「環境電流生態系」なる新規バイオマス生産システムの証明と解明

• 研究課題/領域番号: 23760797
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 地球・資源システム工学
• 研究機関: 独立行政法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 山本 正浩 独立行政法人海洋研究開発機構, 海洋・極限環境生物圏領域, 研究員 (60435849)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2013年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2012年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2011年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 電気化学 / 微生物生態学 / 深海熱水系 / 国際情報交換 / 国際情報交流 / アメリカ合衆国

研究概要

本研究提案では、遠隔的酸化還元反応によって環境中に発生する電流を積極的に利用する「環境電流生態系」が存在するという作業仮説を立て、その存在量とメカニズムを解明することを目的とした。
本課題において、我々は熱水噴出孔で電流が発生することを、鉱物の電気特性、鉱物の触媒特性、熱水と海水の酸化還元電位、現場発電試験などを通して照明した。さらに、微生物がこの環境電流環境下で鉱物表面に付着することも明らかにした。現場での長期微生物培養試験は天候不良の影響により実現できなかったが、疑似環境下における電流利用微生物の集積培養については今後の進展に期待が持てる。

研究成果

• [雑誌論文] 海底から噴出する熱水を利用した燃料電池型発電に成功〜発電のメカニズム,化学業界参入の可能性〜 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本正浩
  • 雑誌名: Material Stage 巻: 14 ページ: 1-5
  • NAID: 40020083055
  • URL: http://www.gijutu.co.jp/doc/magazine/m_2014_05.htm
• [雑誌論文] 燃料電池を用いて深海熱水噴出孔から電力を取り出す (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本正浩
  • 雑誌名: Petrotech 巻: 37 ページ: 366-370
  • NAID: 40020097725
  • URL: http://sekiyu-gakkai.or.jp/jp/kankou/petro/petro3705.pdf
• [雑誌論文] 深海熱水噴出孔での発電 : 熱水-海水燃料電池の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本正浩,中村龍平
  • 雑誌名: 燃料電池 巻: 13 ページ: 83-87
  • NAID: 40019962264
  • URL: http://www.fcdic.com/ja/kikanshi/VOL13-3.pdf
• [雑誌論文] 深海熱水噴出孔での発電：熱水-海水燃料電池の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本正浩、中村龍平
  • 雑誌名: 燃料電池 巻: 13 ページ: 83-87
  • NAID: 40019962264
• [雑誌論文] 深海熱水噴出孔での自然発電は生態系に影響するか (2013)
  • 著者名/発表者名: 山本正浩
  • 雑誌名: 日本微生物生態学会誌 巻: 28 ページ: 70-72
  • URL: http://157.7.197.143/ja/g4.pdf
• [雑誌論文] Electricity generation and illumination via an environmental fuel cell in deep-sea hydrothermal vents (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, M., Nakamura, R., Oguri, K., Kawagucci, S., Suzuki, K., Hashimoto, K., Takai, K.
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 52 号: 41 ページ: 10758-10761
  • DOI: 10.1002/anie.201302704
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatial distribution of viruses associated with planktonic and attached microbial communities in hydrothermal environments. (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshida-Takashima, Y.
  • 雑誌名: Appl. Environ. Microbiol. 巻: 78 号: 5 ページ: 1311-1320
  • DOI: 10.1128/aem.06491-11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sulfur metabolisms in epsilon- and gamma-Proteobacteria in deep-sea hydrothermal fields (2011)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Yamamoto
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 2 ページ: 192-192
  • DOI: 10.3389/fmicb.2011.00192
  • 査読あり
• [学会発表] 深海底熱水活動域に生息する化学合成微生物の分布様式と集団構造の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 美野さやか,中川聡,牧田寛子,宮崎淳一,和辻智郎,渡部裕美,西澤学,中村謙太郎,布浦拓郎,井町博之,山本正浩,高井研,加藤真悟,小島茂明,島伸和,石橋純一郎,澤辺智雄
  • 学会等名: Blue Earth 2014
  • 発表場所: 東京海洋大学,東京都
• [学会発表] 北部ケルマディック島弧およびルイビル海山列において発見された海山生物群集―YK13-11航海報告 (2014)
  • 著者名/発表者名: 土田真二,羽生毅,滋野修一,山本正浩, Sinniger Harii, F.,木本徹,駒井智幸, Clark, M., Rowden, A. A., Schnabel, K., Wysoczanski, R., Boschen, R., De Ronde, C., Stucker, V.,奈須俊勝
  • 学会等名: Blue Earth 2014
  • 発表場所: 東京海洋大学,東京都
• [学会発表] 深海底熱水活動域に生息する化学合成微生物の分布様式と集団構造の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 美野さやか・中川聡・牧田寛子・宮崎淳一・和辻智郎・渡部裕美・西澤学・中村謙太郎・布浦拓郎・井町博之・山本正浩・高井研・加藤真悟・小島茂明・島伸和・石橋純一郎・澤辺智雄
  • 学会等名: ブルーアース2014
  • 発表場所: 東京海洋大学、東京都
• [学会発表] Possibility of electro-ecosystem around deep-sea hydrothermal vents (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, M., Nakamura, R., Oguri, K., Kawagucci, S., Suzuki, K., Hashimoto, K., Takai, K.
