高効率型微生物燃料電池における微生物共生システムの解明

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22310045
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 環境技術・環境材料
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 二又 裕之 静岡大学, 工学部, 教授 (50335105)
• 研究分担者: 松田 厚範 豊橋技術科学大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70295723)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: 微生物燃料電池 / 微生物生態系 / 電極

研究概要

高効率型微生物燃料電池(MFC)を構築するため、新規の膜電極複合体(MEA)を作成し評価した。Nafion 117を超えるMEAは得られなかった。MEAの重要な因子として膜厚と酸素の遮蔽性が指摘された。高効率型MFCの要因について生ゴミ供給型MFCを構築し、電気生産特性と微生物群集構造の関係を調べた。その結果、電気生産能力の向上および安定性には電極上における Geobacter属細菌の選択的集積、またその集積を可能とする負極溶液中の微生物群の柔軟な変化、そして有機酸を介した両者の緩やかな共生が必要不可欠である事が示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Performance comparison of microbial fuel cells equipped with different membrane electrode assemblies (2013)
  • 著者名/発表者名: Owen Rubaba, Yoko Araki, Shuji Yamamoto, Kei Suzuki, Hisatoshi Sakamoto, Atsunori Matsuda, and Hiroyuki Futamata
  • 雑誌名: Journal of Physics
  • DOI: DOI:10.1088/1742-6596/433/1/012022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electricity producing property and bacterial community structure in microbial fuel cells equipped with membrane electrode assembly (2013)
  • 著者名/発表者名: Owen Rubaba, Yoko Araki, Shuji Yamamoto, Kei Suzuki, Hisatoshi Sakamoto, Atsunori Matsuda, and Hiroyuki Futamata
  • 雑誌名: J. Bioscience Bioeng
  • DOI: DOI:10.1016/j.jbiosc.2013.01.019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adaptation of soil microbes during establishment of microbial fuel cell consortia with lactate (2013)
  • 著者名/発表者名: Futamata, H. O. Bretschger, Andrea C. M. Cheung, J Kan, R. Owen, and K. H. Nealson
  • 雑誌名: J. Bioscience Bioengineering 巻: 115(1) ページ: 58-63
  • URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.jbiosc.2012.07.016
  • 査読あり
• [学会発表] Electricity-producing property and bacterial community succession in microbial fuel cells under different external resistances (2013)
  • 著者名/発表者名: Kei Suzuki
  • 学会等名: 超領域日中韓国際シンポジウム
  • 発表場所: 静岡県静岡市(グランシップ)
  • 年月日: 2013-01-08
• [学会発表] Reuse and Reduce of Organic Waste: Characterization of Microbial Fuel Cell Capable of Generating Electricity from Organic Waste (2012)
  • 著者名/発表者名: Kei Suzuki
  • 学会等名: 静岡県健康・長寿学術フォーラム
  • 発表場所: 静岡県静岡市(日本平ホテル)
  • 年月日: 2012-11-16
• [学会発表] Performance comparison of microbial fuel cell equipped with different proton exchange membrane assembly cathodes (2012)
  • 著者名/発表者名: Rubaba Owen
  • 学会等名: AP-IRC 2012 (The Aisa-Pacific Interdisciplinary Research Conference 2012)
  • 発表場所: Tahara, Aichi Japan
  • 年月日: 2012-11-15
• [学会発表] 微生物燃料電池由来のバイオミネラリゼイション関連微生物と新規化合物の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 渓
  • 学会等名: 日本生物工学会
  • 発表場所: 兵庫県神戸市(神戸アイランド)
  • 年月日: 2012-10-24
• [学会発表] Microbial Community Succession and Electrochemical Properties of Microbial Fuel Cells: how do we enrich the effective exoelectrogens? (2012)
  • 著者名/発表者名: Owen Rubaba
  • 学会等名: 日本微生物生態学会
  • 発表場所: 愛知県豊橋市(豊橋技術科学大学)
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] Dynamics of Microbial Community Structure in Microbial Fuel Cells under Different External Resistances. (2012)
  • 著者名/発表者名: Rubaba Owen
  • 学会等名: 日本微生物生態学会
  • 発表場所: 愛知県豊橋市(豊橋技術科学大学)
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] Characterization of biomineralized compounds and bacteria (2012)
  • 著者名/発表者名: Kei Suzuki
  • 学会等名: 日本微生物生態学会
  • 発表場所: 愛知県豊橋市(豊橋技術科学大学)
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] Electrochemical Properties and Dynamics of Microbial Community Structure of Lactate-fed Microbial Fuel Cells under Different External Resistances (2012)
  • 著者名/発表者名: Rubaba Owen
  • 学会等名: 14th International Symposium on Microbail Ecology
  • 発表場所: Copenhargen, Denmark
  • 年月日: 2012-08-20
• [学会発表] Application of Biomineralized Particles to Self-organized Bioelectrode in Microbial Fuel Cell (2012)
  • 著者名/発表者名: Kei Suzuki
  • 学会等名: 14th International Symposium on Microbail Ecology
  • 発表場所: Copenhargen, Denmark
  • 年月日: 2012-08-20
• [学会発表] Effect of proton exchange membrane and inoculum on the power generation and bacterial community structure in microbial fuel cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Kei Suzuki
  • 学会等名: WET2012 (Water and Envrionment Technology Conference in 2012)
