環境工学

https://www.fedu.uec.ac.jp/ee

[主題]
東日本大震災における津波と原発事故は、私たちの「環境」「エネルギー」「科学技術」に対する国民意識を大きく変容させた。従来、環境問題へのアプローチは、公害対策から始まる国内法規制の整備や国際条約といった社会制度的な側面と、科学技術への信頼・期待に基づく意識改革が主であった。しかし現在は、科学技術そのものに対する懐疑的な眼差しも無視できない状況にある。本科目では、以下の3点を軸に学習する。

1. 環境関連法規およびISO14001等の規格の理解
2. 環境問題に内在する矛盾や諸課題の検討
3. エネルギー消費社会における科学的解析、および資源・エネルギー技術の総合的理解(熱力学の基礎を含む)

[達成目標]
省エネルギーやカーボンニュートラル(脱炭素化)を見据え、資源とエネルギーの双方から環境負荷低減技術を考察する力を養う。例えば、太陽光エネルギーによる水素製造等のクリーンエネルギーサイクルを例にとり、科学技術を社会生活にいかに実装すべきかについて論理的に思考し、実践的な提案ができるようになることを目指す。

[Topic]
The Great East Japan Earthquake and the subsequent nuclear disaster significantly altered public consciousness regarding the environment, energy, and science and technology. Previously, environmental discourse was primarily framed by social and institutional measures—such as domestic regulatory frameworks (originating from efforts to combat the seven major types of pollution) and international treaties—alongside optimistic expectations for scientific and technological advancements. Today, however, we must critically engage with a growing skepticism toward these fields. This course explores:

(1) Environmental laws and regulations, including the ISO 14001 standard.
(2) The inherent contradictions and complexities of environmental issues.
(3) A comprehensive analysis of energy consumption, resources, and energy-related technologies, including fundamental principles of thermodynamics.

[Goals]
Upon completion of this course, students will be able to:
(1) Analyze environmental issues and improvement practices—from both resource and energy perspectives—through a critical scientific and technological lens.
(2) Apply this knowledge to real-world scenarios, such as evaluating clean energy cycles (e.g., solar-to-hydrogen conversion), to envision and propose solutions for energy-efficient, carbon-neutral societies.

「化学熱力学」:物質の性質や変化を、スペクトル等に代表されるエネルギー変化の観点から考察することが不可欠である。

[Chemical Thermodynamics]: Analyzing substance properties and transformations requires a fundamental understanding of energy changes, often exemplified by spectroscopic methods.

専門的な前提知識は必要としないが、固体物理学、半導体工学、および化学熱力学に対する関心と探究心を有していることが望ましい。

No prior specialized knowledge is required; however, a keen interest and curiosity in solid-state physics, semiconductor engineering, and chemical thermodynamics are highly encouraged.

授業は原則として毎回スライドを用いて講義を行い、必要に応じて補助資料を配布する。環境問題に関するレポートの提出を求め、その内容に基づいた討論を行う。

Classes will primarily be conducted using slide presentations, with supplementary handouts provided as needed. Students are required to submit reports on environmental issues, which will serve as the basis for discussion.

■ 授業の実施形式について
※講義資料を閲覧するため、Wi-Fi接続可能なノートPCを毎回持参すること。授業は対面を原則とするが、必要に応じてオンラインまたはオンデマンド形式で行う場合がある。担当はChoo(7回)と宮下(7回)である。

■ 講義予定
※授業の進行状況により、内容を変更する場合がある。

第1回:導入・概要説明(Choo、宮下)
第2回:環境関連法規(Choo)
第3回:社会経済と環境(Choo)
第4回:地球環境における科学と汚染(Choo)
第5回:二酸化炭素と環境 1(Choo)
第6回:二酸化炭素と環境 2(Choo)
第7回:エネルギーと環境(Choo)
第8回:原子力エネルギー(核分裂・核融合)(Choo)
第9回:二酸化炭素の回収・貯留技術(宮下)
第10回:エネルギー変換・省エネルギーデザイン(宮下)
第11回:再生可能エネルギー 1(宮下)
第12回:再生可能エネルギー 2(宮下)
第13回:水資源と汚水処理技術(宮下)
第14回:サステナブル社会に向けた工学(宮下)
第15回:最終レポート(宮下)

■ Course Format
Note: Please bring a laptop capable of accessing Wi-Fi to class to view lecture materials. Classes are primarily held in person, though they may occasionally be conducted online or on-demand if necessary. The course will be taught by Prof. Choo (7 sessions) and Prof. Miyashita (7 sessions).

■ Course Schedule
Note: Subject to change depending on the progress of the class.

Lesson 1: Introduction (Prof. Choo & Prof. Miyashita)
Lesson 2: Environmental Laws and Regulations (Prof. Choo)
Lesson 3: Social Economy and Environment (Prof. Choo)
Lesson 4: Global Environment and Pollution (Prof. Choo)
Lesson 5: Carbon Dioxide and the Environment 1 (Prof. Choo)
Lesson 6: Carbon Dioxide and the Environment 2 (Prof. Choo)
Lesson 7: Energy and the Environment (Prof. Choo)
Lesson 8: Nuclear Energy: Fission and Fusion (Prof. Choo)
Lesson 9: Carbon Capture and Storage (CCS) Technologies (Prof. Miyashita)
Lesson 10: Energy Conversion and Energy-Saving Designs (Prof. Miyashita)
Lesson 11: Introduction to Renewable Energies: Part 1 (Prof. Miyashita)
Lesson 12: Introduction to Renewable Energies: Part 2 (Prof. Miyashita)
Lesson 13: Water Resources and Wastewater Treatment Technologies (Prof. Miyashita)
Lesson 14: Engineering for a Sustainable Society (Prof. Miyashita)
Lesson 15: Final Report (Prof. Miyashita)

