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2023 年度 実績報告書

酸性ウレアーゼと骨粉を用いた地盤材料の環境配慮型バイオセメンテーション

研究課題

研究課題/領域番号 22H01581
配分区分補助金
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) 2022-04-01 – 2025-03-31
キーワード酸性ウレアーゼ / 骨粉 / リン酸カルシウム化合物 / バイオセメンテーション / 地盤材料
研究実績の概要

2年目となる令和5年度は,①微生物由来の酸性ウレアーゼの探索,②培養試験およびリン酸カルシウム化合物(CPC)室内析出試験,③小型容器を用いた地盤材料の室内固化試験,を実施した。その結果,得られた主な成果の概要は,次のとおりである。
①微生物由来の酸性ウレアーゼの探索:単離源として植物や動物を対象とし,ウレアーゼを有する乳酸菌の単離試験を異なる培養条件下で実施した。その結果,好気条件よりも嫌気条件の方が多くの乳酸菌を単離することができたが,いずれもウレアーゼ活性が非常に低いことがわかった。一方,製品評価技術基盤機構(NITE)のNBRC(NITE Biological Resource Center)から購入した乳酸菌3株のウレアーゼ活性を調べた結果,高いウレアーゼ活性を有する乳酸菌が1株あることがわかった。また,同菌株のウレアーゼ活性のpH依存性について調査した結果,pH3~4の酸性領域で高いウレアーゼ活性を示した。
②培養試験およびリン酸カルシウム化合物(CPC)室内析出試験:前記した乳酸菌株を用いた温度25~37℃の培養試験では,温度が菌体濃度に及ぼす影響は小さく,いずれも24時間後の菌体濃度が最大となる。ウレアーゼ活性については,温度が高いほど活性が高くなった。遠沈管を用いたCPC析出試験に関しては,CPC源として食品廃棄物である動物(牛と豚)の骨粉とマグロの骨が使用可能であること,析出した結晶の鉱物名はBrushiteであること,などがわかった。
③小型容器を用いた地盤材料の室内固化試験:骨粉およびマグロの骨をCPC源とし,シリンジを用いた砂質地盤材料の室内固化試験を実施した。その結果,固化した供試体の針貫入試験によって得られた推定一軸圧縮強さ(推定UCS)は,温度37℃で試験期間7日の場合に供試体の上,中,下部において,それぞれ37MPa,34MPa,8MPaとなった。

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5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概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

本研究課題の最終年度となる令和6年度においては,①リン酸カルシウム化合物(CPC)室内析出試験,②小型容器を用いた地盤材料の室内固化試験,③提案する技術の有効性評価,について実施し,報告書を作成して本研究課題を終了する。

  • 研究成果

    (48件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 9件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 10件) 学会発表 (29件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] ジャフナ大学(スリランカ)

    • 国名
      スリランカ
    • 外国機関名
      ジャフナ大学
  • [国際共同研究] ブーインザーラ工科大学/アミール・キャビール工科大学(イラン)

    • 国名
      イラン
    • 外国機関名
      ブーインザーラ工科大学/アミール・キャビール工科大学
  • [国際共同研究] 香港理工大学/東南大学/蘇州大学(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      香港理工大学/東南大学/蘇州大学
    • 他の機関数
      1
  • [雑誌論文] Biomineralization grouting for beach sand cemented with MICP2024

    • 著者名/発表者名
      Lutfian Rusdi Daryono, Sonoko Aoki, Masanao Kano, Mimori Miyanaga, Kazunori Nakashima, Satoru Kawasaki
    • 雑誌名

      Journal of the Civil Engineering Forum

      巻: 10(1) ページ: 31-38

    • DOI

      10.22146/jcef.6454

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Soil erosion control of Urmia Lake using indigenous ureolytic calcifying bacteria2024

    • 著者名/発表者名
      A. Mohsenzadeh, T. Ebadi, S. M. Fattahi, A. A. Soorki, M. Bolfion, S. Kawasaki
    • 雑誌名

      International Journal of Environmental Science and Technology

      巻: 21 ページ: 5981-5996

    • DOI

      10.1007/s13762-023-05387-6

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] State-of-the-art review of soil erosion control by MICP and EICP techniques: Problems, applications, and prospects2023

    • 著者名/発表者名
      Yong Wang, Xiaohao Sun, Linchang Miao, Hengxing Wang, Linyu Wu, Wenbo Shi, Satoru Kawasaki
    • 雑誌名

      Science of the Total Environment

      巻: 912 ページ: 169016

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2023.169016

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Baseline investigation on enzyme induced calcium phosphate precipitation for solidification of sand2023

