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ここにあるのは、だれかが実際に調べ、考え、作ってきたことを集めたメモです。気になったら、ページの下の「参考にした情報源」から、もとの本や記事、それを生み出した人たちに、直接ふれてみてください。このメモには書ききれないおもしろさが、そこにあります。

たきぎを もやすと、灰はいが すこししか のこらないのは なぜ?

薪を燃やしても、灰が少ししか残らないのはなぜ? ── 木の中身と、灰の使い道

薪を燃やすと灰が重さの1%前後しか残らないのはなぜか ── 木の成分と、灰汁・沖縄そば・灰釉への使い道

分野:自然

たきぎを たくさん もやしても、のこる 灰はいは ほんの すこしです。かわいた たきぎの おもさを 100と すると、のこる 灰はいは だいたい 1です。かるい 木の ほとんどは、どこへ いって しまうのでしょう。

のこった 灰はいの ほうも、すてられて きた わけでは ありません。灰はいが なにで できて いて、なにに つかわれたかが わかります。

乾いた木を燃やしたとき、灰として残るのは、重さのおよそ1%です[2]。残りの99%ほどは、どこへ行ったのでしょうか。

この疑問を追うと、木が空気と水からできていること、そして灰が洗剤にも、そばの麺にも、器のうわぐすりにもなってきたことが分かります。

木部だけの燃料では、燃焼灰は使用量の1%前後にとどまる[2]。残りの99%ほどが、燃えたあとどこへ行くのかという問いに、木の元素組成[1]から答えられる。

そのうえで、残る約1%がアルカリ性の水(灰汁)や、麺・陶器の原料になってきた理由が、成分から説明できる。国内の公的機関の資料を中心に、数字の意味と限界まで読めば分かる。

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1. もえた 木は、どこへ いったの?

1. 燃えた木の99%は、どこへ行ったのか

1. 灰が1%前後しか残らないという事実の意味

たきびを したあと、のこった 灰はいを 見たことは ありますか。たくさん 木を もやしたのに、灰はいは すこししか ありません。

ボイラーで 木を もやす ときの めやすでは、木の ぶぶんだけなら、灰はいは もやした 木の 1%くらいです。かわいた 木 100キロで、灰はいは 1キロ ほどに なります[2]。

ただし これは、ボイラーの 話です。たきびの もえかたで、ふえたり へったりします。

では、きえた 99%は どこへ いったのでしょう。そのまえに、木が なにで できて いるかを 見て みましょう。

北海道立総合研究機構の資料では、木の部分だけを燃料にした場合、灰の量は使った量の1%前後で、乾いた木100トンを燃やして1トン前後とされています。樹皮ごと燃やすと数%に増えます[2]。

木部だけの燃料の目安(1%)を当てはめると、乾いた薪2キログラムなら、灰は20グラム前後という計算です。ただしこれはボイラーなどでの目安で、焚き火の実測ではありません。燃え方で灰の量は変わります。

重さで見ると、灰はごくわずかです。消えた99%ほどは、どこへ行ったのでしょうか。それを知るには、木が何でできているかを見るのが近道です。

木質燃料の燃焼灰は、木部のみの燃料では使用量の1%前後(乾物100tの燃焼で1t前後)、樹皮込みの燃料では数%程度(数t前後)とされる[2]。樹皮が入ると灰が増えるのは、無機物が木部より樹皮に多いためである[2]。

この数字は燃料用ボイラーを想定した乾物重量の目安で、焚き火の実測値ではない。燃え残り(未燃分)が多いと灰も増えるので、燃やし方でも値は動く[2]。木部のみの燃料の目安(1%)を当てはめると、乾いた薪2kgなら20g前後という見積もりになる。

では、残りの99%ほどはどこへ消えたのか。答えは木の元素組成にある。

2. 木は、くうきと 水から できて いた

2. 木はほとんど「空気と水」でできている

2. 木の99%は炭素・水素・酸素 ── 光合成の材料との関係

木から 水分を とばして からからに すると、その 重さの 99%は、たんそ、さんそ、すいその 3つです。

わけると、炭素たんそが はんぶんほど、酸素さんそが 43%、すいそが 6%です[1]。

木は、ひかりを つかって、空気の なかの 二酸化炭素にさんかたんそと 水から そだちます[1]。だから、木の からだの ほとんどは、もとは 空気と 水だった のです。

