JP6602572B2 - セレン含有物質の浄化処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、セレン含有物質の浄化処理方法に関し、より詳しくは、亜セレン酸を含有する物質に対して糸状性真菌等の真菌を用いた処理を行う新たな浄化処理方法に関する。

セレン（Ｓｅ）は、半導体、整流器、光電池、ガラスの染色剤等の様々な工業製品に使用される重要なレアエレメントである。また、セレンは、水・陸上の生態系や、生物の構成成分として、また代謝酵素の構成成分として重要な役割を有しており、栄養素としての面からみても、微量元素として藻類、植物、動物、人にとって必要不可欠な物質であることが証明されている。

一方で、セレンは、例えば生体にとって必要なレベルの倍程度以上の量で強い毒性を示すことが知られている。具体的には、このセレンは、硫黄（Ｓ）に類似した性質を有するため、生体中の含硫化合物における硫黄が無作為にセレンに置換されて、種々の機能阻害を生じさせる。

環境中に排出される水溶性セレン化合物の形態としては、主として、セレン酸（ＳｅＯ_４ ^２−）と、亜セレン酸（ＳｅＯ_３ ^２−）があり、特に亜セレン酸はその強い毒性により、土壌や水環境における汚染や混入が問題となっている。そのため、世界の各国で環境への排出基準等が厳格に定められており、日本でも、水質汚濁、土壌汚染に係る環境基準の指定項目として規制が設けられている。このことから、セレンにより汚染された物質を有効に浄化する技術が求められている。

セレン酸、亜セレン酸といった水溶性セレン化合物を含有する物質（以下、「セレン含有物質」という）の浄化方法として、例えば特許文献１には、鉄を主成分とする金属粉とセレン含有物質とを接触させて６価セレンを４価セレンに還元し、生成した４価セレンを、鉄を主成分とし所定の比表面積の金属粉に吸着させて除去する方法が示されている。またその他、金属鉄粉表面に希土類元素の水酸化物や酸化物が付着した浄化材や、α−鉄・酸化物複合化物粉末と鉄酸化物粉末との混合物を含む重金属処理材等を用いて、セレン等の重金属を除去して浄化する技術が提案されている（例えば特許文献２、３参照）。

一方、セレン含有物質の浄化方法として、従来、バイオレメディエーション技術による研究も盛んに行われている。例えば特許文献４には、硫酸イオンと亜セレン酸とを同時に含む水溶液中で、硫酸イオン還元菌を添加して嫌気性の条件下で培養することによって硫化水素を発生させ、その硫化水素の還元作用により亜セレン酸をセレン酸に還元する方法が示されている。

また、特許文献５には、火力発電所の排煙脱硫廃水や半導体工場等から排出される廃水に含まれるセレンに対して、セレン還元菌（通性嫌気性バクテリア）を適用した微生物処理が提案されている（特許文献５）。このようなセレン還元菌等を適用したバイオレメディエーションによる処理では、一般的な廃水処理技術に比べて非常に安価なコストで処理できることが期待され、廃水だけではなく、土壌等に対する浄化など広範な浄化対象に対して適用可能になると考えられている。

しかしながら、従来のセレン還元菌等を用いたバイオレメディエーションによる浄化処理では、立ち上げにも高度な管理と時間を要し、嫌気性の一定条件を保持しなければならない等、運転管理も困難であった。また、現状の技術では、例えば土木工事等において現場に設けられた仮設水処理設備にて適用することは困難であり、そのため、工事現場で排出された廃水をタンクローリー等で処理施設まで運搬してその処理施設で処理するといった対応が必要となっていた。

特開２０１４−１６８７４４号公報 特開２０１２−５１９６７号公報 特開２０１３−１１６９５２号公報 特開２００７−３１９８５１号公報 特開平９−２２４６５６号公報

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、水溶性セレン化合物を含有する物質に対する浄化処理において、高度な運転管理等を要さずに簡易に、且つ効果的にセレンを分離回収できるセレン含有物質の浄化処理方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、好気性の環境下において取り扱い可能な真菌が亜セレン酸を金属セレンに還元するセレン還元微生物として有効に作用し、乾燥状態での保管等が容易であって高度な運転管理も不要となることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は以下のものを提供する。

