科学者たちは、新たな研究によると、微生物に電気を供給して、真に環境に優しく生分解性のバイオプラスチックを生成する方法を見いだしたという。
この研究は、技術者が太陽光や風力から得た電気を、石炭や石油由来の電力と互換的に利用できるという発想に基づいている。あるいは、持続可能な方法で生成された電気を、物理的で有用なものに変えることもできる。
「わたしたちの惑星は、石油由来のプラスチックの大量使用とプラスチック廃棄物への対応を迫られており、持続可能なバイオプラスチックの製造方法を見つけることがますます重要になっています」と、セントルイス・ワシントン大学の生物学助教授であるアルピタ・ボース氏は述べる。「わたしたちは新たな解決策を見つけなければなりません。」
再生可能エネルギーは現在、米国の総エネルギー消費量の約11パーセント、発電量の約17パーセントを占めている。
再生可能電力の主な課題の一つはエネルギー貯蔵であり、晴れた日や風の強い時間帯に発電した電力をどのように蓄え、暗く無風の時間帯に利用するかという問題である。ボース氏は、断続的な電源による「余剰」電力の用途としてバイオプラスチックが適しているとし、それはバッテリー貯蔵の代替手段となり、また別の種類の燃料を製造するためにそのエネルギーを使う必要もないと指摘する。
ボース氏の研究室は、電気を食べる微生物からポリヒドロキシブチレート（PHB）と呼ばれるポリマーを生成するために、微生物電気合成を初めて利用した研究室の一つである。彼らが製造しているプラスチックは「持続可能で、カーボンニュートラルかつ低コスト」だとボース氏は述べている。
「バイオプラスチック製造における大きな課題の一つは基質の投入であり、これがコストに影響します」と、筆頭著者でありボース研究室の研究技術者であるタヒナ・ラナイヴォアリソア氏は述べる。
「R. palustrisR. palustris TIE-1のような多用途な細菌は、二酸化炭素、光、そして電気や鉄からの電子だけを効果的に利用してバイオプラスチックを製造できるため、バイオプラスチック製造に使用できる基質の範囲を広げるものです。」
関連論文は、Bioelectrochemistryに掲載されており、ボース氏の研究チームは、TIE-1が電子源として電気を利用する一方で、さまざまな形態の鉄とどのように相互作用するかを示している。研究者らは、微生物が利用する電極を特殊な種類の錆で手作業でコーティングし、PHBの生成速度を向上させたところ、電気の取り込み量が増加したという。
ボース氏は、微生物由来のバイオプラスチックは宇宙においても将来的な役割を果たすと考えている。宇宙飛行士は、地球からすべての道具を完成品として運ぶ代わりに、3Dプリンター技術を使って自ら道具を製造できるようになるという。
「わたしたちの観察結果は、地球上の資源が限られた環境だけでなく、宇宙探査や他の惑星でのその場資源利用（ISRU）においても、持続可能なバイオプラスチック製造の新たな道を開くものです」とボース氏は述べている。
本研究は、米国エネルギー省、国防総省、陸軍研究局、およびデイビッド・アンド・ルシール・パッカード財団の助成を受けたものであり、Journal of Industrial Microbiology and Biotechnologyに掲載されている。
