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2019 年度 実績報告書

地域性に着目したバイオセメンテーションによる法面保護技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19H02229
研究機関北海道大学

研究代表者

川崎 了  北海道大学, 工学研究院, 教授 (00304022)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード地域性 / バイオセメンテーション / 法面 / 炭酸カルシウム / ウレアーゼ
研究実績の概要

本研究課題の初年度となる令和元年度は,①尿素分解菌に関する検討,②培養試験および強度発現メカニズムに関する検討,③小型円筒容器を用いた室内固化試験,の3項目に関する研究を実施した。得られた主な成果の概要は,次のとおりである。
①尿素分解菌に関する検討:北海道内の各地から法面表層の地盤材料を採取し,それらの物理試験と化学試験を行うと同時に,地盤材料中に生息する尿素分解菌の分離・単離を実施した。また,尿素分解菌のウレアーゼ活性に関する温度依存性,pH依存性について評価した。その結果,ウレアーゼ活性の至適温度が20~25℃付近にあり,さらにその値が10日間持続するLysinibacillus xylanilyticusが有望な菌株の候補であることがわかった。
②培養試験および強度発現メカニズムに関する検討:単離した尿素分解菌の培養試験を行い,炭酸カルシウムの結晶化に適した温度や尿素と塩化カルシウムの濃度などについて調査を実施した。また,培養および固化に必要な材料として,高価な試薬の使用以外に安価な代替品(尿素源には農業用肥料,カルシウム源には凍結防止材,有機栄養源にはビール酵母)の適用性について検討した。さらに,尿素分解菌の遺伝子解析(16S rRNA遺伝子)を行い,尿素分解菌のバイオセーフティレベルが1で安全な菌株であることを確認した。
③小型円筒容器を用いた室内固化試験:単離した尿素分解菌を用いて,地盤材料(砂質)の室内固化試験を内径2cmのシリンジを用いて実施した。また,効率的な炭酸カルシウムの析出条件について調べるため,試験条件を変化させた実験的検討を行った。さらに,固化した地盤材料の力学特性について評価するため,針貫入試験を実施して推定した一軸圧縮強さ(UCS)を算出した結果,試験開始から2週間後に数MPaのUCSが得られることがわかった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

令和元年度における研究の目的,実施計画,経費などの策定が適切であったこと,また,期待された研究成果がおおむね順調に得られたこと,さらに,研究代表者に健康上の問題が発生しなかったことなどが,主な理由として考えられる。

今後の研究の推進方策

当初計画のとおり,令和2年度は,①尿素分解菌に関する検討,②培養試験および強度発現メカニズムに関する検討,③小型円筒容器を用いた室内固化試験,④斜面模型を用いた室内固化試験,の4項目について研究を実施する。

  • 研究成果

    (54件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (20件) (うち国際共著 12件、 査読あり 20件、 オープンアクセス 20件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 13件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] アテネ大学(ギリシャ)

    • 国名
      ギリシャ
    • 外国機関名
      アテネ大学
  • [国際共同研究] 国立食品技術大学(ウクライナ)

    • 国名
      ウクライナ
    • 外国機関名
      国立食品技術大学
  • [国際共同研究] ガジャマダ大学(インドネシア)

    • 国名
      インドネシア
    • 外国機関名
      ガジャマダ大学
  • [国際共同研究] ブーインザーラ工科大学(イラン)

    • 国名
      イラン
    • 外国機関名
      ブーインザーラ工科大学
  • [国際共同研究] ザンビア大学(ザンビア)

    • 国名
      ザンビア
    • 外国機関名
      ザンビア大学
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      2
  • [雑誌論文] Cellulose-metallothionein biosorbent for removal of Pb(II) and Zn(II) from polluted water2020

    • 著者名/発表者名
      Wilson Mwandira, Kazunori Nakashima, Yuki Togo, Tsutomu Sato, Satoru Kawasaki
    • 雑誌名

      Chemosphere

      巻: 246 ページ: 125733

    • DOI

      10.1016/j.chemosphere.2019.125733

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Microbial leaching of iron from hematite: Direct or indirect elution2020

