2022 Fiscal Year Research-status Report
細菌及び藻類より回収したバイオポリマーの特性及び膜閉塞抑制手法の解明
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22K04389
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| Research Institution | National Institute of Public Health |
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Principal Investigator |
三好 太郎 国立保健医療科学院, その他部局等, 主任研究官 (80587791)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木村 克輝 北海道大学, 工学研究院, 教授 (10292054)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 膜ファウリング / バイオポリマー / 膜ろ過 / 藻類 / 細菌 / 凝集 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度の検討では、藍藻2株(Microcystis aeruginosa、Pseudanabaena sp.)、緑藻1株(Tetradesmus acuminatus)及び細菌3株(Piscinibacter aquaticus、Buttiauxella agrestis、Rugamonas rubra)より回収したバイオポリマーを用いた連続膜ろ過実験を実施した。その結果、藻類3株はいずれも一定以上の膜ファウリング発生能を有しており、その中でも特にM. aeruginosaより回収したバイオポリマーが膜ファウリングを強く引き起こすことが明らかとなった。一方で、細菌3株より回収したバイオポリマーを用いた膜ろ過実験においては、いずれの実験においても膜ファウリングの発生は軽微であった。バイオポリマーの起源となる生物が異なることで、生成されたバイオポリマーの膜ファウリング発生ポテンシャルが異なることが明となった。
Pseudanabaena sp.とT. acuminatusより回収したバイオポリマーを用いて凝集膜ろ過実験を実施したところ、いずれの実験においても適切な条件で前凝集処理を実施することで膜ファウリングを低減することが可能であることが明らかとなった。一方で、凝集剤注入率を増加させる強化凝集処理を実施した場合、前凝集を実施していない場合よりも膜ファウリングが悪化した。このような膜ファウリングの悪化が認められた前凝集条件においては、凝集の結果生じたフロックのゼータ電位が正の値となっていた。フロックが正に強く帯電するような前凝集条件の選定は望ましくないものと考えられた。
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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
実験に使用する藻類及び細菌の株選定、さらには培養条件の確立は順調に進行した。培養した生物からのバイオポリマーの回収並びに必要に応じた精製操作も速やかに確立することができた。当初の予測に反し、細菌に由来するバイオポリマーの膜ファウリング発生能が低いことが明らかになるなど、対応の検討が必要な事項も生じたが、当初の計画ではこれらの点に関する本格的な検討は2023年度に着手する予定であったことを鑑みると、2023年度に着手する予定であった課題の一部を先行して検討することができていると考えられることから、研究の進捗状況自体は概ね良好であると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度においては、今年度、確立した手法にて培養生物より回収及び精製したバイオポリマーの特性解析を進める予定である。今年度の検討において、凝集の結果形成されたフロックのゼータ電位が正となる場合に膜ファウリングが悪化しやすくなることが明らかとなったが、このようなフロックが生じた理由は現段階において不明である。各種バイオポリマーを構成していた単糖の組成が異なることなどが影響した可能性が考えられることから、今後は、精製後のバイオポリマーの組成、特性解析を進めていくことを計画している。
今年度の検討では、凝集剤注入率を増大させた強化凝集条件において、膜ファウリングが悪化する場合が認められた。この点に関しては、実水道原水を用いた実験とは傾向が異なっていた。共存有機物の有無によって、バイオポリマーによる膜ファウリングを抑制することのできる凝集条件が異なっている可能性が考えられる。この点を検討するため、共存有機物存在下及び非存在下におけるバイオポリマーの膜ファウリング発生ポテンシャルの差異についても検討を進める予定である。
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| Causes of Carryover |
生物培養及びバイオポリマー回収・精製にかかる検討が円滑に進んだことから、試行錯誤的検討に要すると想定していた支出が減少した。一方で、今年度実施した実験の結果、詳細な検証を実施する必要のある事項も明らかとなったことから、次年度において当初の予定を上回る頻度で実験を実施する予定であり、必要予算額は増加するものと考えられる。従って、次年度に関しては、次年度使用額と当初予算額の両方を執行することとなる見込みである。
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Research Products
(1 results)