（１）本発明の第１の発明は、セレン含有物質に対して真菌を接触させ、好気性条件下で、該セレン含有物質に含まれる亜セレン酸を金属セレンに還元し、析出した該金属セレンを分離回収するセレン含有物質の浄化処理方法である。

（２）本発明の第２の発明は、第１の発明において、前記真菌が固定化された担体を、前記セレン含有物質に接触させるセレン含有物質の浄化処理方法である。

（３）本発明の第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記真菌は糸状性真菌であるセレン含有物質の浄化処理方法である。

（４）本発明の第４の発明は、第３の発明において、前記糸状性真菌は黄麹菌であるセレン含有物質の浄化処理方法である。

本発明に係る浄化処理方法によれば、高度な運転管理等を要さずに簡易に、且つ効果的にセレンを分離回収して除去することができる。

培養時間に対する培養液中の亜セレン酸の濃度推移を示すグラフ図である。 亜セレン酸を含む培地で培養した培養液と、亜セレン酸を含まない培地で培養した培養液とをそれぞれフィルター濾過し、得られた上清と沈殿物との外観観察の結果を示す写真図である。 亜セレン酸を含まない培地で培養して得られた菌糸凝集体と、亜セレン酸を添加した培地で培養して得られた菌糸凝集体との外観観察の結果を示す写真図である。 菌糸凝集体について透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて観察した結果を示すＴＥＭ像である。 菌糸凝集体の表面に付着したナノ微粒子について、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）を行った結果を示すグラフ図である。 実施例にて用いた循環型バイオリアクターシステムの構成を示す概略構成図である。 （Ａ）は循環型バイオリアクターシステムのリザーバーフラスコに含まれる循環液と、リアクターフラスコに含まれる菌糸凝集体の、処理時間の経過に伴う外観変化の様子を示す写真図であり、（Ｂ）はイオンクロマトグラフィー測定により得られた、処理時間に対する循環液中の亜セレン酸濃度の減少の推移の結果を示すグラフ図である。

以下、本発明の具体的な実施形態（以下、「本実施の形態」という）について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。

≪１．セレン含有物質の浄化処理方法の概要≫
本実施の形態に係るセレン含有物質の浄化処理方法（以下、単に「浄化処理方法」ともいう）は、水溶性セレン化合物を含有する廃水、浸出水、土壌等のセレンを含有する物質（セレン含有物質）から、そのセレンを除去して浄化する方法である。

ここで、本明細書において、水溶性セレン化合物とは、主として亜セレン酸（ＳｅＯ_３ ^２−）であり、セレン酸（ＳｅＯ^４−）も含まれ、これらの水溶性セレン化合物が含まれる廃水や土壌等を、浄化処理対象であるセレン含有物質という。なお、水溶性セレン化合物としては、上述した亜セレン酸やセレン酸を含むナトリウム塩等も当然に含まれる。

この浄化処理方法では、セレン含有物質に対して真菌を接触させ、好気性条件下で、そのセレン含有物質に含まれる亜セレン酸を金属セレンに還元し、析出した金属セレンを分離回収する工程を含むことを特徴としている。なお、還元により析出する金属セレンは、元素態セレンともいい、この元素態セレンとは他の元素と化合物を形成していない元素の形態のセレンをいう。

具体的に、本実施の形態に係る浄化処理方法においては、真菌を用いて、亜セレン酸を金属セレンに還元する処理を行うことが重要な要素となる。

真菌は、詳しくは後述するが、乾燥状態で保管することができ、好気性条件下で培養することができる。また、真菌として例えば糸状性真菌を用いることにより、その糸状の形態から担体への固定化がより容易となる。したがって、このような糸状性真菌等の真菌を用い、好気性条件下でセレン含有物質に対する還元処理を施すことによって、安価にかつ効率的に浄化処理を行うことができる。また、例えば土木工事等の現場においても、仮設の水処理設備を設けてその現場で処理することが可能となり、従来のような別の場所での処理を要せず、運搬コスト等を大幅に削減することができる。

