2020 Fiscal Year Research-status Report

レアメタル呼吸細菌を用いた廃水からの結晶構造別アンチモン回収技術の開発

Research Project

Project/Area Number	19K12394
Research Institution	National Institute for Environmental Studies
Principal Investigator	山村茂樹国立研究開発法人国立環境研究所, 地域環境研究センター, 主任研究員 (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
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 Annual Research Achievements	三酸化アンチモンには、結晶構造の異なる2種類の結晶鉱物(セナルモンタイトおよびバレンチナイト)が存在するが、それぞれ異なる用途で利用される。昨年度の研究結果により、Sb呼吸細菌が三酸化Sb鉱物を生成する際のキーファクターが、培養液中のpHであることが明らかとなり、pH7.0では斜方晶系のバレンチナイトが、pH8.0では立方晶系のセナルモンタイトが生成することが示された。そこで、これまでに単離した3種のSb呼吸細菌、Geobacter sp. SVR株、Desulfosporosinus sp. B-3株、Desulfitobacterium sp. E-1株を用いて、異なるpH条件下でSb(V)の還元試験を行った。培養液中のpHを6～8に変化させて実験を行ったところ、SVR株とB-3株は、いずれのpHでも7日間でほぼ全てのSb(V)を還元した。一方、E-1株はpH8.0において、還元能の低下がみられた。ドラフトゲノム解析並びに転写解析の結果から、これらの菌株は新規異化的Sb(V)還元酵素を保有している可能性が示された。SVR株は、Sb(V)生育条件下のみならず硝酸生育条件下でもSb(V)還元酵素活性を示したが、B-3株及びE-1株はSb(V)生育条件下でのみ活性を示した。また、SVR株は、菌体増殖が生じない休止菌体でも、Sb(V)還元能を維持することができた。これらの結果から、Sb(V)還元・Sb回収プロセスへの適用には、SVR株が有望であることが示された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason これまでに単離した3種のSb呼吸細菌のSb(V)還元特性を明らかとし、Sb(V)還元・Sb回収プロセスへの適用に最適な菌株を選抜した。また、ドラフトゲノム解析並びに転写解析の結果から、新規異化的Sb(V)還元酵素を保有している可能性を見出した。コロナ禍の影響により、予定していた実験を一部実施できなかったが、全体的な成果はおおむね順調に得られている。
Strategy for Future Research Activity	選抜したSVR株を用いて、Sb(V)還元・三酸化アンチモン生産能力をより詳細に調査し、バレンチナイトとセナルモンタイトそれぞれの回収に最適な条件を検討する。また、ラボスケールでのモデルSb廃水処理実験により、Sb(V)還元・Sb回収プロセスの高効率化を行う。
Causes of Carryover	所内依頼分析が一部次年度にずれ込んだため、次年度使用額が生じた。次年度使用額は、それらの分析等での使用を予定している。