大麻を「よりよく」育てるLEDは、宇宙の食もよりよくする

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全米の各州で嗜好品・医療品として認められつつある大麻(マリファナ)。その栽培過程にもイノヴェイションは存在している。そして、ことは大麻だけに限らない。これは、宇宙を目指す人類の食を支えるテクノロジーの話でもあるのだ。

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大学院で植物学の修士課程を修了してから数年後、ポール・グレイは「グリーン・クラック」(あまりに“ぶっ飛ぶ”がゆえに、[マリファナへの深い愛で知られる]スヌープ・ドッグですらそんな名前を授けた「緑のクラック」だ)を栽培する照明をあれこれといじくり回すようになっていた。彼は、LEDの照明の下でグリーンクラックを栽培すれば、すでに強力なその種を、より強力にできることを発見したのだ。

グレイは、大麻業界にLEDを供給している会社のひとつ、Illumitex社で働いている。米各州で嗜好・医療目的での大麻使用が合法化されるにつれて、そのビジネスは成長し、専門化している。

一方で、LEDはこのところ価格が下がり、目新しいものではなくなってきている。かつて闇社会であった大麻の室内栽培が、日の目を見ることになりつつあるのだ。LEDから放たれる心地よい、マゼンタ色の光とともに。

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そもそもLEDには、2つの長所がある。1つ目は、植物とその成長段階に合わせて波長を微調整することが可能なことだ。ゆえに、赤やマゼンタと混ざりあったさまざまな色合いの青い光を見ることになる。もう1つの長所は、従来の電球に比べ、最大60パーセントのエネルギーを節約できるということだ。

大麻の室内農場はエネルギーを大量に消費することで知られ、その電気料金のために破産した違法農場の話はあとを立たない。合法的な栽培業者にとってLEDを使うということは、電気料金を節約すると同時に、環境に配慮した企業だという評価も、同時に得ることができる。

青色プラス赤色の光がキモ

カナダ最大の大麻栽培業者Tweed社の植物生物学者は、最も権威のある情報源のひとつだ──もちろん、インターネット上で、だ。「かつての自分は、アイデアを得ようとフォーラムを見ながら、いったいどれほどの時間を費やしたことでしょう」と、同社の研究開発部門を率いるケイタ・ブドコは語る。

ブドコは、従来の大麻栽培に関する知識の多くが、農場内を照らす高輝度放電ランプに着目していることに気づいた。通常、栽培業者は生長初期、あるいは栄養成長期にはメタルハライドランプを、開花期には高圧ナトリウム灯を使用している。

1990年代、アメリカ航空宇宙局(NASA)の高度生命維持プログラムの科学者たちは、宇宙飛行士がLEDを使用して宇宙で食物を育てる日のための研究を始め、植物が光合成をする際に、青と赤の光を使用する傾向があることを知った(植物の葉は、緑色の光を反射することも分かった)。

20年前には赤色LEDは存在していたが、青色LEDは存在していなかった。「赤色LEDの下だけでも植物を育てることはできますが、正常には育たないのです。大きく広がった状態になってしまうのです」と、NASAケネディー宇宙センターの植物生理学者、レイ・ホイーラーは語っている。

どうやら、植物にとって、メタルハライドランプの青い色合いはその葉の成長を促し、高圧ナトリウム灯のオレンジの色合いはその開花を助けているようだ。しかし、いまのところ、良質の青色LEDが存在し(2014年、その発明者にノーベル賞が授与されたニュースは世界中で流れた。関連記事:青色LEDがノーベル賞に値する理由)、植物用の光波長を調整するために、LEDは非常に正確な方法を与えてくれる。

Tweed社は現在、メタルハライドランプと高圧ナトリウム灯という定評のある(伝統的な)セットアップを使用しているが、ブドコは彼女の研究開発部門で積極的にLEDを使用して、実験を続けている。グレイは「すべての照明が異なる特性に均等な影響を与えることはありません」と警告しているが、彼女のもとでLEDを使い栽培された大麻は、見栄えが良く、カンナビノイド含有量も高いと言う。

