JP2002001295A

JP2002001295A - 環境汚染物質の分解処理方法および環境汚染物質分解処理装置

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Publication number: JP2002001295A
Application number: JP2000189819A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Wariishi; 博之割石; Hiroo Tanaka; 浩雄田中; Koichi Okada; 公一岡田
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2000-06-23
Filing date: 2000-06-23
Publication date: 2002-01-08

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は親水性の酵素を脂溶性の環境汚染物質
に対し有効に作用させることにより、担子菌のもつ多種
多様な化合物を分解する特性を効率化することを目的と
する。【解決手段】汚染土壌または汚染水を有機溶媒で処理し
た有機溶媒抽出液を有機溶媒溶解性の人工酵素を用いて
環境汚染物質を分解処理することを特徴とする。また、
汚染土壌から水により抽出される水抽出液を有機溶媒溶
解性の人工酵素で処理後、その処理液を有機溶媒で処理
する環境汚染物質の分解処理することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、環境汚染物質の分
解処理方法および環境汚染物質分解処理装置における人
工酵素の利用方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球環境の悪化に伴い汚染土壌、
汚染水等の浄化が急務になっており、特に、ダイオキシ
ンに代表される猛毒の難分解性化合物の多くは環境中に
極微量存在することで人体に悪影響を与える。従来、ダ
イオキシン等の難分解性化合物の分解には熱処理、ＵＶ
／オゾン処理、超臨界水処理などの物理化学的手法が採
用されているが、コスト的、エネルギー的に課題があ
る。そこで省エネルギー、省コストの分解方法として微
生物を用いたバイオ処理が注目されており、なかでも、
木材を栄養素として生育するキノコの一種である担子菌
が分泌するリグニンを酸化分解する酵素であるリグニン
分解酵素（リグニンペルオキシダーゼ）がダイオキシン
類等の難分解性の環境汚染物質を分解することが報告さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、バイオ
処理は分解効果が安定しない、分解に要する時間がかか
る等の分解効率の点で問題があり、実用化には至ってい
ない。更に、汚染土壌等に対して２割ほどの木材チップ
を新たに添加する必要があり、残された最終処分場の有
効利用の観点から、これ以上余剰汚染物を増加させるこ
とはできないという問題点がある。また、担子菌を汚染
土壌に散布、生育させ、土壌の浄化に応用している例が
あるが菌の増殖等で分解効率が低いことが報告されてい
る。そこで、担子菌の生産する酵素を用いて汚染土壌、
汚染水等を浄化することを試みているが、多くの環境汚
染物質は疎水性である一方、前記酵素は親水性である場
合が多く、前記酵素を有効に前記環境汚染物質に作用さ
せることは困難であった。そこで、本発明は親水性の酵
素を脂溶性の環境汚染物質に対し有効に作用させること
により、担子菌のもつ多種多様な化合物を分解する特性
を効率化することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の環境汚染物質の分解処理方法は汚染土壌ま
たは汚染水を有機溶媒で処理した有機溶媒抽出液を有機
溶媒溶解性の人工酵素を用いて処理することを特徴とす
る。また、上記目的を達成するため、本発明の環境汚染
物質の分解処理方法は汚染土壌から水により抽出される
水抽出液を有機溶媒溶解性の人工酵素で処理後、その処
理液を有機溶媒で処理することを特徴とする。そして、
上記目的を達成するため前記有機溶媒溶解性の人工酵素
がデンドリティックポルフィリンであることを特徴とす
る。更に、上記目的を達成するため、本発明の環境汚染
物質分解処理装置は汚染土壌または汚染水を有機溶媒で
処理した有機溶媒抽出液を人工酵素と混合する混合部を
設けたことを特徴とする。そして、上記目的を達成する
ため、本発明の環境汚染物質分解処理装置は汚染土壌か
ら水により抽出される水抽出液を前記有機溶媒溶解性の
人工酵素と混合する混合部を設けると共に、前記混合部
の下流側に有機溶媒で前記人工酵素を抽出する酵素抽出
部を設けたことを特徴とする。