また、真菌によって亜セレン酸を０価の金属セレンに還元し、その金属セレンを沈殿物として回収することができるため、例えばその真菌を固定化させた担体あたりのセレン回収可能量を増やすことができる。このことから、より効率的な浄化処理を行うことができるとともに、リサイクルという観点においても、例えば吸着法等と比べて有価金属であるセレンを多量に回収することができるため有益となる。

≪２．真菌について≫
真菌は、例えば真菌門の微生物である。本発明者らは、この真菌が、亜セレン酸（４価）を金属セレン（０価）に還元する作用（ＳｅＯ_３ ^２−→Ｓｅ^（０））を有する、セレン還元微生物であることを見出した。

そして、特に、真菌は、好気性の環境下で培養されてセレン還元能を示す性質を有する。このことから、従来の例えばシュードモナス属細菌のような嫌気性条件下で培養されてセレンを還元するセレン還元菌（バクテリア）と比べて、高度な運転管理を要することがなく、簡易な浄化処理を実現することができる。また、厳密な嫌気状態を保持せずに処理することができるため、嫌気性細菌を用いた還元処理に比べて、セレンの還元速度が速く、効率的な浄化処理を行うことができる。

また、真菌は、例えばスポンジ浮遊床や不織布固定床のような「担体」への固定化が容易であり、効率的な浄化処理を行うことができる。特に、糸状の形態を有する糸状性真菌では、その糸状の形態から、接着や包埋といった特殊な手法を用いることなく、スポンジ浮遊床や不織布固定床のような担体への固定化をより簡易に且つ強固に行うことができる。本実施の形態に係る浄化処理方法では、このような担体に真菌を固定化させ、その担体を、水溶性セレン化合物を含有する廃水等のセレン含有物質に接触させることによって処理することができる。

この浄化処理方法においては、真菌をそのまま用いて、または上述のような担体に真菌を固定化させて処理を行うことで、その真菌により、セレン含有物質に含まれる亜セレン酸が金属セレンに還元される。このとき、還元により生成した金属セレンは、赤色を呈しており、より具体的には、赤色のセレンナノ微粒子として真菌の凝集体の表面に付着する。したがって、浄化処理においては、赤色となった真菌をフィルター濾過等の簡易な操作で分離して、金属セレンを回収することができる。

ここで、真菌としては、特に限定されないが、例えば、アスペルギルス（Aspergillus）属、ペニシリウム（Penicillium）属、トリコデルマ（Trichoderma）属、リゾプス（Rhizopus）属、ムコール（Mucor）属、フミコーラ（Humicola）属、マグナポルサ（Magnaporthe）属、メタリチウム（Metarhizium）属、ノイロスポラ（Neurospora）属、モナスカス（Monascus）属、アクレモニウム（Acremonium）属、フザリウム（Fusarium）属、ボトリティス（Botrytis）属、ウスチラーゴ（Ustilago）属等の真菌が挙げられる。

またその中で、アスペルギルス（Aspergillus）属としては、アスペルギルス・オリゼ（Aspergillus oryzae）、アスペルギルス・ソーヤ（Aspergillus sojae）、アスペルギルス・ニドランス（Aspergillus nidulans）、アスペルギルス・ニガー（Aspergillus niger）、アスペルギルス・アワモリ（Aspergillus awamori）、アスペルギルス・カワチ（Aspergillus kawachii）、アスペルギルス・フミガートゥス（Aspergillus fumigatus）、アスペルギルス・ルーチェンシス（Aspergillus luchuensis）等が挙げられる。

本実施の形態に係る浄化処理方法において、真菌としては、糸状性真菌（「糸状真菌」とも呼ばれる）を用いることが好ましく、特に、黄麹菌等の麹菌を用いることが好ましい。麹菌は、糸状性真菌の一種であり、上述のように糸状の形態を有して好気性条件下で培養することができる。この麹菌は、従来、味噌や醤油、日本酒等の食品の製造に用いられており、そのため比較的人体に対する安全性が高い。

