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zoom RSS 太陽光を受けて水素発生に資するヒドロゲナーゼは人類の救世主となるか?

<<   作成日時 : 2015/01/27 22:59   >>

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昨日のブログのコメント欄で「匿名様」より次の記事を紹介されました。★印で追補もいただいています。ここでいうヒドロゲナーゼとは、一般的な栄養素より水素ガスを作り出す酵素のことです。私もこの分野には興味がりますので、最近の流れを少し見てみることにしました。

(紹介を受けた記事)

東京新聞
http://www.tokyo-np.co.jp/s/article/2015012601002138.html

水素分解の様子を解明、日本人ら 燃料電池応用へ
2015年1月27日 01時00分

 水素を分解し電気エネルギーを生む燃料電池の材料として応用が期待される酵素「ヒドロゲナーゼ」が、水素を分解する様子をドイツ・マックスプランク化学エネルギー変換研究所の日本人研究者らのチームがデータ解析により初めて突き止め、成果を27日付の英科学誌ネイチャー電子版に発表した。
 ヒドロゲナーゼは主に微生物が持つ、水素の分解と合成を触媒するタンパク質。実用化のため、人工的に作るには水素分解の詳しい仕組みを明らかにする必要がある。
 チームの西川幸志さん(現・兵庫県立大特任助教)は「ヒドロゲナーゼは効率良く水素を分解でき、安価な人工触媒の開発に役立ちそうだ」と説明。
(共同)
−−−−−−−−−−−−−−−−−−
★ この酵素はプラチナの600倍以上もの水素製造活性があるそうです。

※この600倍の元文献は「 燃料電池の白金極を超える水素酵水素酵「 S–77 」電極 の開発 に成功」(白金の637倍の活性)」であると思います。



まずはヒドロゲナーゼ(Wikipedia)

ヒドロゲナーゼ (hydrogenase) は、分子型水素 (H2) の可逆的な酸化還元反応を触媒する酵素である。この酵素は嫌気性代謝において重要な役割を果たしている。

3.緑藻 Scenedesmus obliquus の葉緑体から発見された水溶性で単量体の鉄ヒドロゲナーゼ。このヒドロゲナーゼは H2 生成反応を触媒する。なお、[Fe2S2] フェレドキシンは酸化還元電位が低いため、光合成の際にヒドロゲナーゼに電子伝達を行う電子供与体として機能する。



バイオミディア 2011年第2号

水素で車が走る未来へ ―新しいヒドロゲナーゼの発見―

温暖化ガスを増やさない水素製造法としては,光合成細菌や嫌気性細菌などのヒドロゲナーゼの利用が考えられる.ヒドロゲナーゼは下記の反応を触媒する酵素である.
  2H+ + 2e− ⇄ H2
光合成細菌は,エネルギー源として太陽光を利用できる.しかし78%の高い窒素含量を持つ大気下では,次
式に示すように窒素固定によって水素を自己消費する.
  N2 + 3 H2 ⇄ 2NH3
そこで光合成細菌を利用するには,波の穏やかな海洋または広大な平原の表面に透明プラスチックケースを多
数並べて,大気に触れさせず密閉して培養する必要がある.



以上のことより次のことが想像できる。

有機物を入れた培地に光合成細菌を増殖させて光を当てることにより水素を発生させる。この時には、酸素があってはならない。また、おそらくは窒素があってもならない。水素雰囲気とするのが一番いいのかもしれない。将来的には、環境の影響を最小限とし、しかも光合成効率を高めるために、微生物の酵素に似せた有機金属化合物がヒドロゲナーゼの役割を果たすようになるだろう。

生成物が水素ではなくてメタンのときの話ですが、「太陽光エネルギー利用化学物質合成の効率が、植物を初めて超えた(2014年月日ブログ)」にも示したように、微生物酵素ではまだまだ効率が悪い。やはり将来的には化学的に合成された酵素が本命となるものと、私は思っています。

どれだけ効率が悪いのか・・・・

光生物学的水素生産研究開発の提案 −再生可能なエネルギー源の創設を目指して−
画像



地球上に太陽光は燦々と降り注いでいるが、その光合成効率は至って悪い。人類は毎年、地球上で光合成されるバイオマスエネルギーの実に1/10ものエネルギーを使っている。この人類が使用するエネルギーを太陽光から合成しようとすると、よほど効率を上げないことには、地上での太陽光受光面積がいくらあっても足りない計算となる。そう考えると、いま話題になっている光合成による水素やメタンの製造は、あくまでもエネルギーの一部補完であり、決して主役の座に躍り出られるものではないことは容易に想像できる。




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コメント(1件)

内 容 ニックネーム/日時
水素の分離精製が大仕事ですね。
匿名
2015/01/28 09:03

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