Cultivation of photosynthetic ammonia-oxidizing microorganisms using near infrared light and development of an innovative wastewater treatment process

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K18884
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 金田一 智規 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (10379901)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2022-03-31
• Keywords: アナモックス / 光合成

Outline of Annual Research Achievements

近赤外線を利用する光合成アンモニア酸化微生物の集積培養を行うためには、750-800 nmの最大吸収波長を持つバクテリオクロロフィルを有する微生物のみ優占化させる必要がある。したがって、通常のクロロフィル（最大吸収波長680-700 nm）の吸収波長を照射しないようにする工夫が必要である。2019年度は昨年度選定した700 nm以下の波長をカットできるロングパスフィルターおよびハロゲン光源を用いた上向流カラムリアクターを構築し、不織布を微生物担体とした集積培養を開始したが、光の照射により緑変したバイオマスでは通常のクロロフィルを持つシアノバクテリアが40-50％を占める結果となった。そこで2020年度は750 nm以下の波長をカットできるロングパスフィルターおよびハロゲン光源を用いた上向流カラムリアクターを構築し、研究室内で集積培養されているアナモックス細菌群集を植種源として培養を開始した。カラムリアクター内と不織布表面のバイオマスを採取し、DNA抽出を行い、次世代シーケンサーによる微生物叢解析を行った。その結果、光の照射により緑変したバイオマスでは通常のクロロフィルを持つシアノバクテリアが40-50％を占める結果となり、2019年度と同様の結果であった。一方、カラムリアクターの窒素収支からわずかながら窒素除去が行われており、本研究で目的とする微生物がわずかに存在する可能性も示唆された。2021年度はより近赤外側の775 nmおよび800 nm以下をカットできるロングパスフィルターを用いて回分培養を行った。その結果、アンモニアの減少はわずかしか、見られなかった。2021年度に用いた植種源中には目的とする微生物が存在しないか、回分培養の期間が短かったために反応が見られなかった可能性が示唆された。