開発への道筋が見えてきた、夢の技術人工光合成 2022年に総合実証試験のスタート目指す
地球に無尽蔵に降り注ぐ太陽光エネルギーを使って植物が栄養を作りだすように、人工的にエネルギーを作り出す「人工光合成」が注目を集めている。日本は世界でも最先端を走っているとされ、地球温暖化を防ぐ切り札になりうる夢の技術として期待は大きい。
理科で学ぶ植物の光合成は、葉で太陽の光を集め、そのエネルギーを使って水と空気中の二酸化炭素（CO2）から、有機物（炭水化物や糖）と酸素を作り出す。
太陽エネルギーとCO2というコストの掛からないものが原料
植物の力を経済成長に生かす（画像はイメージ）
「人工光合成」は、光合成と同様に、太陽光エネルギー、水、水素という無尽蔵な資源から燃料になるメタノールや化学製品の基礎原料となるエチレンなどの多様な物質を生み出す技術。つまり、無尽蔵の太陽エネルギーと地球を温暖化させる悪役のCO2という無尽蔵でコストの掛からない原料から、酸素や有機物を作り出す正に一石二鳥、三鳥の究極のエコサイクルだ。
光合成の反応の中に、光エネルギーによって水分子を酸素と水素イオン、電子に分解するプロセスがあり、その水素イオン、電子とCO2から糖を合成する。ここでカギを握るのが、この2つの過程の化学反応を促進する「触媒」で、人工光合成技術の開発も、この触媒の開発がポイントになる。
研究の歴史を振り返ると、大きな一歩が記されたのが1972年に英科学誌「ネイチャー」に発表された本多健一東京大学名誉教授らによるによる論文で、酸化チタンを使って初めて人工的な「光触媒」を行った。これは筆者の名を取って「本田・藤嶋効果」と呼ばれる。さらに2011年4月、「大阪市立大の神谷信夫教授が発表した論文で、世界的に人工光合成の本格的な研究熱に火を付けた。光合成で水を分解する際に触媒として働く「マンガンクラスター」という原子構造を初めて突き止めたことから、これに似た触媒を開発すれば、人工光合成が実現できるという開発への道筋が見えたのだ。
