| Project/Area Number |
23K04649
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 31020:Earth resource engineering, Energy sciences-related
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
菅井 裕一 九州大学, 工学研究院, 教授 (70333862)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | ヨウ化物酸化細菌 / 金 / ヨウ化物 / 三ヨウ化物 / 酸素 / ナノバブル / 電子受容体 / 陰イオン / 嫌気呼吸 / 好気性菌 / 資源 |
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| Outline of Research at the Start |
地下に微生物を圧入して培養し、地下資源を回収する技術は環境に優しく経済性に優れた方法である。しかし、微生物を酸素の乏しい地下で培養するため嫌気性菌しか利用できず、資源の回収効果も限定的である。これまで地下数千mにおける好気性菌の生息が報告されており、これらの知見を基に、本研究では好気性菌を用いた地下資源開発技術の可能性を検討する。地層水に含まれる電子受容体と好気性菌の生息状況を照らし合わせ、地下における好気性菌の呼吸様式を理解し、地下で好気性菌の機能発現を促進する最適な電子受容体の種類や濃度を明らかにして好気性菌を用いた地下資源回収技術を確立する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究初年度に地下水から分離したヨウ化物酸化細菌は、ヨウ化物（I-）をヨウ素（I2）に酸化する能力を有している。金はI-とI2の混合溶液中で生成する三ヨウ化物（I3-）によって容易に溶解するため、ヨウ化物酸化細菌を用いた金鉱石からの金のリーチングへの応用が期待できる。さらに、このヨウ化物酸化細菌は元々は酸素に乏しい地下に生息していた微生物であることから貧酸素条件に対する耐性を有していると推察されることから、この微生物をI-とともに金鉱床に圧入して培養すれば、金の原位置リーチングが可能となる。そこで、研究2年目には貧酸素条件下におけるヨウ化物酸化細菌の呼吸形態を明らかにするための検討を行なった。
このヨウ化物酸化細菌が生息可能な酸素分圧の下限界を理解するため、培養瓶内気相部の酸素濃度を変化させた実験を行なった。培地中に添加した金箔の溶解状況の観察から、酸素分圧と微生物活性の関係を考察した。酸素分圧の低下に伴って金箔の溶解が遅延する傾向が認められ、0.13atm未満で金箔は溶解しなくなった。そこで、酸素をナノバブルとして含ませた培地を培養瓶に入れ、同瓶内気相部の酸素分圧を変化させた培養実験を実施した結果、金箔が溶解する酸素分圧の下限界を0.08atmまで引き下げることができた。このとき、0.2mgの金箔を完全に溶解させるまでに要した時間は、十分な酸素が存在する場合と同様に二週間であり、貧酸素条件下においてもヨウ化物酸化細菌の活性を維持して金を溶解させることが可能であることが示された。
金溶解後の培養液の吸光度測定を行なった結果、培養前には検出されなかった吸光度のピークが観察され、人工的に調製したヨウ化物-ヨウ素混合液と同様の吸光度スペクトルであったことから、ヨウ化物酸化細菌がヨウ化物の一部をヨウ素に酸化し、ヨウ化物とヨウ素との混合液となって金箔が溶解したことが裏付けられた。
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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
本研究の目的は地下のような貧酸素条件下において、ヨウ素酸化細菌を用いて金を溶解させるための培養条件を検討することである。これまでの研究により、同細菌による金の溶解に必要な酸素分圧の下限界を明らかにし、その下限界をさらに引き下げるための方法として、酸素ナノバブルの利用を検討した。その結果、ヨウ化物酸化細菌による金箔の溶解を酸素分圧0.08atmで達成しており、研究2年目の達成内容として概ね順調であると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに、酸素ナノバブルの利用により、ヨウ化物酸化細菌による金の溶解を0.08atmの酸素分圧まで引き下げることができた。しかしながら、本研究で目標としている地下原位置でのヨウ化物酸化細菌を用いた金の原位置リーチングのためには、さらに低い酸素分圧下で同細菌によるヨウ化物の酸化ならびに金の溶解を生じさせる必要がある。そのため、酸素ナノバブルだけでなく、他のエネルギー源についても検討し、酸素分圧の下限界を引き下げる手法を検討する。
一般に嫌気条件における微生物の呼吸形態として、硝酸呼吸や硫酸呼吸が知られている。このことから、培地中に硝酸塩や硫酸塩を添加し、貧酸素条件下で培養して金箔の溶解を観察する予定である。
さらに、金鉱石のコア内にヨウ化物酸化細菌とヨウ化物やエネルギー源を含む培地を注入し、これを培養した後に培養液を回収して金の回収率を評価する実験も行なう。これにより原位置での金のリーチングの可能性を実証する。
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