よく もえた ぶぶんは、おもに 気体に なって、空へ もどって いきます。のこるのは、気体に ならない ほんの すこしと、もえのこりです。

木の元素の内訳

同じ北海道立総合研究機構の別の資料によると、乾燥した木材の元素は、炭素が約50%、水素が約6%、酸素が約43%で、合わせて99%です。残りは窒素0.3%と、カルシウム、カリウム、ナトリウムなどの無機物0.7%でした[1]。

なぜ空気と水なのか

木が炭素・水素・酸素でできているのは、緑色の植物が光合成で、空気中の二酸化炭素と水から体を作るからです[1]。

よく燃えた部分では、炭素や水素が酸素と結びついて、主に気体になって空気中に出ていきます。反対に、気体にならない成分や燃え残りが灰として残ります。つまり、薪の山は、時間をかけて空気と水から積み上がったものを、短い時間で空気へ返す作業とも言えます。

では、残る1%前後には何が入っているのでしょうか。

乾燥木材の元素組成は、炭素約50%、水素約6%、酸素約43%(合計99%)、窒素0.3%、カルシウム・カリウム・ナトリウムなどの無機物0.7%とされる[1]。99%が炭素・水素・酸素なのは、木が光合成によって二酸化炭素と水から作られるためである[1]。

よく燃えた部分では、炭素・水素は酸素と結びついて主に気体になり、空気中へ出る。この変化は、光合成の逆向きの反応と考えると分かりやすい。ただし資料は組成の数字を示すもので、木の中の化学反応の詳細までは扱っていない。

ここで注意がある。灰の量(1%前後)と無機物の割合(0.7%)は別の資料の数字で、近いが同じではない。灰には燃え残りが混じり、成分の形も燃える前とは変わるので、ぴったり一致しなくても不思議ではない。

では、残った灰の中身は何か。

3. のこった 灰はいは、なにで できて いるの?

3. 灰には、木が主に土から取りこんだ成分が残る

3. 灰の中身 ── 無機物と未燃分、そしてカルシウムの多さ

灰はいは、もえても 気体に ならなかった ぶぶんです。「もの が もえつきた あとに のこる こなの もの」を、灰はいと いいます[3]。

木の 灰はいには、カルシウムや カリウムのような ミネラルが ふくまれて います。いわて県の 林業の けんきゅうじょでは、木の ちっぷを もやした 灰はいを しらべました。いちばん おおいのは カルシウムで、つぎに カリウム、ケイそ、マグネシウム、リンの じゅんでした[5]。

カルシウムが おおい 灰はいは、はたけの 土の すっぱさを へらす ざいりょうにも なると かんがえられて います[5]。ただし これは 16この ちっぷの けっかで、どんな 灰はいでも おなじとは かぎりません。

でも 灰はいを もっと 水に つけると、おもしろい ことが おきます。

岩手県林業技術センターは、木材チップを燃やした灰16検体を調べました。有用な成分ではカルシウムがとくに多く、続いてカリウム、ケイ素、マグネシウム、リンの順でした。石灰質肥料と同じように、土の酸性をやわらげる効果が期待できると報告されています[5]。

これらの成分は、木が育つあいだに主に土から取りこんだものだと考えられます。ただし、樹種や燃やし方で成分は変わるので、16検体の結果が、すべての灰に当てはまるわけではありません[5]。

北海道の資料は、燃焼灰が「無機物」と「燃え残りの有機物(未燃分)」からできていると説明しています。きれいに燃え切れば、未燃分は出ません[2]。灰に黒っぽい部分があるのは、燃え残りが混じっているからかもしれません。

この灰を水に入れると、何が起きるのでしょうか。

燃焼灰は、木質燃料中の無機物と、未燃の有機物(未燃分)からなる。未燃分は完全燃焼なら出ない[2]。この資料を軸に、国内の木質灰の中身を読んでいく。

岩手県林業技術センターの研究成果速報は、木材チップ燃焼灰16検体で、有用成分としてカルシウムが特に多く、カリウム、ケイ素、マグネシウム、リンの順だったと報告する。石灰質肥料と同様にpH調整の効果が期待でき、試験地の融雪剤・肥料にも使われた[5]。

