電極での触媒微生物の定着機構の解明とハイブリッド化によるバイオカソード性能の進化
【研究分野】応用微生物学
【研究キーワード】
微生物電気化学的システム / 電気化学的メタン生成 / メタン菌 / バイオ電極 / 二酸化炭素 / バイオカソード / トランスクリプトーム解析 / FISH / リアルタイムPCR / 微生物利用学 / メタン
【研究成果の概要】
電気化学的メタン生成では，微生物を触媒とする電極（バイオカソード）により電流と二酸化炭素からメタンを合成する．リアルタイムPCRとFISH法により，バイオカソードの表面菌叢は，主にメタン菌と放線菌から構成されていることが示された．これら微生物の遺伝子発現を解析したところ，メタン菌では水素資化性メタン生成に関与する遺伝子群が高発現していた．放線菌ではシトクロムや酸化還元酵素の遺伝子群が高発現しており，電極から電子をくみ上げていることが示唆された．以上から，これら2種の微生物による栄養共生的な相互作用が電気化学的メタン生成を触媒していることが示唆された．
【研究の社会的意義】
電気化学的メタン生成は，電流を利用し，温暖化ガスである二酸化炭素を燃料であるメタンに変換する反応で，再生可能エネルギー電力の有効利用や排水処理，バイオガス改質における活用が期待されている．本研究では、電気化学的メタン生成を触媒するバイオカソードの触媒機構の解明につながる新規の知見を得た．これら知見は今後のバイオカソードの性能の向上やリアクター設計，反応最適化のための研究に有用であり，今後のスケールアップや技術実証に向けた基盤となるものである．
【研究代表者】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【配分額】4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)