【０００５】汚染土壌または汚染水を有機溶媒で処理し
た有機溶媒抽出液は汚染土壌または汚染水に含まれる環
境汚染物質を含有する。ここで、環境汚染物質が脂溶性
の場合には、この有機溶媒抽出液と有機溶媒溶解性の人
工酵素とを混合するから有機溶媒抽出液中に濃縮された
環境汚染物質と有機溶媒溶解性の人工酵素とを均一に混
ぜることができる。従って、脂溶性の環境汚染物質と有
機溶媒耐性の人工酵素とを効率よく接触させることがで
き、高い分解能力で効率的に環境汚染物質を分解するこ
とができる。また、汚染土壌を水で処理した水抽出液は
汚染土壌に含まれる環境汚染物質を含有する。この水抽
出液と有機溶媒溶解性の人工酵素を均一に混ざるように
混合することにより、水抽出液中の環境汚染物質は人工
酵素と接触させられる。ここで、環境汚染物質が脂溶性
の場合には、前記環境汚染物質を水に抽出するためには
大量の水を必要とし、さらに、水抽出液中にエマルジョ
ン状態で分散することから、前記環境汚染物質と人工酵
素とを効果的に接触させるためには比較的大量の人工酵
素を要するものと考えられる。分解処理後の水抽出液と
人工酵素の混合液を有機溶媒で処理すると、前記人工酵
素は有機溶媒溶解性であるから有機溶媒中に抽出され
る。したがって、有機溶媒による抽出液から溶媒を除去
する簡単な工程で前記酵素を回収することができ、再
度、分解処理に使用できるため、効率的に環境汚染物質
を分解できると共に、分解処理のコストを低く抑えこと
ができる。

【０００６】したがって、本発明によれば、環境汚染物
質の分解処理に人工酵素を用いることから、微生物を利
用した分解処理方法のように処理の際に生じる余剰汚染
物の発生がなく、分解条件の設定が容易であると共に装
置のコンパクト化が可能となる。また、更に、人工酵素
として使用するデンドリティックポルフィリンは、担子
菌の分泌する高い分解活性を有するリグニンペルオキシ
ダーゼの触媒作用をミミックしたものであり、高い還元
電位を有するポルフィリンを活性中心で使用し、有機溶
媒中で機能すべくデンドリンで修飾したものである。し
たがって、環境汚染物質を高い分解能力により分解でき
ると予想され、環境のバイオレメディエーションに利用
することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明による実施の形態を
図１に基づいて説明する。本発明の環境汚染物質の分解
処理装置は、汚染土壌または汚染水を有機溶媒で処理す
る環境汚染物質抽出部１１、汚染土壌または汚染水を有
機溶媒で処理した有機溶媒抽出液と有機溶媒溶解性の人
工酵素と混合する混合部２を備えており、更に、前記混
合部２から有機溶媒と前記人工酵素を分離回収する分離
回収装置３および分離回収された前記人工酵素を再生す
る酵素再生装置４を備えている。

【０００８】そして、本発明の環境汚染物質分解処理装
置は汚染土壌および汚染水の浄化に使用されるものであ
る。例えば、石油で汚染された土壌や農薬で汚染された
水等の浄化に利用することができる。また、汚染土壌に
は飛灰等が含有したものも含まれる。

【０００９】そして、本発明が適用される環境汚染物質
は、２、３、７、８−テトラクロロジベンゾ−ｐ−ジオ
キシン（ＴＣＤＤ）等のポリクロロジベンゾ−ｐ−ジオ
キシン及びジベンゾ−ｐ−ジオキシン等のダイオキシン
類、内分泌撹乱化学物質ビスフェノールＡ、ポリ塩化ビ
フェニル（ＰＣＢ）類、ｐ，ｐ’−ジクロロジフェニル
トリクロロエタン（ＤＴＴ）等の環境ホルモン等の人為
起源物質である。前記環境汚染物質の多くは難分解性化
合物であると共に、人体に毒性変化を引き起こす有害物
質である。更に、脂溶性化合物であるため水に溶解しに
くいという性質を有する。

【００１０】次に、前記環境汚染物質抽出部１１につい
て詳細に説明する。前記環境汚染物質抽出部１１は環境
汚染物質で汚染された汚染土壌および汚染水を有機溶媒
で処理することにより、環境汚染物質を有機溶媒中に抽
出する。これにより環境汚染物質が溶解した有機溶媒抽
出液が得られる。従って、有機溶媒中には脂溶性の環境
汚染物質のみが抽出され、汚染土壌および汚染水から環
境汚染物質を除去することができる。前記環境汚染物質
抽出部１は、例えば、攪拌装置を用いて汚染土壌又は汚
染水と有機溶媒を混合させて前記環境汚染物質を有機溶
媒中に可溶化した後、比重差を利用した沈殿槽、フィル
タープレス、遠心分離装置等を用いて有機溶媒層と浄化
目的物である土壌または水の層に分離するべく構成され
ている。

【００１１】ここで、前記環境汚染物質抽出部１１で使
用される有機溶媒は、抽出する目的物である環境汚染物
質を、よく溶解するものであれば種類について特に制限
はない。また、抽出時に有機溶媒を多量に用いると環境
汚染物質が希釈され、人工酵素６で効率良く分解するこ
とが困難となる。したがって、環境汚染物質の溶解度、
含有量を考慮し、環境汚染物質を濃縮するのに適した量
とすべきである。したがって、環境汚染物質の有機溶媒
への抽出効率及び、汚染土壌、汚染水、有機溶媒の比重
に依存する。具体的には、汚染土壌と有機溶媒を重量比
２〜１０対１の割合（汚染水と有機溶媒を量比２〜１０
対１の割合）で抽出することが望ましい。

