| 研究課題/領域番号 |
21K20452
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0303:土木工学、社会システム工学、安全工学、防災工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 創価大学 |
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研究代表者 |
関根 睦実 創価大学, 理工学部, 助教 (60910388)
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| 研究期間 (年度) |
2021-08-30 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 微細藻類 / 細胞内pH / アンモニウム / 廃水 / 遊離アンモニア阻害 / 排水 / 遊離アンモニア |
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| 研究開始時の研究の概要 |
窒素含有排水を用いた微細藻類生産は、廃水中の栄養塩の除去と有価物生産を同時に達成可能であり、研究開発が進められている。一方、アンモニウム態窒素と共在する遊離アンモニアによる微細藻類の阻害を緩和するため、廃水を3-50倍に希釈する必要があり、多量の水の消費が問題視されている。既往研究にて、細胞内のpHが高い微細藻類は遊離アンモニア耐性が高いことが示唆されている。そこで本申請研究では、微細藻類の培養環境を調整して微細藻類の細胞内pHの上昇と遊離アンモニア耐性の向上を試み、得られた高い遊離アンモニア耐性を持つ藻類を対象として廃水を無希釈で用いた微細藻類生産の達成を目指す。
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| 研究実績の概要 |
当初計画では、培地の塩濃度・無機炭素濃度を変えることで微細藻類の細胞内pHの上昇と遊離アンモニア耐性の向上を試み、得られた高い遊離アンモニア耐性を持つ藻類を用いて、廃水の無希釈処理および微細藻類生産の達成を目指していた。しかし、Chlorella sorokinianaを対象とした結果、塩分では細胞内pHは変化しなかった。また、100 mMの無機炭素濃度下で細胞内pHの上昇が確認されたが、無機炭素濃度による阻害を受け十分な増殖を維持できなかった。2022年度は、無機炭素濃度を50 mMに下げて同種を培養したが、対象区と比較して遊離アンモニア耐性の上昇は確認できなかった。培地成分を変えることによる細胞内pHの上昇および遊離アンモニア耐性の向上は困難であることが明らかになった。そこで、1) 細胞内pHの高い種の探索と並行し、廃水を無希釈で用いた微細藻類生産の達成を目指すという当初の大目的に立ち返り、2) アンモニアを酸化し亜硝酸とした無希釈廃水による微細藻類生産の検討、3) 馴養によるC. sorokinianaの遊離アンモニア耐性および細胞内pHの上昇の有無の評価、を試みることにした。1)については、環境水由来の微細藻類のアンモニウム含有培地での増殖を確認したため、今後、単離し、細胞内pHおよび遊離アンモニア耐性の測定を試みる。2)については、アンモニアのみならず亜硝酸も高濃度で微細藻類を阻害することが報告されている。そこで、微細藻類5種の亜硝酸耐性を測定した。その結果、Chlorella sorokinianaおよび藍藻1種で、亜硝酸濃度100 mMにおける80%以上の増殖速度の維持が確認された。この濃度は、対象処理廃水として想定していたメタン発酵消化液の窒素濃度に相当するため、アンモニアを亜硝酸に酸化処理することで、無希釈廃水による微細藻類生産を達成できる可能性がある。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
当初計画では、塩分濃度や無機炭素濃度を変えることにより微細藻類の細胞内pHを上げることができ、これにより微細藻類の遊離アンモニア耐性が向上することを想定していた。しかしながら、試験の結果、塩分および無機炭素濃度を変えることによる細胞内pHの上昇および遊離アンモニア耐性の向上は困難であることが明らかとなった。そのため、廃水を無希釈で用いた微細藻類生産が達成できていない。
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| 今後の研究の推進方策 |
培地成分を変えることによる細胞内pHの上昇および遊離アンモニア耐性の向上が困難であることが明らかになったため、廃水を無希釈で用いた微細藻類生産の達成を目指すという当初の大目的に立ち返り、2022年度からは、1) 細胞内pHの高い種の探索、2) アンモニアを酸化し亜硝酸とした無希釈廃水による微細藻類生産の検討、3) 馴養によるC. sorokinianaの遊離アンモニア耐性および細胞内pHの上昇の有無の評価、を進めている。研究期間を1年延長し、2023年も、2022年度に得られた成果に基づいて上記試験を進める。
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