JP2009247241A

JP2009247241A - ポリイソプレン系ゴムの分解能を有する新規微生物及びゴム組成物の分解方法

Info

Publication number: JP2009247241A
Application number: JP2008096521A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Ishino; 裕一石野
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2008-04-02
Filing date: 2008-04-02
Publication date: 2009-10-29
Anticipated expiration: 2028-04-02
Also published as: JP5222610B2

Abstract

【課題】従来より高効率でゴムを分解することが可能な新規な微生物及び該微生物によるゴムの分解方法を提供することにある。
【解決手段】ポリイソプレン系ゴムの分解能を有する、ノカルディア・タケデンシス（Nocardia Takedensis）に帰属する放線菌ＢＳ−ＧＳ１株（FERM P-21535）、ＢＳ−ＧＳ２株（FERM P-21536）、ＢＳ−ＧＳ５株（FERM P-21537）、ＢＳ−ＧＳ６株（FERM P-21538）及びＢＳ−ＧＳ７株（FERM P-21539）、並びにこれらの微生物を用いたゴム組成物の分解方法である。
【選択図】なし

Description

本発明は、ポリイソプレン系ゴムの分解能を有する新規微生物及び該微生物を用いたゴム組成物の分解方法に関する。

ゴム製品は一般のプラスチック製品とともに再利用しにくい材料であり、特にセメント工場などを中心として燃料として再利用されている場合が多い。しかしながら、近年環境問題の高まりとともに、ゴム製品を燃料として燃やすのではなく、コンポストのように低温で分解する省エネルギー型の方法や分解した材料を再利用するマテリアルリサイクルの方法の開発が求められている。

ゴム製品を分解する方法として、微生物による分解処理が考えられる。微生物分解は低温での処理なので、エネルギー消費は最も少ない処理法といえる。また、ゴム製品を微生物分解した後、分解物を再利用することも考えられる。例えば、分解されたモノマーやオリゴマーを再利用することや、粉ゴムの表面を微生物分解し、再度未加硫ゴムに混練り加硫することにより、新たな製品に利用することも考えられる。

ゴムの微生物分解については、従来様々な微生物がスクリーニングされ、検討されている。そのような微生物分解については、特開平９−１９４６２４号公報（特許文献１）、特開平１１−６０７９３号公報（特許文献２）等で報告されており、これらの特許文献には、ノカルディア属に属する微生物によるゴムの分解方法が記載されている。

特開平９−１９４６２４号公報特開平１１−６０７９３号公報

しかしながら、ゴムの微生物分解の実用化に当たっては、より高効率でゴムを分解することが可能な微生物が望まれている。

そこで、本発明の目的は、従来より高効率でゴムを分解することが可能な新規な微生物及び該微生物によるゴムの分解方法を提供することにある。

本発明者は、上記目的を達成すべく、日本各地の多くの土壌から天然ゴム分解菌の探索を行った結果、高効率でポリイソプレン系ゴムを分解できる微生物が驚くべきことに、ノカルディア・タケデンシス（Nocardia Takedensis）に帰属する放線菌であることを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明の新規微生物は、ポリイソプレン系ゴムの分解能を有する、ノカルディア・タケデンシス（Nocardia Takedensis）に帰属する放線菌ＢＳ−ＧＳ１株（FERM AP-21535）であることを特徴とする。

また、本発明の別の新規微生物は、ポリイソプレン系ゴムの分解能を有する、ノカルディア・タケデンシス（Nocardia Takedensis）に帰属する放線菌ＢＳ−ＧＳ２株（FERM AP-21536）であることを特徴とする。

また、本発明の別の新規微生物は、ポリイソプレン系ゴムの分解能を有する、ノカルディア・タケデンシス（Nocardia Takedensis）に帰属する放線菌ＢＳ−ＧＳ５株（FERM AP-21537）であることを特徴とする。

また、本発明の別の新規微生物は、ポリイソプレン系ゴムの分解能を有する、ノカルディア・タケデンシス（Nocardia Takedensis）に帰属する放線菌ＢＳ−ＧＳ６株（FERM AP-21538）であることを特徴とする。

また、本発明の別の新規微生物は、ポリイソプレン系ゴムの分解能を有する、ノカルディア・タケデンシス（Nocardia Takedensis）に帰属する放線菌ＢＳ−ＧＳ７株（FERM AP-21539）であることを特徴とする。

