Microalgae cultivation using nitrogen containing wastewater without dilution -Improvement of NH3 tolerance by increasing intracellular pH-
| Project/Area Number |
21K20452
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0303:Civil engineering, social systems engineering, safety engineering, disaster prevention engineering, and related fields
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| Research Institution | Soka University |
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Principal Investigator |
関根 睦実 創価大学, 理工学部, 助教 (60910388)
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| Project Period (FY) |
2021-08-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 微細藻類 / 遊離アンモニア / 細胞内pH / 重炭酸塩 / アンモニウム / 廃水 / 遊離アンモニア阻害 / 排水 |
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| Outline of Research at the Start |
窒素含有排水を用いた微細藻類生産は、廃水中の栄養塩の除去と有価物生産を同時に達成可能であり、研究開発が進められている。一方、アンモニウム態窒素と共在する遊離アンモニアによる微細藻類の阻害を緩和するため、廃水を3-50倍に希釈する必要があり、多量の水の消費が問題視されている。既往研究にて、細胞内のpHが高い微細藻類は遊離アンモニア耐性が高いことが示唆されている。そこで本申請研究では、微細藻類の培養環境を調整して微細藻類の細胞内pHの上昇と遊離アンモニア耐性の向上を試み、得られた高い遊離アンモニア耐性を持つ藻類を対象として廃水を無希釈で用いた微細藻類生産の達成を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
NH4+含有廃水を用いた微細藻類生産では、NH4+と共在するNH3による微細藻類の阻害を緩和するため、廃水を3-50倍に希釈する必要があり、多量の水の消費が問題視されている。既往研究にて、細胞内のpHが高い微細藻類はNH3耐性が高いことが示唆されている。そこで本申請研究では、微細藻類の培養環境の調整による微細藻類の細胞内pHの上昇とNH3耐性の向上を目的とした。藍藻5種、緑藻1種について、至適pH・光強度下で、細胞内pHとNH3耐性を測定した。その結果、藍藻について、細胞内pHとNH3耐性（EC50）に正の相関関係が示され、高い細胞内pHをもつ種ほどNH3耐性が高いという既往研究の仮説を裏付ける結果が得られた。続く実験では、C. sorokinianaを対象に、pH、塩分、重炭酸塩濃度が細胞内pHに与える影響を調査した。その結果、重炭酸塩100 mMの添加で細胞内pHを0.64上昇させることに成功した。しかし、同種を重炭酸塩10 mMと50 mMで培養しNH3耐性を比較した結果、予想に反し、50 mMの条件で低いNH3耐性が示された。
細胞内pHの上昇によって微細藻類のNH3耐性は向上しなかったため、NH4+含有廃水を無希釈で用いた微細藻類生産という大目的に立ち返り、NH4+をNO2-に部分硝化することで、無希釈廃水で微細藻類を生産できないか追加検討した。5種の微細藻類についてNO2-耐性を評価した結果、C. sorokinianaおよびLimnospira fusiformisでは、100 mMであっても78%以上の比増殖速度が維持された。そこで、L. fusiformisをNO2-60 mMの人工廃水で連続培養した。その結果、154±15 mg-乾燥重量/L/dの生産速度で28日間の安定した培養に成功し、無希釈の高濃度NH4+含有廃水による微細藻類生産の道筋をつけた。
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Report
(3 results)
Research Products
(2 results)
