人工ライブロックの作り方
人工ライブロックは、海洋環境に負荷をかけず、リーフアクアリウムにおけるライブロック需要を満たすエコ・フレンドリーな商品です。市場で流通している人工ライブロックは主に３つの種類があります。それぞれの利点と特徴をご紹介するとともに、DIYで一般的なセメント成形の方法についてご紹介します。
日本国内で流通する（流通していた）擬岩ベースの人工ライブロック製品です。左上から時計回りに、【1】インドネシア・ATS社の樹脂製レプリカライブロック、【2】カミハタが販売するカリブシーブランドのセラミック製擬岩、【3】ドイツ・コラレンウェルト社のセラミック製擬岩、【4】LSS研究所が販売するマメデザインブランドのセメント製擬岩、【5】シーピーファームが販売していた海洋養殖人工ライブロック、【6】米リアルリーフソリューションズが製造販売する陸上養殖人工ライブロックです。これらは主に３つの製法で分類できます[1]。
樹脂製レプリカライブロック
樹脂成形の人工ライブロックは、軽量で劣化破損がないことが特徴です。水槽に有害なカニやシャコなどの棲息が起きづらく、海水魚用の漁病薬もつかえます。バクテリア棲息による水質浄化機能はありません。また、型取り量産品のため、形状のバリエーションには限りがあります。
セラミック製人工ライブロック
セラミック焼成の人工ライブロックは、軽量でありながら非常に強度があり、かつ多孔質のため、バクテリアの棲息による水質浄化機能に優れているのが特徴です。高温炉で焼成するため、セメント成形に比べると形状の自由度は低いものの、機能面では人工ライブロックにもっとも適した製法といえます。
セメント製人工ライブロック
セメント成形の人工ライブロックは、セメントを主材とする無機材料で製造されたコンクリート製の擬岩です。組成は天然ライブロックに近く（結晶構造のみが異なる）、養殖工程を経て生産されたものは、水質浄化に必要なバクテリアが定着した状態で、すぐに水槽へ収容できる特徴があります。セラミック焼成のものに比べると強度や透水性は劣りますが、個人のDIYも可能なため、自由な形状でつくることができるのが利点です。
セメント成形による擬岩の作り方
CORERALのリーフロックで採用しているセメント成形の擬岩について作り方をご説明します。
原料はセメントと砂や石などの骨材[2]です。原料に水を加えて混練し、擬岩のかたちで凝固させます。セメントは水を加えると化学反応（水和反応）で凝固します。凝固したセメントが骨材を結合させて強度が得られます。コンクリートです。
水和反応はゆっくりと進むため、急激な乾燥は強度不足につながります。乾燥をふせぐ養生が必要です。温度はおおむね室内であれば問題ありません。温度と湿度などの条件にもよりますが、春や秋の季節で適切な養生をおこなった場合には、約５日間ほどで最大強度の約80％に達するといわれています。
成形が完了し、初期養生を経た擬岩です。この時点で成分組成は天然ライブロックに近く、結晶構造は天然ライブロックのアラレ石に対して方解石です。
CORERALリーフロックの擬岩原料および成分組成
【原料】ホワイトセメント、ドロマイト、パーライト、軽石、陸砂、水、無機顔料
【成分組成】カルシウム（CaO）68.7％、マグネシウム（MgO）13.6％、シリカ（SiO2）14.5％、その他3.2％（マンガン、ホウ素、亜鉛、銅、鉄、モリブデン等を微量に含む）。
※シリカは鉱物性で不溶性のため、飼育水にケイ酸として溶出しません。
※接着剤や塗料などの有機化合物は使用していません。石灰藻を再現している塗料（無機顔料）も含めて、すべて天然無機素材です。
気泡により多孔質な擬岩をつくる
コンクリートはもともと多孔質ですが、ライブロックとして機能させるためには、水質を浄化する作用を発揮する微生物（細菌や古細菌）が棲息できるようにより多くの細孔があることが望ましいです。このため、人工ライブロックの製造時にはセメントと水を混練する際に気泡剤や溶出剤を加えます。
気泡剤はアルミニウムの粉末で、セメントと水の水和反応時に水素を発生させて擬岩内に気泡による細孔をつくります。溶出剤は塩などを加え、セメントが凝固した後に溶出することで細孔をつくります。DIYでは手軽な塩をつかうのがよいでしょう。なお、塩の添加は、コンクリートとしての長期強度を減じる影響はありますが、水槽内でつかう人工ライブロックの用途としては無視して構いません。
人工ライブロックは天然ライブロックに比べると、結晶構造上の強度が低いため、細孔率[3]は低めになります。左が天然ライブロック、右の２つがCORERALで製造する人工ライブロック（着色済みと未着色）です。細孔率は、天然ライブロックに比べて、未着色品が75％、石灰藻の再現着色品で60％です。これは、そのまま水浄化能力の差とみて差し支えありません。
