Microbial encapsulation with porous polymer membrane for engineered microbial community
| Project/Area Number |
22K19865
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 64:Environmental conservation measure and related fields
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
本多 了 金沢大学, 地球社会基盤学系, 教授 (40422456)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
原 宏江 金沢大学, 地球社会基盤学系, 助教 (70823524)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | 難分解性物質 / パーフルオロアルキル化合物 / バイオレメディエーション / PFAS / 生物処理 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，微生物をポリマー製ろ過膜のカプセルに封入する「微生物カプセル」を利用した水処理プロセスを提案し，その効果を検証する。微生物カプセルにさまざまな有用微生物を封入することで微生物群集を自由にデザインできるようになり，難分解性物質の分解や水素やPAHなどの資源・エネルギー生産などのさまざまな機能を付加した廃水処理プロセスの実現を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
PFAS分解細菌集積株を、まずアルギン酸ゲルビーズに固定化し、次にゲルビーズをポリスルホン（PSf）膜でコーティングすることで膜カプセルに封入した。このとき，PSf濃度を5％および10％としてポリマー濃度の比較を行った。微生物を封入したゲルビーズと微生物膜カプセルをPFOS 2mg/Lを含む培地に投入してPFOSの除去性能を比較した。その結果，細菌株固定しない細胞懸濁液ではPFOSは3週間で14%しか減少しなかったが、微生物膜カプセルに固定することでPFOSの除去率が52-74%まで高くなった。5%のPSf膜でコーティングした微生物カプセルでは，カプセルが数日で壊れてしまったが，10%のPSf膜でコーティングした微生物カプセルでは、最大で80%のPFOS除去率を示し、カプセルは6週間の物理的に安定であることも確かめられた。一方で，膜カプセルにPFOS除去率の大部分が膜への物理的吸着によるものであることも示唆された。PFOSの微生物分解の有無を確認するためにFTMSによる代謝産物分析を行ったところ、パーフルオロブタン酸（PFBA）および3,3,3-トリフルオロプロピオン酸を含む候補代謝物が検出され、PFOSの生物学的分解の可能性を示唆した。これらの結果を総合すると，微生物膜カプセルでは、カプセルの膜層へのPFOSの物理吸着と、コアとなるアルギン酸ゲルビーズに固定化されたPFOS還元菌によるその後の生物吸着と生物分解によって除去が進んでいることが示唆された。また，PFAS分解菌の利用方法として分解菌担持樹脂を検討するため，PFASに対する吸着能力及び選択性の高い樹脂を選抜し，これに分解菌を付着させてPFAS除去性能を評価した。本年度は，4つの陰イオン交換樹脂及びポリマー吸着剤を用いた回分試験を行い，超多孔性の強塩基性陰イオン交換樹脂がPFOS・PFOAに対して安定して高い吸着能力を示すことを明らかにした．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ポリマー濃度の調整によって， 多孔質かつ強度を保った微生物膜カプセルの作成に成功したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度までに人工培地における微生物膜カプセルの有用性が確認できたため，実際の汚染水を用いた分解試験による性能評価を行う。また，PFOS分解を促進する基質としてメタノールを添加しているが，メタノールを除いた系でも試験を行う。また，本年度選抜した樹脂を用いたカラム試験（シャローベッド試験）を行い，実際の河川水や地下水中に存在する阻害因子（競合するその他の陰イオンや自然由来有機物）の影響を検討するとともに，PFOS・PFOAに対して選択性の高い樹脂を選抜する．
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Report
(1 results)
Research Products
(6 results)