この結果は16検体のものであり、樹種や燃焼条件によって灰の成分は変わりうる[5]。また、木の中の無機物の出所は、主に土から取りこまれた成分と推定されるが、資料は組成を示すもので、吸収の過程までは扱っていない。

では、この無機物のうち水に溶けるものは、暮らしの中でどう使われてきたのか。

4. 灰はいを 水に つけると、あらう ための 水に なる

4. 灰を水に浸すと「灰汁」になる

4. 灰汁の成分 ── 炭酸カリウムとアルカリ性

灰はいを 水に つけて、うわずみを とった ものを 灰汁あくと いいます。アルカリせいの 水で、せんたくや ぬのを そめる ときに つかわれて きました[4]。

平安じだいには もう、せんたくに つかわれて いたと いわれます[4]。いまの せんざいの ような はたらきを して いた のです。

りくの 草木の 灰はいの 水に とける ぶぶんは、おもに たんさんカリウムという ものです。うみの 草木の 灰はいでは、たんさんナトリウムが おもに なります[3]。

ただし 灰汁あくは、てが あれる ことも あるので、おうちで ためす ひつようは ありません。

「あく」は山菜のあく抜きの「あく」と同じ字で、植物を焼いた灰を水に浸して取る上澄み液を灰汁あくと呼びます。アルカリ性で、洗剤・漂白剤・染色などに使われました。平安時代にはすでに洗濯に使われていたとされます[4]。

陸の植物の灰から取った灰汁には主に炭酸カリウムが、海の植物の灰から取った灰汁には主に炭酸ナトリウムが含まれます[3][4]。

ヨーロッパでも、木などを燃やした灰を水に浸し、煮つめて得たカリウムの塩を「ポタッシュ」と呼び、石けん・ガラス・陶磁器・パンをふくらませる粉などに使いました[8]。

洗い物から、そばの麺まで。灰の水は、思いがけない場所でも使われています。

灰汁は、植物を焼いた灰を水に浸して得た上澄み液で、アルカリ性を示す。洗剤・漂白剤・染色に使われ、平安時代にはすでに洗濯に使われていたとされる[4]。

水に溶ける成分は、陸上植物の灰では主に炭酸カリウム、海中植物の灰では主に炭酸ナトリウムである[3]。これは百科事典類の記述で、個々の樹種ごとの測定値ではない。

ヨーロッパでは、木などの灰を水に浸して煮つめて得たカリウム塩をポタッシュ(potash)と呼び、石けん・ガラス・陶磁器・火薬の原料の硝石・パンの膨張剤などに使った[8]。

この灰汁が、いまも食卓に残っている例が、沖縄そばだ。

5. 沖縄おきなわそばの めんにも、灰はいの 水が つかわれて きた

5. 沖縄おきなわそばの麺に、灰の水を入れるのはなぜ?

5. 木灰汁(もくあく)と沖縄そば ── アルカリ剤としての役割

沖縄おきなわそばは、むかしから の つくりかたでは、こなに 木の 灰はいの 水(灰汁あく)と しおを まぜて つくります[6]。

この 灰はいの 水は、めんを つくる ときの アルカリの ざいりょうに なります。木の しゅるいで、できる めんの ようすも ちがう のでしょう。

沖縄おきなわ県の けんきゅうじょは、アカギ、イタジイ、ガジュマルの 3つの 灰はいの 水を しらべました。めんに えいきょうが あったのは、カリウムなどの 3つの せいぶんです[6]。

むかしの 人の 知えが、いまの こうかんだけでなく、げんだいの けんきゅうでも たしかめられて います。

伝統的な沖縄そばは、小麦粉に、アルカリ剤として木灰汁(もくあく)と塩を加えて作られます[6]。

沖縄県工業技術センターの研究では、アカギ・イタジイ・ガジュマルの木から灰汁を作って成分を分析しました。麺の性質に影響したのは、カリウムイオン、硫酸イオン、鉄イオンで、カリウムは麺の色の調整に関わるとされています[6]。