着色による石灰藻の再現
赤や紫のカラフルな石灰藻は、ライブロックの醍醐味ですが、水槽内では退色してしまうことが多いのが実情です。そこで人工ライブロックに着色で石灰藻の色彩を再現することで、色鮮やかな水景を長期にわたり維持することが可能になります。
CORERALでは、塗料を擬岩と同じセメント素材に無機顔料を混ぜたものを使用しています。本物の石灰藻に近い成分組成で、水質や生体への影響を心配する必要がありません。着色は擬岩と一体化するために剥離しづらく、色落ちしにくい特徴があります。赤と紫をベースに、5-6色を塗り重ねていきます。
展示水槽に収容して半年が経過した擬岩です。水質が安定していると、このように生きた石灰藻が斑点状に付き、擬岩着色と同化して、より自然な見た目になります。
擬岩の中和処理とライブロック化
セメント成形による擬岩は、セメントの水和反応で擬岩内に発生する水酸化カルシウムが非常に高いアルカリ性を示すため、成形して凝固した後も、そのまま水槽に入れることはできません。中和処理をおこなう必要があります。中和処理は、酸化の化学反応によってセメントの炭酸カルシウム化を促進させ、アルカリ性の水酸化カルシウム溶出量を減らすことです。添加剤（中和剤）には二酸化炭素や硫酸マグネシウムなどがあります。
市販の中和剤は擬岩の表面を化学的に中和するものです。水和反応は擬岩内部でゆっくりと長期にわたり進むため、水酸化カルシウムの溶出は微量であっても半年ほど続きます。中和剤をつかって水槽に擬岩を入れる場合は、水酸化カルシウムの溶出で水素イオン濃度（pH）と炭酸塩硬度（KH）を継続的に上げる作用があるため、定期的に水質を測定することが必要です。また、砂や他の擬岩との設置面は癒着する場合もあります。
DIYでは、屋外の雨があたる場所に１カ月ほど放置すると、乾湿の繰り返しで空気中の二酸化炭素との反応が進み、水酸化カルシウムの溶出量も減りますので、水槽に入れることができるでしょう。ただし、定期的な水質測定が必要であることは、中和剤をつかう場合と同じです。
出荷のために養殖プールから引き上げた人工ライブロックです。中和処理を経たセメント成形の擬岩は、陸上養殖の工程を経ることで、水質浄化機能をもつ天然ライブロック代替品となります。養殖工程は基本的にリーフアクアリウムの水槽環境と同じです。人工海水に浸漬し、擬岩の細孔に微生物が定着することを待つのです。養殖開始から出荷可能になるまで約三カ月です。
人工ライブロックで障がい者支援を
CORERALの人工ライブロックは、重い障害を持つ人たちの手によって、ひとつずつ、丁寧にハンドメイドでつくられています。
自然の産物である天然ライブロックには同じ形状のものがありません。人工ライブロックも同様につくる必要があります。量産品で不可欠とされる最終製品形態が同じでなくてよい、むしろオリジナルである必要がある、という商品特性は、手先の作業にハンディキャップを持つ障がい者にとって相性がよいといえます。そのうえで、擬岩の造形と石灰藻を再現するための着色作業は、ある種のクリエイティビティが発揮される“アート”な仕事です。このような仕事こそが、障害の程度が重い人たちに必要とされています。
CORERALの人工ライブロック製品をご購入いただくことで、障がい者支援に貢献いただけます。製品はオンラインショップで販売しております。皆さまのご利用をお待ちしております。
補注・参考文献
- 建材の分野では、ポーラスコンクリートの名称で知られる多孔質・軽量のコンクリート製品が存在します。人工ライブロックの製法に適用することが可能ですが、本稿執筆時点で商品化されたものは確認していません。
- DIYでは、セメントに混練する骨材にサンゴ砂やアラゴナイトをつかうことが多いようです。CORERALの人工ライブロックは、細骨材の砂を含め、すべて陸上由来の天然無機素材でつくっています。これは、世界的な建設需要によって逼迫している海砂に頼ることが海洋環境に負荷を与えることにつながるからです。
- 当社計測値。なお、細孔率という概念は便宜的なものです。素材ベースとしての水浄化能力は、水浄化を担う微生物が附着可能な全表面積に依存します。細孔を含めた全表面積の算出は現実的ではないため、給水率を計測し、それを細孔率と見なして比較することが可能です。当社計測値では、天然ライブロックの給水率は16.3％（100）、当社製造の未着色擬岩は12.1％（75）、同着色擬岩で10.0％（60）です。括弧内は天然ライブロックの水浄化能力を100としたときの当社製品の性能目安です。
