珪藻土

珪藻土（けいそうど、/ ˌ d aɪ . ə t ə ˈ m eɪ ʃ ə s / DY -ə -tə- MAY -shəs）は、珪藻土（/ d aɪ ˈ æ t ə m aɪ t / dy- AT -ə -myte）、セライト、またはキーゼルグールとも呼ばれ、天然に存在する柔らかい珪質の 堆積岩で、砕くと細かい白からオフホワイトの粉末になります。粒子の大きさは3 mm以上 1 μm未満 ですが、通常は10 μmから200 μmです。^[1]粒度によっては、軽石粉に似た研磨感があり、多孔性が高いため密度が低くなります。オーブンで乾燥させた珪藻土の典型的な化学組成は、シリカ80～90％ 、アルミナ2～4％ （主に粘土鉱物）、酸化鉄0.5～2％です。^[2]

珪藻土は、硬い殻を持つ微細藻類の一種である珪藻の化石化した残骸で構成されており、何百万年もかけて蓄積されました。^[3]珪藻土は、濾過助剤、金属磨き剤や歯磨き粉などの製品のマイルドな研磨剤、機械的殺虫剤、液体の吸収剤、コーティングのマット剤、プラスチックやゴムの補強フィラー、プラスチックフィルムのアンチブロック、化学触媒の多孔質支持体、猫砂、凝固研究の活性剤、ダイナマイトの安定成分、断熱材、盆栽などの鉢植えや樹木の土壌として使用されます。^{[4] [5]また、ガラスまたは金属を固定相として使用した}ガスクロマトグラフィー充填カラムにも使用されます。

珪藻土は、何百万年もかけて堆積した珪藻の化石化した残骸で構成されています。通常、80%～90%のシリカ、2%～4%のアルミナ鉱物、0.5%～2%の酸化鉄で 構成されていますが、堆積物の正確な組成はそれぞれ異なります。 ^[3]堆積条件、他の堆積物（粘土、砂、火山灰）の存在、堆積物の年代（続成作用、シリカ（ SiO ₂）の溶解/沈殿、珪藻類の老化）に応じて、堆積物に含まれるシリカの量が異なる場合があります。珪藻の種類も堆積物間で異なる場合があります。珪藻の種類は、堆積物の年代と古生態に依存します。同様に、珪藻の形状はその種類によって決まります。

ブリティッシュコロンビア州全域の多くの堆積物、例えばレッドレイクアースは中新世のものであり、メロシラ・グラニュラータと呼ばれる珪藻類の種を含んでいる。これらの珪藻類は小さな球形をしている。この時代の珪藻類を含む堆積物は、他のものに比べて特定の利点がある。例えば、始新世の珪藻類は、古い珪藻類が再結晶化すると小さな孔がシリカで満たされるため、液体を吸収する能力がそれほど高くない。^[6]

珪藻土は、湖沼堆積物や海洋堆積物中の死んだ珪藻類（微細な単細胞藻類）の非晶質シリカ（オパール、SiO ₂ · n H ₂ O ）残骸の蓄積によって形成されます。化石残骸は、一対の対称的な殻または殻殻で構成されています。^[2]海洋珪藻土は、他のさまざまな岩石タイプに関連して発見されていますが、湖沼珪藻土はほとんどの場合、火山岩に関連しています。珪藻土チャートは、シリカで固められた珪藻土で構成されています。 ^[7]

珪藻は、非晶質シリカが 1% 未満の水からシリカを抽出することができます (飽和指数 (SI): -2)。珪藻の殻は有機マトリックスに囲まれているため、溶解しません。粘土鉱物が殻に沈殿して海水への溶解から保護することもあります。珪藻が死ぬと、殻は有機層を剥ぎ取られ、海水にさらされます。その結果、殻のわずか 1% から 10% だけが堆積物の下に埋もれるまで生き残り、その一部は堆積物内で溶解します。珪藻によって生成されたシリカの元の量のうち、推定 0.05% から 0.15% だけが堆積物記録に保存されています。^[8]

1836年か1837年、ドイツ人農民ペーター・カステンは北ドイツのリューネブルク荒野にあるハウゼルベルク丘陵の北斜面に井戸を掘っていたときに珪藻土（ドイツ語：キーゼルグル）を発見した。^{[9] [10]}

リューネブルク荒野の採取場所は 1863-1994 Neuohe であり、保管場所は次の通りです。

堆積物は厚さ最大 28 メートル (92 フィート) あり、すべて淡水珪藻土です。^{[引用が必要]}

• 
   1900年～1910年頃涌河の珪藻土採掘場
• 
   1900～ 1910 年頃の乾燥エリア: 焼成用の山が 1 つ準備され、もう 1 つが焼成中です。
• 
  1913年: 乾燥小屋の前に立つ新河工場のスタッフ、男性労働者と女性コック

