木質バイオマスを基質としたバイオ燃料電池の開発

木材の細胞壁は、セルロース、ヘミセルロースおよびリグニンからなる高分子マトリックスであり、天然に豊富に存在し力学的性質にも優れていることから、古くから建材や紙といった繊維(fiber)として利用されてきた。しかしながら、CO2削減や原油高といった社会的背景を受けて、木質バイオマスの高度利用が望まれており、バイオエタノールやバイオリファイナリーといった木材の新しい利用への期待が高まっている。木材の分解に関わる酵素として、セルロースやヘミセルロースの分解に関与する糖質関連酵素と、高分子芳香族化合物であるリグニンを活性酸素種によって分解する酸化還元酵素に関する研究がこれまでに行われてきているが、本研究では木材腐朽菌の一種で全ゲノム配列情報が公開されているPhanerochaete chrysosporiumなどの木材腐朽担子菌から、多糖をオリゴ糖または単糖にまで分解する加水分解酵素およびこれらの糖を酸化する酵素を取得し、それらを用いて木材からバイオ電池を作成することを試みる。平成21年度は、平成20年度に生産されたPhanerochaete chrysosporium由来セロビオース脱水素酵素とカワラタケ由来ラッカーゼを固定化した電極を用いて、それぞれの電極の評価および双方を用いた起電力の評価を行った。さらにセロビオース脱水素酵素固定化電極/ラッカーゼ固定化電極を用い、結晶性または非晶性セルロース基材とした系にセルラーゼを添加したところ、起電力が確認できたことから、セルロースを基材とした燃料電池の開発に成功した。

木材の細胞壁は、セルロース、ヘミセルロースおよびリグニンからなる高分子マトリックスであり、天然に豊富に存在し力学的性質にも優れていることから、古くから建材や紙といった繊維(fiber)として利用されてきた。しかしながら、CO2削減や原油高といった社会的背景を受けて、木質バイオマスの高度利用が望まれており、バイオエタノールやバイオリファイナリーといった木材の新しい利用への期待が高まっている。木材の分解に関わる酵素として、セルロースやヘミセルロースの分解に関与する糖質関連酵素と、高分子芳香族化合物であるリグニンを活性酸素種によって分解する酸化還元酵素に関する研究がこれまでに行われてきているが、本研究では木材腐朽菌の一種で全ゲノム配列情報が公開されているPhanerochaete chrysosporiumなどの木材腐朽担子菌から、多糖をオリゴ糖または単糖にまで分解する加水分解酵素およびこれらの糖を酸化する酵素を取得し、それらを用いて木材からバイオ電池を作成することを試みる。平成21年度は、平成20年度に生産されたPhanerochaete chrysosporium由来セロビオース脱水素酵素とカワラタケ由来ラッカーゼを固定化した電極を用いて、それぞれの電極の評価および双方を用いた起電力の評価を行った。さらにセロビオース脱水素酵素固定化電極/ラッカーゼ固定化電極を用い、結晶性または非晶性セルロース基材とした系にセルラーゼを添加したところ、起電力が確認できたことから、セルロースを基材とした燃料電池の開発に成功した。