震災などで交通が途絶しインフラが破壊された時でも生き延びるため、一軒家程度の空間で食料を再生産する方法について考えてみた。その結果、難民などへの技術輸出も可能な方法が提案可能となったので、その内容を公開する。なお、結論としては、ウキクサを植物工場にて生産する、というものになる。
1. 基本的な考え方
震災の際、最初に考えられるのは当然備蓄であるが、これはいずれなくなるものである。つまり、耐用期間を延ばすには、その期間に比例して大量のスペースと多大な費用が掛かる。目安として数週間は備蓄で凌ぐとして、それ以上になった場合には食料再生産が必要となる。
食料として必要なのは五大栄養素(炭水化物、たんぱく質、脂質、ビタミン、ミネラル)であり、特に炭水化物・たんぱく質が重要である。ビタミンミネラルは微量栄養素であり、サプリメントのように保存性の良いものがあるため、備蓄に与える負荷は少ない。脂質はモノを選べば保存性が良い(サラダ油の缶など)他、安価かつ少量で高カロリーなため、やはり備蓄スペースや費用を圧迫しない。
この前提で食料を再生産するなら、最も有望なのは植物工場である。鶏を飼う、魚を飼うといったことも考えられるが、非常時に備えるには普段の保守が大変である。
炭水化物・たんぱく質を有する植物としては、穀類、豆類、芋類が挙げられる。しかしこれらは植物工場では生産されていない。その理由は「光エネルギーの変換効率の悪さ」「栽培期間の長さ」である。試算によると、露地栽培に比べてコストが数十倍〜80倍に跳ね上がる。穀類豆類については「可食部の少なさ」(廃棄物の多さ、体積効率の低さ)、「受粉の手間」もネックとなる。
これに対し、素人でも簡単に扱え、炭水化物・たんぱく質への変換効率が高い植物として、以下のような候補を考えた。
- 微細藻類（スピルリナ等）
- ウキクサ（ミジンコウキクサ）
- キノコ・菌糸体
- 宇宙用超矮性小麦 背が低く体積効率の高い穀物。最近ではコメでも似たようなものがある。
この優劣を比較したものが、以下の表である。
| 食材 |
主な役割 |
炭水化物 |
タンパク質 |
留意すべき制限事項 |
| 微細藻類 |
超高密度サプリ・タンパク源 |
△ 不足 |
◎ 最優秀 |
核酸過剰による痛風リスク（大量摂取不可） |
| ウキクサ |
ベースフード（主菜） |
○ 優秀 |
○ 優秀 |
シュウ酸の蓄積管理 |
| 菌糸体 |
繊維質・微量栄養素 |
× 消化できない |
△ 補完的 |
エネルギー源にはならない |
| 宇宙用小麦 |
メインエネルギー（主食） |
◎ 最優秀 |
△ アミノ酸欠乏 |
加工コスト、必須アミノ酸の不足 |
これらの比較より、単体で育成する場合にはウキクサが最適と判断する。
2. 詳細検討
一軒家程度の限られたスペースを活用して、個人(家族)レベルでウキクサを持続的に育成・収穫するための具体的なシステムと運用方法を以下に考察する。
2.1. ウキクサの種類
ウキクサにはいくつか種類が存在するが、食料再生産の目的においては、ミジンコウキクサが適している。その理由は以下の通りである。
- 完全な可食部: アオウキクサなど他のウキクサに見られる「根」が完全に退化しており、植物体全体（100%）をそのまま食すことができる。
- シュウ酸の少なさ: 一般的なウキクサ類と比較して、元々体内に蓄積するシュウ酸の量が少ない傾向にある。
- 驚異的な増殖速度: 条件が揃えば2〜3日でバイオマスが2倍になるため、毎日の連続収穫に最適である。
2.2. 育成設備の構築