また、麹菌は、分生子（胞子）を形成する真菌であり、分生子が発芽して成長し、一方で菌糸が基質に伸びてコロニーを形成していく。このように分生子を形成することによって成長し、増殖していくため、乾燥状態で保管することができ、またこの点でも担体に対する固定化が容易となり、特殊な保管環境での保管や処理作業が不要となる。

具体的に、麹菌としては、例えば、アスペルギルス・オリゼ（Aspergillus oryzae）、アスペルギルス・フラバス（Aspergillus flavus）、アスペルギルス・ポリオキソジェネス（Aspergillus polyoxogenes）、アスペルギルス・ソーヤ（Aspergillussojae）等の黄麹菌、アスペルギルス・アワモリ（Aspergillus awamori）、アスペルギルス・カワウチ（Aspergillus kawauchii）、アスペルギルス・ウサミ（Aspergillus usami）、アスペルギルス・ニガー（Aspergillus niger）等の黒麹菌などが挙げられる。

また、麹菌としては、アスペルギルス属に属する菌のほかに、リゾプス（Rhizopus）属に属する菌：リゾプス・オリゼ（Rhizopus oryzae）、リゾプス・オリゴスポラス（Rhizopus oligosporus）、リゾプス・ニヴェウス（Rhizopusniveus）、リゾプス・ミクロスポラス（Rhizopus microspores）、リゾプス・ストロニファー（Rhizopus stolonifer）等、モナスカス（Monuscus）属に属する菌：モナスカス・アンカ（Monuscus anka）、モナスカス・パープレウス（Monuscus purpureus）、モナスカス・ルーバー（Monuscusruber）、モナスカス・ピロサス（Monuscus pilosus）、モナスカス・オーランチアクス（Monuscus aurantiacus）、モナスカス・カオリアン（Monuscus kaoliang）等、ペニシリウム（Penicillium）属に属する菌：ペニシリウム・カマンベルティ（Penicillium camemberti）、ペニシリウム・ロックフォルティ（Penicillium roqueforti）、ペニシリウム・グラウカム（Penicillium glaucum）、ペニシリウム・カゼイコラム（Penicillium caseicolum）等が挙げられる。

なお、本実施の形態に係る浄化処理方法では、これらの麹菌等の真菌を、１種単独で、または複数種を組み合わせて使用することができる。また、後述するが、この浄化処理方法では、セレン還元菌等のバクテリアを併用することもできる。

≪３．浄化処理方法の流れ≫
本実施の形態に係る浄化処理方法では、上述したような真菌を培養し、好ましくは真菌の凝集体、つまり菌糸凝集体として、この菌糸凝集体にセレン含有物質を接触させることによって還元処理を行う。菌糸凝集体は、真菌を所定の寒天培地にて培養し、得られた分生子を懸濁させて作製した分生子懸濁液を、所定の液体培地に植菌して培養することによって、容易に形成させることができる。

真菌の培養方法としては、所定の培地を容器に入れて、その培地中にて真菌を接種して培養すればよい。培地としては、上述した麹菌等の真菌の培養に適した成分を含む培地を適宜選択すればよく、例えば、デンプンや、デキストロース等の糖、アルコールを含有する寒天培地や液体培地とすることができる。

この浄化処理方法では、真菌を培養しながら、セレン含有物質を培地等に添加して処理を行うようにすることができる。

また、真菌の培養温度としては、５℃〜４０℃程度とすることが好ましい。培養温度が４０℃を超えると、真菌の培養は可能であるものの、加温のための設備等が必要となり、コスト上昇を招く。一方で、培養温度が５℃未満であると、還元反応速度が遅くなり、浄化処理効率が低下する可能性がある。

