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活性バイオマンガン酸化物を用いた多元素リサイクルシステムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 16K00615
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 環境材料・リサイクル
研究機関静岡県立大学

研究代表者

谷 幸則  静岡県立大学, 食品栄養科学部, 教授 (10285190)

研究協力者 宮田 直幸  
内藤 博敬  
鄭 海粟  
藤田 大貴  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワードマンガン酸化真菌 / マンガン酸化物 / レアメタル資源回収 / 重金属除去 / バイオマンガン酸化物 / レアメタル / 回収 / レアメタル回収 / 有価物回収 / 有害元素除去技術 / 廃水処理
研究成果の概要

真菌が形成するマンガン酸化物(BMO)は、様々な元素を高い効率で吸着できるため、排水等からの多元素同時回収が期待できる。単離したMn酸化真菌10株について調べたところ、Mn酸化のpH依存性は多様であることが示された。弱酸性(pH5.5)では、Pleosporales目KK1-2株によるMn2+の酸化速度が最も速かった。既存のAcremonium strictum KR21-2が形成したBMOによる希土類元素イオンの濃縮機構を詳細に調べたところ、Ce3+は、CeO2として不溶化濃縮できること、それ以外の希土類元素イオンは、BMOの形成とともに連続的に吸着回収できることが明らかとなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

様々なMn(II)酸化真菌が、溶存態Mn2+を酵素によって不溶なバイオマンガン酸化物(BMO)に変換できること、また、このBMOを形成させることで、重金属イオン以外にも、微生物との相互作用が少ないと考えられる希土類元素(レアアース)イオンを効率的に酸化や吸着により、濃縮回収することができることが明らかとなった。Mn(II)酸化真菌による連続的なBMOの形成を利用することで、廃電子基板等に含まれる多種類の無機元素を連続的に回収できるシステムを低コストで構築できる可能性を示したことは、社会的な意義が高い。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Biogenic manganese oxides facilitate iodide oxidation at pH < 52018

    • 著者名/発表者名
      R. Grandbois, C. Yeager, Y. Tani, C. Xu, S. Zhang, M. Beaver, K. Schwehr, D. Kaplan, P. Santschi
    • 雑誌名

      Geomicrobiology Journal

      巻: 35 号: 3 ページ: 167-173

    • DOI

      10.1080/01490451.2017.1338795

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Adsorption of Cs onto biogenic birnessite: effects of layer structure, ionic strength, and competition cations2018

    • 著者名/発表者名
      Q. Yu, K. Tanaka, N. Kozai, F. Sakamoto, Y. Tani, T. Ohnuk
    • 雑誌名

      ACS Earth and Space Chemistry

      巻: 2 ページ: 797-810

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sequestration of La3+ by fungal manganese oxides and the effect of Mn(II) oxidase activity.2017

    • 著者名/発表者名
      H. Zheng, Y. Tani, H. Naitou, N. Miyata, F. Tojo, H. Seyama
    • 雑誌名

      Journal of Environmental Chemical Engineering

      巻: 5 号: 1 ページ: 735-743

    • DOI

      10.1016/j.jece.2016.12.049

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Oxidative Ce3+ sequestration on fungal manganese oxides with an associated Mn(II) oxidase activity.2016

    • 著者名/発表者名
      H. Zheng, Y. Tani, H. Naitou, N. Miyata, F. Tojo
    • 雑誌名

      Applied Geochemistry

      巻: 71 ページ: 110-122

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] バイオマンガン酸化物によるレアメタル回収効率とその機構2018

    • 著者名/発表者名
      谷 幸則, 鄭 海粟, 常 佳寧, 内藤博敬, 田中万也, 宮田直幸, 瀬山春彦
    • 学会等名
      日本水処理生物学会第55回(郡山)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 真菌によるバイオマンガン酸化物の形成と水処理への応用2018

    • 著者名/発表者名
      谷 幸則
    • 学会等名
      平成30年度日本水環境学会中部支部研究発表会(金沢)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] バイオMn酸化物への共吸着を利用した無機ヒ素(Ⅴ)と重金属イオンの同時回収2018

    • 著者名/発表者名
      野口太輝, 内藤博敬, 谷 幸則
    • 学会等名
      富士山麓アカデミック&サイエンスフェア2018(富士)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 真菌が形成したバイオMn酸化物による海水からのレアメタルの効率的な回収2018

    • 著者名/発表者名
      菅井康平, 内藤博敬, 谷 幸則:
    • 学会等名
      富士山麓アカデミック&サイエンスフェア2018(富士)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 真菌によるバイオマンガン酸化物形成におけるBa2+の不可逆的な収着2017

    • 著者名/発表者名
      柿沼里実, 谷 幸則, 常 佳寧, 内藤博敬, 宮田直幸
    • 学会等名
      日本水処理生物学会第54回大会(大阪)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] バイオマンガン酸化物の連続形成による希土類元素イオンの効率的な回収2017

    • 著者名/発表者名
      鄭 海粟, 谷 幸則, 内藤博敬, 宮田直幸
    • 学会等名
      日本水処理生物学会第54回大会(大阪)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Mn(II)酸化能を持つ:バイオマンガン酸化物によるCe3+の効率的回収2017

    • 著者名/発表者名
      鄭 海粟, 谷 幸則, 内藤博敬, 宮田直幸, 東條ふゆみ
    • 学会等名
      第26回環境化学討論会(静岡)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Sequestration of V(V), Mo(VI) and W(VI) by fungal manganese oxides2017

    • 著者名/発表者名
      Yukinori Tani, Tingting Wu, Hirotaka Naitou, Naoyuki Miyata
    • 学会等名
      23th International Symposium on Environmental Biogeochemistry
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mn(II)酸化活性を保持したバイオマンガン酸化物の活性に対する希土類元素イオンの影響2016

    • 著者名/発表者名
      鄭 海粟, 谷 幸則, 内藤博敬, 宮田直幸
    • 学会等名
      日本水処理生物学会第53回大会
    • 発表場所
      千葉工業大学
    • 年月日
      2016-11-10
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 真菌Pleosporales sp. KK1-2株によるMn2+イオンの除去特性2016

    • 著者名/発表者名
      藤田大貴, 谷 幸則, 内藤博敬, 宮田直幸
    • 学会等名
      日本水処理生物学会第53回大会
    • 発表場所
      千葉工業大学
    • 年月日
      2016-11-10
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] バイオマンガン酸化物による廃電子基板リーチング溶液からのレアメタルの回収2016

    • 著者名/発表者名
      谷 幸則, 常 佳寧,宮田直幸, 東條ふゆみ, 福島 淳, 梁 瑞録
    • 学会等名
      日本水処理生物学会第53回大会
    • 発表場所
      千葉工業大学
    • 年月日
      2016-11-10
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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