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2026-02-02 06:03:00
コンブチャ発酵は、機械的に安定で生分解性の電子部品の作成に最適な副産物を生成します。
新型コロナウイルス感染症のパンデミック中、自家製パンを実験する人もいれば、飲料の発酵に集中する人もいた。 コンブチャ 免疫システムを高める健康的な飲み物として認識されていたため、このトレンドの焦点となっていました。コンブチャの消費は現在も続いており、シンガポール国立大学デザイン工学部機械工学科の助教授、ユー・ジュン・タン氏率いる研究グループは、コンブチャ茶の発酵から出る廃棄物を持続可能なエレクトロニクスの材料に変える方法を発見した。
発酵を開始してコンブチャドリンクを得るには、「SCOBY」が必要です。 細菌と酵母の共生培養。発酵が進むにつれてSCOBYはどんどん大きくなっていきます。 SCOBY の大部分は、コンブチャ茶発酵プロセスの廃棄副産物である生体高分子であるコンブチャ バクテリア セルロースで構成されています。
「このバクテリアセルロースは、強くて柔軟性があり、完全に生分解性の素材です」とタン氏は言います。 「私はキッチンで新しいことに挑戦するのが好きで、コンブチャの醸造は私のお気に入りの実験の 1 つです。SCOBY が成長するのを観察して、この天然のバクテリア セルロースがどのように形成されるか、そしてそれがどれほど強力で多用途であるかを直接理解しました。それが、私たちが持続可能なエレクトロニクスの出発点としてこれを選んだ理由です。」
今日、石油ベースのポリマーはエレクトロニクスに不可欠なコンポーネントです。人類の現代電子機器への依存が高まるにつれ、電子廃棄物の蓄積により環境問題が増大しています。代替の持続可能な材料を見つけることが緊急に必要であると考えたタン氏のチームは、昆布茶の発酵で生じる残りの材料（通常は廃棄物として捨てられる再生可能で豊富な材料）を、予想外の環境に優しい代替品として探索することにしました。
自家製ビールのトレンドを科学的なチャンスに変える
SCOBY にはバクテリアセルロースのほかに、細菌や酵母などの生きた微生物が含まれています。電子機器製造に適した基板にするために、チームはセルロース フィルムを精製して、均一で安定した無菌状態にする必要がありました。
「コンブチャのセルロースを精製するために、過酸化水素と重曹（どこの家庭にもあるもの）だけを使いました」とタン氏は言います。研究チームは、数ナノメートル（細胞の数百倍から数千倍小さい）までの特徴を明らかにする強力な顕微鏡技術を使用して、精製後の結果を観察した。彼らは、バクテリアセルロースフィルムが、生きた物質や有機不純物の痕跡もなく、きれいで高密度に詰まったセルロースナノファイバーマトリックスを示していることを確認しました。 「私たちのシンプルで環境に優しい洗浄プロセスがうまく機能したことに嬉しい驚きを感じました」と Tan 氏はコメントしています。
セルロースフィルムの機械的テストでは、持続可能な素材が何ができるかについての仮定に疑問を投げかけました。タン氏のチームは、精製された天然フィルムが高温や多湿に耐性があり、非常に高い引張強度を持っていることを観察しました。
研究チームは精製セルロースフィルムを、化学的に安定で生体適合性のある優れた導電体である金と組み合わせた。得られた金電極の導電パターンは、曲げたり折りたたんだ後でも無傷のままでした。彼らが観察した機械的安定性は、通常、天然素材ではなく合成プラスチックフィルムに関連しています。 「発酵瓶から育てたものがこれほどうまく機能するのを見るのは興奮しました」とタン氏は言います。
土壌中での生分解性の試験
タンと彼女のチームは、緑色の電子回路がどれくらい早く分解するのか、そして金の成分が分解できないために周囲に影響を与えるかどうかを実証したいと考えていました。
そのために、彼らは、金をスパッタリングした回路を埋め込んだコンブチャのバクテリアセルロースフィルムでできた装置を、小さな植物の隣に埋めました。 ウングイクラタ つる unguiculata、ライフサイクルが短く発芽が早いため、植物研究室で一般的に使用されています。彼らは2か月間、植物の成長を監視し、周囲に装置を設置せずに成長した対照植物と比較した。
科学者らは、10日目までに装置のバクテリアセルロース成分が半透明になり、土壌微生物がそれを急速に消化していることを示している一方、金回路は実験終了までに無傷であるように見えたことを観察した。装置の隣の植物は対照植物と同様に成長し、ストレスの兆候は見られませんでした。
Tan 氏によると、セルロース フィルムは土壌中で自然に分解するため、使用後に廃棄物にならずに消滅するデバイスに最適です。
現実世界のアプリケーションの探索
機械的耐性と生分解性の成功を見て、チームはアプリケーションをテストする準備が整いました。 「私たちは、短期間または『一時的な』デバイス、つまり、特定の期間だけ動作し、その後安全に故障するように設計された製品に焦点を当てています」と Tan 氏は言います。 「これには、医療用パッチ、生分解性インプラント、水質や土壌の健康状態を監視する環境センサー、さらには輸送中の鮮度や温度を追跡するスマートパッケージングなどが含まれる可能性があります。」
タンの研究は、より環境に優しいエレクトロニクスを作成することだけを目的としたものではなく、テクノロジーについての新しい考え方を示しています。 「再生可能で生分解性があり、安全な材料を使用することで、エレクトロニクスが無駄であったり、環境に有害である必要はないことを将来の世代に教えることができます。」とタン氏は述べています。
参考文献: XY Chan 他 墓場からゆりかごまで: 持続可能なエレクトロニクスのためのコンブチャ廃棄物、先端科学 (2025)、DOI: 10.1002/advs.202514521
注目の画像クレジット: ニュートリスキャンアプリ Pixabay経由
#コンブチャ発酵からグリーンエレクトロニクスまで