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2016 年度 実績報告書

好熱性発酵細菌-メタン菌栄養共生系による高速メタン生産の基本原理

研究課題

研究課題/領域番号 26420881
研究機関筑波大学

研究代表者

桑原 朋彦  筑波大学, 生命環境系, 准教授 (80153435)

研究分担者 五十嵐 健輔  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生物プロセス研究部門, 研究員 (90759945) [辞退]
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード発酵細菌-メタン菌栄養共生 / 固相培養 / メタン生産 / 硫化水素
研究実績の概要

点火可能な気相の生産という条件を課し,最も効率的な培養液体積および培養時間を決定した。その結果,28 mlの培養液を用いて24 h培養するのが最適であった。
好気下軽石持込培養を可能にする,それぞれの菌の性質を明らかにした。Thermosipho globiformansは増殖初期に,全体の約20%程度がスフェロイド(球状細胞)に変形した。スフェロイドは酸素耐性があり,微好気環境でも増殖を開始できた。この性質が好気下軽石持込培養を可能にする可能性が示唆された。Methanocaldococcus jannaschii は単独培養ではグレイガイト([4Fe-4S]クラスター様構造をもつ硫化鉄鉱物)の添加により,メタン生産が10倍化した。好気下軽石持込培養では,軽石中の微量の酸化鉄がグレイガイトを形成する可能性はあるものの,グレイガイト添加による顕著な促進効果は認められなかった。発酵細菌による水素供給に限りがあるためと思われる。
本研究では,硫化水素を含まず,点火可能なメタン標品を毎日生産するシステムの確立を通して,発酵細菌-メタン菌栄養共生系によるメタン生産の基本原理を明らかにすることを目的とした。好熱性発酵細菌T. globiformansとメタン菌M. jannaschiiとの栄養共生系に,好気下軽石持込培養を適用し,気相の二酸化炭素を除去するために水酸化ナトリウムを配置して,以下の基本原理を明らかにした。1.軽石の使用により絶対嫌気性菌の培養が好気気相下で可能となる。2.1により,硫化水素は気相中の酸素によって自然に除去される。3.二酸化炭素はメタン生産の基質であるが,気相からは除去することが望ましい。本研究により開発されたメタン生産系は操作が簡単で硫化水素を発生せず安全なことから,災害時などに必要とされる,地域における緊急なメタン生産に役立つと期待される。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Progeny production in the periplasm of Thermosipho globiformans2017

    • 著者名/発表者名
      Tomohiko Kuwabara, Kensuke Igarashi
    • 雑誌名

      Extremophiles

      巻: 21 ページ: in press

    • DOI

      have not given

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Hydrogen Sulfide Free Methane Production by Fermenter2016

    • 著者名/発表者名
      Kensuke Igarashi, Tomohiko Kuwabara
    • 雑誌名

      Energy Fuels

      巻: 30 ページ: 4945-4950

    • DOI

      10.1021/acs.energyfuels.6b00494

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Natural synthesis of bioactive greigite by solid gas reactions2016

    • 著者名/発表者名
      Kensuke Igarashi, Yasuhisa Yamamura, Tomohiko Kuwabara
    • 雑誌名

      Geochim Cosmochim Acta

      巻: 191 ページ: 47-57

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.gca.2016.07.005

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Activation of Methanogenesis by Greigite2016

    • 著者名/発表者名
      Kensuke Igarashi
    • 学会等名
      The International Society for Extremophiles
    • 発表場所
      京都大学(京都府・京都市)
    • 年月日
      2016-09-12 – 2016-09-16
    • 国際学会
  • [学会発表] Proliferation of Thermosipho globiformans Studied Using High-Temperature Microscopy2016

    • 著者名/発表者名
      Tomohiko Kuwabara
    • 学会等名
      The International Society for Extremophiles
    • 発表場所
      京都大学(京都府・京都市)
    • 年月日
      2016-09-12 – 2016-09-16
    • 国際学会
  • [備考] Fermenter-methanogen syntrophy

    • URL

      http://www.biol.tsukuba.ac.jp/~kuwabara/index.html

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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