[授業時間外の学習(予習・復習等)]
・講義資料(スライド)は講義時間外の復習用として公開する。自律的な学習に活用すること。
・日常生活を送る中で、「環境」に関連する事象は身近に多く存在する。それらを端緒として、「科学技術」や「工学」を「環境」という視点から考察してほしい。関心を持って自ら調査・探究することで、理解を深化させることを期待する。
・メディアやインターネット上の情報を無批判に受け入れるのではなく、批判的検証を行い、情報の真偽や妥当性を精査すること。不正確な情報が氾濫する現代において、誤った知識の拡散を防ぐためにも、情報の信頼性を見極める力を養ってほしい。

[ Preparation and review outside class ]
- The lecture slides will be made available for review. Please utilize them as a resource for independent study.
- You will encounter numerous environmental issues in your daily life. We encourage you to analyze these issues through the lenses of science, technology, and engineering. Deepen your understanding by actively researching your areas of interest.
- Approach information from mass media and online sources with critical skepticism. Do not accept reports at face value; instead, verify their accuracy and evaluate their reliability. In an era of misinformation, developing the ability to distinguish authentic facts is essential to prevent the spread of inaccuracies.

[成績評価・合格基準]
■ 成績評価
・各回のクイズ・課題(60%)および講義後の発表またはレポート(40%)の合計に基づき評価を行う。

■ 出席条件・試験
・授業回数の70%以上の出席を、評価の前提条件とする。
・必要に応じて試験を実施する場合がある。

■ 合格基準
以下の項目を十分に習得していることを、本講義の合格基準とする。
・環境と資源、特にエネルギーとの密接な関連性を理解していること。
・環境保全の理念に基づき、技術と環境を考察できること。
・代表的な環境技術について具体的に説明できること。
・クリーンエネルギーや水資源の重要性を理解していること。
・研究・開発者に求められる基礎的な問題発見能力、情報活用能力、解析・解釈能力が十分に涵養されていること。

[ Grading and Passing Criteria ]

■ Grading
- Your final grade is calculated based on the sum of scores for quizzes/assignments from each class (60%) and the evaluation of the presentation or report submitted after the lecture (40%).

■ Attendance and Examinations
- Attendance of at least 70% of the total class sessions is a prerequisite for receiving a grade.
- Examinations may be administered at the instructor's discretion if necessary.

■ Passing Criteria
Students must demonstrate a clear understanding of the following to pass the course:
- The close relationship between the environment and resources, particularly energy.
- The ability to critically evaluate technology and its environmental impact, prioritizing environmental preservation.
- The ability to explain several examples of environmental technologies.
- An understanding of the importance of clean energy, water, and other environmental resources.

Sufficient development of basic skills in problem-finding, information utilization, analysis, and interpretation, as required for researchers and developers.

相談や質問がある場合は、メール等で事前にアポイントを取ること。

Please schedule an appointment in advance via email or phone for any questions or concerns.

[教員からのメッセージ:環境に対する考え方の転換]
本講義では、環境問題を「科学的・技術的側面」だけでなく、「社会的な側面」と深く結びつけて考察します。私たちは今、科学技術の進歩を盲信することの限界を知り、技術やエネルギーのあり方を慎重に選択すべき時代を生きています。「安きに走る」短絡的な選択は、後に取り返しのつかない「高い代償」となって、自分自身のみならず、他人、社会、そして地球全体に跳ね返ってきます。

バブル経済期のような「低価値なものを高価格で消費する」という発想をいかに克服し、本当に価値のある技術を見極めるか。そして、他者が招いた負の遺産をも引き受けねばならないこの時代に、科学技術でどこまでカバーできるのか。これらは21世紀の最重要テーマです。

本講義が、身の回りの技術を批判的に検証し、真の持続可能性について考える契機となることを期待します。

[ Instructor's Message: A Shift in Environmental Thinking ]

In this course, we will explore environmental issues by balancing scientific and technological advancements with their critical social dimensions. We live in an era where we must carefully weigh how we utilize technology and energy, recognizing the limits of blind faith in scientific progress. Prioritizing short-term, "cheap" solutions often leads to significant, long-term costs that burden not only ourselves but also others, society, and the planet.

The central challenge of the 21st century is how to overcome the "bubble mentality"—the habit of inflating the value of low-quality solutions—and how to identify what truly holds value. We are entering an era where we must face the consequences of past selfishness, both our own and that of others. To what extent can science and technology address these accumulated burdens?

I hope this course provides you with the opportunity to critically examine environmental technologies in your daily life and consider what truly constitutes a sustainable future.

[科目概要・学習内容]
本講義は理系的なアプローチを主軸としつつ、環境法規やISO規格といった社会科学的側面も幅広く扱う。理系分野においては、物理学、半導体工学、熱力学など、情報理工学において必須となる基礎概念を応用し、環境問題の解析を行う。本講義を通じて、エントロピーやエンタルピーといった熱力学的な諸概念を、物理的実感を伴って理解することを目指す。

[ Course Overview and Scope ]
This course focuses on scientific and engineering approaches while integrating relevant topics from the humanities, such as environmental regulations and ISO standards. In the technical component, we will examine environmental issues by applying fundamental concepts essential to information and engineering, specifically physics, semiconductor engineering, and thermodynamics. Through this analysis, students will gain a practical and theoretical understanding of core thermodynamic concepts, such as entropy and enthalpy.