【００１２】そして、前記混合部２は前記有機溶媒抽出
液と、前記有機溶媒溶解性の人工酵素及び必要に応じて
添加する分解促進剤をプロペラ攪拌機、曝気攪拌機等を
用いて混合する。このとき、前記有機溶媒溶解性の人工
酵素及び分解促進剤は液注ポンプを用いて添加する。そ
して、混合によって、有機溶媒中に溶解した環境汚染物
質と前記有機溶媒溶解性の人工酵素は容易に接触するの
で環境汚染物質を前記有機溶媒溶解性の人工酵素で分解
することができる。また、混合は５〜４０℃で１〜５時
間行うことが望ましい。

【００１３】前記混合部２で添加される前記有機溶媒溶
解性の人工酵素として、上述した環境汚染物質を分解す
る活性を有し、有機溶媒に可溶化するように人工的に合
成されたものを使用した。前記有機溶媒溶解性の人工酵
素の使用により、親水性の酵素への接触が困難で効率的
な分解処理を行えなかった脂溶性の難分解性の環境汚染
物質への接触が容易となり、効率的に環境汚染物質の分
解を行うことができる。

【００１４】以下、前記有機溶媒溶解性の人工酵素を具
体的に説明する。前記有機溶媒溶解性の人工酵素６とし
て、リグニンぺルオキシダーゼ（ＬｉＰ）の触媒作用を
ミミックし、有機溶媒中で機能すべくデンドリンで修飾
されたデンドリティックポルフィリンを使用した。ここ
で、ＬｉＰは芳香環から直接一電子を引き抜くことによ
り、アリールカチオンラジカルを生成する酵素であり、
非常に高い還元電位を有する強力な一電子酸化剤である
が、このＬｉＰをもってしても高塩素置換芳香族化合物
の解毒化は困難であると考えられている。そこで、Ｌｉ
Ｐより高い還元電位を有する一電子酸化剤であれば、高
塩素置換芳香族化合物の解毒が可能であるとの考えに基
づいて、前記デンドリティックポルフィリンが合成され
た。そして、ＬｉＰが活性中心にプロトポルフィリンIX
をもつ酵素であること、及び、ポルフィリンは高い還元
電位を有することから、前記人工酵素の活性中心にポル
フィリン鉄錯体を用いた。また、有機溶媒中での活性の
維持やある程度の分子識別性の付与にはポルフィリン骨
格の化学修飾が必要であることから、有機合成上、ま
た、還元電位を考慮し、ポルフィリン骨格としてメゾ−
テトラ（４−カルボキシフェニル）ポルフィリン（ｍｅ
ｓｏ−ｔｅｔｒａ（４−ｃａｒｂｏｘｙｐｈｅｎｙｌ）
ｐｏｒｐｈｉｒｉｎｅ）鉄錯体（以下、Ｆe −ＴＣＰＰ
と略称する。）を使用した。そして、このデンドリティ
ックポルフィリンは内部に前記Ｆe −ＴＣＰＰを導入
し、疎水性のポリフェニールエーテルデンドリマーを外
部修飾基として合成されたもので、構成ユニットを３、
５−ジヒドロキシベンジルアルコールとして、第４世代
までデンドロン修飾され、最外殻ユニットをメチル４−
ヒドロキシメチル安息香酸としたＦe −ＴＣＰＰ（以
下、Ｇ4 Ｆe −ＴＣＰＰと略称する。）を使用した。化
１にＧ4 Ｆe −ＴＣＰＰの化学構造式を示す。そして、
最外殻ユニットとして、メチル４−ヒドロキシメチル安
息香酸を使用したため、前記デンドリティックポルフィ
リンはメチル基に起因して疎水性を示し、有機溶媒に溶
解する。

