マイクローブパワーの出⼒は、どれくらいでるのだろうか？
2022 年 9 ⽉ 26 ⽇
静岡⼤学教育学部附属静岡中学校
3年〈動笠井⾵伽機〉

去年、私は初めて MudWatt という、微⽣物燃料電池の存在を知りました。
地震や台⾵など、災害の絶えない⽇本では同じように災害による被害も絶えません。私の家も、先⽇の台⾵で午前中停電になりました。そこではすごく不便さを感じました。たった半⽇だったのに、電気のある⽣活が当たり前となっていた私には、電気が使えないことは不安でした。
外では交通信号機が⽌まってしまい、事故が多く起きてしまったとあとからニュースで⽿にしました。私は思いました。災害⽤の⾷料や懐中電灯などを⽤意しておくように、電気も⽤意できたらいいのではないかと。電気の配線が切れてしまってもその場で発電ができるよ
うになれば、信号が⽌まって事故が起こるなんてこともなくなるかもしれません。そこで、災害⽤予備電源の候補として微⽣物燃料電池を調べることにしました。
去年、MudWatt を使い発電を⾏いました。ですが、MudWatt では測定できる電⼒がμｗと⼩さいので私の考える微⽣物燃料電池を災害⽤予備電源としての実⽤化には難点がありました。なので、今年は発電量のより多いマイクローブパワーでどのくらい発電がおこなわれたのかを観察してみることにしました。

〈実験１〉どの⼟が⼀番発電に向いているのだろうか?
(1) ⽬的と⽅法
⽬的
マイクローブパワーで発電⼒を測る前に、⼀番発電する⼟で電気を測れるよう、発電に向いている⼟を探すためにこの実験を⾏います。
⽅法
違う特徴を持つ５つの⼟を採取しました。そして、その 5 つの⼟を同じ場所においてMudWatt で電⼒を⽐較します。その中で⼀番⾼い電⼒を記録した⼟に多くの発電微⽣物がいると考え、その⼟を今度はマイクローブパワーで電⼒を調べてみる。といったように実験を進めていきます。
実験に使う⼟は、 【⽥んぼの⼟・広葉樹の⽊の下の⼟・畑の⼟・針葉樹の⽊の下の⼟・プランターの⼟】です。
⽥んぼの⼟と広葉樹の⽊の下の⼟、畑の⼟は⼭梨の⾝延というところで採取してきました。
針葉樹の⽊の下の⼟は駿府城公園の⽯垣の上で、プランターの⼟は家のベランダにあるもとp. 1

もとブドウを植えてあった⼟です。
※畑の⼟、プランターの⼟ともに化学的な市販の肥料は使⽤していません。
1．観察〜5 つの⼟を観察する〜

⽥んぼ：

採取していた時にミミズやカエルが多く出てきてきた。表層の部分を採取した。

・⼟が湿っていて、重く粒が⼤きくぼろぼろしている。
・粘⼟質。
・においもなく、⾍もいないが⽔草が混じっている。

〈写真１〉

広葉樹： 広葉樹の⼭で採取をした。周りにもたくさんの広葉樹が植わっており、⽊の根がそこかしこに張っていた。⽊の根と⽊の根の間の⼟を 10 ㎝〜15 ㎝くらいの深さで採取した。
・軽くてさらさらしている⽯はないが、腐葉⼟のように⾒える。
・ダンゴムシや幼⾍など⾍が多くいる。
・葉が多く、発酵臭や植物のにおいがする。
畑：〈写真２〉

ここではトマトやイチゴ、ナスなどの野菜が植わっていた。毎年違う作物を植えているらしい。植物を植える畝の⼟を採取した。
・⽯が多く、⼟の塊や炭なども⾒えるが、⾍はいない。
・さらさらしているけど湿っていて、⼟のにおいがする。

