世界的にエネルギ-資源の枯渇が予想される現在,ウラン,トリウムなどの未利用核燃料資源の開発利用は,われわれ人類に課せられた重要な研究課題である。一方,核燃料資源の精錬,加工に伴って排出されるウランなどの放射性核種は人類の生存に大きな脅威を与えている。当研究グル-プは,タンニンなどのポリヒドロキシフェニル基を多数もっている生体系物質が優れたウラン吸着能をもっていることを見出し,これらの基礎的知見にもとずいて,柿渋などのタンニン系化合物を基材とする新規のウラン吸着剤を開発した。なかでも柿渋タンニン系吸着剤(固定化柿渋)は極めて優れたウラン吸着能を示し,1gの吸着剤当りに1.7gのウランを吸着することができる。平成元年度から動力炉・核燃料開発事業団人形峠事業所の協力を得て,ウラン含有廃水からのウラン回収の現地テストを行い,次の成果を得た。(1)該吸着剤は10〜15ppbレベル,数十ppmレベルの廃水中のウランを効率的に回収除去することができる。(2)該吸着剤に吸着されたウランは0.1N程度の希酸によって容易に脱着することができ,吸脱着操作を繰り返し行うことができる。含ウラン廃水からのウラン吸脱着を17回繰り返しても該吸着剤のウラン吸着能の劣化はほとんど認められない。(3)該吸着剤はpH5〜8の広い範囲でウランを吸着することができる。これらの基礎的知見にもとずいて,本法の実用化のための基礎条件を解析した。その結果,該吸着剤は,バッチ法,カラム法によるウランの回収除去に適用できること,ベット多段処理方式,軟質ゲル固液処理方式などの方式で固定化柿渋吸着剤と含ウラン廃水との固液接触を容易にすることにより,極めて効率的にウランを回収できることが明らかになった。以上の研究により,固定化柿渋は含ウラン廃水の処理に実用化できることが示唆された。
3 0 0 0 OA 5. 微生物による金属元素の生体濃縮
- 著者
- 中島 暉 坂口 孝司
- 出版者
- 公益社団法人 日本アイソトープ協会
- 雑誌
- RADIOISOTOPES (ISSN:00338303)
- 巻号頁・発行日
- vol.43, no.2, pp.114-116, 1994-02-15 (Released:2010-07-21)
- 参考文献数
- 7
世界的にエネルギー資源の枯渇が予想される現在,ウラン,トリウム等の未利用核燃料資源の開発利用は,われわれ人類に課せられた重要な研究課題である。一方,核燃料の採鉱,製精錬,加工に伴って排出されるウラン等の放射性核種による自然環境の汚染は,人間の生存に大きな脅威を与えている。申請者は,ここ十数年来,ウランの生体濃縮について総合的解析を行い,放射菌,糸状菌などの微生物が優れたウラン濃縮能を持っていることを見出した。これらの微生物の中には,キレート樹脂に匹敵するか,それ以上の濃縮能を持っているものが存在する。本調査研究では,これらの知見をもとにして,世界の主要ウラン生産国であるアメリカ,カナダのウラン鉱山地域,及び,温泉,砂漠,湿地などの特殊環境地域に分布している高性能ウラン濃縮菌を広く検索し,これらの微生物を利用するウランのバイオプロセッシングについて総合的に解析し,未利用ウラン資源の総合開発を図ることを目的とする。以上の目的を遂行するため,平成5〜7年度にかけて,カナダ,米国のタイプの違ったウラン鉱床帯,及び,温泉,砂漠,湿地などの特殊環境地域に棲息している微生物について,そのウラン濃縮能を解析した。800種以上の分離菌について,ウラン濃縮能のスクリーニングテストを行った結果,これらの微生物のなかには,ウラン濃縮能の低い菌種から高い菌種まで,幅広く分布していることがわかった。カナダ,米国のウラン鉱床地域で分離した数百種の微生物から,Arthro-bacter属,Bacillus属に属する細菌も含めて、高性能ウラン濃縮菌数種を分離することができた。これらの高性能ウラン濃縮菌の1種,Arthrobactersp.は,極めて優れたウラン濃縮能を持っており,菌体1g当りに,600mgにも及ぶ多量のウランを濃縮することができる。この菌のウラン濃縮容量は,5mEg/gを示し,このウラン濃縮能は,実に,市販キレート樹脂の2倍にも達する。北アメリカのウラン鉱床で新たに発見したArthrobacter sp.は,極めて優れたウラン濃縮能を持っているが,該菌のウラン取り込みが細胞のどの部分で行われるかを,高性能ウラン濃縮菌の1種であるBacillus subtilisと対比しながら,電子顕微鏡で解析してみた。その結果,Bacillus subtilisにおいては,ウラン細胞の表面に濃縮されているが,これと対照的に,Arthrobacter sp.では,ウランは細胞内部に強く濃縮されていることが明らかになった。また,Arthrobacter sp.は,ウランのみならず,トリウムに対しても優れた濃縮能を示す。15mgの該菌体は,4×10^<-5>Mトリカム溶液(pH3.5)100mlから,定量的にトリウムを濃縮することができる。また,該菌(15mg)は,ウランとトリカムの等モル混合溶液(各イオン4×10^<-5>M,pH3.5)100mlから,40%のウラン,100%のトリウムを,それぞれ濃縮することができる。