微生物鉄腐食を加速する可溶性レドックス分子のデータ駆動型研究

加速微生物铁腐蚀的可溶性氧化还原分子的数据驱动研究

• 批准号: 22H02265
• 负责人: 岡本 章玄
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02265/
• 关键词: 微生物鉄腐食; 細胞外電子移動; 硫酸還元菌; ベイズ最適化; 硫酸還元細菌; レドックスミディエーター; ハイスループット電気化学測定

硫酸還元菌は、鉄パイプライン等の嫌気環境で鉄腐食を引き起こし、甚大な経済損失と事故を引き起こしている。暗所や視認困難な場所で起き る嫌気バイオ腐食を防ぐためには現場の採水試料を用いた加速試験法の開発が鍵となる。本研究では、EEUに基づくバイオ鉄腐食の速度論的理 解・制御を通して、バイオ腐食細菌の加速試験開発へとつなげる。申請者らが独自に開発したハイスループット電気化学測定系にデータ駆動科学(ベイズ最適化)の手法を組み合わせることで、硫酸還元菌によ るEEUを大幅加速する電子ミディエーターの分子構造を網羅的に探索・特定する。さらに、EEUや腐食が加速される機構を解明、その普遍性を環境中細菌群集等を用いて検証、バイオ鉄腐食の制御を目指す。本年度は、30種類の電子ミディーター分子を使った測定を行い、各分子の分子構造と電流生成が紐づいたデータベースを構築した。高活性の分子を特定したことに加えて、分子指紋に従い、各物質の物性(酸化還元電位、官能基の種類と数、pKaなど)を用いて解析したところ、電流生成と膜透過性の間に強い相関が見られた。

Sulfuric acid reduction bacteria, iron and other toxic environment, iron corrosion, very large losses and accidents caused by the occurrence of The key to the development of accelerated test method for water samples collected from the site is to prevent corrosion in the site. This research aims to provide a theoretical understanding and control of the rate of iron decay in the EEU, and to develop accelerated testing methods for iron decay bacteria. The applicant has independently developed an electrochemistry system for kinetic science (optimization), a methodology for the combination of EEU and sulfuric acid reduction bacteria, and an exploration and specification of the molecular structure of the electron system. In addition, EEU and iron decay acceleration mechanism are explained, and the prevalence of bacteria in the environment is demonstrated. This year, 30 kinds of electronic molecules were measured, and the molecular structure and current generation of each molecule were constructed. High activity molecules are specific, molecular fingerprints, physical properties of each substance (acidification reduction potential, functional group type, pKa), application analysis, current generation, and membrane permeability are strongly correlated.

项目成果

金属腐食菌と廃炉

金属腐蚀细菌与退役

• 发表时间: 2022
• 作者: 岡本章玄

電気化学ナノバイオグループ

电化学纳米生物组

Electrode hydrophilicity enhanced the rate of extracellular electron uptake in Desulfovibrio ferrophilus IS5

• DOI: 10.1016/j.electacta.2022.140504
• 发表时间: 2022-05-13
• 期刊: ELECTROCHIMICA ACTA
• 影响因子: 6.6
• 作者: Deng, Xiao;Luo, Dan;Okamoto, Akihiro
• 通讯作者: Okamoto, Akihiro

Biogenic Mn2O3 via the redox of Shewanella oneidensis MR-1 for peroxymonosulfate advanced oxidation

通过 Shewanella oneidensis MR-1 的氧化还原实现过一硫酸盐高级氧化的生物源 Mn2O3

• DOI: 10.1016/j.seppur.2022.122144
• 发表时间: 2022
• 期刊: Separation and Purification Technology
• 影响因子: 8.6
• 作者: Long Xizi;Zhang Hongrui;Cao Xian;Wang Hui;Shimokawa Kohei;Chi Huimei;Zhang Chengming;Okamoto Akihiro;Li Xianning
• 通讯作者: Li Xianning

Southeast University/Kaohsiung Medical University(中国)

东南大学/高雄医学大学（中国）