【日本酒学】#69 酒造りと酸欠

先日，ある酒造会社において，醪タンクへの転落に伴う死亡事故が報道されました．
非常に痛ましい事故であり，日本酒造りが本質的に危険性を内包する作業であることを改めて認識させられます．

日本酒は微生物の働きを利用した発酵によって造られますが，その過程では大量の二酸化炭素が発生します．
この二酸化炭素は適切に管理されなければ，酸素濃度の低下による「酸欠」を引き起こし，生命に関わる重大な事故につながります．

酸欠による労働災害は日本全国で年間数件から十数件が継続的に発生しており，被災者に占める死亡者の割合が高いことが特徴です．
このため，酸欠リスクのある作業においては「酸素欠乏・硫化水素危険作業主任者」の選任が法律で義務付けられています．
特に製造業，とりわけ化学工業での発生が多く，私自身も化学メーカーに勤める中で，同資格や第一種衛生管理者資格を保有しています．

今回は，酸欠の基礎から酒造りとの関係，そして注意点について整理していきます．

1. 酸欠とは何か

(1) 人間にとっての酸素

人間は，体内でエネルギーを得るために酸素を必要としています．
細胞内のミトコンドリアでは，グルコースなどの栄養素が酸素と反応し，アデノシン三リン酸（ATP）というエネルギー分子が生成されます．

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O

この「好気呼吸」が停止すると，細胞はエネルギーを生産できなくなり，特に脳のようにエネルギー要求の大きい臓器から機能停止に至ります．

(2) 酸素の不足による影響

空気中の酸素濃度は通常約21%ですが，これが低下すると人体に様々な影響が現れます．

18%以下：酸欠危険が発生する領域
16%以下：脈拍・呼吸数増加，判断力低下
12%以下：意識障害，耳鳴り，悪心，血中酸素濃度低下
10%以下：虚脱，意識喪失，全身痙攣
6%以下：失神，昏睡，心停止，死亡

ここで重要となるのは，人間は酸素濃度の低下を自覚できないという点です．

酸素が足りなくなると体は呼吸や心拍を増やして補おうとしますが，すぐに脳や心臓が正常に働かなくなり，自覚症状がないまま脳機能が急激に低下することで，自力避難ができずに意識喪失につながる危険性があります．

さらに重要なのは，低い酸素濃度の空気は一度吸うだけで意識を失う可能性があるという点です．

酸素濃度の低い空気を吸い込むと息苦しく感じるのではないかと思う人が多いと思いますが，それは大きな誤りです．
単純に呼吸を止めているだけであれば，肺の中に残っている酸素を利用して一時的にエネルギー生成を継続することができますが，酸素濃度が下がっている空気を吸ってしまうと，血液中の酸素が肺の中に逆流することで血中酸素濃度が急激に低下し，一呼吸するだけで意識喪失してしまうこともあります．
ほんの少し，何かの拍子で一瞬でも呼吸をしてしまえば，回避行動を取る前にそのまま死に至る恐れもあります．
そのため，空気中で呼吸を止めていることとは大きく異なることを認識する必要があります．

(3) 酸素欠乏危険作業

労働安全衛生法では，酸素濃度が低下する恐れのある作業を「酸素欠乏危険作業」と定義し，管理を義務付けています．

代表例としては，タンク・槽・サイロの内部作業，地下ピット・マンホール内作業，発酵槽・貯槽内の点検・清掃などが挙げられます．

酸素欠乏症等防止規則（酸欠則）では，酒類を入れたことのある醸造タンクの内部での清掃作業は第一種酸素欠乏危険作業として扱われ，作業時には酸欠作業主任者の選任および作業者への酸欠特別教育の実施が必要です．

厚労省による調査でも，酸欠作業主任者が適切な指示や教育を行っていないことが主な災害原因の一つとして挙げられています．

2. 酒造りにおける酸欠災害

(1) 酒造りと二酸化炭素

アルコール発酵では以下の反応により，糖（グルコース）から2等量のエタノールと二酸化炭素が生成します．
普段はエタノールの生成に着目しますが，今回は二酸化炭素の発生に目を向けてみます．

酒造りにおける酸欠事故は，主に醪タンクへの転落，タンク内部の点検・清掃作業，低所や密閉空間での作業で発生します．
これらの場所では，発酵により発生した二酸化炭素が滞留し，酸素濃度が低下した危険な環境が形成される可能性があります．
ただし，二酸化炭素は無色透明で目に見えないため，現場では危険か否かの判断が難しいケースも多く，結果として管理が不十分となり事故に至るケースも指摘されています．

では，酒造りにおいては一体どれくらいの二酸化炭素が発生するのでしょうか．

日本酒造りの仕込量は酒蔵の規模やタンクサイズ，酒質の傾向や醸造目的などによって様々ですが，原料米を1500 kg仕込むことを例に考えてみます．

原料米からエタノールへの転化率を「酒化率しゅかりつ」と呼び，350 ~ 380 L/ton-原料米が一般的と言われています．
そのため，仕込1ロットにおけるエタノール生成量は，
酒化率 350 L/ton × 原料米仕込量 1.5 ton/Lot. × エタノール密度 0.79 kg/L = 415 kg/Lot.
物質量：415 kg/Lot. ÷ 分子量 46.07 = 9.0 kmol/Lot.
となります．

