2023年06月05日

京大、バイオエタノールを電解効率100％で燃焼

【カテゴリー】：新製品/新技術 【関連企業・団体】：京都大学

京都大学 農学研究科の宋和慶盛助教らの研究グループは、Gluconobacter oxydansという酢酸菌由来のアルコール脱水素酵素（ADH）およびアルデヒド脱水素酵素（ALDH）を用いて、高出力かつ高効率な生物電気化学カスケード反応を実現したと発表した。 　ADHとALDHは、酢酸菌の呼吸鎖電子伝達系を構成する酵素で、バイオエタノールをエネルギー変換することが可能な触媒。両酵素は、電極との直接的な電子移動ができるユニークな特徴を有しており、優れた物質－エネルギー変換（低い副反応リスク・高い電解効率）を実現できる。 　 　今回、クライオ電子顕微鏡観察や単粒子像解析により、ADH、ALDHについてそれぞれ2.5 A（オングストローム）、2.7 Aの分解能で構造解析に成功した。また、最適な酵素－電極反応場をデザインし、同一反応場に両酵素を担持するコンセプトによって、エタノール/アセトアルデヒド/酢酸という2段階酸化反応を実現した。 　 　さらに、数理モデルに基づいて本カスケード反応効率を最適化し、電気エネルギーの獲得と酢酸の生産を同時に達成するバイオ燃料電池を構築した。 　 　電池は、既報の10倍以上の出力に加え、エタノールから酢酸への変換における電解効率が100 プラス・マイナス 4％という卓越した性能を示した。今回の研究成果は、生体触媒を用いた新たなバイオエタノール利用技術として、学術的かつ社会的な波及効果が期待できる。 　本研究成果は国際学術誌「ACS Catalysis」（5月30日付）にオンライン掲載された。 ニュースリリース https://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research-news/2023-06-02-0