そもそも光触媒とは何か？　現在実用化されている光触媒製品のほとんどは酸化チタンが原料だが、紫外線があたると酸化チタンの内部に電子と、電子の抜け殻にあたる正孔ができる。この電子が還元力を、正孔が強い酸化力を持つというメカニズムだ。

　この光触媒はだいぶ以前にも世間の興味を集めたことがある。1980年のことだ。日経や朝日新聞の一面トップを飾り、プレイボーイ誌までが「世界の危機を救う光触媒＝水素の世界」〜ゴキブリも水素の発生源になる!?と記事を組んだ。橋本先生らの研究だった。

「フラスコの中に酸化チタンの粉を入れ、ランプの光をあてる。すると酸化チタンに生成した電子が水を還元して水素を発生させ、電子の抜け殻が有機物を酸化させて二酸化炭素を発生させる。まぁゴキブリは冗談でやったんですけど、何も入れないと反応しないのに、有機物があると水素が発生する。ゴキブリが分解するのには１年以上かかりました。当時は第２次オイルショックのさなか。夢のエネルギーである水素が作れると脚光を浴びたわけなんです。」

　しかし、光触媒はエネルギー問題を解決できなかった。光触媒が活性となるのは紫外線だけ。太陽光に含まれる紫外線は３％。屋外では１平方センチメートルあたり、最大でも３ミリワットにすぎない。酸化チタンを入れたフラスコに１週間太陽光を集光した強い光をあて続けて取れた水素の値段が、たった１円にしかならない。太陽のエネルギー密度が低いからだ。

　エネルギー変換には使えないが、有機物質の分解には使えるにちがいないと、水処理や空気浄化など環境汚染物質の研究が盛んになったのは82、83年ごろから。以来20年間、実用化されているのはきわめて限定的な用途だけという。

「たとえば１モル（130g）のトリクロロエチレンを一辺10cmの１リットルマスの水に溶かします。どれくらいで分解するか？　水銀ランプで100日、太陽光で6年、蛍光灯ランプでなんと6000年！　光エネルギーが希薄だという壁を超えられなかったんです。」

　発想の転換が必要だった。

「屋外の平均的な紫外線の光強度１平方cmあたり１ミリワットは、光子数でみると１秒あたり10の15乗フォトンです。エネルギーとしては小さいけれど光子数でみたら決して小さい数ではない。つまり１モル（６×10の23乗）という生活単位のレベルでは光のエネルギーは小さいけれど、分子、原子レベルで見るとモーレツに多いわけです。２センチのゴキブリで１年以上かかったとしても、２ミクロンの大腸菌なら20分。３次元空間では使えないが、２次元、すなわち材料表面をきれいにするなら十分に実用化できる。」

　コギブリが分解してしまうぐらいの酸化分解力をもつなら、トイレの黄ばみぐらいきれいにできるんじゃないか。本郷のキャンパスのきたない便器を見て気づいたのは有名な話だ。そこからTOTOとの共同研究がスタートした。1990年のことだ。

　３次元空間から、材料表面の汚れや菌の分解に発想をシフトした結果、光触媒を活用した製品は一気に広がることになる。最初に登場したのは、トンネル内の照明。排ガスやオイルで汚れた照明器具のガラスカバーを酸化チタンでコーティングしたところ、ごくわずかの紫外線でもカーボンや油成分が光分解された。汚れが付着しなくなったのだ。このほか手術室の抗菌タイル、テントやブラインド、プラスチック、メタル…95、96年ごろから次々に市場に出始めた。

　96年にもうひとつの発見があった。酸化チタンをコーティングした材料の表面の水の濡れ性が高くなるのだ。たとえば、屋外の雨のあたる壁。酸化チタンがコーティングされたものは、雨水が汚れの下に入り込み、汚れ物質が洗い流されてしまう。



酸化チタンをコーティングしていない壁面（Ｂ）は雨のスジで汚ないが、コーティングされた箇所（Ａ）は汚れていない。

「雨水によってセルフクリーニングされるので洗浄の必要がありません。洗剤がいらず、メンテナンスフリーということで環境負荷も低い。新宿ワシントンホテル、札幌ドーム、大阪のソニービルなど、ビルの外壁に使われはじめました。高速道路の防音壁や車の塗装、また水滴ができないことから、車のバックミラーやカーブミラーなどにも適しています。」

　こうして裾野が広がっている光触媒製品の市場規模は現在ざっと500億円。数年で1000億円に達するだろうという。これに紫外線だけでなく、可視光でも活性がある技術が実用化されたり、環境改善に結びつくようになれば数兆円規模に膨れ上がる見込みだ。