「人工的に作られた葉っぱ。」のブログ記事｜オリジナル同人グッズの製作・印刷ならGoods工房

“温暖化“が進む地球。

その温暖化を食い止めるには温室効果ガスを減らす事が必要となります。

その温室効果ガスの一つである二酸化炭素を減らす一番シンプルな方法は植物の“光合成”。

二酸化炭素と水を取り込んで、でんぷんと酸素を作るというもの。

しかし、これを人工的に作りだしたいという事で世界中で“人工光合成”関連の研究がおこなわれているようなのでその最新情報をご紹介☆

■人工の葉っぱが光合成する日がきた　　2014.8.1

ロイヤル・カレッジ・オブ・アートの学生であるJulian Melchiorriさんが考案したのが人工的なバイオリーフ。

この人口の葉っぱ、地球上の普通の植物と同じように、光と水を与えると酸素を放出するんです。

素人的には本物の植物をスペースシップに積み込むのではだめなの？と思ってしまいますが、実は植物は無重力だと十分に育たない可能性があるのだそう。

そうはいっても無数の酸素タンクを積み込むよりは、植物のように酸素を生み出してくれるものを持っていくほうが効率が良いわけで…。

何か良い代替案はないものかとMelchiorriさんは考えたわけです。

 

＜開発したのはロイヤル・カレッジ・オブ・アート大学の卒業生であるジュリアン・メルキオッリ氏＞

最終的に彼が創り出したのは人工的なバイオリーフでした。

シルクリーフと名付けられたこの人工葉は絹タンパク質から作られた素材で作られており、その中に実際の植物細胞から抽出した葉緑体が閉じ込められています。

絹タンパク質からできている素材は植物と同様に呼吸するので、光と水を与えると中の葉緑体が酸素を作ってくれるのです。

もちろんこのシルクリーフは宇宙探索だけでなく、地球上でも活躍が期待されます。

例えば大きなビルの換気装置にナチュラルエアフィルターとして採用すれば、外から取り込んだ空気を酸素添加した空気に変えてビル内に送り出すことができます。

 

引用：ギズモードジャパン

まるで本物の木の葉の様なデザイン。

今回の開発は植物細胞から抽出した葉緑体とシルクからくつっているとの事なので“結局、動植物が必要なのでは？”といった疑問もありますが、

まずは人の手が加わったものでの実現という事で実用化されれば大きな一歩になるかと思います。

 

他は完全に植物なしの素材から生み出す新しい光合成の研究成果を二つ。

■可視光でアンモニア人工光合成に成功　　　2014.8.1

空気中の窒素を固定して、アンモニアを可視光で合成する新しい人工光合成に、北海道大学電子科学研究所の三澤弘明教授と上野貢生(こうせい)准教授、押切友也助教らの研究グループが成功した。

可視光を含む幅広い波長域の光エネルギーを電気エネルギーに変換できる酸化物半導体基板に金ナノ微粒子を配置した光電極で、この新しい人工光合成を実現した。

アンモニアは水素よりエネルギー密度が高く、将来のエネルギーキャリアとして注目されており、アンモニアの人工光合成には大きな可能性がある。

7月 17 日付のドイツ化学会誌Angewandte Chemie International Edition のオンライン版に発表した。

同じ研究グループは金微粒子などで水の光分解、水素と酸素の発生にも成功し、7月2日付の同誌に発表した。

いずれも、可視光による人工光合成に道を開く重要な成果として注目されている。

半導体の光触媒として現在広く使われている酸化チタンは、太陽光の中に5％程度含まれる紫外線しか利用できない弱点がある。

北大の三澤弘明教授らは、光と金属表面の自由電子の集団運動が共鳴するプラズモン共鳴現象が起きる金微粒子に着目して、化学反応の触媒としての活用を研究してきた。

＜ 光照射に基づいて金ナノ微粒子構造から基板のチタン酸ストロンチウム、ルテニウムへの電子移動と窒素の還元に基づいてアンモニアが発生する様子を記した模式図＞

引用：ハフィントンポスト

 

■北大、650～850nmの可視・近赤外光も利用可能な人工光合成システムを開発

北海道大学(北大)は7月9日、これまで利用することができなかった650～850nmの可視・近赤外光も利用可能な人工光合成システムを開発したと発表した。

同成果は、同大 電子科学研究所の三澤弘明教授、上野貢生准教授らによるもの。首都大学東京の井上晴夫特任教授、同大大学院 理学研究院の村越敬教授と共同で行われた。

詳細は、ドイツ化学会誌「Angewandte Chemie International Edition」に掲載された。

今回、光アンテナ機能を有する金属を担持したチタン酸ストロンチウム基板を用い、従来の人工光合成では利用することができなかった650～850nmの可視・近赤外光も利用可能な人工光合成システム開発した。

さらに、基板の表面と裏面に異なる金属を配置する極めて単純な反応チャンバにより水を光分解し、それぞれの面から水素と酸素を分離して取り出すことに成功し、従来とは異なる方法論で水素の分離が可能であることを示した。

今回のシステムでは、水分解に230mV程度のバイアスが必要だったが、今後はこれを0バイアスでも実現できるシステム構築を進めるとともに、水素だけではなく、アンモニアなどの水素エネルギー密度の高い化学物質への変換も推進し、車などの移動体への搭載も可能にする技術へと発展させたいとコメントしている。

引用：マイナビニュース

上の二つはどちらも、光合成が行える光の周波数帯域がより広くなる、つまりエネルギー効率が良くなるような研究成果のようです。

そのようなことからも、まだまだ人工光合成自体には効率という課題があるようです。

今後一層深刻化するであろう温暖化問題。

諸説ありますが、事実として空気中の二酸化炭素濃度は産業革命後から急速に伸びていることは事実です。

このままいけば、どんどん二酸化炭素の濃度が増えていくのは間違いありません。

そのことからも早く安価で効率のいい人工光合成の技術が確立されることを期待しています。

ありがとうございます。