Development of Escherichia coli catalyst with highly integrated excellent functions for high performance of microbial fuel cell

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K04796
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 27040:Biofunction and bioprocess engineering-related
• Research Institution: Osaka Metropolitan University (2022-2023); Osaka City University (2021)
• Principal Investigator: Azuma Masayuki 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (20285282)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 尾島 由紘 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (20546957)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 微生物燃料電池 / 微生物触媒 / MFC / 大腸菌

Outline of Final Research Achievements

We focused on microbial fuel cells that use Escherichia coli as a catalyst. We carried out improving the catalyst to increase the performance when glucose is used as fuel. In previous research, we found gene-deficient strains that had higher average power than the wild-type strain and developed a quintuple gene-deficient strain (Δ5) by combining these deletions. In this study, we attempted to integrate useful functions using this Δ5 strain as a base. In addition, we developed a simple method to screen for useful mutations from the color change of the mediator and selected useful strains from mediator-resistant strains.

Free Research Field

生物工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

バイオ燃料電池はバイオマス由来の有機物が持つ化学エネルギーを電気エネルギーへ変換するデバイスであり、再生可能なクリーンエネルギーを生み出すシステムとして注目されている。この変換には酵素もしくは微生物が触媒として用いられる。酵素型では5 mW/mL(電池容量)程度の出力が報告されており、携帯用電源として音楽プレーヤーを可動するレベルに達している。その他にも、汗の成分を燃料にするウエアラブルデバイス用の電源が研究されている。一方、微生物を用いた微生物燃料電池も盛んに研究されており、近年の性能向上に伴い、実用化にも強い期待が寄せられている。