2023 Fiscal Year Final Research Report

Development of new technology for mine drainage remediation without organic substrate addition using coculture system of oligotrophic bacteria and heterotrophic Mn(II)-oxidizing bacteria

Research Project

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Project/Area Number	21H03636
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 64020:Environmental load reduction and remediation-related
Research Institution	Akita Prefectural University
Principal Investigator	Miyata Naoyuki 秋田県立大学, 生物資源科学部, 教授 (20285191)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	渡邊美穂秋田県立大学, 生物資源科学部, 助教 (70867184) 佐藤由也国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (80711291) 所千晴早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90386615)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	マンガン酸化細菌 / 低栄養細菌 / 坑廃水 / 炭酸固定
Outline of Final Research Achievements	To establish an eco-friendly process for mine drainage remediation using Mn(II)-oxidizing bacteria, this study investigated the supply of organic substrates for heterotrophs and Mn(II) oxidation in microbial cultures enriched without addition of organic substrates. The results suggested that oligotrophs actively grow in the cultures and serve as suppliers of organic substrates for heterotrophic Mn(II) oxidizers. The oligotroph strains isolated had the ability of carbon fixation, which was shown to contribute at least partly to the production of organic substances in the oligotrophs. Such microbial cultures enriched without addition of organic substrates could remove dissolved Mn(II) from actual mine drainage, so that we concluded that the cultures are highly applicable for treatment of Mn(II)-containing mine drainage.
Free Research Field	環境生物工学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	休廃止鉱山では有害金属を溶解した坑廃水が発生するため、半恒久的な対策が必要である。Mn酸化細菌はMnイオンを酸化して不溶性酸化物を析出させるため、Mn含有坑廃水への適用が期待されている。しかしながら、利用可能なMn酸化細菌は従属栄養性であるため、エネルギー源・炭素源となる有機性基質を供給する必要があった。本研究により、低栄養細菌の働きで集積培養系内に有機物が供給され、Mn酸化細菌の維持に寄与し得ることが明らかになった。Mn酸化微生物系において低栄養細菌の機能を初めて提示することができた。また、微生物を利用したMn含有坑廃水処理の実用化を大きく前進させる成果を得ることができた。