腐食性メタン菌の機能を活用した電気メタン合成の高度化

利用腐蚀性甲烷细菌的功能进行复杂的电甲烷合成

基本信息

批准号：
22K05420
负责人：
平野伸一
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Central Research Institute of Electric Power Industry
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05420/
关键词：
微生物腐食メタン菌電気メタン合成金属腐食細胞外電子移動

项目摘要

金属腐食を引き起こす腐食性メタン菌は固体金属から電子を獲得する活性が高いと考えられている。本研究では、淡水環境から単離した腐食性メタン菌に対して、電極から電子を供給する電気培養法を適用することで、電気メタン合成手法の高度化を目的としている。腐食性メタン菌Methanobacterium sp. TO1株の電極との電子授受特性を電気化学的な手法を用いて評価した結果、-0.6 V (vs Ag/AgCl) 以下の電位で電極からTO1株細胞へ電子が流れることを確認した。-0.6 V以下の電位を印加することによりメタン合成が可能であると考えられた。次に、通電によりメタン合成が生じるか確認するとともに、メタン合成を効率化するためのカソード電極の検討を行った。炭素板をカソード電極とした電気培養槽を用い、-0.7 Vの電位を印加した条件でTO1株の培養を行った結果、還元電流の増加に伴ったメタン合成を検出できた。反応効率の向上を目指し、より多くの菌体がカソード電極表面で反応できるように、電極表面での菌体保持をサポートするため炭素繊維を炭素板表面に結束した電極とステンレスメッシュで炭素繊維を挟み込んだ電極を試作し、電気培養試験 (-0.6～-0.8 V) を行った。メタン合成量を比較した結果、ステンレスメッシュで炭素繊維を挟み込んだ電極に、-0.8 Vの電位を印加した場合において、より高いメタン生成量が得られた。引き続き、電極、電気培養槽の検討を行うことで、より高いメタン生成を目指す。

据认为引起金属腐蚀的腐蚀性甲烷细菌具有很高的活性，可以从固体金属中获取电子。这项研究旨在通过应用一种电培养方法来改善电甲烷合成方法，在该方法中，将电子从电极提供到从淡水环境中分离出的腐蚀性甲烷细菌。腐蚀性甲基杆菌的电子交换特性。使用电化学技术评估TO1菌株，并确认电子从电极流向-0.6 V（VS AG/AGCL）或以下的电势。据认为，通过应用-0.6 V或更少的电势可以实现甲烷合成。接下来，已确认是否由于电流传导而发生甲烷合成，并检查了阴极电极以提高甲烷合成的效率。 TO1菌株是在使用带有碳板作为阴极电极的电培养基量施加-0.7 V的条件下进行培养的，并检测到甲烷合成并伴随着还原电流的增加。为了提高反应效率，我们创建了一个电极，其中碳纤维结合到碳板的表面和一个电极，将碳纤维夹在不锈钢网之间的电极中，以便更多的细胞可以在阴极电极的表面反应，并进行电培养测试（-0.6至-0.8 V）。由于比较了甲烷合成的量，当将-0.8 V的电势应用于夹在带有不锈钢网格的碳纤维之间的电极上时，获得了更高量的甲烷。我们将继续研究电极和电培养罐，以实现较高的甲烷产生。