有機性余剰汚泥の機械的破砕による減容化と有用酵素の回収・再利用技術の開発

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ゼロエミッションコンセプトに基づく有機性余剰汚泥の新規処理方法の開発とその再利用技術の展開が社会的に強く求められている。余剰汚泥は様々な微生物から構成されているため、その有効利用方法の一つとして細胞を可溶化して酵素やタンパク質等の有用成分を直接回収することが考えられる。本研究は、機械的細胞破砕によって得られる余剰汚泥可溶化液中に含まれる有用酵素機能の解析とその効率的回収及び再利用技術の開発を目的としている。ミル破砕した余剰汚泥液中のプロテアーゼ、アミラーゼ、グルコシダーゼ、グルカナーゼ、リパーゼおよび脱水素酵素の各酵素活性について測定した結果、プロテアーゼ活性が最も高いことが判明した。実験室モデル汚泥及び実廃水汚泥を含む計5種類の余剰汚泥を用いて、その破砕液中のプロテアーゼ活性への温度の影響を検討したところ、汚泥の種類によって酵素の温度依存性が異なった。これは汚泥の種類によって微生物相が異なるためと推測された。余剰汚泥由来の酵素溶液をミルク人工下水と反応させたところ、ミルク人工下水のみと酵素溶液のみの対照系ではチロシン濃度の変化がほとんど見られなかったのに対して、両方を混合した系ではタンパク質の分解によるチロシンの生成が確認された。この結果から、余剰汚泥中のプロテアーゼは下水中のタンパク質の加水分解促進に利用できることを示唆した。また、破砕した余剰汚泥からプロテアーゼを回収する方法について検討した結果、硫安沈殿法によるプロテアーゼの回収率が凡そ70%に達し、その簡便な回収法の有効性を示した。更に、回収プロテアーゼを脱塩する必要がなく、そのまま再利用することが可能であった。