廃棄メタンを3Dプリント担体で化学品に、液相反応器の10倍超の性能

埋立地や下水処理場からはメタンが出る。温室効果はCO2の数十倍で、集めて燃やすか、発電に使うのが一般的な扱いになる。ただし燃やせばそれで終わりで、炭素としての価値は残らない。微生物にメタンを食べさせて化学品に変える道もあるが、ここには物理的な壁がある。メタンは水に溶けにくい。

従来の方式では、タンクに液体を張って微生物を浮かべ、そこへガスを吹き込んで撹拌する。溶けにくい気体を無理やり液に溶かすため、撹拌に電力を食う。溶けた分しか反応に使えないので効率も上がらない。

米ローレンス・リバモア国立研究所（LLNL）のファン・チエン氏らの研究グループは、この前提を外した。3Dプリントで格子状の担体をつくり、その薄い壁の中にヒドロゲルとともに微生物を保持する。ガスは液に溶かすのではなく、担体を通り抜けて流れる。微生物は壁の中にいるので、ガスとの接触面が構造としてつくられる。

結果として、従来の液相システムと比べて10倍を超える性能を示し、しかも消費電力は少ないという。撹拌をやめられたことが電力側に効き、接触面積を稼げたことが性能側に効いた形である。

つくられるのはコハク酸である。ポリマーの原料になるほか、医薬品の安定化や食品の風味づけにも使われる。燃料として燃やすより単価の高い出口にあたるため、処理費用を負担する側から見て成立させやすい。

規模は2ミリリットルから始めて1リットルまで拡大した。研究グループは、実地への展開にはさらなるスケールアップが必要だとしている。成果は学術誌Scientific Reportsに掲載された（DOI 10.1038/s41598-026-54237-1）。