    • 著者名/発表者名
      Apichaya Aneksampant, Kazunori Nakashima and Satoru Kawasaki
    • 雑誌名

      Materials Transactions

      巻: 61(2) ページ: 396-401

    • DOI

      https://doi.org/10.2320/matertrans.M-M2019860

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A novel metal adsorbent composed of hexa-histidine tag and carbohydrate-binding module on cellulose2020

    • 著者名/発表者名
      Yuki Togo, Kazunori Nakashima, Wilson Mwandira and Satoru Kawasaki
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: 19P356 ページ: -

    • DOI

      https://doi.org/10.2116/analsci.19P356

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sediment characteristics of beachrock: A baseline investigation based on microbial induced carbonate precipitation at Krakal-Sadranan Beach, Yogyakarta, Indonesia2020

    • 著者名/発表者名
      Lutfian Rusdi Daryono, Kazunori Nakashima, Satoru Kawasaki, Anastasia Dewi Titisari, Didit Hadi Barianto
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 10(2) ページ: 520

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.3390/app10020520

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Ammonium-free carbonate-producing bacteria as an ecofriendly soil biostabilizer2019

    • 著者名/発表者名
      Hamed A. Keykha, Hadi Mohamadzadeh, Afshin Asadi and Satoru Kawasaki
    • 雑誌名

      Geotechnical Testing Journal

      巻: 42(1) ページ: 19-29

    • DOI

      https://doi.org/10.1520/GTJ20170353

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Geological spatial plan toward groundwater resources in Kertek, Wonosobo Basin, Central Java, Indonesia2019

    • 著者名/発表者名
      L.R. Daryono, M.S.D. Wijayaningsih, A. Hendratno, M. Nukman, E. Hartantyo and S. Kawasaki
    • 雑誌名

      Journal of Degraded and Mining Lands Management

      巻: 6(2) ページ: 1595-1608

    • DOI

      https://doi.org/10.15243/jdmlm.2019.062.1595

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Biogeotechnical Approach for Slope Soil Stabilization Using Locally Isolated Bacteria and Inexpensive Low-grade Chemicals: A Feasibility Study on Hokkaido Expressway Soil, Japan2019

    • 著者名/発表者名
      Sivakumar Gowthaman, Shumpei Mitsuyama, Kazunori Nakashima, Masahiro Komatsu and Satoru Kawasaki
    • 雑誌名

      Soils and Foundations

      巻: 59(2) ページ: 484-499

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.sandf.2018.12.010

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Biogeochemical simulation of microbially induced calcite precipitation with Pararhodobacter sp. strain SO12019

    • 著者名/発表者名
      Masaru Akiyama and Satoru Kawasaki
    • 雑誌名

      Acta Geotechnica

      巻: 14(3) ページ: 685-696

    • DOI

      https://link.springer.com/article/10.1007/s11440-019-00784-z

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ecofriendly calcium phosphate and calcium bicarbonate biogrouts2019

    • 著者名/発表者名
      Volodymyr Ivanov, Viktor Stabnikov and Satoru Kawasaki
    • 雑誌名

      Journal of Cleaner Production

      巻: 218 ページ: 328-334

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.01.315

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Environmental safety and biosafety in construction biotechnology2019

    • 著者名/発表者名
      Volodymyr Ivanov, Viktor Stabnikov, Olena Stabnikova and Satoru Kawasaki
    • 雑誌名

      World Journal of Microbiology and Biotechnology

      巻: 35(26) ページ: 1-11

    • DOI

      https://doi.org/10.1007/s11274-019-2598-9

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Factors Affecting the Urease Activity of Native Ureolytic Bacteria Isolated from Coastal Areas2019

    • 著者名/発表者名
      Md Al Imran, Kazunori Nakashima, Niki Evelpidou and Satoru Kawasaki
    • 雑誌名

      Geomechanics and Engineering

      巻: 17(5) ページ: 421-427

    • DOI

      https://doi.org/10.12989/gae.2019.17.5.421

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Microbial induced slope surface stabilization using industrial-grade chemicals: A preliminary laboratory study2019

    • 著者名/発表者名
      Sivakumar Gowthaman, Shumpei Mitsuyama, Kazunori Nakashima, Masahiro Komatsu and Satoru Kawasaki
    • 雑誌名