  • 学会等名: International Astrobiology Workshop 2013
  • 発表場所: JAXA,神奈川県
• [学会発表] 深海熱水孔での発電 : 環境燃料電池を熱水孔に設置する (2013)
  • 著者名/発表者名: 山本正浩、中村龍平、小栗一将、川口慎介、鈴木勝彦、橋本和仁、高井研
  • 学会等名: Blue Earth 2013
  • 発表場所: 東京海洋大学,東京都
• [学会発表] Possibility of electro-ecosystem around deep-sea hydrothermal vents. (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Yamamoto, R. Nakamura, K. Oguri, S. Kawagucci, K. Suzuki, K. Hashimoto, K. Takai
  • 学会等名: International Astrobiology Workshop 2013
  • 発表場所: JAXA、神奈川県
• [学会発表] 深海熱水孔での発電：環境燃料電池を熱水孔に設置する (2013)
  • 著者名/発表者名: 山本 正浩、中村 龍平、小栗 一将、川口 慎介、鈴木 勝彦、橋本 和仁、高井 研
  • 学会等名: Blue Earth 2013
  • 発表場所: 東京海洋大学、東京
• [学会発表] Population structure of deep-sea chemolithoautotrophs : identification of phenotypic and genotypic correlations (2012)
  • 著者名/発表者名: Mino, S., Nakagawa, S., Sawabe, T., Miyazaki, J., Makita H., Nunoura T., Yamamoto, M., Takai, K.
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2012
  • 発表場所: San Francisco, USA
• [学会発表] Biodiversity of deep-sea hydrothermal vent fauna and its relationships to environments in Okinawa Trough (2012)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, H., Yamamoto, M., Ogura, T., Takahashi, Y., Yahagi, T., Nakamura, M., Seo, M., Kojima, S., Watsuji, T., Takai, K.
  • 学会等名: 13th International Deep-Sea Biology Symposium
  • 発表場所: Wellington, New Zealand
• [学会発表] 深海底熱水活動域に生息する化学合成微生物の群集遺伝構造解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 美野さやか,中川聡,宮崎淳一,牧田寛子,和辻智郎,布浦拓郎,山本正浩,高井研,澤辺智雄
  • 学会等名: JpGU
  • 発表場所: 幕張メッセ、千葉県
• [学会発表] ストリッピングボルタンメトリー法による深海用水銀センサーの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山本正浩,高井研,河野百合子,児玉谷仁,冨安卓滋,小室光世,丸茂克美
  • 学会等名: 電気化学会
  • 発表場所: 浜松アクトシティ,静岡県
• [学会発表] 熱水生態系における硫化水素の動態を深海用電気化学センサーを用いて探る (2012)
  • 著者名/発表者名: 山本正浩,渡部裕美,和辻智郎,高井研,宮崎ゆかり,鈴木庸平,石橋純一郎
  • 学会等名: Blue Earth 2012
  • 発表場所: 東京海洋大学,東京都
• [学会発表] Population structure of deep-sea chemolithoautotrophs: identification of phenotypic and genotypic correlations. (2012)
  • 著者名/発表者名: Mino Sayaka, NAKAGAWA SATOSHI, SAWABE TOMOO, MIYAZAKI JUNICHI, MAKITA HIROKO, NUNOURA TAKURO, YAMAMOTO MASAHIRO, TAKAI KEN
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2012
  • 発表場所: San Francisco, USA
• [学会発表] 深海底熱水活動域に生息する化学合成微生物の群集遺伝構造解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 美野 さやか, 中川 聡, 宮崎 淳一, 牧田 寛子, 和辻 智郎, 布浦 拓郎, 山本 正浩, 高井 研, 澤辺 智雄
  • 学会等名: 地球惑星連合大会(JpGU2012)
  • 発表場所: 幕張メッセ、千葉
• [学会発表] 熱水生態系における硫化水素の動態を深海用電気化学センサーを用いて探る (2012)
  • 著者名/発表者名: 山本正浩, 渡部裕美, 和辻智郎, 高井研, 宮崎ゆかり, 鈴木庸平, 石橋純一郎
  • 学会等名: ブルーアース2012
  • 発表場所: 東京海洋大学
• [学会発表] ストリッピングボルタンメトリー法による深海用水銀センサーの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山本正浩, 高井研, 河野百合子, 児玉谷仁, 冨安卓滋, 小室光世, 丸茂克美
  • 学会等名: 電気化学会
  • 発表場所: 浜松アクトシティ
• [学会発表] 深海熱水系における電流発生 : チムニーが生命誕生の場になり得る新仮説 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山本正浩,中村龍平,高嶋敏宏,加藤創一郎,橋本和仁,高井研
  • 学会等名: 日本地球化学会
  • 発表場所: 北海道大学,北海道
  • 招待講演
• [学会発表] 深海熱水系における電流発生：チムニーが生命誕生の場になり得る新仮説 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山本正浩, 中村龍平, 高嶋敏宏, 加藤創一郎, 橋本和仁, 高井研
  • 学会等名: 日本地球化学会(招待講演)
  • 発表場所: 北海道大学
• [学会発表] 北部ケルマディック島弧およびルイビル海山列において発見された海山生物群集
  • 著者名/発表者名: 土田真二・羽生毅・滋野修一・山本正浩・Frederic Sinniger Harii・木本徹・駒井智幸・Malcolm Clark・Ashley A. Rowden・Kareen Schnabel・Richard Wysoczanski・Rachel Boschen・Cornel de Ronde・Valerie Stucker・奈須俊勝
  • 学会等名: ブルーアース2014
  • 発表場所: 東京海洋大学、東京都
• [備考]
  • URL: https://www.jamstec.go.jp/biogeos/j/xbr/sugar/
• [備考]
  • URL: https://www.jamstec.go.jp/biogeos/e/xbr/sugar/index.html
• [産業財産権] 発電システム (2012)
  • 発明者名: 山本正浩,高井研,猿橋具和,澤田 郁郎,宮崎淳一,渋谷岳造,中村謙太郎,中村龍平,橋本和仁
  • 権利者名: 独立行政法人海洋研究開発機構,国立大学法人東京大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2012-071864
  • 出願年月日: 2012-03-27