Recovery of morphologically different antimony trioxides from wastewater using rare metal-respiring bacteria

• Project/Area Number: 19K12394
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 64020:Environmental load reduction and remediation-related
• Research Institution: National Institute for Environmental Studies
• Principal Investigator: YAMAMURA Shigeki 国立研究開発法人国立環境研究所, 地域環境保全領域, 室長 (90414391)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 天知 誠吾 千葉大学, 大学院園芸学研究科, 教授 (80323393) ; 小林 弥生 国立研究開発法人国立環境研究所, 環境リスク・健康研究センター, 主任研究員 (00391102)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 三酸化アンチモン / アンチモン呼吸細菌 / 廃水処理 / レアメタル資源回収

Outline of Research at the Start

本研究では、廃水からのアンチモン除去と結晶構造別三酸化アンチモンの生産を同時に可能とする、新たな資源回収型廃水処理技術の開発を行う。これまでに分離したアンチモン呼吸細菌のアンチモン酸還元・三酸化アンチモン生産特性を詳細に評価し、結晶構造別回収に最適な菌株を選定する。包括固定化法を用いた菌体固定により、三酸化アンチモン結晶を菌体から容易に分別可能なラボスケールリアクターを構築し、模擬アンチモン廃水の処理実験を行う。

Outline of Final Research Achievements

Antimony (Sb) recovery technology was developed using the ability of microorganisms to reduce dissolved antimonate and form precipitates. Several Sb-respiring bacteria were isolated from soil collected from a former mine in Japan. By using Geobacter sp. strain SVR, which has high antimonate-reducing ability, almost all of dissolved Sb was recovered as Sb trioxide microcrystals. The experiments using the resting cells of strain SVR resulted in the recovery of orthorhombic valentinite at pH 7 and cubic senarmontite at pH 8 from simulated wastewater.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

現在、産業活動に伴って生じたSb廃水は、凝集沈殿法などにより処理されているが、概して高コストであり、Sbの回収も困難である。Sb呼吸細菌は、溶存態のSb(V)を還元し、三酸化アンチモン様の沈殿を生成することが報告されているが、詳細なSb沈殿形成能力は謎に包まれている。本研究では、新規Sb呼吸細菌Geobacter sp. SVR株を用いて、結晶構造及び使用用途の異なる二種の三酸化アンチモン鉱物を模擬廃水から別々に回収することに、世界で初めて成功した。

Research Products

• [Journal Article] Production of two morphologically different antimony trioxides by a novel antimonate-reducing bacterium, Geobacter sp. SVR (2021)
  • Author(s): Yamamura S., Iida C., Kobayashi Y., Watanabe M., Amachi S.
  • Journal Title: Journal of Hazardous Materials Volume: 411 Pages: 125100-125100
  • DOI: 10.1016/j.jhazmat.2021.125100
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Complete genome sequence of Geobacter sp. strain SVR, an antimonate-reducing bacterium isolated from antimony-rich mine soil (2021)
  • Author(s): Warashina T., Yamamura S., Suzuki H., Amachi S.
  • Journal Title: Microbiology Resource Announcements Volume: 10 Issue: 14
  • DOI: 10.1128/mra.00142-21
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] アンチモン呼吸細菌の単離とその廃水処理への適用の可能性 (2019)
  • Author(s): 山村茂樹、天知誠吾
  • Journal Title: 環境技術 Volume: 48 Pages: 306-309
  • NAID: 130007948594
• [Presentation] Geobacter sp. SVR株における異化的アンチモン還元酵素の同定 (2021)
  • Author(s): 神原遼也、山村茂樹、天知誠吾
  • Organizer: 日本微生物生態学会第34回大会
• [Presentation] Recovery of antimony trioxides from liquid phase by microbial antimonate reduction (2020)
  • Author(s): Yamamura S., Kobayashi, Y. Amachi, S.
  • Organizer: 5th NIES International Forum
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Production of crystalline antimony trioxides by a dissimilatory antimonate-reducing bacterium (2019)
  • Author(s): Yamamura S., Kobayashi Y., Amachi S.
  • Organizer: Water and Environment Technology Conference 2019 (WET2019)
  • Int'l Joint Research