【００１５】

【化１】

【００１６】次に、前記Ｆe −ＴＣＰＰの活性について
表１に基づいて説明する。表１はベンジルアルコール、
モノメトキシベンジルアルコール及びジメトキシベンジ
ルアルコールに対するホースラディッシュペルオキシダ
ーゼ（以下、ＨＲＰと略称する。）、ＬｉＰ及びＦe −
ＴＣＰＰの酸化活性について示す。表１からＦe −ＴＣ
ＰＰはペルオキシダーゼ活性を有することが理解され
る。更に、ＬｉＰでは酸化され得ないベンジルアルコー
ルを酸化できることから、ＬｉＰより高い還元電位を有
し、また、基質認識性の低い酵素で有ることが理解さ
れ、種々の化合物を酸化する能力を有する有用な人工触
媒であると予測される。また、G4Ｆe −ＴＣＰＰはｍＣ
ＰＢＡ共存下、クロロホルム中で２、６−ＤＭＰおよび
ベラトリアルコールを酸化するが、基質、ｍＣＰＢＡが
存在しない系またはＧ4 Ｆe −ＴＣＰＰが存在しない系
では酸化の進行が認められなかったことから、上記した
反応はＧ4 Ｆe −ＴＣＰＰのペルオキシダーゼ活性によ
りもたらされたものであると思われる。更に、このペル
オキシダーゼ活性の触媒サイクル有するのか、直接ｃｏ
ｍｐｏｕｎｄIIを生成しているのか判断するため、過酸
化物としてｍＣＰＢＡの代わりに過安息香酸（ＰＰＡ
Ａ）を用いて２、６−ＤＭＰを基質とした反応を行い、
その生成物をＧＣ−ＭＳ、ＨＰＬＣにより分析した。そ
の結果、Ｇ4 Ｆe−ＴＣＰＰによる酸化では、フェノー
ル酢酸のみがＧＣ−ＭＳにより同定され、ベンジルアル
コールは検出されなかったことから、過酸化物はヘテロ
リティックに開裂してｃｏｍｐｏｕｎｄＩを生成してお
り、Ｇ4 Ｆe −ＴＣＰＰはＨＲＰ、ＬｉＰと同様のペル
オキシダーゼ触媒サイクルを有していることが確認され
た。そして、上記したように、Ｆe −ＴＣＰＰはペルオ
キシダーゼ活性を有するものの、典型的な衝突型化学触
媒として働く。一方、Ｇ4 Ｆe −ＴＣＰＰは酵素反応動
力学上最も基本的な関係式であるミカエルメンテンスの
方式に従い、Ｆe −ＴＣＰＰには見られないペルオキシ
ダーゼ型の電子酸化能を有する。そして、デンドロンと
ポルフィリンの間をエステル結合とすることで空間自由
度、運動自由度を大きくすることができ、デンドリティ
ックポルフィリンの安定化に大きく貢献することが判明
した。そして、計算化学（分子力学法、分子動力学法）
の手法に求めたＧ4 Ｆe −ＴＣＰＰの安定構造はすべて
のデンドリン側鎖がポルフィリン面の片面に偏って存在
する構造であり、この機能は第三世代のデンドロンより
かさ高の構造に特異的に発現することが示唆された。

【００１７】

【表１】

【００１８】次に、デンドリティックポルフィリンの合
成方法について説明する。デンドロンは３、５−ジヒド
ロキシ安息香酸をＬｉＡｌＨ₄を用いて還元することに
よって得られた３、５−ジヒドロキシベンジルアルコー
ルをビルディングブロックとして内部収束的に合成され
た。そして、各ブロックは臭素化された後、３、５−ジ
ヒドロキシベンジルアルコールと共にアルキル化される
工程を繰り返すことで世代の拡張を行い、第４世代まで
合成した。その後、デンドロンとメゾ−テトラ（４−カ
ルボキシフェニル）ポルフィリン（以下に、ＴＣＰＰと
略称する。）を共にエステル化することでデンドリティ
ックポルフィリンを形成し、フラッシュクロマトグラフ
ィー（ＥｔＯＡｃ／Ｈｅｘａｎｅ）を用いて精製した。

