2015 Fiscal Year Annual Research Report
超好酸性細菌を利用したレアメタル資源の新規バイオ回収技術の開発
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26820394
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
沖部 奈緒子 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30604821)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | パラジウム / バナジウム / ナノ粒子 / 還元回収 / 極限環境 / クロム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（I）Bio-Pd(0)ナノ粒子の還元回収：鉄還元細菌株を用いたPd(II)を還元回収には、嫌気条件下にて電子供与体をギ酸ナトリウムとした条件が最適であった（株によって至適濃度は異なる）。Cu(II)添加系では、酵素反応が関与するPd(0)核生成段階が阻害されPd(II)還元速度低下のみならず、TEM超薄切片観察により、細胞内外Pd(0)粒子密度の減少及び粒子径の肥大化が見られた。また酵素活性を失ったheat-killed cells実験系では、細胞膜の選択的透過性損失により、Pd(II)が細胞内に拡散し化学的な還元を受けることでPd(0)粒子が生成した。この際、細胞内有機構造によりPd(0)粒子凝集は抑制された一方、Pd(II)の酵素的還元が阻害された結果、粒子密度減少および粒子径増大が見られた。結果的に、生成過程で微生物学的（酵素的）Pd(II)還元によるPd(0)核生成およびギ酸ナトリウムによる化学的Pd(II)還元によるPd(0)核成長の関与が明らかとなり、この2つの還元バランスの調整、すなわちactive cellsを用いてギ酸ナトリウム濃度を最適化することによって、均一に分散した粒子径の小さいPd(0)ナノ粒子の生成が可能になることが分かった。また、この際に生成したPd(0)ナノ粒子が触媒活性試験においても最も高い反応性を示した。
（II）V還元回収：鉄還元細菌株により嫌気条件下では酸性pH領域でもV(V)がV(IV)に還元し、非晶質沈殿物としての回収が可能となった。大部分の沈殿物は細胞表面へ付着する形で回収されたが、TEMによる超薄切片観察により、一部は細胞内部に取り込まれ、ナノ粒子として存在することも明らかになった。
(III) 極限環境からの新規有用株の探索：別府温泉地帯より、好熱好酸性・鉄還元古細菌の単離に成功した。また本株が、毒性重金属Cr(VI)を還元しバイオリメディエーションへ応用できる可能性が示された。さらに、本株および近縁種株が、(I)に示すBio-Pd(0)ナノ粒子の生成にも利用できることを示した。
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