再び脚光を浴びる人工光合成

酸化チタンに光を当てると水が分解することを当時大学院生の 藤嶋昭 氏が発見して以来、これを発展させようと数多くの研究がなされてきた分野が 人工光合成 です。 人工光合成とは読んで字の如く光合成を植物の力に依るのではなく 人工的に発生させようと言う研究です。

光合成とは植物が光を浴びて養分を作り出す、 と言う様な曖昧な覚えしかないのですが、これともう一つ、 植物は二酸化炭素を吸って酸素を吐き出してもいるのを併せて光合成と呼ばれるのは ちゃんと小学校の理科の時間を聞いていた人にはお分かりでしょう。 養分と酸素を供給してくれる地球上にも人間にも 大事な役目を植物は担っていることを教えようとしている訳ですね。

この植物の光合成にまとまる2つの役目が分断されて覚えている方が居るとすれば それも強ち不自然な話しではないのは光合成の作用はその通り2つに分けられるそうなのです。

一つ目が 明反応 (第1プロセス)で水を水素と酸素に分解します。 これによって植物は酸素を吐き出す訳です。

二つ目が 暗反応 (第2プロセス)で明反応で出来た水素と空気中の二酸化炭素から養分(有機物)を作り出します。 ここで二酸化炭素が消える訳ですね。

この人工光合成の研究成果が 去年2011年の東日本大震災以降に次々と上げられて来ています。 以下に挙げて見ましょう。

エネルギー危機に直面するとこの人工光合成の研究は活気付くのでした。 石油ショックの後に第1次のブームがありましたが 石油価格の下落と共にその勢いは削がれてしまいました。 今又活況を見せ始め、第2次のブームが始まりつつあるとも言えます。

人工光合成の要諦は明反応に有るとされます。 なんとなれば水素があればなんでも出来るとされるからです。

水素の形では電池のように放電することもなく大量に長期間の備蓄可能になります。 水素は電気に変換され燃料電池としても機能します。 また燃焼に依ってタービンを回す発電も可能です。 広義の人工光合成には太陽光発電も含まれますが、 それは得られた電力で水を電気分解し水素を得られるを以てのことなのでした。

更には水素は二酸化炭素と化合しガソリンやエタノールの合成もなります。 また窒素と合成すれば食料生産を活性化する化学肥料にもなります。 以上挙げたような用途の幅広さを以て水素があればなんでも出来るとされるのです。

太陽エネルギーには再生可能エネルギーとして従来3つの形態が周知されて来ました。 太陽光発電、太陽熱、バイオマスです。 人工光合成は無尽蔵とも言える太陽エネルギーの一つの利用法として、 第4のバリエーションとしてもっと周知されるべきでしょう。

大震災以降のエネルギー問題への関心の高まりで 様々な代替エネルギー研究が活況を呈し更には実用化されています。 人工光合成は長年の研究成果の積み重ねも有り、 更には再生可能エネルギーへの世論の期待も有って、 今回は第1次ブームのように萎縮したりはしないのではないでしょうか。

参考URL

追記 (2012年7月30日)
パナソニックからプレスリリース 窒化物半導体の光電極による人工光合成システムを開発 が配信されました。 世界最高の効率0.2%(2012年7月30日時点)で有機物を生成するシステムです。 二酸化炭素を資源化し、循環型エネルギー社会の実現に大きく前進するとしています。

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