【００１９】以下に合成方法の一実施例について詳細に
説明する。１．デンドロンの合成（図２参照）乾燥クロロホルムにメチル−ｐ−ヒドロキシメチル安息
香酸塩10g 、0.06molを溶解し、窒素気流下氷浴で攪拌
した。ここに三臭化リン5.42g 、1.9ml 、0.02mol を少
しずつ加えた後、室温で攪拌した。反応終了後、水／ク
ロロホルムで洗浄、抽出し有機層を無水硫酸ナトリウム
で乾燥した。濾過、減圧留去後へプタンから再結晶した
ところ白色結晶としてメチルP −ブロモメチル安息香酸
（以下、G １−Brと略称する。）が収率95％で得られ
た。乾燥アセトン中にG １−Br 5g、0.022mol、３、５
−ジヒドロキシベンジルアルコール1.49g 、0.011mol、
炭酸カリウム3.67g 、0.027mol、エーテル0.567 ｇ、0.
002molを入れ、窒素気流下で攪拌しながら還流した。反
応終了後、溶液を濾過し、減圧留去した後、水／クロロ
ホルムで洗浄、抽出し有機層を無水硫酸マグネシウムで
乾燥した。濾過、減圧留去後シリカゲルクロマトグラフ
ィー（クロロホルム）にかけ、クロロホルム／ヘキサン
から再結晶したところ白色結晶としてG2−OHが収率80％
で得られた。続いてG2−BrをG1−Brと同様に合成し、反
応終了後シリカゲルクロマトグラフィー（クロロホル
ム）にかけ、クロロホルム／ヘキサンから再結晶したと
ころ白色結晶としてG ２−Brが収率93％で得られた。そ
して、G3−OHをG2−OHと同様に合成し、反応終了後シリ
カゲルクロマトグラフィー（クロロホルム／テトラヒド
ロフラン／ヘキサン）にかけ精製したところG3−OHが収
率72％で得られた。また、G3−BrをG １−Brと同様に合
成し、反応終了後シリカゲルクロマトグラフィー（クロ
ロホルム／テトラヒドロフラン／ヘキサン）にかけ精製
したところG3−Brが収率87％で得られた。更に、G4−OH
をG2−OHと同様に合成し、反応終了後シリカゲルクロマ
トグラフィー（クロロホルム／テトラヒドロフラン／ヘ
キサン）にかけ精製したところG4−OHが収率65％で得ら
れた。２．デンドリティックポルフィリンの合成暖めた乾燥ベンゼンにP-toluenesulfonic acid 5g、0.
026molを溶解、攪拌した。ここに暖めたベンゼンに溶解
させた４−ジメチルアミノピリジン3.21ｇ、0.026molを
少しずつ加えた。しばらく攪拌した後、溶液を濾過し、
残渣をジクロロエタンから再結晶したところ無色透明の
板状結晶として4-(Dimethylamino)pyridinium4-tolenes
ulfonate（以下、ＤＰＴＳと略称する。）が得られた。
続いて、乾燥クロロホルムにG4−OH 1g、0.48mol 、Ｔ
ＣＰＰ（Porphirin Product Inc.製）0.096g、0.12mm
ol、ＤＰＴＳ 0.60g 、1.92mmolを入れ攪拌し、ＷＳＣ
2.75g 、14.4mlを少しずつ加えた。反応終了後、水／
クロロホルムで洗浄、抽出し、有機層を無水硫酸ナトリ
ウムで乾燥した。濾過、留去後、シリカゲルクロマトグ
ラフィー（クロロホルム／テトラヒドロフラン）にかけ
精製し、G4−ＴＣＰＰを得た。そして、乾燥クロロホル
ムにG4−ＴＣＰＰ 0.1g、0.011mmol を溶解し、メタノ
ールに溶解した塩化第一鉄0.0021g 、0.017mmol を加え
た。加熱還流し、反応終了後、溶媒を留去した。水／ク
ロロホルムで洗浄、抽出し、有機層を無水硫酸ナトリウ
ムで乾燥した。溶媒を留去後、茶褐色粉末のＧ4 Ｆe −
ＴＣＰＰを得、 ¹Ｈ−ＮＭＲスペクトルの積分値からＴ
ＣＰＰ１分子に対しＧ4 デンドロンが４分子結合してい
ることが確認された。

【００２０】次に、分解促進剤について詳細に説明す
る。分解促進剤として、過酸化酸素、ｍＣＰＢＡ等の酸
化剤とイミダゾール誘導体を使用することができる。イ
ミダゾール誘導体としては、具体的には、イミダゾー
ル、N −メチルイミダゾール、２−メチルイミダゾー
ル、４−メチルイミダゾール、イミダゾール[1,2-a] ピ
リジン、４−（イミダゾール−１−イル）アセトフェノ
ン、アザベンズイミダゾール等が使用可能であり、特
に、人工酵素の分解効率向上の観点から、イミダゾー
ル、２−メチルイミダゾール、４−メチルイミダゾール
が望ましい。

