物質・材料研究機構の岡本章玄主幹研究員と海洋研究開発機構の若井暁主任研究員は、環境中に微量で存在する微生物を低コストで濃縮する技術を開発した。微生物表面を磁性粒子付きの高分子ポリマーで覆い、磁石で引き寄せて集める。電気細菌の濃縮に応用すると、微生物発電が起こるまでの時間が通常の数週間から３０分になり、電流は約１６倍になった。電気細菌で問題になる配管腐食の可能性を検査するのにも利用できると見込む。

まず磁性粒子に分子鎖をつなげ、先端に重金属のオスミウムがある磁性粒子を作製した。次いで微生物膜の表面酵素で特定の有機物を反応させると、重合反応でできたポリマーが微生物を覆う。このポリマーがオスミウムと錯体を形成することで、微生物は磁性粒子をまとう。磁石を近付けると磁性粒子によって微生物が集まり、濃度が上がる仕組みだ。

細胞膜の内外を貫くたんぱく質によって電子を流し、自身のエネルギー代謝を行う電気細菌にこれを応用した。電気細菌は、廃水処理と発電を同時に行うバイオプロセスへの応用など環境・エネルギー分野で近年、注目されている。

通常は電気細菌の濃度が低いため、廃水などに作用させても発電が始まるまで数週間かかる。今回の手法で濃縮すると、電気細菌の割合が２００倍になり、３０分で発電を開始。生じた電流は約１６倍になった。

電気細菌は石油パイプラインや処理水の貯蔵施設などにおける金属腐食への影響が問題になる。硫化水素を発生する従来の腐食菌と異なる仕組みを研究する上でも、新手法による電気細菌の濃縮は期待されそうだ。