セルロースを燃料とするバイオ燃料電池の構築

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本研究では、木材腐朽菌由来のセルラーゼ及びセロビオース脱水素酵素(CDH)を電極触媒として利用し、セルロースを原料とするバイオ燃料電池の開発を行うことを目的とした。近年、木質バイオマス資源の利活用が望まれている。一方、生体物質を利用するバイオ燃料電池は、効率良いエネルギー変換素子として知られている。しかし、既存のバイオ燃料電池は、デンプン由来のグルコースなどの単糖及びそれらから生成したエタノールを原料としているため、食糧生産とエネルギー生産の競合問題がある。そこで、木材から生物的なエネルギーを得て成長する木材腐朽菌由来の酵素を利用して、木材(セルロース)から電気エネルギーを取り出すことで、セルロースを原料とするバイオ燃料電池の構築を目指す。昨年度までに、メタノール資化性酵母を用いてCDHを大量発現行い、さらにCDH/ラッカーゼ電極を用いたバイオ燃料電池の構築及びセロビオースを燃料とする発電実験について報告している。本年度は、CDH/ラッカーゼバイオ燃料電池とセルラーゼ反応を組み合わせた発電実験について検討を行った。その結果、セルラーゼの反応に伴ったCDH/ラッカーゼバイオ燃料電池の発電が観測された。また、セルラーゼの反応速度の増加に伴い、本燃料電池の発電量の上昇が観測されたことから、セルラーゼ加水分解による燃料の供給が、電池反応全体における律速反応であることが示された。そのため、セルラーゼ反応を検討することにより、さらに高出力な電池の構築が期待できる。以上、今年度はセルラーゼ及びCDH電極を組み合わせることで、セルロースを原料とするバイオ燃料電池の開発を行うことに成功した。