また、本発明のゴム組成物の分解方法は、上記微生物により、ポリイソプレン系ゴムを含有するゴム組成物を分解することを特徴とする。

また、本発明のゴム組成物の好適例において、前記ゴム組成物中のポリイソプレン系ゴムの含有量が１０質量％以上であることを特徴とする。

また、本発明のゴム組成物の他の好適例において、前記ポリイソプレン系ゴムがシスポリイソプレンゴムであることを特徴とする。

本発明によれば、従来より高効率でゴム製品を分解することができるという有利な効果を奏する。

以下、本発明を詳細に説明する。本発明の新規微生物は、ポリイソプレン系ゴムの分解能を有する、ノカルディア・タケデンシス（Nocardia Takedensis）に帰属する放線菌ＢＳ−ＧＳ１株、ＢＳ−ＧＳ２株、ＢＳ−ＧＳ５株、ＢＳ−ＧＳ６株、ＢＳ−ＧＳ７株である。上記５種の菌株は、本発明者が日本各地の多くの土壌から天然ゴム分解菌を鋭意スクリーニングした結果、得られたものである。これらの菌株は、それぞれ独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センターに２００８年３月１２日に受領されている。詳細には、ＢＳ−ＧＳ１株は受領番号FERM AP-21535として、ＢＳ−ＧＳ２株は受領番号FERM AP-21536として、ＢＳ−ＧＳ５株は受領番号FERM AP-21537、ＢＳ−ＧＳ６株は受領番号FERM AP-21538として、ＢＳ−ＧＳ７株は受領番号FERM AP-21539として受領されている。

上記５種のノカルディア・タケデンシスに帰属する放線菌の菌株は、無機塩の液体培地中でゴムを資化しながら増殖する。無機塩としては、窒素、リン、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどが挙げられる。

ノカルディア属の放線菌は、天然ゴムなどのポリイソプレン系ゴムを分解することが知られているが、ノカルディア・タケデンシスに帰属する放線菌において、ポリイソプレン系ゴムを分解することができるものはこれまでに報告されていない。さらに、上記５種の本発明の菌株は、従来報告されているノカルディア属に属する放線菌よりもポリイソプレン系ゴムを分解する能力が高く、したがって、これら５種の菌株を用いることで、従来よりも高効率でポリイソプレン系ゴムを含有するゴム製品を分解することが可能である。

上記５種の菌株の同定は、近年主流となっている１６ＳｒＲＮＡの比較に基づいて行った。以下に方法を詳細に述べる。菌株をＹＭ寒天培地（ＢｅｃｔｏｎＤｉｃｋｉｎｓｏｎＮＪ，ＵＳＡ）に植菌し、３０℃で５日間培養した。その後、この菌体からＰｒｅｐＭａｎＭｅｔｈｏｄ（ＡｐｐｌｉｅｄＢｉｏｓｙｓｔｅｍｓ、ＣＡ，ＵＳＡ）により、ゲノムＤＮＡの抽出を行った。抽出したゲノムＤＮＡを鋳型として、ＰＣＲにより、１６ＳＲｉｂｏｓｏｍａｌＲＮＡ遺伝子（１６ＳｒＤＮＡ）のうち、５末端側約５００ｂｐの領域を増幅した。その後、増幅した塩基配列をシーケンスし、検体の１６ＳｒＤＮＡ部分塩基配列を得た。得られた１６ＳｒＤＮＡの塩基配列から検体の相同性検索を、細菌基準株データベース及び国際塩基配列データベースから、検索に用いるアルゴリズムとしてＢＬＡＳＴを用いて行った。結果を下記の表１及び２に示す。

これらの結果から、上記５種の菌株は、ノカルディア・タケデンシスに帰属する菌株であると同定した。

また、本発明のゴム組成物の分解方法は、上記ノカルディア・タケデンシスに帰属する菌株を一種又は複数組み合わせて用いることを特徴とする。本発明を適用する対象となるポリイソプレン系ゴムとしては、主鎖がシスポリイソプレン及びトランスポリイソプレンであるゴムまたはエラストマーを挙げることができる。本発明においてシスポリイソプレンであるゴムが最も好ましいが、イソプレンと他のモノマーとの共重合体を主鎖とするゴムまたはエラストマーにも本発明を適応することが可能である。具体的なシスポリイソプレンとしては、それに限定されるものではないが、天然ゴムやＮａｔｓｙｎなどの合成シスポリイソプレンが例示され、トランスポリイソプレンとしてはガッタパーチャなどの天然系ゴムが例示される。

ゴム組成物を構成するゴムエラストマー中のポリイソプレン系ゴムの含有量が１０質量％以上であれば本発明の方法の適応が可能である。ゴムエラストマー中のポリイソプレンは５０質量％以上が好ましく、さらに好ましくは８０質量％以上であるが、その範囲に限定されるものではない。