前述の反応式より，エタノールと二酸化炭素は等モル生成することから，仕込1ロットにおける二酸化炭素生成量も同じく9.0 kmol/Lot.です．
理想気体と仮定して発酵室の気温が10℃とすると，ガスとしての二酸化炭素発生量は約210 m³（210,000 L）にもなります．

タンク1本から発生する二酸化炭素は，小さな規模の発酵室であれば空間全てを占めるほどの非常に大きな体積となり，酸素濃度が数%低下するだけで人体に影響が生じることを踏まえると，発酵が如何に大量のガスを発生させ，空間スケールで環境を変え得る現象であるかがわかります．

(2) 二酸化炭素の危険性

二酸化炭素は無色・無臭で空気より重いという性質を持つため，低所やタンク内部に滞留しやすいという特徴があります．
目に見えないために危険かどうかを感覚で判断することが難しい点が最大のリスクです．

低濃度の二酸化炭素であれば，吸い込んだ際に鼻の中の水分と結合して炭酸を生成することにより，鼻の奥がツンとする感覚を覚えるだけで済むかもしれません．
しかし，高濃度になると二酸化炭素そのものが人体に有害な影響を及ぼします．

主な危険は二酸化炭素中毒と呼ばれる症状で，頭痛や眩暈，意識障害に繋がります．
高濃度の二酸化炭素は呼吸中枢を刺激して「もっと呼吸しろ」という状態を作り出し，限界を超えると脳や心臓の働きを崩しはじめます．
濃度1%を超えると不快感を生じ始め，10%を超えると最悪の場合，死に至る危険性もあります．
つまり，二酸化炭素の発生による酸欠環境の形成は，酸素不足と二酸化炭素そのものの作用が重なり，危険性が一気に増加します．

3. 二酸化炭素以外による酸欠

酸欠は必ずしも二酸化炭素の蓄積だけで起こるわけではなく，何らかの理由で酸素が消費されれば，同様に酸欠環境が形成されます．

例えば，
・鋼製タンクにおける錆の発生（鉄の酸化）による酸素の消費
・穀物や野菜，木材等の呼吸作用による酸素の消費
・カビなどの微生物の生命活動による酸素の消費
といった，化学的・生物学的な酸素の消費により，酸欠環境が形成されることがあります．

特に微生物は非常に活発に酸素を消費し，生体重量当たりの酸素消費量は人間の数倍から数千倍に上ることもあります．

そのため，発酵が止まっていても安全とは限らないという点が重要です．
醪仕込中だけでなく，発酵終了後のタンク，洗浄前の設備，長期間放置された空間では酸欠環境が形成されている恐れがあります．

化学メーカーや機械メーカーでは事業所内に遊休のタンク類を野晒しで保管していることも多いですが，そういった機器の内部では錆や微生物による酸欠状態が形成されている可能性が高く，不用意に近づいたり，酸素濃度を測定することなく内部を覗いたりすることのないよう注意が必要です．

すなわち，「動いていない＝安全」という判断は非常に危険です．

4. 酸欠災害発生時の対応

酸欠災害で最も重要なことは，無防備に救助に入らないことです．

タンク内に人が倒れているのを見つけた場合，咄嗟に入って助けようと思う気持ちはよくわかりますが，酸欠環境では短時間で行動障害が生じるため，逃げ出すことも儘ならず意識を失うことにより，救助者にも連鎖的に被害が拡大することが多くあります．

前述の通り，酸欠環境では「息を止めれば大丈夫」は通じないため，そういったリスクがある環境であることとその危険性を認識した上での行動が必要です．

酒蔵見学などで醪タンクに近づく際などは，酒造り期間であるか否かに関わらず，タンクや背の高い桶といった閉鎖あるいは半閉鎖空間の内部を安易に覗き込んだり，立入禁止区域に近づいたりすることのないようにしましょう．

また，日常生活においてもドライアイスの使用や冷蔵庫・ドラム式洗濯機の中に子どもが入ってしまうなどによって酸欠状態となった事故事例もあり，身近な危険として遭遇する可能性が高い現象であることは知っておくと良いかもしれません．

5. おわりに

日本酒造りは微生物の働きを利用した繊細なプロセスである一方，発酵という化学反応を扱う以上，常に危険と隣り合わせにあります．

特に酸欠は，危険な状態が目に見えにくく，気づいたときには手遅れになるという点で，非常に恐ろしいリスクです．
ポケットからペンをうっかり落としてしまった，タンクの縁のゴミを取ろうとした…「ちょっと手を伸ばせば」という一瞬の判断が命取りになります．

私たちが日常的に楽しんでいる日本酒は，こうしたリスクを適切に管理する現場によって支えられています．
その背景には，危険と隣り合わせの環境で働く人々の安全意識と技術があり，時には命の危険と向き合いながら支えられているという現実があります．

日本酒を楽しむ際には，その味わいだけでなく，こうした背景にも少し思いを巡らせてみてもよいのかもしれません．