    • 著者名/発表者名
      Sivakumar Gowthaman, Moeka Yamamoto, Meiqi Chen, Kazunori Nakashima, Satoru Kawasaki
    • 雑誌名

      Frontiers in Built Environment

      巻: 9 ページ: 1307650

    • DOI

      10.3389/fbuil.2023.1307650

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Combination of cellulose nanofiber and artificial fusion protein for biocementation2023

    • 著者名/発表者名
      Thiloththama Hiranya Kumari Nawarathna, Jin Sakai, Kazunori Nakashima, Tetsuya Kawabe, Miki Shikama, Chikara Takano, Satoru Kawasaki
    • 雑誌名

      Frontiers in Built Environment

      巻: 9 ページ: 1305003

    • DOI

      10.3389/fbuil.2023.1305003

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The physical and mechanical properties of recycled aggregates strengthened by enzyme induced carbonate precipitation2023

    • 著者名/発表者名
      Yuru Chen, Angran Tian, Xinyu Luo, Yu Zhou, Qiang Tang, Satoru Kawasaki
    • 雑誌名

      Soils and Foundations

      巻: 63(6) ページ: 101394

    • DOI

      10.1016/j.sandf.2023.101394

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Eco-friendly soil stabilization method using fish bone as cement material2023

    • 著者名/発表者名
      Maksym Avramenko, Kazunori Nakashima, Chikara Takano, Satoru Kawasaki
    • 雑誌名

      Science of the Total Environment

      巻: 900 ページ: 165823

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2023.165823

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterizing microbial and CO2-induced carbonate minerals: Implications for soil stabilization in sandy environments2023

    • 著者名/発表者名
      Hamed Abdeh Keykha, Alireza Zangani, Hadi Mohamadzadeh Romiani, Afshin Asadi, Satoru Kawasaki, Niloofar Radmanesh
    • 雑誌名

      Minerals

      巻: 13(7) ページ: 976

    • DOI

      10.3390/min13070976

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Baseline investigation on soil solidification through biocementation using airborne bacteria2023

    • 著者名/発表者名
      Meiqi Chen, Sivakumar Gowthaman, Kazunori Nakashima, Chikara Takano, Satoru Kawasaki
    • 雑誌名

      Frontiers in Bioengineering and Biotechnology

      巻: 11 ページ: 1216171

    • DOI

      10.3389/fbioe.2023.1216171

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Functional modification of mussel adhesive protein to control solubility and adhesion property2023

    • 著者名/発表者名
      Anju Pilakka Veedu, Kazunori Nakashima, Hayahide Shiga, Takahiro Sato, Kasun Godigamuwa, Naoki Hiroyoshi, Satoru Kawasaki
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: 136(2) ページ: 87-93

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2023.05.002

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Field experimentation of bio-cementation using low-cost cementation media for preservation of slope surface2023

    • 著者名/発表者名
      Sivakumar Gowthaman, Hiromu Koizumi, Kazunori Nakashima, Satoru Kawasaki
    • 雑誌名

      Case Studies in Construction Materials

      巻: 18 ページ: e02086

    • DOI

      10.1016/j.cscm.2023.e02086

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Interfacial biosilica coating of chitosan gel using fusion silicatein to fabricate robust hybrid material for biomolecular applications2023

    • 著者名/発表者名
      Kasun Godigamuwa, Kazunori Nakashima, Sota Tsujitani, Ryo Naota, Ilham Maulidin, Satoru Kawasaki
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry B

      巻: 11 ページ: 1654-1658

    • DOI

      10.1039/D2TB02581G

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of humic acid on microbial induced carbonate precipitation for organic soil improvement2023

    • 著者名/発表者名
      Meiqi Chen, Sivakumar Gowthaman, Kazunori Nakashima, Satoru Kawasaki
    • 雑誌名

      Environmental Science and Pollution Research

      巻: 30 ページ: 15230-15240

    • DOI

      10.1007/s11356-022-23157-8

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Soil improvement using calcium phosphate compounds as a novel sustainable method: A review2023

    • 著者名/発表者名
      Maksym Avramenko, Kazunori Nakashima, Chikara Takano, Satoru Kawasaki
    • 雑誌名

      International Journal of GEOMATE

      巻: 24(101) ページ: 68-75

    • DOI

      10.21660/2023.101.g12142

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Naturally derived cements learned from the wisdom of ancestors: A literature review based on the experiences of ancient China, India and Rome2023

    • 著者名/発表者名
      Zhan Su, Zhen Yan, Kazunori Nakashima, Chikara Takano, Satoru Kawasaki
    • 雑誌名