      International Journal of GEOMATE

      巻: 17(60) ページ: 110-116

    • DOI

      https://doi.org/10.21660/2019.60.8150

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Efficacy of biocementation of lead mine waste from the Kabwe Mine site evaluated using Pararhodobacter sp.2019

    • 著者名/発表者名
      Wilson Mwandira, Kazunori Nakashima, Satoru Kawasaki, Mayumi Ito, Tsutomu Sato, Toshifumi Igarashi, Kawawa Banda, Meki Chirwa, Imasiku Nyambe, Shouta Nakayama and Mayumi Ishizuka
    • 雑誌名

      Environmental Science and Pollution Research

      巻: 26 ページ: 15653-15664

    • DOI

      https://doi.org/10.1007/s11356-019-04984-8

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Solidification of sand by Pb(II)-tolerant bacteria for capping mine waste to control metallic dust: Case of the abandoned Kabwe Mine, Zambia2019

    • 著者名/発表者名
      Wilson Mwandira, Kazunori Nakashima, Satoru Kawasaki, Mayumi Ito, Tsutomu Sato, Toshifumi Igarashi, Meki Chirwa, Kawawa Banda, Imasiku Nyambe, Shouta Nakayama, Hokuto Nakata and Mayumi Ishizuka
    • 雑誌名

      Chemosphere

      巻: 228 ページ: 17-25

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2019.04.107

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Chitosan enhances calcium carbonate precipitation and solidification mediated by bacteria2019

    • 著者名/発表者名
      Nawarathna Thiloththama Hiranya Kumari, Nakashima Kazunori and Kawasaki Satoru
    • 雑誌名

      International Journal of Biological Macromolecules

      巻: 133 ページ: 867-874

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.04.172

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Biocementation of Sri Lankan beach sand using locally isolated bacteria: A baseline study on the effect of segregated culture media2019

    • 著者名/発表者名
      Pahala Ge Nishadi Nayanthara, Anjula Buddhika Nayomi Dassanayake, Kazunori Nakashima and Satoru Kawasaki
    • 雑誌名

      International Journal of GEOMATE

      巻: 17(63) ページ: 55-62

    • DOI

      https://doi.org/10.21660/2019.63.8238

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Microbial Induced Carbonate Precipitation Using a Native Inland Bacterium for Beach Sand Stabilization in Nearshore Areas2019

    • 著者名/発表者名
      Pahala Ge Nishadi Nayanthara, Anjula Buddhika Nayomi Dassanayake, Kazunori Nakashima and Satoru Kawasaki
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 9(15) ページ: 3201

    • DOI

      https://doi.org/10.3390/app9153201

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Feasibility study for slope soil stabilization by microbial induced carbonate precipitation (MICP) using indigenous bacteria isolated from cold subarctic region2019

    • 著者名/発表者名
      Sivakumar Gowthaman, Takashi Iki, Kazunori Nakashima, Koji Ebina and Satoru Kawasaki
    • 雑誌名

      SN Applied Sciences

      巻: 1:1480 ページ: 1-16

    • DOI

      https://doi.org/10.1007/s42452-019-1508-y

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Feasibility Study of Native Ureolytic Bacteria for Biocementation Towards Coastal Erosion Protection by MICP Method2019

    • 著者名/発表者名
      Md Al Imran, Shuya Kimura, Kazunori Nakashima, Niki Evelpidou and Satoru Kawasaki
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 9(20) ページ: 4462

    • DOI

      https://doi.org/10.3390/app9204462

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Evolution of relative sea level in Okinawa (Japan) during Holocene2019

    • 著者名/発表者名
      Niki Evelpidou, Satoru Kawasaki, Anna Karkani, Giannis Saitis, Giorgio Spada and Georgios Economou
    • 雑誌名

      Geografia Fisica e Dinamica Quaternaria

      巻: 42(1) ページ: 3-16

    • DOI

      http://gfdq.glaciologia.it/042_1_01_2019/

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] A minerochemical cement study of a beachrock slab: The case study of Peristeria, Salamis Island2019

