大阪市立大ら,エタノールを生成する人工光合成を考案

大阪市立大学とマツダは共同研究において,太陽光エネルギーを利用して自動車用の低炭素燃料で注目されるエタノールを生成できる,新たな人工光合成技術の開発に成功した(ニュースリリース)。

エネルギー問題の解決を図るうえで,二酸化炭素を積極的に原料として利用し,有用物質に変換する方法の開発が重要な課題となっており,太陽光エネルギーを利用し二酸化炭素を新たな燃料に変換する人工光合成技術が注目を浴びている。

自動車等の次世代低炭素燃料として注目を浴びているエタノールを作ることができれば,新たな人工光合成系の応用技術になる。これまでに二酸化炭素を炭素数1のメタノールに変換する人工光合成系は報告されていたが,炭素数をさらに一つ増やしたエタノールを作り出す技術には至っていなかった。

研究グループは二酸化炭素を出発物質として人工光合成技術を用い,エタノールを生産する反応系の構築に取り組んだ。二酸化炭素とメタン(あるいはメタンの代わりにメタノール)から酢酸を生産し,さらに人工光合成技術を用いて酢酸からエタノールを合成することを考案し,実験の結果,成功した。

具体的には,電子供与分子としてNADPH,光合成色素誘導体としてZnChl-e6,人工補酵素メチルビオロゲンから構成される光酸化還元システム(人工光合成系)を考案した。また,アルデヒドおよびアルコールデヒドロゲナーゼを,エタノールを合成するための酵素として使用した。

酢酸からエタノールを合成できる人工光合成技術の成功報告はこれまでに無く,今回新たに成し遂げた成果。この技術では,150分間太陽光を照射すると酢酸のおよそ5%がエタノールに変換される。

これまで人工光合成技術を用いた二酸化炭素の分子変換技術は,その生成物が一酸化炭素,ギ酸,メタノール等炭素数が1のものに限られていた。今回の技術が実用化できれば,燃料として実用がより期待されるエタノールを太陽光と二酸化炭素から作り出すことができるようになる。

研究グループでは,天然ガスであるメタンと二酸化炭素から酢酸を合成する技術を,酢酸菌等の利用により組み込むことで,太陽光と二酸化炭素からエタノール燃料を生成できる新たな人工光合成技術への展開に取り組みたいとしている。

関連記事「NEDO,人工光合成の水素製造でエネルギー変換効率2%を達成」「北大,可視光を用いて空気中の窒素をアンモニアに変換する人工光合成を開発」「北大ら,可視・近赤外光の利用と発生した水素・酸素の分離が同時に可能な人工光合成システムを開発