微生物の力を引き出し、廃棄物を資源へ変える環境技術

本学の「地域中核・特色ある研究大学強化促進事業（J-PEAKS）」による研究ユニットが取り組んでいる研究を紹介します。

（2026年11月現在）

ユニットリーダー

幡本 将史 教授（環境社会基盤系） （写真右）

サブユニットリーダー

上村 直史 准教授（物質生物系） （写真左）

滝本 祐也 助教（機械系） （写真中央）

渡利 高大 准教授（環境社会基盤系）

私たちの暮らしからは、毎日たくさんの廃棄物が生まれます。食品残渣などの有機性廃棄物は、処理に多くのエネルギーと費用を必要とし、温室効果ガスの発生や汚泥の残存も課題となっています。一方で、これらの廃棄物には、エネルギーや有用な化学素材へと変換できる大きな可能性が残されています。

本研究ユニットでは、複数の微生物が共同して有機物を分解し、最終的にメタンを生み出す嫌気性微生物処理（メタン発酵）に着目しています。メタン発酵は、100年以上にわたり基本原理が大きく変わらず用いられてきた技術ですが、従来はその反応がどのような微生物間の相互作用によって支えられているのか、十分には理解されていませんでした。近年、異なる微生物どうしで電子を受け渡しすることが、有機物からメタンへの変換において重要な役割を担っていることが明らかになりつつあります。本研究ユニットでは、この新しい学術的知見をもとに、メタン発酵に新たなイノベーションを導入し、廃棄物から資源を効率良く生み出す環境技術の創出を目指しています。特に、メタン発酵による資源変換を中心に、電気を通す材料（導電性材料）、ごく短時間の高電圧放電（パルス放電）、ウイルス、ゲノム情報を組み合わせ、微生物の代謝や微生物同士の相互作用を制御する研究を進めています。

例えば、導電性材料を用いて微生物間の電子のやり取りを助けることで、有機物分解とメタン生成の高効率化を目指します。加えて、微生物のゲノム情報を解析することで、有用な酵素や物質生産能力を探索し、バイオプラスチック原料などの生産へ応用することも視野に入れています。これらの研究を通じて、廃棄物処理とエネルギー生産を高度化した、次世代の嫌気性資源変換システムの構築を目指します。

将来的には、微生物の電子伝達機構を細胞から群集レベルで理解し、光・電気・ウイルスなどを利用した新しい微生物制御技術を確立することで、地域資源循環、脱炭素化、持続可能な物質生産に貢献し、社会実装につながる環境技術へと発展させていきます。