    • 著者名/発表者名
      Giannis Saitis, Niki Evelpidou, Satoru Kawasaki, Eleni Koutsopoulou and Apostolia Komi
    • 学会等名
      15th International Congress of the Geological Society of Greece (GSG2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Bio-cementation for slope soil stabilization against surface erosion: A bench-scale preliminary investigation2019

    • 著者名/発表者名
      S. Gowthaman, K. Nakashima, K. Ebina and S. Kawasaki
    • 学会等名
      53rd US Rock Mechanics/Geomechanics Symposium, ARMA (American Rock Mechanics Association)
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of small scale biocemented rocks based on natural beachrock cement characteristics as a novel approach towards coastal erosion mitigation2019

    • 著者名/発表者名
      P.G.N. Nayanthara, A.B.N. Dassanayake, K. Nakashima and S. Kawasaki
    • 学会等名
      53rd US Rock Mechanics/Geomechanics Symposium, ARMA (American Rock Mechanics Association)
    • 国際学会
  • [学会発表] Zinc and lead biosorption by Oceanobacillus Profundus Kbz 3-2: A bacterial strain resistant to metals isolated from metal polluted soils in Kabwe, Zambia2019

    • 著者名/発表者名
      Wilson Mwandira, Kazunori Nakashima, Satoru Kawasaki, Mayumi Ito, Tsutomu Sato, Toshifumi Igarashi, Meki Chirwa, Kawawa Banda, Imasiku Nyambe, Shouta Nakayama and Mayumi Ishizuka
    • 学会等名
      The 14th Asian Congress on Biotechnology (ACB2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Biological control of filament formation composed of silica-polymerizing enzymes2019

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Nakashima, Junnosuke Okamoto and Satoru Kawasaki
    • 学会等名
      The 14th Asian Congress on Biotechnology (ACB2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Beachrock identification using geology and geophysical approaches in Indonesia2019

    • 著者名/発表者名
      Daryono, L. R.,Nakashima, K., Kawasaki, S., Titisari, A. D., Barianto, D. H., Suyanto, I. and Rahmadi, A.
    • 学会等名
      International Research Symposium on Earth Resources Management and Environment (ISERME 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Engineered Escherichia coli cell capable of specific binding to metal surface2019

    • 著者名/発表者名
      K. Nakashima, Y. Iwata and S. Kawasaki
    • 学会等名
      ACS Fall 2019 National Meeting & Exposition
    • 国際学会
  • [学会発表] Microbially induced carbonate precipitation assisted by poly-L-lysine: ecofriendly approach inspired by nature2019

    • 著者名/発表者名
      T.H.K. Nawarathna, K. Nakashima and S. Kawasaki
    • 学会等名
      ACS Fall 2019 National Meeting & Exposition
    • 国際学会
  • [学会発表] A comparative study of beachrock mechanism formation focusing on natural and artificial beachrocks: Case of Diolkos, Corinth, Greece and Sumuide, Okinawa, Japan2019

    • 著者名/発表者名
      Giannis Saitis, Eleni Koutsopoulou, Niki Evelpidou and Satoru Kawasaki
    • 学会等名
      International Association of Geomorphologists (IAG) Regional Conference on Geomorphology (RCG2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of soluble protein tag on the activity of silica polymerizing enzyme2019

    • 著者名/発表者名
      S.Tsujitani, K.Nakashima, J.Okamoto and S.Kawasaki
    • 学会等名
      23rd International Biohydrometallurgy Symposium (IBS2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Bio-based adsorbent composed of metal binding peptide and cellulose2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Togo, K. Nakashima, W. Mwandira and S. Kawasaki
    • 学会等名
      23rd International Biohydrometallurgy Symposium (IBS2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Solubilization of silicatein by fusing with a small soluble protein2019

    • 著者名/発表者名
      Kasun Godigamuwa, Hidetoshi Oguri, Junnosuke Okamoto, Kazunori Nakashima and Satoru Kawasaki
    • 学会等名
      23rd International Biohydrometallurgy Symposium (IBS2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of bacterial cell surface for specific binding to metals2019

