ショック！このコンピューターはシアノバクテリアで稼働しており、6か月間ノンストップで稼働している。

ほとんどの人が藍藻類について考えるとき、悪臭を放つ泡と蔓延する「緑の潮」を思い浮かべます。

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しかし、人々から軽蔑されていた青い藻が、科学者によって新しい世界を創造するために使われるとは誰が想像したでしょうか？

ケンブリッジ大学、ミラノ大学、ARMとその協力者からなる研究チームは、藍藻類を詰めた小型容器を使用して、ARMマイクロプロセッサ（ARM Cortex-M0+）に6か月間継続的に電力を供給し、実験終了後6か月間も発電が継続しました。

図 |シアノバクテリアで満たされた容器はコンピューターに電力を供給することができる（出典：ニューサイエンティスト）

この発電できる小型容器は単三電池（5号電池）ほどの大きさで、アルミニウム金属と透明プラスチックでできているそうです。小さな容器内のシアノバクテリアは光合成を通じてコン​​ピューターに継続的に電力を供給します。

「光合成によるマイクロプロセッサの駆動」と題された関連研究論文が、科学誌「Energy & Environmental Science」に掲載されました。

論文によれば、将来的には、同様の光合成発電機が、希少で持続不可能な材料を必要とせずに、さまざまな小型装置に安価に電力を供給できるようになるかもしれないという。

そこで疑問なのは、将来、コンピューターデバイスが自ら電気を生成できるようになるかどうかです。

藍藻のパワー！

研究論文の共同筆頭著者であるパオロ・ボンベッリ氏は、2021年2月から8月にかけてこれらの小型発電機を自宅の窓辺に設置し、研究チームと協力して一連の実験を通じてシアノバクテリアの発電メカニズムを研究した。

コンピューターは、45 分間のサイクルで連続する整数の合計を計算することで計算ワークロードをシミュレートしましたが、これには 0.3 マイクロワットの電力が必要でした。一方、15 分間待機するには 0.24 マイクロワットの電力が必要でした。

その後、コンピューターは測定された出力電流値をクラウドに保存し、研究チームが分析できるようにします。

研究チームは当初、コンピューターの電源には2つの源があるのではないかと推測していた。シアノバクテリア自体が電子を生成して電流を発生させるか、シアノバクテリアが反応条件を作り出して容器内のアルミニウム陽極を腐食させ、電子を生成するかのいずれかである。

図｜模式図

しかし、実験結果によると、アルミニウム陽極には明らかな劣化や腐食は見られませんでした。そのため、研究チームは最終的にシアノバクテリアが電流の大部分を生み出していると結論付けました。

さらに、シアノバクテリアは日中の光合成中にエネルギーを蓄えることができるため、シアノバクテリアで満たされたこの電力コンデンサは夜間も電気を生成し続けることができると研究者は考えています。

ほんの小さな一歩

研究チームは今回の実験で第一歩を踏み出したが、シアノバクテリア発電をより大規模に利用するにはさらなる研究が必要だと考えている。

「現段階では、屋根に（シアノバクテリア発電機を）設置しても、家に（十分な）電力を供給することはできない。まだやるべき研究がたくさんある」と論文の責任著者であるCJ・ハウ氏は述べた。

しかし研究チームは、この技術は携帯電話の充電や環境センサーなど、多くの電力を必要としない機器に低・中所得国の農村部で使用できるとも述べている。

この発電システムは概念実証に過ぎないが、研究チームは、この持続可能で手頃な価格の分散型電源が将来、モノのインターネット内の電子機器に十分な電力を供給できるようになることを期待している。

従来の電池や太陽光発電に比べて藻類を使用する利点は、環境への影響が少なく、継続的に電力を供給できる可能性があることです。

将来、巨大な浮遊する「睡蓮の葉」が藻で覆われ、洋上風力発電所の隣で移動式発電所として機能する日を想像してみてください。

参考文献:

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/ee/d2ee00233g

https://www.newscientist.com/article/2319584-computer-powered-by-colony-of-blue-green-algae-has-run-for-six-months/