JP6606684B2 - 金属回収用バッグ、金属回収用包装体並びに金属の回収方法 - Google Patents
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Description
本出願に係る発明者は、係る微生物を封じ込めた状態で不特定領域への微生物拡散を防ぐことができ、しかも、被回収液由来の有価金属が吸着した微生物回収を迅速に実施することによって、メタル粒子を確保することが可能な金属回収技術を鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。従って、本発明の目的は、微生物によって種々の金属を回収するに際して、外部環境の汚染を回避し、しかも効率的に有価金属としてのメタル粒子を得る技術を提供することにある。
・シワネラ アルゲ[Shewanella algae:ATCC51181株]
・ゲオバクター属[代表種:Geobacter metallireducens:ゲオバクター メタリレデューセンス、ATCC53774株]
・デスルフォモナス属[代表種:Desulfuromonas palmitatis:デスルフォモナス パルミタティス:ATCC51701株]
・デスルフォムサ属[代表種:Desulfuromusa kysingii:デスルフォムサ キシンリDSM(Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen)7343株]
・ペロバクター属[代表種:Pelobacter venetianus:ペロバクター ベネティアヌス:ATCC2394株]
・フェリモナス属[Ferrimonas balearica:フェリモナス バレアリカ:DSM9799株]
・エアロモナス属[Aeromonas hydrophila:エアロモナス ヒドロフィラ:ATCC15467株]
・スルフロスピリルム属[代表種:Sulfurospirillum barnesii:スルフロスピリルム バーネシイ:ATCC700032株]
・ウォリネラ属[代表種:ウォリネラ スシノゲネス:Wolinella succinogenes:ATCC29543株]
・デスルフォビブリオ属[代表種:Desulfovibrio desulfuricans:デスルフォビブリオ デスルフリカンス:ATCC29577株]
・ゲオトリクス属[代表種:Geothrix fermentans:ゲオトリクス フェルメンタンス:ATCC700665株]
・デフェリバクター属[代表種:Deferribacter thermophilus:デフェリバクター テルモフィルス:DSM14813株]
・ゲオビブリオ属[代表種:Geovibrio ferrireducens:ゲオビブリオ フェリレデューセンス:ATCC51996株]
・ピロバクルム 属[代表種:Pyrobaculum islandicum:テルモプロテウス アイランディカム:DSM4184株]
・テルモトガ属[代表種:Thermotoga maritima:テルモトガ マリティマ:DSM3109株]
・アルカエグロブス属[代表種:Archaeoglobus fulgidus:アルカエグロブス フルギダス:ATCC49558株]
・ピロコックス属[代表種:Pyrococcus furiosus:ピロコックス フリオサス:ATCC43587株]
・ピロディクティウム属[代表種:Pyrodictium abyssi:ピロディクティウム アビーシイ:DSM6158株]
本実施例では、以下の表1に示すバッグA及びバッグBの2種類(何れも外寸が15mm×55mmであり、開口部の間口は約10mm)を準備した。
次いで、本発明の金属回収用包装体の実施例として、上述した2種のバッグA及びバッグBをオートクレーブによって滅菌した。また、本実施例では、シワネラを予め包装体外で前培養した。前培養操作は、市販のTSB(Trypticase Soy Broth:トリプティカーゼ ソイ ブロス)培地により、30℃に保ったインキュベーターで14時間行った後、細菌細胞計数盤での計数によって所定個数の菌体を含む培養液とした。この培養液を各バッグの内層間に開口から接種後、ヒートシラーで封入することで各金属回収用包装体(以下、各々、包装体A若しくは包装体Bと称する)とした。この包装体は生理食塩水で洗い、後に述べる各回収実験に供した。さらに、包装体の外部環境への漏出防止効果を検証するため、別途用意した培養液に包装体を浸漬し、インキュベーター中で培養操作を続けたが、濁り等は確認されず、包装体へのシワネラ封入が確実に行われたことを確認した。