  • 発表場所: Tokyo (Tokyo University)
  • 年月日: 2012-06-30
• [学会発表] Microbial Community Dynamics and Electrochemical Properties of Microbial Fuel Cells under Different External Resistances (2012)
  • 著者名/発表者名: Rubaba Owen
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 発表場所: 京都府左京区(京都女子大学)
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] 微生物燃料電池における微生物群集構造のダイナミックスと発電特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 二又裕之
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 発表場所: 京都府京都市(京都女子大)
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] Dynamics of bacterial community structure and properties of electricity generation in microbial fuel cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Shuji Yamamoto
  • 学会等名: JSPS Joint International Symposium in Hue, Vietnam
  • 発表場所: Hue, Vietnam (Vietnamese Academy of Science and Technology Hue Institute)
  • 年月日: 2012-02-03
• [学会発表] Effect of external resistance on total properties of MFC (2012)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Kato
  • 学会等名: JSPS Joint International Symposium in Hue, Vietnam
  • 発表場所: Hue, Vietnam (Vietnamese Academy of Science and Technology Hue Institute)
  • 年月日: 2012-02-03
• [学会発表] Characterization of electricity production and bacterial community structure in air cathode microbial fuel cells using different proton exchange membranes (2011)
  • 著者名/発表者名: Rubaba Owen
  • 学会等名: IUMS2011
  • 発表場所: 札幌市(札幌コンベンションセンター)
  • 年月日: 20110906-10
• [学会発表] Characterization of microbial ecosystem in microbial fuel cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki FUTAMATA
  • 学会等名: The 3rd International Symposium on Environment & Renewable Energy (ISERE2011)
  • 発表場所: Pusan National University, South Korea, Pusan (Pusan University)
  • 年月日: 2011-12-09
• [学会発表] External resistance influences electricity-producing properties and microbial ecosystem in microbial fuel cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Owen Rubaba
  • 学会等名: Shizuoka University International Symposium 2011. Initiative for crossing boundaries within science and technology
  • 発表場所: 静岡県静岡市 (B-nest)
  • 年月日: 2011-11-29
• [学会発表] Electrochemical Properties and Microbial Community Structure of Lactate-fed Microbial Fuel Cells under Different External Resistances (2011)
  • 著者名/発表者名: Rubaba Owen
  • 学会等名: AP-IRC 2011 (The Aisa-Pacific Interdisciplinary Research Conference 2011)
  • 発表場所: Toyohashi Aichi Japan (Toyohashi Univ. of Tech.)
  • 年月日: 2011-11-17
• [学会発表] 微生物燃料電池における外部抵抗が微生物の電極呼吸に及ぼす影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 加藤豊
  • 学会等名: 日本微生物生態学会
  • 発表場所: 京都府左京区(京都大学)
  • 年月日: 2011-10-10
• [学会発表] 微生物燃料電池の発電特性および細菌群集構造に及ぼすプロトン交換膜および接種源の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木渓
  • 学会等名: 日本微生物生態学会
  • 発表場所: 京都府左京区(京都大学)
  • 年月日: 2011-10-10
• [学会発表] 水田土壌複合微生物群による微生物燃料電池の発電特性と微生物群集構造の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 二又裕之
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 茨城県つくば市 (つくばエポカル)
  • 年月日: 2011-08-09
• [学会発表] プロトン交換膜および接種源の違いが微生物燃料電池の発電特性に及ぼす影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木渓
  • 学会等名: 環境バイオテクノロジー学会
  • 発表場所: 東京都文京区(東京大学)
  • 年月日: 2011-06-20
• [学会発表] 有機性廃棄物を利用した微生物燃料電池の長期運転下における発電特性と微生物群集構造の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山本脩二
  • 学会等名: 日本微生物生態学会
  • 発表場所: 茨城県つくば市(筑波大学)
  • 年月日: 2010-11-24
• [学会発表] 新規膜電極複合体を設置した微生物燃料電池の発電特性と微生物群集構造の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: Rubaba Owen
  • 学会等名: 日本生物工学会
  • 発表場所: 宮崎県宮崎市
  • 年月日: 2010-10-28
• [学会発表] 生ゴミ活用型微生物燃料電池の発電特性と微生物群集構造 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山本脩二
  • 学会等名: 日本生物工学会
  • 発表場所: 宮崎県宮崎市
  • 年月日: 2010-10-28
• [学会発表] 微生物を用いた有機性廃棄物からの電気エネルギー生産 (2010)
  • 著者名/発表者名: 二又裕之
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 北海道札幌市(北海道大学)
  • 年月日: 2010-09-08
• [学会発表] 微生物の生態系を活用する試み ー環境浄化からエネルギー生産までー (2010)
  • 著者名/発表者名: 二又裕之
  • 学会等名: 土壌肥料学会九州支部第4回若手討論会
  • 発表場所: 宮崎県宮崎市(宮崎大学)
  • 年月日: 2010-04-28
• [図書] バイオ電池の最新動向 電気生産微生物生態ネットワーク (2011)
  • 著者名/発表者名: 加納健司, 他
  • 総ページ数: 179-187
  • 出版者: シーエムシー出版
• [備考]
  • URL: http://cheme.eng.shizuoka.ac.jp/~futamatalab/
• [産業財産権] 蓄放電可能な物質並びにこれを用いた二次電池及び微生物二次電池 (2012)
  • 発明者名: 二又 裕之、鈴木 渓
  • 権利者名: 二又 裕之、鈴木 渓
  • 産業財産権番号: 特願2012-197971
  • 出願年月日: 2012-09-07