      Materials

      巻: 16(2) ページ: 603

    • DOI

      10.3390/ma16020603

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ビーチロックに学ぶ微生物を用いた海岸保全技術2024

    • 著者名/発表者名
      川﨑 了
    • 学会等名
      第10回日本微生物学連盟フォーラム
    • 招待講演
  • [学会発表] Bio-cementation of demolition wastes and recycled aggregates for sustainable production of paving blocks2023

    • 著者名/発表者名
      H. N. Muhanna, R. K. M. Niras, U. N. C. Prasadini, S. Gowthaman, T. H. K. Nawarathna, M. Chen, S. Kawasaki
    • 学会等名
      The 14th International Conference on Sustainable Built Environment - 2023 (ICSBE 2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] Shallow Coastal Carbonate Sediment Mapping for Biomimetics MICP, Case Study of Indonesia Beachrock, Yogyakarta2023

    • 著者名/発表者名
      Lutfian R. Daryono, Kazunori Nakashima, Satoru Kawasaki
    • 学会等名
      International Conference on Case Histories in Geotechnical Engineering and 4th AsRTC6 Urban GeoEngineering Symposium (GEOCASE 2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] Isolation of acid tolerant bacteria capable of metal adsorption from acid mine drainage without neutralization2023

    • 著者名/発表者名
      S. Iwama, C. Takano, K. Nakashima, H. Aoyagi, S. Kawasaki
    • 学会等名
      The 6th IWA International Conference on eco-Technologies for Wastewater Treatment: ecoSTP2023
    • 国際学会
  • [学会発表] Metal Biosorption from Wastewater under Acidic Environment2023

    • 著者名/発表者名
      C. Takano, K. Nakashima, S. Kawasaki, H. Aoyagi
    • 学会等名
      The 6th IWA International Conference on eco-Technologies for Wastewater Treatment: ecoSTP2023
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of humic acid on process of microbial induced carbonate precipitation2023

    • 著者名/発表者名
      M. Chen, S. Gowthaman, K. Nakashima, C. Takano, S. Kawasaki
    • 学会等名
      The 9th International Congress on Environmental Geotechnics
    • 国際学会
  • [学会発表] 微生物由来ウレアーゼを用いたEICP法におけるフミン酸の影響2023

    • 著者名/発表者名
      一戸碧生,Chen Meiqi,髙野 力,中島一紀,川﨑 了
    • 学会等名
      資源・素材2023(松山)
  • [学会発表] Biological immobilization of oxidizing enzyme for enhanced bioremediation of toxic contaminants2023

    • 著者名/発表者名
      Ilham Maulidin, Kazunori Nakashima, Ryo Naota, Anju Pilakka Veedu, Chikara Takano, Satoru Kawasaki
    • 学会等名
      資源・素材2023(松山)
  • [学会発表] 細菌による酸性鉱山廃水中のヒ素回収2023

    • 著者名/発表者名
      岩間蒼平,髙野 力,中島一紀, 青柳秀紀, 川﨑 了
    • 学会等名
      資源・素材2023(松山)
  • [学会発表] 乳酸菌と骨粉を用いたリン酸カルシウム化合物の析出2023

    • 著者名/発表者名
      熊本悠汰,Maksym Avramenko,髙野 力,中島一紀,川﨑 了
    • 学会等名
      資源・素材2023(松山)
  • [学会発表] 酵素反応によって生成する炭酸カルシウム結晶形態への有機酸の影響2023

    • 著者名/発表者名
      志鎌海綺,中島一紀,鈴木啓太,髙野 力,川﨑 了
    • 学会等名
      資源・素材2023(松山)
  • [学会発表] 細菌を用いた酸性条件下での金属イオン回収に関する検討2023

    • 著者名/発表者名
      髙野 力,岩間蒼平,中島一紀,青柳秀紀,川﨑 了
    • 学会等名
      資源・素材2023(松山)
  • [学会発表] 金属微粒子の選択的凝集を目的とした多機能タンパク質のデザインと機能評価2023

    • 著者名/発表者名
      今村沙弥香,中島一紀,菅原駿平,石渡悠介,髙野 力,川﨑 了
    • 学会等名
      第75回日本生物工学会大会(名古屋)
  • [学会発表] ポリスチレン基板上でのバイオシリカ生成2023

    • 著者名/発表者名
      黒滝智子,中島一紀,直田 亮,髙野 力,川﨑 了
    • 学会等名
      第75回日本生物工学会大会(名古屋)
  • [学会発表] 接着性のコントロールが可能なイガイ由来タンパク質によるマイクロプラスチックの回収2023