ミジンコウキクサは根が退化しており、体表から直接養分を吸収する。そのため、不織布などの培地すら不要であり、「ごく浅い水流をプラスチックバットの底に流し続ける」というNFT（Nutrient Film Technique）方式を採用可能である。これにより、雑菌やアオコの温床となる有機培地を排除し、システムの衛生状態を高く保つことができる。また万一それらが増殖しても、洗浄は簡単である。
- 傾斜トレイの配置: 深さ2〜3cm程度の平らなバットを、水が流れるようにわずかに傾斜（1〜2度程度）をつけてラックに配置する。
- ラックの超・多段化: バットをジグザグに水が流れ落ちるように配置し、ラックの段のピッチ（隙間）をLEDの厚みを含めて10cm程度まで限界まで詰める。これにより、高さ180cmのラックで18段という超高密度配置が可能となる。
- 光源（弱光適応の活用）: ウキクサは光飽和点が非常に低い「半陰生植物」の特性を持つため、強い光は不要、むしろ光阻害（白化）の原因となる。各段の天井部には実消費電力15W/㎡程度の極めて微弱なLEDテープライト（木漏れ日程度の明るさ）を設置し、1日12〜16時間の照射を行う。これにより照明コストと発熱を極限まで抑えることができる。
- 液肥の循環システム: 最下段に小型の液肥タンク（数十リットル）を置き、小型の水中ポンプ（消費電力5〜10W程度）で最上段のバットへ液肥を汲み上げる。液肥は各段のバットを数ミリの薄い膜となって流れ落ち、再びタンクへ戻る。常に水が流れることで自然と酸素が巻き込まれるため、水が腐敗せず、エアポンプは不要となる。
- 液肥の選定: アンモニア態窒素の割合が高い水耕栽培用液肥を使用し、シュウ酸の合成を抑える。
- 収穫方法: バットの底を薄く流れる水面を覆い尽くしたウキクサを、シリコン製のヘラやスクレーパーを使って「ツルツルの底面から一気にこそぎ落とす」だけで完了する。不織布がないため、非常に衛生的かつ簡単である。
- 持続的ループ: 収穫時は全てを削り取らず、常に3分の1程度のウキクサを残しておく。数日で再びバットを覆い尽くすため、毎日一定量の収穫ループが完成する。
2.3. ウキクサ食用時における問題点と解決法
シュウ酸の蓄積リスクとその除去法
ウキクサはシュウ酸が比較的多く、これをそのまま大量に食すると痛風・結石の原因となる。これを防ぐためには、「茹でこぼし」が最適である。シュウ酸は水溶性なので、茹でることでその量を30～50％減らすことができる。
但し、これによって水溶性ビタミンも流出してしまう。このため、ビタミン剤との併用は推奨される。
長期摂取時の栄養偏りと解決策
ウキクサは植物でありながらビタミンB12を含むなど「完全食」に近い性質を持つ。しかし、長期間（数ヶ月〜年単位）ウキクサのみを主食として食べ続けた場合、以下の栄養素が不足または偏るリスクがある。
- 脂質（必須脂肪酸）の不足: ウキクサは脂質含有量が少なく、カロリー源としては炭水化物とタンパク質に偏る。脂質不足は細胞膜の劣化やホルモンバランスの崩れを引き起こす。
- 一部のアミノ酸の偏り: 非常に良質なタンパク質ではあるが、単一の植物だけを食べ続けると、特定のアミノ酸（メチオニンなどの含硫アミノ酸）が相対的に不足する可能性がある。
- 微量ミネラルの欠乏: 育成に用いる液肥の成分に完全に依存するため、液肥に含まれていない微量ミネラル（ヨウ素、セレンなど）が長期的に欠乏する恐れがある。
【解決策】
- 備蓄油の計画的消費: 脂質不足を補うため、備蓄してある食用油（オリーブオイル、ごま油など）を意図的に摂取・添加する。油は省スペースでカロリー密度が最も高い備蓄品であり、後述するサバイバル計画の要となる。
- アミノ酸の補完（食べ合わせ）: もし米や少量の乾物（豆類など）の備蓄が残っていれば、ウキクサ単体で食べるのではなく、組み合わせて食べることでアミノ酸スコアが改善される。
