微生物を用いた低エネルギー型白金族元素循環システムの構築と評価

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1自動車排出ガス触媒からのPGM(白金族金属)のバイオ利用回収都市鉱山として"使用済み自動車排出ガス触媒"を対象に、平成H23年度の研究結果(Shewanella属細菌を用いるPd(II),Pt(IV),Rh(III)のバイオ還元・析出)を踏まえ、H24年度は実用化技術としての展開を視野に入れて研究を推進し、使用済み触媒からのPGMの化学浸出工程、化学浸出液からのPGMのバイオ分離・濃縮工程、PGM含有微生物からのPGM回収工程に対する操作条件を確立した。さらに、以上の各工程で得られた知見を基に、トータルシステムとしてのPGM回収率を評価した結果、上記の三元素の回収率が95%以上になったことから、本バイオ湿式法の有効性が明らかになった。2バイオミネラリゼーションによるPdナノ粒子触媒の創製と評価Shewanella属細菌によるPd(II)イオンの還元・析出を活用することにより、従来技術である「含浸法によるPd触媒調製」のように複雑な工程を経ることなく、常温・常圧で、微生物細胞を担体に見立ててPdナノ粒子を高密度かつ高分散にバイオ調製することができた。Pdナノ粒子調製時の電子供与体(乳酸塩またはギ酸塩)の初期濃度には最適値があることがわかった。また、モデル反応実験としてメチレンブルー還元分解反応を行い、バイオ調製Pd触媒と市販Pd触媒の触媒能について比較した。その結果、市販のPd触媒(Pd粉末、アルミナ担持、炭素担持)のうちで、炭素担体Pd触媒を用いた場合には、メチレンブルー脱色反応が最も速く進行した。さらに、不均一系触媒としてバイオ調製Pdナノ粒子を用いた場合には、市販の炭素担体Pd触媒に比べて、総括反応速度が2.5倍も著しく増大することが明らかになった。