灰の水が麺の色や性質を決める部品の一つになる、という意味で、灰は「ただの燃えカス」ではなく、食べ物づくりの材料でもあります。

ただし、どの木の灰が最もおいしいかは、この研究から分かることではありません。ここで言えるのは、木の種類によって灰汁の成分が変わり、麺に影響する成分も見えてきた、というところまでです。

さて、灰は水に溶けるだけでなく、高い熱で粘土とも溶け合います。

伝統的な沖縄そばは、小麦粉にアルカリ剤として木灰汁と塩を加えて作る。沖縄県工業技術センターの研究報告は、アカギ・イタジイ・ガジュマルの灰汁を分析し、麺の特性に影響するのはカリウムイオン・硫酸イオン・鉄イオンだとした。カリウムは麺の色の調整に関わる[6]。

ここで言えるのは、木の種類により灰汁の成分が変わり、麺の特性に関わる成分が特定されたことまでだ。どの灰が最適かまでは、この報告の範囲を超える。

灰に含まれるカリウムなどの成分は、水に溶けてアルカリ性を示し、麺づくりの条件を整える。同じ「灰の無機物」という性質が、洗濯・染色・麺と、別々の場面で使われた点が興味深い。

無機物の別の側面、つまり高温で他の物質と溶け合う性質は、陶芸でも使われてきた。

6. 灰はいが、うつわの つやに なった

6. 窯の灰が、器のうわぐすりになった

6. 灰釉(かいゆう)の発見 ── 窯の中の灰と粘土の反応

やきものを やく かまの 中でも、灰はいが かつやく しました。九せいきごろ、さなげという ところの うつわを つくる 人は、長く やくと、かまの 中の 灰はいが うつわに かかって、まだら もようの つやが できる ことに 気づいたと いわれます[7]。

のちに、木の 灰はいを とかして、やく まえに かける ように なりました。灰はいに ふくまれる ものが、土と とけあって ガラスのような うすい まくに なります。

はいゆうを かけて やいた うつわは、つよく、水も しみにくく なります[7]。

ただし 本当は、灰はいが かかった ところが すべて きれいに なる わけでは ありません。かまの 中の ようすで かわります。

岐阜県の美濃焼を紹介する国土交通省 観光庁の解説文によると、9世紀に猿投(さなげ)の陶工が、長く焼いていると、窯の中の灰が器にかかって、自然の釉(うわぐすり)が斑点状にできることに気づきました。のちに、木灰でつくった釉を、焼く前にかけるようになったとされます[7]。

灰に含まれるシリカ(二酸化ケイ素)やカルシウムなどの無機成分が、粘土と溶け合ってできたのが、この釉です。器の強さと防水性が増しました[7]。

木を燃やすたびに生まれる灰が、洗濯にも、麺にも、器にも使われた。もとは空気と水から育った木が、燃えて最後に残した1%が、人の暮らしを支えていたことになります。

観光庁の多言語解説文データベースによると、9世紀に猿投の陶工が、長時間焼くうちに窯内の灰が器に降りかかり、自然釉が斑点状にできることに気づいた。のち、木灰の釉を焼く前に施すようになった[7]。

灰釉は、灰に含まれるシリカ(二酸化ケイ素)やカルシウムなどの無機成分が粘土と溶け合ってできる。強度と防水性が増した[7]。この資料は多言語版の解説文で、日本語の原文ではなく別言語の翻訳を介して確かめた点に留意が要る。

ここまでの流れを整理すると、木の99%は光合成の材料である二酸化炭素と水に由来し、燃えると気体へ戻る。残る灰の大半を占める無機物が、アルカリ性の灰汁、麺、釉という別々の用途になった。1%という小さな数字の背後に、使い道の広がりがある。

7. たきびの 灰はいの 重さを けいさんして みよう

7. 薪の重さと灰の重さを、計算で見比べる

7. 灰の割合を自分の数字に直し、資料の原典に当たる

まずは けいさんです。かわいた 木が 2キロ(2000グラム)あると します。灰はいが 1%なら、2000の 100ぶんの 1で、20グラムです。のこりの 木の せいぶんは、空気の 中の さんそと むすびついて、気体に なって 空気へ 出ていきます。