- サプリメントの併用: 備蓄スペースをほとんど圧迫しない「マルチビタミン・ミネラル」のサプリメントを定期的に摂取し、微量栄養素の穴を確実に埋める。
- スプラウトの並行栽培: ウキクサのシステムとは別に、ペットボトル等でごく小規模に「もやし」や「スプラウト（かいわれ大根等）」を栽培する。種子の備蓄は極めて省スペースであり、数日で新鮮なファイトケミカルや酵素の補給源となる。
3. 家族4人・1ヶ月間の運用シミュレーション（実践的サバイバルモデル）
平時のカロリーを全てウキクサで賄おうとすると、設備規模や一食当たりの摂取量が過大となることが試算の段階で明らかになった。このため、より現実的な設定として「総カロリーの制限」と「備蓄油によるカロリーの一部置換」を行い、これを前提とした必要資源量を計算した。
以下では、期間1ヶ月（30日）、家族4人(大人2人、こども2人)を想定している。
【サバイバル試算の前提条件】
- 1日あたりの必要総カロリー：6,000 kcal（活動低下を考慮し、家族4人で1人あたり1,500 kcalの基礎代謝レベルとする）
- 備蓄油によるカロリー補完：2,000 kcal/日（総カロリーの約30%を油（サラダ油など）で賄う。1日約220g、月間約6.6kgの油を消費）
- ウキクサで賄うべきカロリー：4,000 kcal/日（油の補完により、必要な収穫量は総量の三分の二になる）
- ウキクサ（乾燥）のカロリー：約350 kcal / 100g
- 生ウキクサの水分含有率：90%
- 1日の目標収穫量：乾燥重量 約1.14 kg （生重量換算で 約11.4 kg/日）
- 増殖効率：1平米あたり1日0.5kg（生）を収穫可能と仮定。
ウキクサ育成トレイの面積と設備規模
- 必要面積: 11.4 kg ÷ 0.5 kg/㎡ ＝ 約22.8 ㎡
- 設備換算: 幅1.2m×奥行0.45mのスチールラック（1段あたり栽培面積0.54㎡）を、ピッチ10cmで18段重ねにした場合、1ラックあたりの栽培面積は9.72㎡となる。
【結果】 22.8㎡を確保するために必要なスチールラックは「2.5台（実質3台）」であり、部屋の隅や廊下の一角に設置可能なサイズとなる。
必要な水（育成用）の量
- 初期水量: 各段のバットを流れる数ミリの水膜と、最下段の循環用タンク（約30L）を合わせても、システム全体で必要な水量は約50〜60リットルに収まる。水耕栽培でしばしば問題となる重量は軽減され、床の補強は不要である。
- 月間消費水量（補充用）: 植物の蒸散と収穫水分（1日約10.2L）に加え、水面からの蒸発分があるが、ウキクサが水面を覆うことで蒸発は抑えられる。1日約15〜20リットル程度の消費となる。
- 1ヶ月の必要水量: 20L × 30日 ＝ 約600 リットル。この量なら、水道が止まっていたとしても、毎日川に水を汲みに行って浄水して補充することは可能だろし、雨水の利用にも道が開ける。
液肥の量
- 1ヶ月の必要量: 補充する水（600L）に対して500倍希釈液肥を使用。月間消費量は 1.2 リットル （A/B液各600ml）であり、ペットボトル1〜2本で足りる。
電力と太陽光パネルの出力（ウキクサの弱光適応の威力）
ウキクサは光飽和点が低い半陰生植物であるため、強光は不要（むしろ有害）である。そこでLEDの実消費電力を1平米あたり15Wに設定する。
- 照明およびポンプ電力
- LED（22.8㎡ × 実消費電力15W ＝ 0.34 kW）
- 循環用小型水中ポンプ（約10W × 3台 ＝ 0.03 kW）
- 合計瞬間消費電力：約0.37 kW
- 1日の消費電力量
- 0.37 kW × 14時間 ＝ 約5.2 kWh / 日（月間約156 kWh）
- 必要な太陽光パネルの出力
