農業にも活用できる「微生物燃料電池システム」、農研機構と旭化成エレクトロニクスが開発

農研機構は旭化成エレクトロニクス株式会社と共同で、水田や池に設置できる安価で実用的な微生物燃料電池と、その電力を効率的に回収するエナジーハーベスタを開発した。この2つを組み合わせた微生物燃料電池システムは、気温やCO2濃度などを測定するセンサーの駆動に利用できるという。

微生物燃料電池システム完成へ


農研機構は旭化成エレクトロニクス株式会社と共同で、微生物燃料電池を電源としてセンサーを駆動できるMFCシステムを開発した。
この開発には2つの課題解決が大きなポイントとなった。

(1)有機物を分解し発電する新しいバイオ電池(MFC)の改良

MFCとは、発電細菌が環境中に存在する有機物を分解して発電する新しいバイオ電池を指す。従来型のMFCは高価な部材が使われているので製作コストが高く、さらに電極などが劣化しやすい欠点があった。
そこで農研機構は、炎で酸化した電極をMFCの負極として使用することで、低コストかつ長期の使用に耐えるMFCを開発に成功。このMFCは水田や池など水がある環境に設置して利用できるという。

(2)少しの電力でセンサー稼働「超低消費電力型エナジーハーベスタ」を開発

またMFCでセンサーを駆動させるためには、電気エネルギーを効率的に回収して出力電圧を上昇させるエナジーハーベスタが必要とされている。従来型のエナジーハーベスタの回収効率は低く、実用化の障害になっていた。

そこで、旭化成エレクトロニクス株式会社は、新しい超低消費電力型エナジーハーベスタを開発して、従来型では電力を回収することができなかった低出力のMFC(2 μW)からでもエネルギーを回収できることを実証した。



異常気象などの発生予想にも貢献

今回、炎酸化ステンレス鋼電極を用いたMFCと、新規エナジーハーベスタを組み合わせたシステムにより、従来では不可能だったCO2センサーの駆動に初めて成功したのだった。

この成果により、MFCを唯一の電源とした自立駆動型センサーの開発に利用できるという。水田にセンサーを設置して気温や水温などを測定することで、施肥量、収穫量、作物病害の発生を予想するモデル構築に役立つと期待されており、地球上の様々な地点の河川や湖沼にセンサーを設置してCO2濃度を測定すれば、地球温暖化の動態解析や異常気象の発生予想など気象学への貢献も期待されている。

<参考URL>
(研究成果) センサーを駆動できる微生物燃料電池システムの開発
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WRITER LIST

  1. 川島礼二郎
    川島礼二郎(かわしまれいじろう)。1973年神奈川県生まれ。筑波大学第二学群農林学類卒業。フリーラインスの編集ライターとして、テクノロジーをキーワードに、農業雑誌・自動車雑誌などで執筆・編集活動中。
  2. 蒼井ネコ
    農学系の兼業ライター。某大学農学部、某農業レストラン、某飲料会社商品企画を経て、現在は某マルシェアプリでwebマガジン編集として働きながら、猫様のお世話をしている。
  3. 柴田真希
    管理栄養士。㈱エミッシュ代表取締役。Love Table Labo.代表。27年間悩み続けた便秘を3日で治した雑穀や米食の素晴らしさを広めるべく、雑穀のブランド「美穀小町」を立ち上げる。現在はお料理コーナーの番組出演をはじめ、各種出版・WEB媒体にレシピ・コラムを掲載する他、食品メー カーや飲食店のメニュー開発やプロデュースなどを手がける。『私は「炭水化物」を食べてキレイにやせました。』(世界文化社)、『はじめての酵素玄米』(キラジェンヌ)など著書多数。
  4. 大城実結
    おおしろ みゆう。フリーランス編集ライター、大城文筆事務所所長。一次産業ほか地域文化、アウトドアなどお天道様系分野を専門に編集・執筆している。自転車で鍛えた脚力を活かし、農家さんのお手伝いをしながらインタビュー取材を積極的に行う。玉掛け免許と床上式操作クレーン免許所持。
  5. 井中優治
    いちゅうゆうじ。株式会社収穫祭ベジプロモーター。福岡県農業大学校卒。オランダで1年農業研修。元広告代理店勤務を経て、新規就農6年目。令和元年5月7日に株式会社収穫祭を創業。主に農業現場の声や九州のイベント情報などを発信している。