第一次世界大戦までは、珪藻土の世界生産のほぼすべてがこの地域で行われていました。^[要出典]

ポーランドではヤヴォルニクで珪藻土の堆積物が発見されており、そのほとんどは珪藻類の骨格（殻）で構成されています。^[11]

ドイツでは、フォーゲルスベルク（オーバーヘッセン）のアルテンシュリルフ^[12]とザクセン＝アンハルト州のクリーケン^[13]でも珪藻土が採掘されていました。

チェコ共和国のソース自然保護区には、厚さ6メートル（20フィート）を超える珪藻土の層があります。^[14]

スコットランド西海岸沖のスカイ島の鉱床は1960年まで採掘されていた。 ^[15]

コロラド州と米国ネバダ州クラーク郡には、場所によっては数百メートルの厚さの鉱床がある。海洋鉱床は、カリフォルニア州サンタバーバラ郡ロンポック近郊のシスコック層と南カリフォルニア沿岸で採掘されている。これは世界最大の珪藻土鉱床である。^{[16]さらに、}メリーランド州、バージニア州、アルジェリア、デンマークのモクレイでも海洋鉱床が採掘されている。淡水湖の鉱床は、ネバダ州、オレゴン州、ワシントン州、カリフォルニア州で発生している。湖の鉱床は、米国東部、カナダ、ヨーロッパではドイツ、フランス、デンマーク、チェコ共和国の間氷期の湖でも発生している。珪藻土鉱床と火山性鉱床が世界中で関連していることから、厚い珪藻土鉱床には火山灰からのシリカの利用可能性が必要であることが示唆されている。^[17]

珪藻土は砂漠の表面で見つかることがあります。研究によると、そのような地域（サハラ砂漠のボデレ低地など）での珪藻土の浸食は、気候に影響を与える大気中の塵の最も重要な発生源の1つです。^[18]

珪藻類の珪質殻は、淡水および汽水の湿地や湖沼に蓄積する。泥炭や泥沼の中には、十分な量の殻を含んでいるものもあり、採掘できる。フロリダの珪藻土のほとんどは、湿地や湖沼の泥沼で発見されている。American Diatomite Corporation は、1935年から1946年にかけて、フロリダ州クレルモン近郊の処理工場で、年間最大145トンの珪藻土を精製した。フロリダ州レイク郡の数か所から採取した泥沼を乾燥させて燃焼（焼成）し、珪藻土を製造した。^{[19]以前はアイスランドの}ミーヴァトン湖から採取されていた。

珪藻土の商業鉱床は第三紀または第四紀のものに限られている。白亜紀の古い鉱床も知られているが、品質は低い。^[17]

ニュージーランドには化石が豊富な珪藻土鉱床が発見されているが、家畜飼料への転換を目的としたファウルデン・マール鉱床の工業規模での採掘には強い反対が起こっている。^[20]

珪藻土は、いくつかの形式で市販されています。

• 粒状珪藻土は、包装しやすいように単純に粉砕された原材料です。
• 粉砕または微粉化された珪藻土は特に細かく（10 μm ～ 50 μm）、殺虫剤として使用されます。
• 焼成珪藻土を熱処理し、フィルター用に活性化します。

1866年、アルフレッド・ノーベルはニトログリセリンを珪藻土（ドイツ語ではキーゼルグール）に吸収させると、はるかに安定することを発見した。 ^[21]これにより、液体の純粋なニトログリセリンよりもはるかに安全な輸送と取り扱いが可能になった。ノーベルは1867年にこの混合物をダイナマイトとして特許を取得した。この混合物は珪藻土にちなんでグールダイナマイトとも呼ばれている。^{[22] [23]}

ツェレの技術者ヴィルヘルム・ベルケフェルトは、珪藻土の濾過能力を認識し、珪藻土から作られた管状フィルター（フィルターキャンドルとして知られる）を開発した。^[24] 1892年にハンブルクでコレラが 流行した際、これらのベルケフェルトのフィルターは効果的に使用された。珪藻土の一種は、特にプールのフィルター媒体として使用されている。これは、非常に小さな中空の粒子で構成されているため、多孔性が高い。珪藻土（セライトなどの商標名で呼ばれることもある）は、化学では濾過助剤として使用され、流量を増やし、ろ紙を通過したり詰まったりする非常に細かい粒子を濾過する。また、飲料水処理プロセスや水槽、ビールやワインなどの他の液体の濾過にも使用される。また、色、味、栄養価を除去または変更することなく、シロップ、砂糖、蜂蜜を濾過することもできる。^[25]