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Nakashima, Yoshiaki Iwata and Satoru Kawasaki
    • 学会等名
      23rd International Biohydrometallurgy Symposium (IBS2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] シリカ重合酵素群が形成するフィラメントによるチタニアの重合2019

    • 著者名/発表者名
      岡本淳之介,中島一紀,川﨑 了
    • 学会等名
      日本生物工学会北日本支部2019札幌シンポジウム(札幌)
  • [学会発表] Facile Fabrication of silica layer on cellulose using immobilized silicatein2019

    • 著者名/発表者名
      Kasun Godigamuwa, Kazunori Nakashima and Satoru Kawasaki
    • 学会等名
      日本生物工学会北日本支部2019札幌シンポジウム(札幌)
  • [学会発表] 宮崎沿岸部に生息する尿素分解菌の活性評価と砂の固化試験2019

    • 著者名/発表者名
      宮永未森,中島一紀,川﨑 了,青木園子
    • 学会等名
      日本生物工学会北日本支部2019札幌シンポジウム(札幌)
  • [学会発表] バイオベース材料で構成された環境に優しい金属吸着材の開発2019

    • 著者名/発表者名
      東郷祐樹,中島一紀,川﨑 了
    • 学会等名
      日本生物工学会北日本支部2019札幌シンポジウム(札幌)
  • [学会発表] 北海道の尿素分解菌を用いたMICP法による砂の固化試験2019

    • 著者名/発表者名
      品田宗忠,Sivakumar Gowthaman,中島一紀,川﨑 了,蝦名浩二
    • 学会等名
      資源・素材2019(京都)
  • [学会発表] 金属結合性微生物の創製2019

    • 著者名/発表者名
      中島一紀,岩田至叡,石渡悠介,Apichaya Aneksampant,川﨑 了
    • 学会等名
      資源・素材2019(京都)
  • [学会発表] 宮崎海岸周辺に生息する尿素分解菌を用いた砂の固化試験2019

    • 著者名/発表者名
      宮永未森,中島一紀,川﨑 了,青木園子
    • 学会等名
      資源・素材2019(京都)
  • [学会発表] シリカ重合酵素群で構成されるフィラメントの形成コントロール2019

    • 著者名/発表者名
      岡本淳之介,中島一紀,川﨑 了
    • 学会等名
      第71回日本生物工学会大会(岡山)
  • [学会発表] GFPを融合したイガイ由来接着タンパク質の作成と材料吸着挙動2019

    • 著者名/発表者名
      志賀敏英,中島一紀,岩田至叡,川﨑 了
    • 学会等名
      第71回日本生物工学会大会(岡山)
  • [学会発表] 金属結合ペプチドを発現した大腸菌の金属固体への結合および微粒子凝集特性2019

    • 著者名/発表者名
      中島一紀,岩田至叡,Apichaya Aneksampant,川﨑 了
    • 学会等名
      第71回日本生物工学会大会(岡山)
  • [学会発表] 尿素分解菌を用いたMICP法による地盤材料固化試験2019

    • 著者名/発表者名
      井木貴士,Gowthaman Sivakumar,川﨑 了,中島一紀,蝦名浩二
    • 学会等名
      2019年度資源・素材学会北海道支部春季講演会(幌延)
  • [学会発表] 微生物細胞表層における金属結合ペプチド発現条件が吸着挙動に及ぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      石渡悠介,中島一紀,岩田至叡,川﨑 了
    • 学会等名
      2019年度資源・素材学会北海道支部春季講演会(幌延)
  • [学会発表] 尿素分解菌の細胞抽出液を用いた炭酸カルシウム形成と砂の固化2019

    • 著者名/発表者名
      川邉徹弥,中島一紀,Hiranya Nawarathna,川﨑 了
    • 学会等名
      2019年度資源・素材学会北海道支部春季講演会(幌延)
  • [学会発表] 可溶化タグがシリカ重合酵素の活性に及ぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      辻谷颯太,中島一紀,岡本淳之介,川﨑 了
    • 学会等名
      2019年度資源・素材学会北海道支部春季講演会(幌延)
  • [備考] https://labs.eng.hokudai.ac.jp/labo/bio-res/www/

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公開日: 2021-01-27  

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