【００２１】まず、デンドリティックポルフィリンのｍ
ＣＰＢＡに対する安定性について説明する。ペルオキシ
ダーゼは過酸化水素の存在下において、種々の物質の酸
化を触媒する酵素であり、ＬｉＰはその触媒作用に過酸
化水素を要求する。しかし、過剰の過酸化水素の存在に
より不可逆的に失活し、Ｆe −ＴＣＰＰによるジベンゾ
−ｐ−ダイオキシンの酸化においても過酸化水素による
Ｆe −ＴＣＰＰの失活が示唆されているため、Ｆe −Ｔ
ＣＰＰがデンドリマーにより保護されているＧ4 Ｆe −
ＴＣＰＰのｍＣＰＢＡの安定性をＦe −ＴＣＰＰと比較
した。最終濃度がＧ4 Ｆe −ＴＣＰＰ１μM 、ｍＣＰＢ
Ａ 1mM となるようにクロロホルム溶液を調整し、１分
毎に418nm の吸光度の減少を追跡し、Ｆe −ＴＣＰＰに
ついても同様に行った結果、両者とも大過剰のｍＣＰＢ
Ａの添加によりλmax が長波長シフトしてその後吸光度
が減少したが、Ｆe −ＴＣＰＰ、Ｇ4 Ｆe −ＴＣＰP に
対して1000当量のｍＣＰＢＡを添加した場合、Ｇ4 Ｆe
−ＴＣＰＰではほとんどソレー吸収の変化は認められな
かった。この結果から、デンドリマー組織によるＦe −
ＴＣＰＰの保護効果を示すものであり、これは、Ｇ4 Ｆ
e −ＴＣＰＰでは、デンドリマー組織内に取り込まれた
ｍＣＰＢＡ分子のみが接触可能であり、デンドリマー組
織内に取り込まれる数にも空間的な限界があることに起
因するものであると考えられる。

【００２２】デンドリティックポルフィリンのペルオキ
シダーゼ活性へのイミダゾール誘導体の影響について図
３に基づいて説明する。図３は、最終濃度がＧ4 Ｆe −
ＴＣＰＰ0.21μM 、イミダゾール誘導体200 μM 、2.6
−ＤＭＰ２mM、m ＣＰＢＡ100 μM となるようにクロロ
ホルム溶液を調整し、469nm の吸光度の経時変化を追跡
した結果を示す。また、このとき、反応はｍＣＰＢＡを
添加することで開始した。表２により、すべてのイミダ
ゾール誘導体において活性の増大が認められ、特に、イ
ミダゾール、２−メチルイミダゾール、４−メチルイミ
ダゾールにおいて顕著であることが理解される。一方、
イミダゾール[1,2-a] ピリジン、４−（イミダゾール−
１−イル）アセトフェノン、アザベンズイミダゾールに
おいては、大きな活性の増加が認められなかったが、こ
れは、ピリジン環や芳香環がデンドリマー組織部分と相
互作用し、大部分のこれらのイミダゾール誘導体が活性
中心であるＦe −ＴＣＰＰに達していないことが理由の
一であると思われる。また、鉄ポルフィリン単独への過
剰イミダゾールの添加では、ビスイミダゾールが生成す
るが、デンドリティックポルフィリンへのイミダゾール
誘導体の添加では１：１錯体の形成が報告されており、
G ４ポルフィリンでは１：１錯体を安定化する立体的電
子的環境が存在するものと考えられ高いペルオキシダー
ゼ活性を発現することの説明となる。

【００２３】次に、前記分離回収装置３について説明す
る。前記分離回収装置３は、前記混合部２での分解処理
が終了した有機溶媒、人工酵素および環境汚染物質の分
解産物の混合液を回収し、酸、アルカリ洗浄、蒸留精製
することで、人工酵素、分解産物、有機溶媒に分離回収
する。人工酵素の回収方法としては、デンドリマーのフ
リーの水酸基にマグネタイトを結合させ、分解処理終了
後に磁石を用いて回収する方法、人工酵素を予めスポン
ジに吸着させ、分解処理終了後にスポンジを回収する方
法、人工酵素が分解処理中に分解を受けた場合、デンド
リマー側鎖を酸−アルカリで抽出し、その側鎖を再びデ
ンドリマーの側鎖として再利用する方法等が利用可能で
あるが、この理論には拘束されない。分離回収後、前記
有機溶媒は環境汚染物質抽出部１１に送られ、再度、環
境汚染物質の抽出に使用される。また、回収された人工
酵素は混合部２に送られ、再度、環境汚染物質の分解に
使用される。但し、分解条件によって人工酵素が失活す
る場合には、人工酵素は酵素再生装置４に送られる。そ
して、環境汚染物質の分解産物は最終処分に付される。

【００２４】そして、酵素再生装置４において前記分離
回収装置３で分離回収された人工酵素を回収後、再合成
させて再生し、再生された人工酵素は混合部２に送ら
れ、再度、環境汚染物質の分解に使用される。前記人工
酵素は酸化基質であるｍＣＰＢＡおよびフェノール性基
質の添加により５００〜１０００回触媒サイクルを回転
させた後も定量的に回収できることから、触媒反応に使
用した人工酵素を再生することにより、再度、触媒反応
に供することができる。したがって、前記人工酵素を再
生させて再度、環境汚染物質の分解処理に使用すること
ができる。