珪藻土の最も古い用途は、非常にマイルドな研磨剤としての使用であり、歯磨き粉、金属磨き剤、一部のフェイシャルスクラブ に使用されてきました。

珪藻土は研磨性と物理吸着性があるため、殺虫剤として価値があります。^[26]微細粉末は多くの昆虫種の外骨格のワックス状の外層から脂質を吸着します。この層は昆​​虫の体から水蒸気が失われるのを防ぐバリアとして機能します。この層が損傷すると昆虫の体からの水分の蒸発が増加し、脱水症状を引き起こし、多くの場合致命的になります。

これは腹足類にも効果があり、園芸ではナメクジを駆除するためによく使われます。^[27]しかし、ナメクジは湿気の多い環境に生息するため、効果は非常に低いです。珪藻土は、効果を高めるために誘引剤やその他の添加物と混ぜられることがあります。

堆積物に含まれる珪藻の形状が、脂質の吸着に関してその機能性に影響を与えることは証明されていない。しかし、ナメクジやカタツムリなどへの適用例では、特定の形状の珪藻を使用すると最もよく機能することから、脂質の吸着が唯一の要因ではないことが示唆される。例えば、ナメクジやカタツムリの場合、軟体動物の上皮を裂くには、大きくてとげのある珪藻が最も効果的である。珪藻の殻は、節足動物や線虫など、クチクラを脱皮する脱皮動物のほとんどに、ある程度は効果がある。また、軟体動物や環形動物などの冠状動物にも他の効果がある可能性がある。

医療グレードの珪藻土は、牛の駆虫剤としての効能が研究されてきたが、引用された両研究において、珪藻土を投与されたグループは対照群よりも良い結果ではなかった。 ^{[28] [29]}珪藻土はホウ酸の代わりによく使用され、トコジラミ、 ^[30] 、イエダニ、ゴキブリ、アリ、ノミの蔓延を抑制し、場合によっては駆除するために使用できる。^[31]

珪藻土は穀物貯蔵庫での害虫駆除に広く利用されている。^[32]小麦粉貯蔵庫に侵入するコクゾウリムシの共食い行動を抑制するために使用されている。

殺虫剤として効果を発揮するためには、珪藻土は未焼成（すなわち、使用前に熱処理してはならない）でなければならず^{[33] [より良い情報源が必要]}、平均粒子径が約12μm以下（すなわち、食品グレード、下記参照）でなければならない。^{[引用が必要]}

珪藻土を含む農薬は比較的リスクが低いと考えられていますが、米国では連邦殺虫剤・殺菌剤・殺鼠剤法による規制が免除されておらず、環境保護庁に登録する必要があります。^[34]

その熱特性により、一部の耐火金庫のバリア材として使用することができます。^[要出典]また、極低温で使用する真空粉末断熱材にも使用されています。^{[35]珪藻土粉末は真空空間に挿入され、真空断熱の効果を高めます。古典的な}AGA調理器では熱バリアとして使用されていました。 ^[要出典]

珪藻土は触媒の担体としても使用され、一般的には触媒の表面積と活性を最大化するのに役立ちます。例えば、ニッケルを珪藻土に担持させることで、水素化触媒としての活性を高めることができます。この組み合わせはNi-珪藻土と呼ばれます。 ^[36]

天然の淡水珪藻土は、農業では穀物貯蔵用の固結防止剤や殺虫剤として使用されています。^{[37]食品医薬品局によって}固結防止のための飼料添加物として承認されています。 [ ^{38 ] [39]}

研究では効果が実証されていないものの、天然の駆虫薬として使用できると考える人もいます。 ^{[28] [29]}飼料の固まりを防ぐために家畜や家禽の飼料に珪藻土を加える農家もいます。 ^[40]「食品グレードの珪藻土」は、農業用飼料供給店で広く入手可能です。

淡水珪藻土は水耕栽培園の栽培培地として使用できます。

また、鉢植えの植物の生育培地、特に盆栽の土としても使用されます。盆栽愛好家は、これを土壌添加剤として使用したり、100% 珪藻土で盆栽の木を植えたりします。野菜園芸では、パーライト、バーミキュライト、膨張粘土のように、水分と栄養素を保持しながら、速く自由に排水し、生育培地内での酸素循環を高めるため 、土壌改良剤として使用されることがあります。

天然乾燥、焼成されていない珪藻土は、消化不能マーカーとして使用される酸不溶性灰分 (AIA) の供給源として家畜の栄養研究で頻繁に使用されています。試験食および末端回腸 (小腸の最後の 3 分の 1) から採取した糞便または消化物中の栄養素に対する AIA 含有量を測定することにより、消化された栄養素の割合を次の式で計算できます。

${\displaystyle N=\left(1-{\frac {N_{f}}{N_{F}}}\times {\frac {A_{F}}{A_{f}}}\right)\times 100}$