一方、NASAでホイーラー博士の元同僚だった1人は現在、コロラド州の大麻栽培業者用の照明ソリューションに取り組んでいる。

マリファナ農場の、省エネ事情

メタルハライドランプと高圧ナトリウム灯は、あまり効率的とはいえない。なぜなら、その消費エネルギーは、光量よりも発熱に変換されてしまうからだ。ネヴァダ砂漠に住んでいたスティーヴ・キャントウェルにとって、それは残酷ともいえる仕打ちだった。「スイッチを入れるだけで、栽培部屋をオーヴンに変えてしまうからね」と、彼は語る。

キャントウェルは、大麻医療ライセンスを取得して、大麻を栽培し始めた。しかし、自らの大麻栽培会社、Green Life Productions社を立ち上げた際、(メタルハライドランプと高圧ナトリウム灯から)LEDに変更した。照明から放たれる余分な熱が発生せず、15,000平方フィートの栽培部屋を冷却するための電力コストも減っている。

もちろん、LEDは単に大麻だけでなく、他の植物の栽培に役立っている。アメリカ最古の室内農場、FarmedHereは、2010年に蛍光灯を使って室内栽培を始めた。最終的には、先行投資額として2倍のコストがかかるLEDに変更したが、「いま現在、会社のエネルギー料金は年あたり45,000ドルも節約できています」と同社社長のミーガン・クラインは語る。

また2015年には、国際宇宙ステーション(ISS)に暮らす宇宙飛行士たちは自分たちで栽培した野菜を食べたわけだが、栽培に使用された照明はLEDだった(関連記事:「宇宙産レタス」を宇宙飛行士たちが初めて試食)。

もちろん、太陽光は無料だから、LEDがコストが少なく済むとはいえ対抗できるものではない。少なくとも人類が本当に巨大な宇宙船を建設するか、別の惑星に移住するまでは、おそらく大規模農場というアイデアそのものが室内農場に参入してくることはないだろう。

しかし、FarmedHereのつくるサラダ野菜やハーブのような非常にニッチな植物においては、LEDは経済そのものを変えていると言っても過言ではない。そしてそれは、長期にわたって大麻を栽培している室内農場が先導者となるのだ。

※ 下記画像ギャラリーは、過去記事:LED誕生から50年:ギャラリーより。

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2/10世界初の小型電卓
比較的安価で消費電力の少ないLEDは電化製品に利用されるようになり、様々な電化製品の価格は消費者の手が届きやすいものになっていった。世界初の小型電卓であるビジコン社の「LE-120A(HANDY-LE)」は、1971年1月に発売され、価格は400ドルであった。

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3/10世界初のLED時計
1972年にPulsar社が発売した「Time Computer」は世界初のLED時計であった。この時計の誤差は1年で60秒程度で、当時としては精度の高いものであった。

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4/10表示灯から光源へ
1993年、中村修二が高輝度の青色発光ダイオードを発明。これが黄色の蛍光体と組み合わされることで白色のLEDが実現された。これ以降、LEDは単なる表示用ランプではなく、様々な用途で利用されるようになっていく。PHOTOGRAPH BY ARIEL ZAMBELICH/WIRED

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5/10光る靴
1992年、LA Gear社は赤色LEDを搭載し、かかと部分に圧力がかかると発光する靴を子供向けに発売した。

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6/10光学式マウス
光学式マウスは1980年代始めに開発されていたが、それが一般向けの製品として普及したのは1999年にマイクロソフトが発売した「IntelliMouse Optical」が最初であった。このマウスは画像センサーとLEDを利用して、動きを検出する。

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7/10LEDバックライトからOLEDへ
HDTV(高精細テレビ)はこの15年、急激な変化を遂げてきた。ブラウン管型から液晶型へ変わるなかで、バックライトにはCCFL(冷陰極管)ではなくLEDが利用されるようになった。これによってコントラストはよりはっきりし、色域が広くなり、消費電力も少なくなった。しかし、最近ではさらに進んだOLED(有機EL)を利用したテレビが登場。自発光し、バックライトのいらないこのテレビでは、さらなる薄型化や軽量化が実現し、より高画質で省電力にもなっている。写真はLG電子の超薄型OLEDテレビ。PHOTOGRAPH BY JON SNYDER/WIRED

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8/10自動車用LEDライト
アウディは2010年、新型「A8」でヘッドライトを含むすべての照明をLEDに切り替えた。寿命が長く(おそらく自動車自体よりも長持ちする)、省電力のLEDは自動車にとって理想的だ。

