「グリーンエネルギー」と、真にグリーンなエネルギー、つまりブルーグリーンエネルギーがあります。ラン藻として知られる、光合成を行うシアノバクテリアのカラフルなコロニーが、コンピューターのマイクロプロセッサに6ヶ月以上電力を供給することに成功したことが、木曜日にEnergy & Environmental Science誌に掲載された研究で明らかになりました。
研究者らによると、この小型バイオベース電池代替品は、供給不足と需要増加が続く希土類元素やリチウムといった材料を使わずに小型電子機器に電力を供給する手段として役立つ可能性がある。さらに、このシステムは電力格差を埋め、農村部や低所得国の人々に新たな電力供給源を提供する可能性もあると、ケンブリッジ大学の生化学者で論文の筆頭著者であるクリス・ハウ氏はプレス声明で述べた。
パンデミックによるロックダウン中、藻類コンピューターシステムは、ケンブリッジ大学の別の生化学者、パオロ・ボンベリ氏の自宅の窓に設置されました。ニューサイエンティスト誌の報道によると、このシステムは2021年2月から8月までそこに置かれ、その間ずっと稼働していました。公式テストからさらに6ヶ月間、科学者たちは藻類の装置とコンピューターは稼働し続けたと述べています。
マイクロプロセッサは既に切断されていますが、シアノバクテリア装置は引き続き電流を生成しています。「まだ稼働しており、今後も長く稼働し続けることを願っています。光、温度、水の条件が適切であれば、いつ停止するかは予測できません」とボンベリ氏はギズモードへのメールで述べています。これに対し、ギズモードは「微生物よ、よくやった！」と返答しています。
シアノバクテリアは太陽光からエネルギーを吸収し、それを自らの栄養源とします。本研究では、研究者らは、エネルギーを供給する微生物（具体的にはシネコシスティス属）を、単三電池ほどの大きさのプラスチックとスチール製の容器に、アルミニウムの陽極とともに入れました。
実験中、接続されたマイクロプロセッサは、一連の計算を実行し、その後自身の動作を確認するようにプログラムされていました。この動作は45分ごとに行われ、その後15分間のスタンバイ状態が続き、シアノバクテリアユニットを唯一の電源として、数か月間連続して実行されました。
研究者たちは、このシステムがどのように電流を生み出すのかについて、2つの仮説を提示した。いわゆる「電気化学」モデルでは、微生物はアルミニウム陽極が酸化するのに適した条件、つまり電子を放出し、それが電気出力を生み出すという。一方、「生物電気化学」モデルでは、シアノバクテリア自身が電子を生成し、それがバクテリアの膜を介してアルミニウム陽極に伝達され、電流を生み出すという。アルミニウム陽極は経時的にあまり劣化していないように見えるため、研究者たちは後者の説明の方が前者よりも可能性が高いと考えている。
藻類は餌を得るために光源に依存しているにもかかわらず、バイオシステムは暗闇の中でもマイクロプロセッサを動かすのに十分な電力を生産し続けました。科学者たちはこの現象を、基本的に食べ残しによるものと説明しました。光がある時はシアノバクテリアが過剰な量の餌を調理し、暗い時は微生物が余剰分を食べ続けたのです。
Arm Cortex-M0+と呼ばれるマイクロプロセッサを搭載したこのコンピューターは、実験中、平均1.05マイクロワットの電力と1.4マイクロアンペアの電流を消費し、シアノキューブからの電圧は0.72Vでした。参考までに、標準的な単三電池は初期電圧が1.5Vで、使用とともに低下します。
実験結果は有望ではあるものの、テストされたコンピュータープロセッサの消費電力はわずか0.3マイクロワットと非常に少ないことを念頭に置くことが重要です。ちなみに、エネルギー効率の高いLED電球でさえ約10ワットを消費します。ハウ氏はニューサイエンティスト誌に対し、この小さな単三電池サイズのデバイスがどの程度の規模に拡張できるかを正確に知るには、さらなる研究が必要だと述べています。「現段階では、屋根に設置しただけでは家の電力供給を賄うことはできません。」
更新 2022 年 5 月 13 日午後 5 時 8 分 (東部標準時)：この投稿は、生化学者で研究者の Paolo Bombelli 氏からの追加コメントにより更新されました。