【００２５】次に、本発明の環境汚染物質の分解処理方
法について説明する。汚染土壌または汚染水を有機溶媒
で処理することにより得られる有機溶媒抽出液を有機溶
媒溶解性の人工酵素と混合することにより、有機溶媒抽
出液中に濃縮された環境汚染物質を分解する。そして、
分解処理後、前記有機溶媒、前記人工酵素および環境汚
染物質の分解産物を分離して回収し、有機溶媒および人
工酵素を再度前記環境汚染物質の分解処理に利用する。
この方法を用いることにより、脂溶性の環境汚染物質と
人工酵素を接触させることが可能となり、環境汚染物質
を効率良く分解処理することができる。

【００２６】したがって、本実施の形態における環境汚
染物質の処理方法および環境汚染物質処理装置によれ
ば、汚染土壌または汚染水を有機溶媒で処理した後、有
機溶媒溶解性の人工酵素を用いて環境汚染物質の分解処
理を行うことから、脂溶性の環境汚染物質と前記人工酵
素が効率よく接触することができ，環境汚染物質を効率
良く分解することができる。

【００２７】〔別実施の形態〕また、本発明は汚染土壌
から水により抽出する環境汚染物質抽出部１２と汚染土
壌から水により抽出される水抽出液を前記有機溶媒溶解
性の人工酵素と混合する混合部２を設けると共に、前記
混合部２の下流側に有機溶媒で酵素を抽出する酵素抽出
部５を設けた環境汚染物質の分解処理装置を提供するこ
とも可能である。ここで、汚染土壌から水により抽出さ
れる水抽出液には、雨水等の汚染土壌から自然に抽出さ
れるものも含まれる。

【００２８】以下、図２に基づいて前記分解処理装置を
詳細に説明する。まず、前記環境汚染物質抽出部１２に
おいて、汚染土壌を水で処理することにより汚染土壌に
含有する環境汚染物質を水中に抽出する。これにより、
環境汚染物質が溶解した水抽出液（環境汚染物質が脂溶
性の場合にはエマルジョン状態の水抽出液）が得られ
る。次に、前記混合部２において、汚染土壌を水で抽出
した水抽出液と前記有機溶媒溶解性の人工酵素とを混合
する。混合により、水抽出液中の環境汚染物質が前記人
工酵素と接触するので、環境汚染物質を前記人工酵素に
よって分解することができる。分解処理後、前記酵素抽
出部５において、有機溶媒で分解処理後の水抽出液と人
工酵素の混合液を処理することにより、有機溶媒中に前
記人工酵素を抽出することができる。前記酵素抽出部５
は、例えば、攪拌装置を用いて、分解処理後の水抽出液
と人工酵素の混合液と有機溶媒とを混合させて、前記人
工酵素を有機溶媒中に可溶化した後、比重差を利用した
沈殿槽、フィルタープレス、遠心分離装置等を用いて人
工酵素が溶解した有機溶媒層と水抽出液の水層に分離す
るべく構成されている。そして、環境汚染物質の分解産
物を含有する水抽出液は最終処分に付される。酵素抽出
後、分離回収装置３において人工酵素が溶解した有機溶
媒を人工酵素と有機溶媒を分離して回収する。このと
き、人工酵素の回収方法としては、デンドリマーのフリ
ーの水酸基にマグネタイトを結合させて磁石を用いて回
収する方法、人工酵素を予めスポンジに吸着させてスポ
ンジを回収する方法、人工酵素が分解処理中に分解を受
けた場合にはデンドリマー側鎖を酸−アルカリで抽出
し、その側鎖を再びデンドリマーの側鎖として再利用す
る方法等が利用可能であるが、この理論には拘束されな
い。分離回収後、前記有機溶媒は酵素抽出部５に送ら
れ、再度、人工酵素の抽出に使用される。また、回収さ
れた人工酵素は混合部２に送られ、再度、環境汚染物質
の分解処理に使用される。但し、分解処理条件によって
人工酵素が失活する場合には、人工酵素は酵素再生装置
４に送られる。そして、酵素再生装置４において、前記
分離回収装置３で分離した前記人工酵素を回収後、再合
成させて再生し、再生後の前記人工酵素は混合部２に送
られ、再度、環境汚染物質の分解処理に使用される。

【００２９】次に、別実施の態様における環境汚染物質
の分解処理方法について説明する。汚染土壌を水で処理
することにより得られる抽出液を有機溶媒溶解性の人工
酵素と混合することにより、前記水抽出液中に濃縮され
た環境汚染物質を分解する。そして、分解処理後の処理
液を有機溶媒で処理することにより、前記有機溶媒溶解
性の人工酵素を抽出した後、前記人工酵素を有機溶媒か
ら分離回収、再生させ、再度前記環境汚染物質の分解処
理に使用する。