おうちの 人と キャンプで たきびを する ときは、ひが きえて、すっかり つめたく なって から、のこった 灰はいを 見て みましょう。しろっぽい ところと、くろっぽい ところが あるか、かるさは どうか、見るだけで だいじょうぶです。ひの そばは あぶないので、かならず おとなと いっしょに。

くろい ぶぶんは、もえきれなかった ものかもしれません。

薪を燃やす機会があれば、おうちの人といっしょに、火が完全に消えて、手で触れても熱くなくなってから、残った灰を観察してみてください。白っぽい部分と黒っぽい部分があるか、見た目より軽いか、を確かめます。黒い部分は、燃え残りの有機物(未燃分)かもしれません[2]。火の近くは危険なので、必ず大人といっしょにします。

実際に燃やさなくても、計算はできます。乾いた薪1キログラムなら、この目安を当てはめると、灰が1%で10グラム、残り990グラムほどは主に気体になった計算です。ただし、これは資料の目安で、薪の種類や燃え方で値は変わります。

北海道立総合研究機構の資料[2]や、沖縄県工業技術センターの研究報告[6]は、インターネットで読めます。灰の数字の根拠と、麺の成分の分析を、自分の目で確かめられます。

灰の割合を、自分の数字に直せる。この目安を当てはめると、乾いた薪1kgなら灰は約10g、2kgなら20g前後で、残りは主に気体になった見積もりだ。この値は燃料用ボイラー向けの乾物重量の目安で、焚き火では燃え方次第で動く[2]。

もし焚き火をする機会があれば、大人と一緒に、完全に火が消えて冷えてから、灰を観察できる。白い部分と黒い部分の違い、軽さを確かめ、黒い部分が未燃分かもしれないという仮説を持てる。

原典として、木の元素組成は北海道立総合研究機構の資料[1]、灰の量は同機構の木質燃焼灰の資料[2]、土壌改良の効果は岩手県林業技術センターの成果速報[5]、麺の成分は沖縄県工業技術センターの報告[6]が読める。ポタッシュは英語の解説[8]がある。なお、灰と一口に言っても、火山灰や石炭灰は岩石や鉱物でできた別のものである。

しらべた もとの じょうほう

参考にした情報源

参考にした情報源と、その使い方

出典について:公的機関の資料を中心に、辞典・解説記事を使いました。何に使ったかは、それぞれの項目の最後に書いています。

  1. 北海道立総合研究機構(林産試験場)木材あらかると「木の価値」。https://www.hro.or.jp/upload/9826/9012-3.pdf (木の元素の割合と、光合成との関係について)
  2. 北海道立総合研究機構 木質燃焼灰の資料。https://www.hro.or.jp/upload/8670/1908-1.pdf (灰の量、無機物と未燃分について)
  3. コトバンク「灰」(デジタル大辞泉・日本大百科全書・世界大百科事典)。https://kotobank.jp/word/灰-456643 (灰の意味と、水に溶ける成分について)
  4. コトバンク「灰汁」(世界大百科事典ほか)。https://kotobank.jp/word/灰汁 (灰汁の使われ方について)
  5. 岩手県林業技術センター 研究成果速報No.234(2007)。https://www2.pref.iwate.jp:443/~hp1017/kenkyu/naibu/sokuho/sokuho201-250/234.pdf (木材チップ燃焼灰の成分と肥料への利用について)
  6. 沖縄県工業技術センター 研究報告「木灰汁麺の特性に影響を及ぼす木灰汁成分の検討」。https://www.pref.okinawa.lg.jp/_res/projects/default_project/_page_/001/019/796/2008_003_web.pdf (沖縄そばと木灰汁について)
  7. 国土交通省 観光庁 多言語解説文データベース「美濃焼の誕生」。https://www.mlit.go.jp/tagengo-db/R3-00625.html (灰釉の始まりについて)
  8. JSTOR Daily "A Potash Primer"。https://daily.jstor.org/a-potash-primer (ポタッシュの使われ方について。英語の解説)

なおした ところ

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