    • 著者名/発表者名
      中島一紀,Pilakka Veedu Anju,佐藤岳大,髙野 力,川﨑 了
    • 学会等名
      第75回日本生物工学会大会(名古屋)
  • [学会発表] 耐酸性ヒ素吸着細菌の酸性鉱山廃水処理への活用2023

    • 著者名/発表者名
      岩間蒼平,髙野 力,中島一紀, 青柳秀紀, 川﨑 了
    • 学会等名
      第75回日本生物工学会大会(名古屋)
  • [学会発表] 耐酸性細菌を用いた強酸性条件下での金属吸着とカチオン挙動2023

    • 著者名/発表者名
      髙野 力,中島一紀,青柳秀紀,川﨑 了
    • 学会等名
      第75回日本生物工学会大会(名古屋)
  • [学会発表] 北海道南西部の凝灰岩露頭に潜む岩内微生物の菌叢比較分析2023

    • 著者名/発表者名
      大山 翔,西村伊吹,松原 仁,川﨑 了
    • 学会等名
      第58回地盤工学研究発表会(福岡)
  • [学会発表] MICP法による地盤固化時間の短縮方法2023

    • 著者名/発表者名
      青木園子,川﨑 了,鹿野政直
    • 学会等名
      第58回地盤工学研究発表会(福岡)
  • [学会発表] 材料表面の親水性・疎水性をコントロールできるタンパク質の開発2023

    • 著者名/発表者名
      雀部杏美,中島一紀,Anju Pilakka Veedu,髙野 力,川﨑 了
    • 学会等名
      生物工学若手研究者の集い 夏のセミナー2023(砺波)
  • [学会発表] 尿素寒天培地を用いたウレアーゼ産生能力を持つ浮遊菌の探索2023

    • 著者名/発表者名
      樋口友哉,Meiqi Chen,中島一紀,髙野 力,川﨑 了
    • 学会等名
      生物工学若手研究者の集い 夏のセミナー2023(砺波)
  • [学会発表] 耐酸性細菌の酸性鉱山廃水中からのヒ素回収能力の評価2023

    • 著者名/発表者名
      岩間蒼平,髙野 力,中島一紀,青柳秀紀,川﨑 了
    • 学会等名
      生物工学若手研究者の集い 夏のセミナー2023(砺波)
  • [学会発表] 生体分子を用いたジンクシリケート溶液からのシリカ分の除去2023

    • 著者名/発表者名
      大谷文也,中島一紀,髙野 力,川﨑 了,中川原聡,井野口康祐,松浦 大
    • 学会等名
      2023年度資源・素材学会北海道支部春季講演会(北見)
  • [学会発表] 細菌による酸性鉱山廃水中の金属回収2023

    • 著者名/発表者名
      岩間蒼平,髙野 力,中島一紀,川﨑 了,青柳秀紀
    • 学会等名
      2023年度資源・素材学会北海道支部春季講演会(北見)
  • [学会発表] 材料表面の親水性・疎水性の生物学的コントロール2023

    • 著者名/発表者名
      雀部杏美,中島一紀,Anju Pilakka Veedu,直田 亮,黒滝智子,髙野 力,川﨑 了
    • 学会等名
      2023年度資源・素材学会北海道支部春季講演会(北見)
  • [学会発表] MICP 法が適用可能な地盤の透水性に関する検討2023

    • 著者名/発表者名
      浜田知也,中島一紀,髙野 力,川﨑 了
    • 学会等名
      2023年度資源・素材学会北海道支部春季講演会(北見)
  • [学会発表] EICP 法における酵素の抽出源と抽出法に関する検討2023

    • 著者名/発表者名
      樋口友哉,中島一紀,髙野 力,川﨑 了
    • 学会等名
      2023年度資源・素材学会北海道支部春季講演会(北見)
  • [学会発表] 融合タンパク質とセルロースナノファイバーを用いたパラジウムイオンの回収2023

    • 著者名/発表者名
      森川菜美,中島一紀,重政友貴,髙野 力,川﨑 了
    • 学会等名
      2023年度資源・素材学会北海道支部春季講演会(北見)
  • [学会発表] ビーチロックに学ぶ地盤材料のバイオセメンテーション2023

    • 著者名/発表者名
      川﨑 了
    • 学会等名
      文部科学省・宇宙航空科学技術推進委託費宇宙連携拠点形成プログラム「宇宙でのモノ創り」
    • 招待講演
  • [備考] 北海道大学大学院工学研究院環境循環システム部門地圏循環工学分野資源生物工学研究室

    • URL

      https://bre.eng.hokudai.ac.jp/

URL: 

公開日: 2024-12-25  

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