また、真菌の培養時間としては、少なくとも１２時間以上とすることが好ましく、７２時間程度とすることがより好ましい。

本実施の形態に係る浄化処理方法では、このようにして真菌を培養し、セレン含有物質と接触させることにより、そのセレン含有物質に含まれる亜セレン酸が金属セレンに還元される。すると、浄化処理の経過に伴って、処理容器内に装入した真菌の菌糸凝集体が次第に赤色に変化していく。これは、還元処理に伴って析出生成した赤色の金属セレンが、菌糸凝集体の表面に付着することによる。したがって、この浄化処理方法では、例えば回分方式で浄化処理を行った場合、時間の経過とともに菌糸凝集体の表面が赤色化し、一方で、廃水等のセレン含有物質に含まれる亜セレン酸の濃度が減少していく。

≪４．他の浄化処理との組み合わせ≫
本実施の形態に係る浄化処理方法では、主として亜セレン酸を含有するセレン含有物質に対して真菌を接触させて、その亜セレン酸を金属セレンに還元（ＳｅＯ_３ ^２−→Ｓｅ^（０））し、析出した金属セレンを分離回収する。

ここで、セレン含有物質に含まれる水溶性セレン化合物としては、亜セレン酸の化合物のみならず、セレン酸（ＳｅＯ^４−）の化合物も存在することがある。本実施の形態に係る浄化処理方法では、セレン含有物質において亜セレン酸の化合物とセレン酸の化合物とが含まれる場合においても、そのセレン含有物質を真菌に接触させることによって、セレン酸を亜セレン酸に還元させる反応（１）（ＳｅＯ_４ ^２−→ＳｅＯ_３ ^２−）を生じさせ、その後、亜セレン酸を金属セレンに還元させる反応（２）（ＳｅＯ_３ ^２−→Ｓｅ^（０））を生じさせて、金属セレンを回収することができる。

ところが、相対的に、セレン酸を亜セレン酸に還元させる反応（１）は、亜セレン酸を金属セレンに還元させる反応（２）よりも、その速度が遅く、浄化処理効率を低下させる原因になる可能性もある。このことから、本実施の形態に係る浄化処理方法では、第１の浄化処理工程として、セレン酸を亜セレン酸に還元する工程を備えるようにし、第２の浄化処理工程として、第１の浄化処理工程にて生成した亜セレン酸を金属セレンに還元するようにすることができる。

具体的に、第１の浄化処理工程における処理、すなわち、セレン含有物質に含まれるセレン酸を亜セレン酸に還元する処理としては、特に限定されないが、例えば、シュードモナス属細菌のようなセレンを還元するセレン還元菌等を用いた処理を適用することができる。また、主成分として鉄を含有する金属粉によりセレン酸を亜セレン酸に還元する処理を行ってもよい。

このように、例えばセレン還元菌を用いた他の浄化処理方法を組み合わせることで、セレン含有物質に含まれるセレン酸を効率的に亜セレン酸に還元することができ、その後、真菌を用いて好気性条件下で亜セレン酸を金属セレンに還元して回収することによって、処理効率を低下させることなく、また効果的に浄化処理を施すことができる。

以下、本発明に係る浄化処理方法の実施例として、本発明者らにより行われた実験例を示すが、本発明は以下の実験例に何ら限定されるものではない。

［分生子懸濁液の作製］
本実施例では、糸状性真菌として、黄麹菌（Aspergillus Oryzae RIB40株）（以下、「ＲＩＢ４０株」という）を使用して、亜セレン酸に対する還元能を調べた。

先ず、ＲＩＢ４０株を用いて分生子懸濁液を作製した。具体的には、表１に示す組成のＰＤＡ培地（ＰＤＡプレート）にＲＩＢ４０株を植菌し、７日間３０℃で培養を行った。

続いて、ＰＤＡプレートに殺菌水を添加し、コンラージ棒を用いて分生子を懸濁させた。その後、濾過用レーヨンポリマー布（孔径２２〜２５μｍ，ミラクロス，メルク株式会社製）を用いて濾過し、分生子懸濁液から菌糸を分離除去した。濾過後の上清液を遠心分離（１３０００ｇ，５分）した後、沈殿した分生子を殺菌水で２回洗浄し、再び殺菌水に懸濁させ、終濃度が１．０×１０^８ｃｅｌｌｓ／ｍｌとなるように殺菌水で希釈して、分生子懸濁液を得た。

