低栄養細菌－マンガン酸化細菌培養系による有機物無添加の坑廃水処理技術の開拓

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集積培養系から分離した5株の内、R1-5（Methylibium属）とR1-7（Methyloversatilis属）は以前に行ったマンガンスラッジの細菌叢解析で優占種と位置付けられていた。これらの2株のほか、R1-3（Williamsia属）及びR1-9（Rhodococcus属）は、有機性基質濃度が異なる3種類の培地で同等の比増殖速度を示した。これら4株は有機性基質無添加培地で増殖速度が大きく、活発な菌体増殖が見られたことから、貧栄養環境に適応した低栄養細菌であると判断された。さらにR1-5、R1-7、R1-9の炭酸固定能力を調べた結果、有機性基質無添加培地で増殖した菌体の総有機炭素の3.5～6.0%は炭酸固定によるものと推察され、増殖時に一定の無機炭素を固定していることが明らかになった。しかし、菌体の炭素の大部分（94%以上）は12Cであり、主要な炭素源は培地に極微量含まれる有機物であると結論付けた。有機物の乏しい坑廃水中で低栄養細菌が増殖することで、菌体成分や分泌物が生産され、マンガン酸化細菌に有機物が供給されると推察された。さらに集積培養系のメタゲノム解析を行い、RuBisCOによる炭酸固定の進行を示唆する結果が得られた。マンガン酸化集積培養系を用いたバイオリアクターを構築し、連続式及び回分式でマンガン含有坑廃水の処理を検討した。その結果、同じマンガン負荷条件において、回分式で運転した方が安定かつ高い除去率で処理が可能であることが明らかになった。リアクター内のATP量を比較した結果、回分式の方がATP量は多く、微生物活性もしくはバイオマス量が大きくなることで処理効率が上昇する可能性が示された。また、リアクター内で生成したマンガン酸化物は粉末Ｘ線結晶回折解析によりバーネス鉱様であることが明らかになった。