どこ：

多くの研究者は、同じ目的で広く使用されている酸化クロムよりも天然の淡水珪藻土を好みます。酸化クロムは発がん性物質として知られており、研究者にとって潜在的な危険があります。

醸造工程で発生した使用済みの珪藻土をセラミックスに添加することで、より高い気孔率を持つ赤レンガを製造することができる。^[41]

珪藻土は、低温水熱技術による多孔質セラミックスの製造を含む、さまざまなセラミックスの製造に使用できる非常に優れた無機非金属材料であると考えられています。^[42]

珪藻土は、乾燥性や湿気を逃がす能力が重要な家庭用品に使用されています。特に、入浴者から水分を吸収し、その水分が素材に拡散して急速に蒸発する珪藻土製のバスマットがあります。また、砂糖や吸湿性のあるキッチン材料をすくうための珪藻土製のスプーンもあります。

• トリポリテはリビアのトリポリで発見された品種です。
• バン粘土は、北アイルランドのローワーバン渓谷で見つかる品種です。
• モーレル（モクレー）はデンマーク北西部、特にフール島とモルス島で見られる品種です。
• 淡水由来の食品グレードの珪藻土は、米国農業において穀物貯蔵、飼料サプリメント、殺虫剤として使用されているタイプです。焼成せずに製造され、粒子サイズが非常に細かく、結晶シリカが非常に少ない (<2%) です。
• 塩水由来のプール/ビール/ワインフィルターグレードは、人間の消費には適しておらず、殺虫剤としても効果的ではありません。通常、販売前に焼成して不純物や望ましくない揮発性成分を除去しており、淡水バージョンよりも大きな粒子で構成されており、結晶性シリカ含有量が高い (> 60%) です。

海や湖沼に生息する特定の細菌種は、加水分解酵素を使って有機藻類を分解し、死んだ珪藻や生きている珪藻の中の二酸化ケイ素の溶解速度を加速させることができる。 ^{[43] [44]}

地球の気候は大気中の塵の影響を受けるため、大気中の塵の主な発生源を特定することは気候学にとって重要である。最近の研究では、珪藻土の表面堆積物が重要な役割を果たしていることが示されている。研究によると、かなりの量の塵はチャドのボデレ低地から来ており、そこでは嵐が珪藻土の砂利を砂丘の上に押しやり、摩耗によって塵が発生している。^[45]

結晶質シリカを吸入すると肺に害を及ぼし、珪肺症を引き起こします。非晶質シリカは毒性が低いと考えられていますが、長期間吸入すると肺の変化を引き起こします。^[46]珪藻土は主に非晶質シリカですが、特に塩水の形態では結晶質シリカもいくらか含まれています。^[47] 1978年に行われた労働者の研究では、5年以上天然珪藻土に曝露された人々には肺に大きな変化は見られませんでしたが、焼成形態に曝露された人々の40％は塵肺症を発症しました。^[48]今日の標準的な珪藻土製剤は、主に非晶質シリカで構成されており、結晶質シリカをほとんどまたは全く含まないため、より安全に使用できます。^[49]

珪藻土の結晶性シリカ含有量は、米国では労働安全衛生局（OSHA）によって規制されている。国立労働安全衛生研究所のガイドラインでは、製品中および作業者の呼吸域付近の空気中の許容最大量（1%）が定められており、推奨される暴露限度は1日8時間労働で6 mg/m ^{3である。 [49]} OSHAは、珪藻土の許容暴露限度を20 mppcf（80 mg/m ³ /%SiO ₂）と定めている。3,000 mg/m ³のレベルでは、珪藻土は直ちに生命と健康に危険を及ぼす。^[50]

1930年代には、数十年にわたって高濃度の空気中の結晶性シリカに曝露されたクリストバライト珪藻土産業の労働者の間で、長期的な職業曝露により珪肺症のリスクが上昇していることが判明しました。^[51]

プールフィルター用に生産される珪藻土は、高温（焼成）とフラックス剤（ソーダ灰）で処理され、以前は無害であった非晶質二酸化ケイ素が結晶形態をとるようになります。^[49]

• エアロゲル – 合成超軽量固体材料
• バイオミネラリゼーション – 生物がミネラルを生成するプロセス
• フラー土 – 油やその他の液体を脱色できる粘土材料
• パーライト – 非晶質火山ガラス
• 岩粉 – 氷河によって生成された堆積物
• 珪質軟泥 – 深海底にある生物起源の遠洋性堆積物
• ゼオライト – 微細孔のあるアルミノケイ酸塩鉱物

• 国際化学物質安全性カード 0248
• CDC – NIOSH 化学物質の危険性に関するポケットガイド
• 珪藻土: 統計と情報 – USGS
• トリポリット: トリポリット鉱物データ 引用: 「...乳白色のシリカからなる珪藻土...」
• 珪藻土：無毒の殺虫剤