［球状菌糸凝集体の作製］
次に、作製した分生子懸濁液を用いて菌糸凝集体を作製した。具体的には、作製した分生子懸濁液を、表２に示す組成の液体培地（ＰＤＬ培地）２０ｍＬに、終濃度が１．０×１０^６ｃｅｌｌ／ｍｌとなるように植菌した。そして、菌糸凝集体を形成させるために、１００ｍｌのバッフル付き三角フラスコ中にて２２時間、３０℃の条件で、１２０ｒｐｍで振とうさせて好気的な条件で培養した。

［球状菌糸凝集体を培養させた培養液中における亜セレン酸濃度の推移］
ＰＤＬ培地中で２２時間、３０℃の好気的な条件で培養して菌糸凝集体を形成させた後、その培養液に、終濃度が１．０ｍＭとなるように亜セレン酸を添加し、３０℃、１２０ｒｐｍで培養を継続した。培養中において、培養液中の亜セレン酸の濃度を、イオンクロマトグラフィー（ＤＸ−１００，日本ダイオネクス株式会社製）（陰イオンカラム（ＩｏｎＰａｃ ＡＳ１２Ａ））を用いて測定した。なお、イオンクロマトグラフィーの測定においては、２．７ｍＭのＮａ_２ＣＯ_３と０．３ｍＭのＮａＨＣＯ_３との混合液を溶離液として用いた。図１に、培養時間に対する亜セレン酸の濃度を測定した結果を示す。

図１のグラフから分かるように、培養時間に伴って、添加した亜セレン酸の濃度が減少していくことが分かった。図１のグラフに添付した写真図からも、培養時間に伴ってフラスコ底部における赤色の色が濃くなり、金属セレン（元素態セレン）が析出していることが分かる。

［セレンの回収］
次に、亜セレン酸を添加して培養させた培養液を直接漏斗に注ぎ入れた。このとき、濾過用レーヨンポリマー布（孔径２２〜２５μｍ，ミラクロス，メルク株式会社製）を漏斗に２枚重ねた。この操作により、培養液中に析出した金属セレンを赤色の菌糸凝集体として培養液中から回収することができた。なお、分離に要する時間は３０秒から２分以内（２０ｍｌの培養液の場合）であった。

このように、培養液から、吸引濾過等の煩雑な操作を行うことなく、濾過といった簡便な操作により、金属セレンを分離回収できることが分かった。

また、金属セレンの回収の精度を検証するために、亜セレン酸を含む培地で培養した培養液と、亜セレン酸を含まない培地で培養した培養液とを、それぞれ同様にしてフィルター濾過し、上清と沈殿物の外観を比較した。図２に、写真図として結果を示す。なお、亜セレン酸を含む培地では、亜セレン酸を添加した後に７２時間培養させた。

図２の写真図に示す結果において、（Ａ）が亜セレン酸を添加せずに培養した培養液の濾過処理の結果を示すものであり、（Ｂ）が亜セレン酸を添加して培養した培養液の濾過処理の結果を示すものである。また、（Ａ）及び（Ｂ）のそれぞれにおいて、（ｉ）が１００ｍｌバッフル付き三角フラスコ中の菌糸凝集体の培養液の外観を示し、（ii）がフィルター濾過後にフィルターに残った菌体を示し、（iii）が１５ｍｌチューブに回収した濾過後の菌糸凝集体を示す。また、（iv）が５０ｍｌチューブに回収した濾過後の上清を示し、（ｖ）が１．５ｍｌチューブに濾過後の上清を分注して遠心した後の上清を示し、どちらの上清においても沈殿物は確認されなかったことが分かる。

このように、濾過処理という簡便な操作で、金属セレンの沈殿物（赤色の菌糸凝集体）を回収することができ、そして濾過後の上清を見ても、亜セレン酸を添加しない培養液の濾過処理後の上清と同様に澄んでおり、金属セレンの沈殿物を簡便な操作で、しかも効果的に分離回収できることが分かった。

