。
  • ※6 化学の力を使ってものづくりをする会社です。あなたがている服も、スマホも、さっき食べたおやつも、みんな化学企業がつくった「材料」が使われています。化学の力をかりないと、私たちの生活は原始げんし時代じだいぎゃくもどりしてしまいます。