エネルギー問題解決は植物に学べ!? 人工光合成が世界を変える

2021.06.02 デイリーコラム

理科の授業で習った光合成は植物が主役だった。「植物は太陽光と水と二酸化炭素からデンプンなどを作って酸素を放出します。人間の吐く二酸化炭素を酸素に換えてくれる植物を大切にしましょう」という流れだった。

しかし、いま注目の「人工光合成」の主役は植物ではない。水素である。

太陽のエネルギーをいかに効率活用するか

植物の光合成には大きく2つのプロセスがある。1つ目は太陽光で水が分解されるプロセス。このとき、植物のなかでは触媒が働き、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸(NADPH)とアデノシン3リン酸(ATP)という物質が産生される。これを「明反応」と呼ぶ。2つ目は太陽光を必要としない「暗反応」。明反応で産生されたNADPHとATP、そして二酸化炭素(CO2)からデンプンなどの炭水化物が作られるプロセスだ。

植物のように地球上のどこにでもある材料を使って炭水化物を自在に作り出すことができれば、食糧不足やエネルギー問題などの解決につながる。そのため光合成の研究は古くから行われているが、水の入ったコップに太陽光を当てても何も変化が起こらないように、材料さえあれば反応が起こるわけではなく、植物の光合成の再現には至っていない。

人工光合成とは植物の再現ではなく、太陽光のエネルギーと水と二酸化炭素を使って、酸素や炭水化物などの有用な物質を人為的に作ることをいう。植物の光合成に照らし合わせれば、太陽光エネルギーで水を分解するプロセスと、二酸化炭素で有用な物質を作るプロセスから成る。植物の場合は有用な物質としてデンプンなどを作るが、人工光合成ではプラスチックの材料や燃料となる物質を作ることもできる。

トヨタグループの豊田中央研究所が研究を進めている人工光合成の基本原理。太陽光のエネルギーと水、二酸化炭素を使って有用な物質を生み出す。
トヨタグループの豊田中央研究所が研究を進めている人工光合成の基本原理。太陽光のエネルギーと水、二酸化炭素を使って有用な物質を生み出す。拡大
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