［菌糸凝集体の観察］
次に、ＰＤＬ培地において好気性条件で培養した、ＲＩＢ４０株の菌糸凝集体の外観を観察した。外観観察においては、亜セレン酸を添加しない培地で２２時間培養して得られた菌糸凝集体と、終濃度が１．０ｍＭとなるように亜セレン酸を添加した培地で培養して得られた菌糸凝集体とを比較して行った。なお、亜セレン酸を添加した培地に関しては、亜セレン酸を添加しない培地で２２時間培養して菌糸凝集体が得られた培養液に亜セレン酸を添加し、その添加後にさらに７２時間培養して菌糸凝集体を得た。

図３は、（Ａ）亜セレン酸を含まない培地で培養して得られた菌糸凝集体と、（Ｂ）亜セレン酸を添加した培地で培養して得られた菌糸凝集体とのそれぞれの写真図である。この写真図に示される結果から明らかなように、亜セレン酸を添加した培地で得られた菌糸凝集体では、亜セレン酸の還元により得られた金属セレンに基づく赤色のセレンナノ微粒子を含んでいることが分かる。

［金属セレンの回収量の測定］
上述した実験と同様にして、ＲＩＢ４０株の菌糸凝集体を培養させた培養液を用いてセレンの回収試験を実施した。

すなわち、ＰＤＬ培地中で２２時間、３０℃の好気的な条件で培養してＲＩＢ４０株の菌糸凝集体を形成させた後、その培養液に、終濃度が１．０ｍＭとなるように亜セレン酸を添加し、３０℃、１２０ｒｐｍで２４時間の培養を行った。

２４時間の培養終了後、培養液中の亜セレン酸の濃度を、イオンクロマトグラフィー（ＤＸ−１００，日本ダイオネクス株式会社製）（陰イオンカラム（ＩｏｎＰａｃ ＡＳ１２Ａ））を用いて測定し、ＰＤＬ培地中の亜セレン酸の減少濃度に基づいて、金属セレンに還元された量を算出した。なお、イオンクロマトグラフィーの測定においては、２．７ｍＭのＮａ_２ＣＯ_３と０．３ｍＭのＮａＨＣＯ_３との混合液を溶離液として用いた。

一方、培養後の培養液を、濾過用レーヨンポリマー布（孔径２２〜２５μｍ，ミラクロス，メルク株式会社製）を２枚重ねた漏斗に注ぎ入れて、金属セレンを付着させた赤色の菌糸凝集体を培養液中から回収した。そして、回収した菌糸凝集体を、１％（ｗｔ．／ｖｏｌ．）水酸化ナトリウムと１％（ｗｔ．／ｖｏｌ．）次亜塩素酸ナトリウムとの混合溶液を用いて完全に溶解させ、その溶解液を蒸留水で全容２５０ｍｌに調製して、原子吸光分光光度計（ＡＡ−６３００，株式会社島津製作所製）により全セレン濃度を測定した。

表３に、イオンクロマトグラフィー測定により算出されたセレン量と、原子吸光分光光度計による測定で得られたセレン量の結果を示す。表３のそれぞれの測定結果から分かるように、ＰＤＬ培地中から減少した亜セレン酸の約１０５％に相当する量が、元素態セレンとして菌糸凝集体を介して回収することができた。

［菌糸凝集体の付着したナノ微粒子の観察及び解析］
上述した実験と同様にしてＰＤＬ培地において好気性条件で培養した、ＲＩＢ４０株の菌糸凝集体に付着したナノ微粒子について解析した。具体的には、終濃度が１．０ｍＭとなるように亜セレン酸を添加したＰＤＬ培地で、亜セレン酸添加後に７２時間培養して菌糸凝集体を得て、その菌糸凝集体の付着した赤色のナノ微粒子について解析した。

先ず、非染色の条件で、得られた菌糸凝集体について透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）（ＪＥＭ−２０１０，日本分光株式会社製）を用いて観察した。図４が、観察結果を示すＴＥＭ像である。なお、（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ異なる観察倍率で観察したものである。このＴＥＭ像からも、黒い斑点として菌糸凝集体にナノ微粒子が付着していることが分かる。