針葉樹：

〈写真３〉

砂利が敷き詰められたような場所で、深さ 15 ㎝くらいの⼟を採取した。
・⿊っぽく、⼩⽯が多い。
・においはあまりないが、重い。

〈写真４〉

プランター： ブドウやネギなどが植わっていた⼟で、じゃがいもの⽪などの⽣ごみも混ぜていたらしい。深さ 10 ㎝くらいの⼟を採取した。
・茶⾊く、さらさらしている。
・植物の根や、いろいろな⼤きさの⽯が混じっている。

p. 2

〈写真５〉

〈写真１〉⽥んぼ〈写真４〉針葉樹〈写真２〉広葉樹の⽊〈写真３〉〈写真５〉プランター

2．Mudwatt での実験
⽔の量と⼟の量の⽐率を 1：1 にし、実験に誤差が出ないようにすべて統⼀しました。⽯などの発電の邪魔になりそうなものも除去しました。
⽔を⼊れてからの⼟の観察をして分かった特徴です。
⽥んぼ：

⽔をよく吸収するのか、ほかの⼟と⽐べて泥感が少なかった。

広葉樹：

⽊の屑と⽔を混ぜたような感じで、良く混ざらない。

畑

⽔を⼊れても砂っぽく、⽔と分離してしまう。

：

針葉樹：

5 つの⼟の中で⼀番泥のようになった。

プランター：ところどころに植物の破⽚が⾒えた。

p. 3

〈広葉樹の⼟〉〈⽥んぼの⼟〉〈畑の⼟〉⽔を⼊れたときの違いが顕著だった 3 つの⼟を⽐較してみました。

３．Mudwatt 建設時の微⽣物の量が多いランキング〈予想をする〉
第⼀位

⽥んぼ
⽔分がたくさんある泥状の⼟なので、微⽣物がいっぱいいるのではないかと考えたからです。

第⼆位

畑
作物を育てていた⼟なので、微⽣物の活動が活発なのではないかと考えたことと、バッタ、かえる、ヤスデなど昆⾍⼩動物がたくさんいたことがあったからです。

第三位

プランター
前年度 MudWatt 建設時に使⽤した⼟で、その時の出⼒が 130μｗあったから今年も数値が⾼いのではと予想したからです。

第四位

針葉樹
⽔分の少ないさらさらとした⼟で微⽣物が少ないと感じたからです。

第五位

広葉樹
おがくずに⽔を混ぜた様な状態で⼟に⾒えなく、微⽣物の活動が活発ではなさそうだからです。

p. 4

〈実験開始時の mudwatt〉

４．実

験結

果

微⽣物の量が⼀番多かったのは最⾼出⼒が2 位

プランターの⼟

4位

⽥んぼの⼟

最⾼出⼒ 105μｗ

最⾼出⼒ 17μｗ

5位205μｗの広葉樹の⼟
3 位

畑の⼟針葉樹の⼟でした。

最⾼出⼒ 102μｗ

最⾼出⼒ 9μｗというような結果になりました。
Mudwatt で実験を始めてから、⼀番初めに発電量を測定できたのが針葉樹の mudwattでした。その次にプランターと続き、最後に畑の発電量でした。
広葉樹の森から採取した⼟は、mudwatt の実験を始める前に⽴てた予想を裏切るような結果になり、興味が益々湧いてきて⾯⽩さに満ちていました。
５．考察
なぜ予想とは違い、広葉樹の森で採取した⼟の中の微⽣物の量が⼀番多かったのでしょうか。微⽣物の量を測定した時のグラフから考えてみました。〈グラフ１〉
広葉樹の⼟畑の⼟

p. 5

⻘⾊

緑⾊

プランターの⼟
⽥んぼの⼟

ピンク⾊
⻩⾊

針葉樹の⼟

⻩緑⾊

〈グラフ：１〉

mudwatt における⼟の違いによる発⽣出⼒(縦軸の数値が出⼒：μw)