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9/10LED電球
CFL電球(蛍光灯)は白熱電球と比べて省電力ではあるものの、温かみに欠けるものであった。LED電球は省電力で温かみのある電球を実現できるが、熱くなりすぎる問題があり、価格は高くなる。PHOTOGRAPH BY ARIEL ZAMBELICH/WIRED

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10/10都市計画への組み込み
サンフランシスコとオークランドを結ぶベイブリッジは、2013年9月に新たな部分が開通する予定だが、ここにはLED照明が大々的に採用される。LEDを道路照明灯に使った例はすでにいくつもあるが、この照明は適切に道を照らしながらも光のぎらつきを防ぐ仕組みになっている。また、ロサンゼルスでも省エネのために街灯をLEDに切り替えるなど、LEDの利用は都市計画へも組み込まれつつある。PHOTOGRAPH BY ARIEL ZAMBELICH/WIRED

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最初のLED─赤色発光ダイオード
誕生から10年ほどの間は、LEDとは基本的に赤色発光ダイオードのことを指していた。これは基盤の上に積み重ねた半導体結晶の層が光る仕組み。最初のLEDが赤色になったのは、材料にガリウムヒ素リンが利用されたためだった。PHOTOGRAPH COURTESY THE VINTAGE TECHNOLOGY ASSOCIATION

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世界初の小型電卓
比較的安価で消費電力の少ないLEDは電化製品に利用されるようになり、様々な電化製品の価格は消費者の手が届きやすいものになっていった。世界初の小型電卓であるビジコン社の「LE-120A(HANDY-LE)」は、1971年1月に発売され、価格は400ドルであった。

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世界初のLED時計
1972年にPulsar社が発売した「Time Computer」は世界初のLED時計であった。この時計の誤差は1年で60秒程度で、当時としては精度の高いものであった。

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表示灯から光源へ
1993年、中村修二が高輝度の青色発光ダイオードを発明。これが黄色の蛍光体と組み合わされることで白色のLEDが実現された。これ以降、LEDは単なる表示用ランプではなく、様々な用途で利用されるようになっていく。PHOTOGRAPH BY ARIEL ZAMBELICH/WIRED

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光る靴
1992年、LA Gear社は赤色LEDを搭載し、かかと部分に圧力がかかると発光する靴を子供向けに発売した。

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光学式マウス
光学式マウスは1980年代始めに開発されていたが、それが一般向けの製品として普及したのは1999年にマイクロソフトが発売した「IntelliMouse Optical」が最初であった。このマウスは画像センサーとLEDを利用して、動きを検出する。

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LEDバックライトからOLEDへ
HDTV(高精細テレビ)はこの15年、急激な変化を遂げてきた。ブラウン管型から液晶型へ変わるなかで、バックライトにはCCFL(冷陰極管)ではなくLEDが利用されるようになった。これによってコントラストはよりはっきりし、色域が広くなり、消費電力も少なくなった。しかし、最近ではさらに進んだOLED(有機EL)を利用したテレビが登場。自発光し、バックライトのいらないこのテレビでは、さらなる薄型化や軽量化が実現し、より高画質で省電力にもなっている。写真はLG電子の超薄型OLEDテレビ。PHOTOGRAPH BY JON SNYDER/WIRED

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自動車用LEDライト
アウディは2010年、新型「A8」でヘッドライトを含むすべての照明をLEDに切り替えた。寿命が長く(おそらく自動車自体よりも長持ちする)、省電力のLEDは自動車にとって理想的だ。

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LED電球
CFL電球(蛍光灯)は白熱電球と比べて省電力ではあるものの、温かみに欠けるものであった。LED電球は省電力で温かみのある電球を実現できるが、熱くなりすぎる問題があり、価格は高くなる。PHOTOGRAPH BY ARIEL ZAMBELICH/WIRED

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都市計画への組み込み
サンフランシスコとオークランドを結ぶベイブリッジは、2013年9月に新たな部分が開通する予定だが、ここにはLED照明が大々的に採用される。LEDを道路照明灯に使った例はすでにいくつもあるが、この照明は適切に道を照らしながらも光のぎらつきを防ぐ仕組みになっている。また、ロサンゼルスでも省エネのために街灯をLEDに切り替えるなど、LEDの利用は都市計画へも組み込まれつつある。PHOTOGRAPH BY ARIEL ZAMBELICH/WIRED

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