【００３０】したがって、別実施の形態における環境汚
染物質の分解処理方法および環境汚染物質分解処理装置
によれば、環境汚染物質を含有する汚染土壌を水で処理
することにより得られる水抽出液に人工酵素を添加して
分解処理行うことから、環境汚染物質を分解処理するこ
とができる。また、環境汚染物質を前記水抽出液中に濃
縮した後、分解処理することから効率よく分解すること
ができる。さらに、環境汚染物質の多くは脂溶性である
が、前記脂溶性環境汚染物質を水で抽出するためには大
量の水を必要とし、更に、エマルジョン状態で環境汚染
物質が分散するため、分解処理に大量の酵素を要する
が、人工酵素を回収でき、再度、分解処理に使用できる
ことから、効率よく環境汚染物質を分解処理することが
できると共に、分解処理のコストを低く抑えることがで
きる。

【００３１】以上説明したように、汚染土壌または汚染
水を有機溶媒で処理した後、有機溶媒溶解性の人工酵素
を用いて環境汚染物質の分解処理を行うことから、脂溶
性の環境汚染物質と前記人工酵素が効率よく接触するこ
とができ，環境汚染物質を効率良く分解することができ
る。また、前記人工酵素は回収および再生でき、再度、
本発明の分解処理使用できるため、効率的な環境汚染物
質の分解処理方法および環境汚染物質分解処理装置を提
供できると共に、分解処理のコストを低く抑えることが
できるそして、人工酵素を用いることから、微生物を利
用した分解処理方法のように処理の際に生じる余剰汚染
物の発生がないため処分場の有効利用の観点から優れた
分解処理方法であり、更に、分解条件の設定が容易であ
ると共に分解処理装置のコンパクト化が可能となる。更
に、人工酵素として使用するデンドリティックポルフィ
リンは、担子菌の分泌する高い分解活性を有するリグニ
ンペルオキシダーゼの触媒作用をミミックし、有機溶媒
に溶解するようにデンドリンで修飾されたものであるた
め、環境汚染物質を高い分解能力により分解することが
できると予想されることから、環境汚染物質で汚染され
た環境のバイオメディエーションに使用できる。更に、
本発明で使用した有機溶媒溶解性の人工酵素を環境汚染
物質の分解製剤として応用することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における環境汚染物質の分
解処理装置を示す図

【図２】デンドロンの合成を示す図

【図３】G4Ｆe −TCPPによる２，６−DMP の酸化に対す
るイミダゾール誘導体の影響を示す図

【図４】本発明の別実施の形態における環境汚染物質の
分解処理装置を示す図

【符号の説明】

１１、１２…環境汚染物質抽出部２…混合部３…分離回収装置４…酵素再生装置５…酵素抽出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ１２Ｍ 1/00 Ｃ１２Ｎ 9/00 1/02 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０４Ｋ 1/40 ＺＡＢＥ // Ｃ１２Ｎ 9/00 (72)発明者岡田公一大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47号株式会社クボタ内Ｆターム(参考） 4B029 AA27 BB16 DA10 DB01 DG08 4B050 CC10 DD20 EE10 LL10 4D004 AA41 AB05 AB06 AB07 AC05 CA15 CA20 CA36 CA40 CB44 CC03 CC04 CC07 4D056 AB18 AC01 CA01 CA05 CA17 CA20 CA31 CA39 CA40

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】汚染土壌または汚染水を有機溶媒で処理し
た有機溶媒抽出液を有機溶媒溶解性の人工酵素を用いて
処理する環境汚染物質の分解処理方法。
【請求項２】汚染土壌から水により抽出される水抽出液
を有機溶媒溶解性の人工酵素で処理後、その処理液を有
機溶媒で処理する環境汚染物質の分解処理方法。
【請求項３】前記有機溶媒溶解性の人工酵素がデンドリ
ティックポルフィリンである請求項１または請求項２に
記載の環境汚染物質の分解処理方法。
【請求項４】分解促進剤を添加する請求項３記載の環境
汚染物質の分解処理方法。
【請求項５】分解促進剤として酸化剤（過酸化水素、ｍ
ＣＰＢＡ）、イミダゾール化合物を添加する請求項４記
載の環境汚染物質の分解処理方法。
【請求項６】汚染土壌または汚染水を有機溶媒で抽出す
る環境汚染物質抽出部と前記環境汚染物質抽出部におい
て処理した有機溶媒抽出液を有機溶媒溶解性の人工酵素
と混合する混合部を設けた環境汚染物質分解処理装置。
【請求項７】汚染土壌から水により抽出される水抽出液
を前記有機溶媒溶解性の人工酵素と混合する混合部を設
けると共に、前記混合部の下流側に有機溶媒で前記人工
酵素を抽出する酵素抽出部を設けた環境汚染物質分解処
理装置。