出⼒μｗ

〈⽇付〉
私が考える理由は、⼟に含まれていた有機物の量なのではないかと推測しました。
「電気は微⽣物が有機物を分解する時に発⽣する。→微⽣物が増えればそれだけ発電量も増える。」⼟の中ではこのような構図が成り⽴つと思います。なので、有機物の量に応じて微⽣物の量が増加し、発電量が多かったのではないかと考えました。
広葉樹の⼟：もともとの⼟に含まれる有機物の量が多く、順調に微⽣物が増えていきました。そのため、時間がたつにつれ微⽣物が増殖し、発電量も増えていく様⼦が把握できたのではないかと思います。
針葉樹：

最初は順調に増加していましたが、有機物の量が少なくなったのが原因で発電量が低くなったと考えました。この⼟は微⽣物の増減が激しかったです。

プランター：針葉樹のときは有機物が尽きたため発電量が減少したと考えられまし
たが、発電量が横ばいなのを⾒ると有機物の量は⼗分にある状態で、他の何らかの理由で微⽣物が増加しなくなってしまったと考えられます。
私はその理由として場所がなくなったのではないかと思いました。
畑：

有機物の量が少なかったことに加えて、⽔と分離してしまっていたことが⼤きな理由だと考えました。

mudwatt の実験では、広葉樹の⼟の微⽣物量が多く発電量が多いことがわかりました。
この結果から、次のマイクローブパワーの実験では広葉樹の⼟を使うことにしました。

p. 6

〈実験２〉マイクログローブで広葉樹の森の⼟は、どれくらいの発電をするのだろうか?
実験 2 では広葉樹の⼟の出⼒を調べていきます。

8 ⽉ 11 ⽇に実験を開始しました。

実 験 結 果初めて計測したのは、装置を設定してから 4 ⽇後の 8 ⽉ 15 ⽇ 22 時 16 分で、0.55V でした。その後、出⼒は＜0.80V＞で 9 ⽉ 2７⽇ 23 時 51 分に記録しました。
〈写真６〉
〈写真６〉

抵抗を計測しない値では、＜１．３２V〈写真 7〉

p. 7>の発電をすることができました。
〈写真 7〉

調べてわかったこと及び感想
乾電池約⼀個分の電気が、この燃料電池で発電することができました。⾝近なところにある⼟でこれだけ発電できるとは思ってもみませんでした。頭の中で想像しているだけではわからないことが、実験してみてわかることがあることに気づかせてもらいました。
はじめは⼟の中に⽣きている微⽣物が電気を⽣じさせるなんて考えてもみませんでした。
その装置である mudwatt やマイクローブパワーを使って実験してみて、改めてそうした事実に気づかせてくれる実験装置を私たちのような素⼈にもつかえるように開発してくれていることにも感謝です。
もし災害が起きて、電気が⽌まったら、照明も使えません。マンションなどだと⽔も⽌まり、エレベーターも使えません。洗濯機も炊飯器もすべて⽌まってしまいます。交通信号が⽌まることで事故も起きやすくなります。これらは動機でも話した通り、私が体験したことでした。
これらのことから信号機の根元に⼤きなマイクローブパワーを⼊れて発電できるようにしたらどうでしょうか。その装置を予備電源として電柱に附属する蓄電池に貯めておき、⾮常時の時には信号機の電気としてだけでなく、その地域の住⺠も使えるようなものにしたらいいと思います。今回の実験では、広葉樹の⼟が⼀番発電量が多いことがわかりました。なので、電柱の周りに広葉樹を植えたらいいと思います。そうすれば発電量も上がるし、植物が増えるおかげで⼆酸化炭素が光合成によって吸収されます。⽇常では CO²削減になる電柱として、⾮常時には電源として使⽤できます。
信号機の近くに植えられた⽊は昼間、光合成をしながら⼆酸化炭素を吸収し、酸素を排出してくれます。この光合成によってつくられた栄養分がマイクローブパワーの発電に必要な微⽣物のえさとなる有機物になります。いいことの循環が起きて、発電によって⼈々の暮らしがより安全なものへと進化するのだと思います。
私は、誰でも気軽につかえるマイクローブパワーの開発が進んでいったらと思っています。
今後、もっと効率よく発電量を上げられる最適な⼟を⾒つけ出すことを探究していきたいと考えています。

p. 8