微生物燃料電池 発電菌の力

小さな小さな微生物

目には見えない微生物

だけど微生物には様々な働きが


微生物にはすごい力が潜んでる

小さな微生物の大きな可能性


微生物の力は発酵食品や医薬品に
使われて来た

それがなんと微生物から電気が

エネルギー問題の救世主に


微生物の力で電気を起こす

そして省エネ効果も期待



その微生物の名前は発電菌

微生物燃料電池の研究が世界中で
注目されアメリカを中心に
中国や韓国でも進められている


日本でも国がおよそ9億円をかけた
研究プロジェクトが動いている



地震大国日本だから



エネルギー問題は切実

日本は今年から電力の自由化

太陽光
風力
地熱
再生エネルギーの利用は約50億kWh

しかし発電菌はこれ以上の発電量が期待できる


発電菌の１つはジオバクターという菌

大きさはわずか1000分の2㎜

生息地は田んぼの水の中

稲が光合成によって作った有機物の
一部が根から出ている

その有機物を微生物が
食べて電気に変える

マイナスの電極を土の中に
プラスの電極を水の中に

稲が太陽の光を浴びて光合成を行う

すると根から酢酸などの有機物が出る

土の中にいる発電菌は有機物を
エサとして体の中に取り込む

そして有機物を分解する際に
体の外に電子を放出

この電子はマイナス極で回収

設置した回路を通りプラス極へ

この時に発生する電流から電気を得る


発電量は1㎡あたり約50mW

携帯音楽プレイヤーを動かせる電力



将来は田んぼでお米も作って電気も作る

そんな時代が来るかも



全ての生物は生きるために食料を
体の中に取り込んでエネルギーを得る

この時に食料である有機物は体の中で分解

その過程で電子が発生

その電子を体の外に放出

そんなサイクルを体の中に持っている


人間などの酸素呼吸する生物は
この電子を酸素と反応させて
水に変えて体の外に放出

そんな仕組みが生物の体の中にはある


発電菌はさまざまな土の中にいる

1980年アメリカのニューヨークの近くの
オナイダ湖の酸素のほとんどない
湖の底から発見された

シュワネラ菌が初めての発電菌

それから20年後に菌から
発電できることを発見


このシュワネラ菌は独自の経路で
電子を外へ放出する仕組みが

細胞膜に電子を通す特殊なタンパク質が
存在して電子を内から外へ放出する

有機物を食べて発生した電子を
そのまま体の外にある金属などに放出

この電子こそ発電菌が生み出す電気の源



微生物の中で発電できる菌は約20種類


人間は分解した電子を酸素を使って放出
だから酸素のない環境では生存できない

しかし発電菌は電子を鉄鋼物や電極などにも
放出できるため酸素のない環境でも生存できる

その能力は酸素のない地球でも生きて行ける
代謝能力を身につけたのでは



この微生物に燃料を与えながら
発電する装置の研究

微生物燃料電池の開発


例えばシュワネラ菌は乳酸を
分解して電子を放出する
ついでに酢酸を作り出す
科学反応を起こし電気を作る

ジオバクター菌は酢酸を好むから
酢酸を作るシュワネラ菌と
酢酸を食べるジオバクター菌を一緒に
混ぜて発電量を上げることも可能かも



ただ電極に付くことが出来る発電菌
その数が発電菌を増やしても増加しない

シュワネラ菌の生息する湖底の土には
鉄が多く含まれていることを発見

そこで微生物燃料電池に鉄を加えることに

すると発電量が5～10倍に

これは鉄の粒子が電極から離れた電子を
電極まで届ける役目をしているため

更に電極の素材や形にも工夫を

こんな研究の成果で発電量は50倍に

1㎡の装置で24時間稼働で50kWh
家5軒分の電力量に相当

ただ乳酸菌を使うのでコスト面に課題が




しかし下水処理場の廃水

私たちの生活廃水には有機物がいっぱい

微生物の力を使って下水を処理
その方法は活性汚泥法
廃水には汚れの元となる有機物
この有機物を微生物に分解させる
この時に微生物は酸素を取り込んで
有機物を二酸化炭素と水に分解
微生物が効率的に有機物を分解するため
送風機で大量の酸素を送っているが
それにコストがかかるのが問題
そこで発電菌を使って廃水処理を

発電菌はこれまでの微生物と違い
酸素を必要としないため
送風機も必要なくなる

その上に有機物を分解しながら発電まで

発電した電力で処理場のポンプを動かす

2012年から研究を

大幅なコストダウンが期待される

そのコストダウンは80%

下水処理場での電力は国内の消費電力の約0.7%

工場からの廃水も含めると1～数%の電力量


数年後の利用に期待！



更に微生物燃料電池の使い道

ほぼ輸入に頼っているリン
このリンを微生物燃料電池を使って回収
豚の糞や尿の廃水の中にはリンや
アンモニアやマグネシウムがいっぱい
微生物燃料電池のマイナス極には酸性
プラス極にはアルカリ性が
リン酸マグネシウムアンモニウムは
アルカリ性でプラス極に結晶化して現れる

生き物の排泄物からリンが採れる




微生物燃料電池は廃水や廃棄物を
エネルギーに変える力がある


太陽光や風力と違って気候に左右されない

汚いものをキレイにしながら発電できる



狭い国土の日本なのに人間は多い

その廃棄物からエネルギー

廃棄物系のバイオマスの価値は高い



使い道はさまざまありそう

小さな小さな微生物だけど

微生物の世界は広い


まだまだ分かっていないことでいっぱい


小さな小さな微生物だけど

まだまだ大きな夢がいっぱい

詰まっているかも



(○´∀｀○)


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