本発明で分解の対象となるゴムは、イソプレン系ゴムであれば、ゴム工業で通常使用されているシランカップリング剤、硫黄、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、酸化防止剤、オゾン劣化防止剤、老化防止剤、プロセス油、亜鉛華（ＺｎＯ）、ステアリン酸、過酸化物等の通常の配合剤が配合されたものでよい。ただし、ゴム配合剤の中に上記５種の菌株の増殖を阻害する配合剤が配合されている場合は、ゴムを溶剤抽出し、これを除去する必要がある。

ゴム組成物の分解反応の条件としては、通常のノカルディア属に属する放線菌の培養方法に準じた条件を採用することができる。例えば、培養培地として、本発明の微生物の基質であるゴム組成物のほか、窒素、リン、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどの無機塩類を含むものが挙げられる。

分解反応における温度は２８〜３２℃、好ましくは３０℃である。また、ｐＨは６〜８、好ましくは７である。

例えば、分解反応は以下のようにして行うことができる。まず、分解対象となるゴム組成物とともに本発明の微生物を前培養する。次に、分解対象のゴム組成物０．１〜１０ｇ／Ｌと前培養した微生物１０^７〜１０^９／１００ｍｌを反応容器に入れ、上述したような温度及びｐＨの条件で２０日以上培養する。このような分解反応によって、分解対象のゴム組成物を高効率で分解することができる。

以下、実施例で本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。

（実施例１）
シリコーン栓付きのガラス容器に準備した下記表３の組成の培地に、アセトン抽出済みの天然ゴムラテックス手袋の短冊状に切ったゴム片５ｇ／Ｌを入れ、９０℃で、オートクレーブ中で滅菌処理した。これに同様の手袋ゴムを唯一の炭素源として前培養したノカルディア・タケデンシス（Nocardia Takedensis）に帰属する放線菌ＢＳ−ＧＳ１株の菌液（１０^８／１００ｍｌ）を加え、４０日間、３０℃、５０ｒｐｍで振盪培養し、１２１℃でオートクレーブ中で滅菌し、手袋ゴム片を取り出した。取り出した手袋ゴム片をアセトンで数回洗浄後、純水で洗浄し、充分に乾燥したことを確認後、重量測定を行った。

（実施例２）
実施例１と同様の実験を、ノカルディア・タケデンシス（Nocardia Takedensis）に帰属する放線菌ＢＳ−ＧＳ２株を用いて行った。

（実施例３）
実施例１と同様の実験を、ノカルディア・タケデンシス（Nocardia Takedensis）に帰属する放線菌ＢＳ−ＧＳ５株を用いて行った。

（実施例４）
実施例１と同様の実験を、ノカルディア・タケデンシス（Nocardia Takedensis）に帰属する放線菌ＢＳ−ＧＳ６株を用いて行った。

（実施例５）
実施例１と同様の実験を、ノカルディア・タケデンシス（Nocardia Takedensis）に帰属する放線菌ＢＳ−ＧＳ７株を用いて行った。

（比較例）
実施例１〜５と同様の実験を土壌から分離した放線菌を用いて行った。

実施例１〜５及び比較例の結果を表４に示す。

表４のように、実施例１〜５では、本発明の微生物を用いた場合の重量減少が２０〜３０％であったが、比較例では、重量減少が０％であった。よって、本発明の微生物は天然ゴムに対して大きな分解性を持つことが確認された。

本発明の新規微生物は、タイヤなどのゴム製品の廃棄及び再利用においてゴム製品を分解する手段として有用である。

Claims

ポリイソプレン系ゴムの分解能を有する、ノカルディア・タケデンシス（Nocardia Takedensis）に帰属する放線菌ＢＳ−ＧＳ１株（FERM AP-21535）。
ポリイソプレン系ゴムの分解能を有する、ノカルディア・タケデンシス（Nocardia Takedensis）に帰属する放線菌ＢＳ−ＧＳ２株（FERM AP-21536）。
ポリイソプレン系ゴムの分解能を有する、ノカルディア・タケデンシス（Nocardia Takedensis）に帰属する放線菌ＢＳ−ＧＳ５株（FERM AP-21537）。
ポリイソプレン系ゴムの分解能を有する、ノカルディア・タケデンシス（Nocardia Takedensis）に帰属する放線菌ＢＳ−ＧＳ６株（FERM AP-21538）。
ポリイソプレン系ゴムの分解能を有する、ノカルディア・タケデンシス（Nocardia Takedensis）に帰属する放線菌ＢＳ−ＧＳ７株（FERM AP-21539）。
請求項１〜５項のいずれか１項に記載の放線菌により、ポリイソプレン系ゴムを含有するゴム組成物を分解することを特徴とするゴム組成物の分解方法。
前記ゴム組成物中のポリイソプレン系ゴムの含有量が１０質量％以上であることを特徴とする請求項６記載の方法。
前記ポリイソプレン系ゴムがシスポリイソプレンゴムである請求項６又は７記載の方法。