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2018 年度 実績報告書

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)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードバイオマンガン酸化物 / レアメタル / 回収
研究実績の概要

レアメタルの需要が増えており、微生物を用いた効率の高い回収手法が検討されてきている。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される。本研究では、真菌によるMn(Ⅱ)酸化特性を明らかにし、酸性側で高い活性を示した菌株によるレアメタルの高い効率の回収システムの構築を目的とした。吸着特性を調べた。静岡県内から単離した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。特に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。また、KK1-2株によってあらかじめBMOを形成させることで、Mn(Ⅱ)酸化活性を高く維持できることが示された。KK1-2株由来のBMOは、他の真菌由来のBMOよりも、BMOへの各イオンの吸着率が高く、BMOからのMn2+の溶出量が少なかった。この結果から、KK1-2株のBMOでは吸着態Mn2+の割合が低く、Mn2+と各イオンとの吸着競合が生じにくいことが推測された。本研究により、KK1-2株は酸性側で効率よくMn2+を酸化でき、形成したBMOを酸性排水からのレアメタル回収に応用できる可能性を見出した。また、特に最終年度は、以前より継続的に研究をおこなってきているKR21-2株によるレアメタルの回収機構について、希土類元素イオンの共存によるMn酸化能の効率の増加効果、BMOの形成過程におけるBa2+イオンの不可逆的な取り込み過程、レアメタル(特に亜鉛イオンとヒ酸イオンの共吸着による回収効率の大幅な増加効果などを見出し、これらのBMOに特徴的に生じる相互作用についての機構の解明を試みた。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (4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 ページ: 167-173

    • DOI

      10.1080/01490451.2017.1338795

    • 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

    • DOI

      10.1021/acearthspace.chem.8b00042

    • 査読あり
  • [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)
  • [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)
  • [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)
  • [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)

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公開日: 2019-12-27  

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