植物の光合成をお手本に、新たなエネルギーの開発を

政府も力を入れる一石二鳥のプロジェクト

光を受けた植物は、光合成によって葉緑素の中で、エネルギーを生み出します。言わば光合成の最初の段階は太陽電池なのです。植物はその電池を使い、水から酸素、二酸化炭素から炭水化物を生み出します。この過程をもし人工的に行うことができれば、二酸化炭素を削減することができ、また炭水化物のようにエネルギーを蓄えた有機物を作り出せる可能性があります。環境保全と化石燃料に代わる新たなエネルギーの開発、その両面をにらむという「一石二鳥」をめざす、人工光合成の研究は日本のサイエンス界が力を入れているテーマのひとつになっています。

複雑な光合成の一部を再現

具体的には、半導体材料や金属触媒に光を当てることで二酸化炭素を還元する反応、もしくは水の電気分解のような反応を起こすことはできないかという、光合成の機能の一部に特化した内容の研究が行われています。光合成は複雑なプロセスから成っており、試験管の中ですべてを完結することは難しいのです。実際には二酸化炭素から炭化水素を作るだけでもかなり大変なのですが、もし人工光合成により二酸化炭素を一酸化炭素にすることができれば、それだけで大きな一歩だと言えます。一酸化炭素に触媒反応を用いて燃料として使える炭化水素を作るノウハウはすでに確立していますから、その手前の一歩が待たれているのです。

光による新たな反応システムの開発

人工光合成の研究には国のバックアップも手厚く、それだけに早い実現が望まれています。半導体や金属触媒を使った人工光合成はさまざまな機関が研究をし、効率も上がっているため、10～20年後には実用化のめどが立っています。さらに、二酸化炭素から一酸化炭素をめざすだけではなく、有機化合物に光を当てることで、化学変換が進むという「光」による新しい反応系が構築できるかもしれません。いずれにしても、人工光合成は人類の夢であり、生物学から半導体工学に至るたくさんの研究分野に関係した、新しい広がりが期待される分野だと言えるでしょう。

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先生情報 / 大学情報

電気通信大学情報理工学域 III類（理工系）化学生命工学プログラム教授平野誉先生

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有機光化学、光生物化学、超分子化学

メッセージ

美しく光るホタルは小さな体にもかかわらず、とてつもなく光る力を持っています。高い効率で光の粒を生み出したり、発光を点滅させるという、試験管の中では起こせないような現象を難なくやり遂げているからです。ほかにも素晴らしい機能を持った生物はたくさんいます。そんな彼らから機能を学び、応用していくことで、今までなかった技術の開発が可能になっていくのです。光に関わる新技術は、医療やエネルギー問題、二酸化炭素の削減などの分野で、大きな将来性を秘めています。ぜひこの大きなテーマに挑戦してください。

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