Development of novel wastewater treatment technologies by Mn-oxidizing bacteria using nature technolog

微生物を利用した排水処理技術は，ここ数十年の間に徐々にではあるが進歩している。このようなことを述べると，排水処理技術は成熟したように感じられるかもしれない。しかしながら，手付かずの未解決の排水処理が残されている。従来の生物学的処理では金属，難分解性有機物，着色の排水に適用できない。これらの排水処理はお手上げ状態にある。そこで本研究では，生物学的排水処理のブレイクスルーとなるネイチャーテクノロジー（自然模倣技術）を用いた新規排水処理技術の開拓に挑戦する。具体的には，マンガン酸化細菌と，この細菌が生成するMn酸化物を利用するネイチャーテクノロジーにより，手付かずの排水処理を解決することを目的としている。本研究の目的である，マンガン酸化細菌を利用した金属および難分解性排水の新規処理技術を構築し，従来とは異なる窒素処理および微生物による発電を提案し開拓するには，さらに科学および工学的アプローチの研究が必要であり，研究内容は次の４項目からなる。1. Bio-Mn酸化物の生成機構の解明とオーダーメイドの金属吸着・除去の把握，2. 難分解性物質の分解機構の解明，3. 新たな窒素サイクルを利用した新規窒素処理プロセスの開発, 4. 新規微生物燃料電池の開発。令和４年度は，Bio-Mn酸化物の生成機構，難分解性物質の分解機構，新たな窒素サイクル現象，新規の微生物燃料電池の4項目について実施した。その結果，次のような基礎的な知見を得た。有機物濃度が小さい時にMn酸化が起き，その時にマルチ銅酸化酵素が発現することを発見。Mn酸化物による染料の分解生成物は嫌気条件でも生物学的に分解される。海水では嫌気性環境下でアンモニア酸化の現象は確認できなかった。新規の微生物燃料電池による処理性能を評価した。

微生物を利用した排水処理技術は，ここ数十年の間に徐々にではあるが進歩している。このようなことを述べると，排水処理技術は成熟したように感じられるかもしれない。しかしながら，手付かずの未解決の排水処理が残されている。従来の生物学的処理では金属，難分解性有機物，着色の排水に適用できない。これらの排水処理はお手上げ状態にある。そこで本研究では，生物学的排水処理のブレイクスルーとなるネイチャーテクノロジー（自然模倣技術）を用いた新規排水処理技術の開拓に挑戦する。具体的には，マンガン酸化細菌と，この細菌が生成するMn酸化物を利用するネイチャーテクノロジーにより，手付かずの排水処理を解決することを目的としている。本研究の目的である，マンガン酸化細菌を利用した金属および難分解性排水の新規処理技術を構築し，従来とは異なる窒素処理および微生物による発電を提案し開拓するには，さらに科学および工学的アプローチの研究が必要であり，研究内容は次の４項目からなる。1. Bio-Mn酸化物の生成機構の解明とオーダーメイドの金属吸着・除去の把握，2. 難分解性物質の分解機構の解明，3. 新たな窒素サイクルを利用した新規窒素処理プロセスの開発, 4. 新規微生物燃料電池の開発。令和４年度は，Bio-Mn酸化物の生成機構，難分解性物質の分解機構，新たな窒素サイクル現象，新規の微生物燃料電池の4項目について実施した。その結果，次のような基礎的な知見を得た。有機物濃度が小さい時にMn酸化が起き，その時にマルチ銅酸化酵素が発現することを発見。Mn酸化物による染料の分解生成物は嫌気条件でも生物学的に分解される。海水では嫌気性環境下でアンモニア酸化の現象は確認できなかった。新規の微生物燃料電池による処理性能を評価した。