- 日本の平均日照時間（1日3.5時間）で発電するには、約1.5 kWのパネル出力で足りる。これは屋根の工事すら不要で、庭先やベランダに自立型のソーラーパネルを数枚並べるだけで到達可能な規模である。
茹でるためのエネルギー（電力・燃料）とゆで汁の量
毎日の生重量11.4kgのシュウ酸を抜くため、同量程度の水（約13リットル）を足し、合計約25kgの物質を常温（20℃）から沸騰（100℃）させる。
- 加熱に必要な熱エネルギー: 25kgの水を80℃上昇させる熱量は約8.4 MJ ＝ 約2.3 kWh（熱量換算）。
- 手段別の必要燃料（1日あたり）
- 電気（IH等・効率80%の場合）: 約2.9 kWh / 日 （月間約87 kWh）。LED・ポンプの電力と合わせても、1日の総消費電力は8.1 kWhとなり、約2.3 kWの太陽光パネルがあれば、「育成から調理まですべての電力を自給可能」となる。
- カセットコンロ（効率50%の場合）: 1日あたり 約1.4本 のボンベを消費する（月間約42本）。
- 薪・固形燃料: 1日約1kg弱の薪が必要。
- ゆで汁（排水）の量
- 1日あたり約10〜15リットル（月間約300〜450リットル）。
- 摂食量の物理的限界と「食べるための加工」
- カロリーの三分の一を油に頼る前提で、食べるべき生ウキクサの量は1日11.4kgとなる。4人で分けると1人1日あたり約2.8kg、1食あたり900g弱となるが、水分の多い状態ではまだ完食は苦しい。これを解決するのが以下のプロセスである。
- 茹で上げ後の「強力な搾水（脱水）」
- 茹でて柔らかくなったウキクサを強力に絞り、ペースト状にして水分と体積を大幅に減らす。
- 天日干し等による「乾燥・粉末化」
- 乾燥させれば、1人1日あたりのウキクサは約285g（乾燥重量）にまで圧縮される。これをすり鉢で粉末にする。
- 備蓄油との混錬による「ウキクサ・ペミカン」の完成
- 粉末にしたウキクサ（285g）に、1日の割り当てである備蓄油（約55g）を練り込み、団子状にする。これにより、手のひらサイズの固形食で一食分の十分なカロリーとタンパク質を摂取できる「ぺミカン」が完成する。
- 味や好みにより、塩、その他の調味料を混ぜるのも良いだろう。
4. 応用：貧困地域へのスキーム輸出
このスキームは、水、太陽電池、液肥の必要量が少ない、高価な機材が必要ない、必要知識が少ない等により、貧困地域での簡易農業として成立する可能性が高い。水が少なくて済むことより、中東などの砂漠地帯や、モンゴルなどの乾燥した高原は候補になるだろう。
可能なアレンジとしては、茹でこぼし水の再利用が考えられる。これにより、更に水の必要量を減らすことができる。
一日に必要な水の量は、家族4人に対して、トレイの補充20Lと茹でこぼし用13Lの、計33Lである。このうち茹でこぼした水は、乳酸カルシウムを添加し攪拌することで、シュウ酸をシュウ酸カルシウムとして固体化し、不織布フィルタで濾すことで、飲用にすることができる。これは茹でた際にウキクサから溶け出た水溶性ビタミンを含んでおり、栄養豊富である。シュウ酸カルシウムはAmazonなどで安価に買うことができる。
5. 総括
シュウ酸の問題は品種改良である程度解決可能かもしれない。だとすると茹でこぼしが必要ないので、更に簡単にすることができるだろう。
そもそもの発想は震災時のサバイバルだったが、奇しくも今話題のイランやアフガニスタンへの技術輸出にも話が繋がる結果となった。大げさな言い方だが世界平和にもつながるアイデアだ。まだまだ荒い案だろうが、ぜひ検討して頂きたいものだと思う。
なお一つだけ未検討なのは「味」だ。さすがにウキクサを食べたことはないので、ここは更にアレンジが必要かもしれない。