このように,該菌は,pH3.5では,ウランよりもトリウムに対して高い選択濃縮能を示す。また一方、Arthrobacter sp.菌体を,ポリアクリルアミドゲルで包括固定した菌体も,ウランをよく吸着することができる。固定化菌体に吸着されたウランは,0.1M炭酸ナトリウム溶液で,容易に脱着することができるので,この溶液を脱着剤として,ウランの吸脱着操作を繰り返し行うことができる。吸脱着を数回繰り返しても,固定化菌体のウラン吸着能は劣化しない。北アメリカのウラン鉱床地帯で新たに発見したArthrobacter sp.Bacillus sp.などの細菌は,ウラン,トリウムなどの核燃料元素に対して極めて高い濃縮能を示すが,これらの菌体を利用して,ウラン精錬廃水などの含核燃料廃水から,ウランなどの核種を,極めて効率的に回収することができた.以上のように,本研究で分離したArthrobacter sp.などの微生物は,キレート樹脂の2倍以上のウラン濃縮能を持っている。該菌のウラン吸着特性を種々の角度から詳しく解析した結果,これらの高性能ウラン濃縮菌は,ウランの採鉱,製錬,加工などのバイオプロセッシングに適用できることが実証された。
1 0 0 0 IR 微生物に取り込まれた銅(II)イオンのESR による解析
The copper accumulation by various microorganisms were examined. Of microorganisms tested, Arthrobacter nicotianae IAM 12342 (603 ?mol/g cells), Micrococcus luteus IAM 1056 (529 ?mol/g cells), Streptomyces flavoviridis HUT 6147 (499 ?mol/g cells), Streptomyces levoris HUT###6156 (551 ?mol/g cells) have high abilities to accumulate copper. Copper accumulation by###bacterial cells was so rapid, and was affected by the pH of the solution. The ESR spectra of Cu(II) ion taken up in microbial cells were axial type, having a major absorption to higher field at g⊥ and lesser absorption to lower field at g// with four lines. The ESR parameters, g// and |A//|,###of these spectra were in the ranges of 2.238~2.303 and 15.6~18.5 mcm-1, respectively. The ESR spectra of Cu(II) in Arthrobacter nicotianae and Rhizopus oryzae cells were the superposition of two types of signals (A: g// = 2.245~2.252, |A//| = 17.6~18.2 mcm-1 and B: g// = 2.285~2.289, |A//| = 15.6~15.9 mcm-1). A new signal, g// = 2.388, |A//| = 13.0 mcm-1, was observed in Arthrobacter nictianae cells at pH 2~3. The relationship between g// and |A//| of###Cu(II) in microbial cells are almost linear, which is a similar manner as that of Cu(II)- glycyl-glycylglycylglycine in a series of pH values. These results suggested that Cu(II) in microbial cells were in the similar axial type coordination circum-stances with nitrogen and oxygen donors as those of type II Cu-proteins, and that donor atoms of Cu(II) in microbial cells were altered from 4N (higher pH) to 4O (lower pH) according to the pH variation of their coordination abilities.