Eco-friendly biocementation of geomaterials using acid urease and bone meal
| Project/Area Number |
23K22851
|
|---|
| Project/Area Number (Other) |
22H01581 (2022-2023)
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 22030:Geotechnical engineering-related
|
|---|
| Research Institution | Hokkaido University |
|---|
Principal Investigator |
川崎 了 北海道大学, 工学研究院, 教授 (00304022)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
|
| Budget Amount *help |
¥16,640,000 (Direct Cost: ¥12,800,000、Indirect Cost: ¥3,840,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000)
|
|---|
| Keywords | 酸性ウレアーゼ / 骨粉 / リン酸カルシウム化合物 / バイオセメンテーション / 地盤材料 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
本研究の目的は，酸性条件下で高い活性を持つ酸性ウレアーゼと食品廃棄物の骨粉に着目し，酸性から中性のpH領域で尿素分解によるアンモ
ニア生成を抑制しながらリン酸カルシウム化合物（CPC）を析出させ，地盤材料を固化させる環境配慮型のバイオセメンテーション技術を新た
に開発することである。
本研究の独創性と新規性は，自然界で生物が作るバイオミネラルをセメント物質として用いること，骨粉をリン酸カルシウム源として有効利
用すること，アンモニアが発生しない環境配慮型のバイオセメンテーションであること，地盤工学，環境工学，コンクリート工学，微生物学，
地質学，鉱物学，地球化学などの学際的研究であること，などである。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
初年度となる令和4年度は，①微生物由来の酸性ウレアーゼの探索，②リン酸カルシウム化合物（CPC）室内析出試験，③小型容器を用いた地盤材料の室内固化試験，について実施した。得られた主な成果の概要は，次のとおりである。
①微生物由来の酸性ウレアーゼの探索：自然の植物や自家製の漬物の糠床などを対象としたウレアーゼ活性を有する乳酸菌の分離・単離試験を実施し，単離した菌株の遺伝子解析（16S rRNA遺伝子）を行った。その結果，糠床から乳酸菌と同定された4菌株を単離することに成功したが，いずれもウレアーゼ活性が非常に低いことがわかった。このため，引き続きウレアーゼ活性が高い乳酸菌の探索を行いながら，単離した4菌株のウレアーゼ活性を高める方策について検討を実施した。
②リン酸カルシウム化合物（CPC）室内析出試験：CPCの析出および結晶化に適した条件について検討するため，試験管を用いた室内CPC析出試験を実施した。また，リン酸源に関しては，高価な試薬に比べて安価な代替品（例えば，食品廃棄物である動物や魚の骨など）の適用性について検討を行った。さらに，CPC析出物のXRD分析を実施した。その結果，リン酸源としては，動物（牛と豚）の骨粉およびマグロの骨が適用可能であることがわかった。また，尿素の濃度が高くなるほど，CPCの析出量が増加する傾向が見られた。さらに，XRD分析より，CPCの結晶としてBrushiteやMonetiteが析出することがわかった。
③小型容器を用いた地盤材料の室内固化試験：市販の酸性ウレアーゼ試薬を用いて，CPCによる地盤材料の室内固化試験を内径2cmのシリンジを用いて実施した。その結果，固化した供試体の針貫入試験によって得られた推定一軸圧縮強さ（推定UCS）は，尿素の添加割合に対応して増加する傾向が見られ，最大の推定UCSとしては試験開始から3週間後に約2 MPaとなることがわかった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和4年度における研究の目的，実施計画，経費などの策定が適切であったこと，また，期待された研究成果が概ね順調に得られたこと，さらに，研究代表者に健康上の問題が発生しなかったことなどが，主な理由として考えられる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
当初計画のとおり，令和5年度においては，①微生物由来の酸性ウレアーゼの探索，②リン酸カルシウム化合物（CPC）室内析出試験，③小型容器を用いた地盤材料の室内固化試験，の3項目について実施する。
|
Report
(1 results)
Research Products
(47 results)
