2016 Fiscal Year Annual Research Report
Producing mechanism of novel rechargeable materials produced by microorganisms
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26281038
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
二又 裕之 静岡大学, グリーン科学技術研究所, 教授 (50335105)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小暮 敏博 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (50282728)
孔 昌一 静岡大学, 工学部, 准教授 (60334637)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | エネルギー / 機能性材料 / バイオテクノロジー / 微生物生態 / バイオマス / 環境浄化 / 元素 / バイオミネラリゼーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、廃棄物の中でも大きな割合を占める有機性廃棄物の処理とクリーンエネルギーである電気の生産を同時に行える微生物燃料電池の実用化を図ることを究極の目標とする。既に我々は、微生物に親和性を示し蓄放電能力を備えた新規機能性材料が、微生物によって生成される事を見出した。そこで本研究では、本物質の蓄放電能力向上を図るため、微生物による新規の蓄放電物質の生成機構と特性の解明を目的とした。
当初の予想とは異なり、本物質は硫酸還元細菌分離株によって生成される事が示された。硫酸還元細菌は多様な微生物群で構成されている為、複数の基準菌株を購入し、同様の物質を生成するかどうかを調べたところ、系統学的に生成するグループとそうでないグループに分かれた。その原因は不明である。生成機構としては、硫酸還元に伴う硫化水素の生成と溶液中の鉄イオンが反応して生成されると推定されている。しかし、同じ硫酸還元細菌であっても生成物質の形状が異なる事から微生物の関与が考えられた。
物質科学的解析の結果、充放電に際して、mackinawiteが可逆的に変化している事が示された。充放電メカニズムは、微生物由来と化学合成由来において同様の傾向を示すものと、そうでない物質とに分かれた。そのため、物質科学的および電気化学的により深く解析を進める必要が有る。本物質への電子授受を微生物が行えるかどうかを調べる為、分離微生物と本物質を微生物燃料電池に封入し、開回路および閉回路時における電子供与体の減少、発電量等を測定した。その結果、開回路時に微生物から本物質へ電子が渡され充電されていることが示された。
以上の結果から、１）硫酸還元に伴う化学反応として本物質が生成されている事、２）充放電機構の一端を解明できた、３）硫酸還元細菌にとってこのような物質を細胞外に生産する事は生存戦略の一つ、ということが示唆された。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(15 results)
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[Presentation] 微生物ってどんな顔？2017
Author(s)
二又裕之
Organizer
静岡大学産学連携協力会
Place of Presentation
グランドホテル（静岡県浜松市）
Year and Date
2017-03-27 – 2017-03-27
Invited
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