3Dプリンターで「発電するキノコ」を作り出すことに研究者が成功

電力は現代社会に欠かせないものであり、地球温暖化を懸念する動きから再生可能エネルギーを利用した発電方法の開発が世界中で試みられています。そんな中、アメリカの研究者が「3Dプリンターを使ってマッシュルームとバクテリアを組み合わせることで、『発電するキノコ』を作り出すことに成功した」と報じられています。

Bacterial Nanobionics via 3D Printing - Nano Letters (ACS Publications)
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.8b02642

Mushrooms plus bacteria equals a new source of electrical | Cosmos
https://cosmosmagazine.com/biology/mushrooms-plus-bacteria-equals-a-new-source-of-electrical-energy

‘Bionic mushrooms’ that generate electricity created by scientists | The Independent
https://www.independent.co.uk/news/science/bionic-mushroom-electricity-light-bacteria-graphene-science-research-technology-a8622006.html

スティーブンス工科大学のManu Mannoor教授が率いる研究チームは、マッシュルームと光合成を行ってエネルギーを作り出す細菌であるシアノバクテリアを組み合わせることで、発電する機構が作れるのではないかと考えました。

そこで研究チームは3Dプリンターを用いて、生きているマッシュルームのかさの部分にさまざまな加工を施したとのこと。まずはグラフェンに電気的特製を付与したグラフェンナノリボンを含んだインクで、木の枝のように分岐したパターンを3Dプリンターを使ってマッシュルームのかさに描きました。続いてシアノバクテリアを含むバイオインクを用いて、複数の点でグラフェンナノリボンのインクと交差するようならせん状のパターンをかさに描いたそうです。

その後マッシュルームに光を照らすとシアノバクテリアが光合成を始め、光化学的反応によって発生した「光電流」が細菌の表面から流れ、グラフェンナノリボンの導電ネットワークを介して移動しました。マッシュルームのかさに付着したシアノバクテリアの光合成を促すことで、研究チームは65ナノアンペアという微弱な電気を発生させることに成功したと述べています。

今回作ることができた電力はわずかなもので、実際に何かの電気機器を動かすようなことはできません。しかし、研究チームは大量の発電キノコを作り出して並べることで、やがてはLEDライトを点灯させることもできると考えているとのこと。

また、今回の実験は3Dプリンターを用いてさまざまな細菌を自由に配置し、細菌が持つ特性を利用できる可能性を広げたものといえます。シアノバクテリアとマッシュルームは自然界で共生生活にある存在ではありませんが、3Dプリンターを用いた組み合わせにより、生きた発電機構を作り出すこともできることがMannoor氏によって実証されました。

Mannoor氏は「現実の自然には存在しない生物種の組み合わせにより、革新的なバイオ構造を生み出すことができます」と述べており、微生物の持つ可能性に目を向けることで、今後さらに多くの発見が可能だとしています。シアノバクテリアをマッシュルームのかさにのせた場合、マッシュルームがシアノバクテリアへ光合成に必要な水分を供給し、同密度のシアノバクテリアを通常のシート上に並べた場合と比較して8倍の光電流を取り出すことができたとのこと。また、通常のシートにのせた場合と比べ、シアノバクテリアが数日間長生きするというメリットも確認されたそうです。

「さまざまな微生物界を工学的に統合することによって合理的な生体共生の存在を探り、多くのメリットを得ることができる」と、研究チームは述べています。

by Lauren Tucker