次に、得られた菌糸凝集体のナノ微粒子について、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）（装置：ＪＥＤ−２３００Ｔ，日本分光株式会社製）を行った。図５が、ＥＤＳ解析の結果を示すグラフ図である。このＥＤＳ解析結果から、セレンのシグナルが明確に検出され、菌糸凝集体に付着したナノ微粒子は元素態セレンであることが明らかとなった。なお、銅（Ｃｕ）のシグナルは銅メッシュグリッドに由来するものである。

［循環型バイオリアクターを使用した亜セレン酸の浄化処理試験］
図６に示す循環型バイオリアクターシステム１を使用して、１．０ｍＭ（初発濃度）の亜セレン酸に対する浄化処理試験を実施した。

循環型バイオリアクターシステム１は、循環液の入ったリザーバーフラスコ１１と、ペリスターポンプ１２ａ，１２ｂと、リアクターフラスコ１３と、メンブランフィルター１４ａ，１４ｂと、循環液採取用の三又コック１５とにより構成されている。

この循環型バイオリアクターシステム１において、リザーバーフラスコ１１に、初発濃度１．０ｍＭの亜セレン酸を含む１２０ｍｌのＰＤＬ培地を入れた。また、リアクターフラスコ１３は、２００ｍｌの三角フラスコであり、そのフラスコ１３にＲＩＢ４０株の菌糸凝集体（湿菌体重量８．５ｇ）を入れた。そして、１２０ｍＬ／ｈｒの流速で循環させて、亜セレン酸の浄化処理を行った。

この浄化処理において、循環液中の亜セレン酸の濃度を、イオンクロマトグラフィー（ＤＸ−１００，日本ダイオネクス株式会社製）（陰イオンカラム（ＩｏｎＰａｃ ＡＳ１２Ａ））を用いて測定し、処理時間に対する亜セレン酸の減少の推移を調べた。イオンクロマトグラフィーの測定においては、２．７ｍＭのＮａ_２ＣＯ_３と０．３ｍＭのＮａＨＣＯ_３との混合液を溶離液として用いた。

図７（Ａ）は、循環型バイオリアクターシステム１のリザーバーフラスコ１１に含まれる循環液と、リアクターフラスコ１３に含まれる菌糸凝集体の、処理時間に経過に伴う外観変化の様子を示す写真図である。図７（Ａ）に示すように、浄化処理の結果、処理時間の経過とともに、リアクターフラスコ１３に入れた菌糸凝集体の色が赤色に変化し、次第に濃くなっていくことが見て取れた。

また、図７（Ｂ）に、イオンクロマトグラフィー測定により得られた、処理時間に対する循環液中の亜セレン酸濃度の減少の推移の結果を示す。この図７（Ｂ）のグラフ図からも分かるように、処理時間の経過とともに、循環液中の亜セレン酸の濃度は効果的に減少していき、２０時間を超えたあたりでほぼ０ｍＭとなった。

１ 循環型バイオリアクターシステム
１１ リザーバーフラスコ
１２ａ，１２ｂ ペリスターポンプ
１３ リアクターフラスコ
１４ａ，１４ｂ メンブランフィルター
１５ 三又コック

Claims (4)

1. セレン含有物質に含まれるセレン酸を、鉄を主成分とする金属粉を用いて亜セレン酸に還元する第１工程と、
   前記第１工程での処理を経たセレン含有物質に対して真菌を接触させ、好気性条件下で、該セレン含有物質に含まれる亜セレン酸を金属セレンに還元し、析出した該金属セレンを分離回収する第２工程と、を含む
   セレン含有物質の浄化処理方法。
2. 前記第２工程では、前記真菌が固定化された担体を、前記セレン含有物質に接触させる
   請求項１に記載のセレン含有物質の浄化処理方法。
3. 前記真菌は糸状性真菌である
   請求項１又は２に記載のセレン含有物質の浄化処理方法。
4. 前記糸状性真菌は黄麹菌である
   請求項３に記載のセレン含有物質の浄化処理方法。