宮崎大学 農学部 応用生物科学科

環境微生物学研究室

 

研究内容

微生物燃料電池

近年の産業化、人口増加に伴う、エネルギー問題、環境問題は深刻化の一途を辿っています。再生可能エネルギーを適切に利用することで環境にやさしく持続的なエネルギー生産が可能です。再生可能エネルギーを利用する発電技術の一つ微生物燃料電池は、有機性廃棄物処理と発電を同時に行うことができる優れた技術です。

我々ヒトは食物を食べ、エネルギーを得る過程で生産される電子を酸素に渡して生きています。地球には酸素のない環境、つまり、嫌気的環境がいたるところに広がっています。土の中、河川、海の底などです。そのような嫌気的環境においても極めて多種多様な微生物が生活しています。それら嫌気性微生物も我々と同様に有機物を食べてエネルギーをつくりますが、その過程で生じた電子を酸素以外の物質に伝えることができます。”電子受容体”には、硫酸、硫黄、硝酸、鉄など、さまざまな物質を利用する嫌気性微生物が存在します。中でも不溶性の酸化鉄などの金属(の塊)に電子を伝達することができる微生物種が存在し、それらは鉄還元菌と呼ばれています。 鉄還元菌は細胞の内側で作られた電子を細胞膜を通じて外側に伝えることができます。 酸化鉄の代わりに電極を電子受容体として与えてやると、電極にも電子を伝えることができるため、電池となります。 微生物燃料電池を用いれば、微生物の「食べ物」である酢酸をはじめ様々な有機物を”燃料”として利用することができます。微生物が電子供与体として利用できる有機化合物は極めて多様で あり、有機性廃棄物であっても燃料として発電することが可能です。有機性廃棄物を燃料として用いた場合には、その処理と発電を同時に行うことができるため、エコな有機性廃棄物処理技術として注目を集めています。

微生物燃料電池の概念そのものは100年以上も前から知られていましたが、その研究が本格的に開始されたのは今世紀に入ってからです。現在急激にその性能が向上しており、年々論文による報告数が増えています。しかし、その発電メカニズムについてはまだ多くの謎が残っています。より実用的で汎用な微生物燃料電池電池の開発には基礎研究は非常に重要です。本研究室では、微生物燃料電池の発電メカニズムの解明を目標として、微生物と電極の相互作用に着目した分子・原子レベルの基礎研究を行っています。 また、微生物燃料電池を用いた未利用バイオマスの有効利用法についても研究を行っており、広く普及し得る技術の開発を目指しています。