九州大学の尹基石准教授などの研究グループは、二酸化炭素（ＣＯ_２）の削減方法として、細胞膜酵素による ＣＯ_２の水素化反応システムを開発した。細胞膜酵素による水素駆動型 ＣＯ_２ 還元反応からの高効率なギ酸生成系の構築に世界で初めて成功。酵素触媒を用いた常温・常圧での ＣＯ２ 還元反応は、カーボンニュートラルにも貢献できるという。

□脱炭素実現へ求められる

脱炭素社会の実現に向けた研究開発では、従来とは異なる常温常圧の低基質濃度の反応条件下でも高活性で安定な触媒を開発することが重要。特に、特殊な環境で生育するバクテリアの中には、常温常圧での反応において高活性と高安定性を持つ生体触媒（酵素）があるため、これまでの貴金属や有機溶媒を用いた高温・高圧反応のコストや環境負荷がある反応系を改変できることが期待されている。

尹准教授らの研究では、阿蘇くじゅう国立公園内の温泉から新規に単離した細菌である 「Citrobacter sp. S77 株」の細胞膜から高活性と高安定性の水素酵素とギ酸脱水素酵素を発見し、両酵素の精製と特性解析に成功した。

両酵素の共通点である細胞膜局在性に着目し、カーボン担体と高分子ポリマーで細胞膜を固定化し、非貴金属酵素触媒による水素駆動型 ＣＯ_２ 還元反応を構築することにより、常温・常圧反応条件下での高効率なギ酸生成系の開発に世界で初めて成功した。

この研究開発の特徴は、生体の電子伝達と物質変換反応で根幹になる厚さ数ナノメートルの細胞膜（ｐｌａｓｍａ ｍｅｍｂｒａｎｅ）の特性に着目し、膜表面の親水性と膜内面の疎水性の機能を、人工的なエネルギー変換デバイスの構築に生かした点。固定化細胞膜を用いることで、常温・常圧条件下でこれまで開発された人工細胞膜触媒系と比べ、２１６ 倍以上の高活性でギ酸のみの生成に成功した。