続けて、パラジウムを所定濃度に調製した以下の表2に示す被回収液Aに包装体Aをバッチ式で浸漬し、金属回収を行った実施例3について説明する。まず、この実施例3では、内層にPANからなる静電紡糸不織布を用いた包装体A(2.6×109cells/袋:乾燥重量3.0×10−4g/袋)を2袋用い、pHが6.8〜6.9のパラジウム含有水溶液(被回収液A)を10mL容れたバイアル瓶中に浸漬した。当該バイアル瓶のヘッドスペースを窒素ガスでパージしながら、120rpmのマグネチックスターラーで5時間にわたって撹拌し、包装体A内に封入されたシワネラ(バイアル中における菌体濃度0.52×1015cells/m3相当)に取り込ませた。これら一連の回収によって、被回収液Aの初期濃度に含まれるパラジウムに対する上記濾液中のパラジウムの回収率を、高周波誘導結合プラズマ(ICP)を光源とする発光分光分析法(以下、ICP法)によって求めたところ約54%であった。このナノメタル粒子の収率から、回収に用いた菌体乾燥重量6.1×10−4gと得られたメタル粒子の重量は5.8×10−4gであった。この回収例から、乾燥菌体重量に対する回収されたパラジウムからなるメタルの重量との比は、0.9倍となった。
次いで、実施例3で上述したバッチ式の代わりに、連続式のパラジウム回収とした実施例4について説明する。この実施例4では、実施例3の包装体Aを2袋用い、前述したバイアル瓶の蓋に取り付けたチューブを介して、表3に示すパラジウムを含有するリン酸ナトリウムカリウム緩衝液(pH6.7)と、金属を取り込むための電子供与体としてのギ酸を含有する同緩衝液とを所定の供給速度で個別かつ連続的に供給しながら、瓶内の被回収液Bを約7.5mLに保ち、前述の窒素パージ並びに攪拌条件下、30時間にわたって金属取り込みを行った(バイアル中における菌体濃度0.69×1014cells/m3相当)。この実施例4に係る連続式の金属回収では、パラジウムの回収率が約90%(回収重量8.8×10−3g)であった。
次に、本発明の包装体を使用した回収方法において、包装体の有無による金属回収速度を検証した結果について説明する。まず、実施例5として内層がポリエーテルスルホンを主体とする静電紡糸不織布で構成される包装体B(5.3×1010cells/袋:乾燥重量6.2×10−3g/袋)を1袋用意し、以下に示す表4のパラジウム含有組成の被回収液Cに浸漬し、当該被回収液C(pH5.5)を部分標品としてICP法による液相パラジウム濃度を2時間にわたって経時的に求めた(バイアル中における菌体濃度5.3×1015cells/m3相当)。また、比較のため、包装体を使用せず、表5に示す被回収液D(pH6)にシワネラを直接懸濁(バイアル中における菌体濃度5.0×1015cells/m3相当)させ、同様に液層パラジウム濃度の経時的変化を確認した。その結果、縦軸に液層パラジウム濃度(ppm)、横軸に時間(h)を採った図2から理解できるように、双方ともほぼ同等の液層パラジウム濃度の減少傾向が確認できた。このことから、本発明の好適例としての実施例5と、直接被回収液にシワネラを懸濁した系とでは、シワネラに対する金属取り込みの速度は実質的に同等であり、本発明の技術を適用することにより、包装体が被回収液の通液性に影響せず、極めて効率的な金属回収を行い得ることが実証された。この検証では、従来知られているマクロカプセルなどの微生物封入形態との比較を省略するが、多孔質の不織布素材で構成された本発明の金属回収用バッグでは、実質的に通液抵抗の無い空隙に富む形態を採るため、図2に例示する2時間程度であっても効率的な金属回収を実現することができた。
次いで、使用済のICチップから王水で有価金属を抽出し、これを被回収液Eとした実施例について説明する。始めに、ICチップを王水に浸漬し、種々の有価金属を平衡濃度に達するまで抽出した。この操作で抽出した被回収液E中(pH1.3)の有価金属をICP法で定量した結果を表6に示す。
次いで、白金属が多用されている使用済の自動車用排気ガス触媒から王水で有価金属を抽出した後、水酸化ナトリウム水溶液を用いてpH6.5に調整した被回収液Fを用い、金属回収を行った実施例を説明する。抽出対象が異なり、被回収液のpHを中性域としたこと以外は、上述の実施例6と同様に操作を行った。当該被回収液Fに含まれる各金属の濃度を表8に示す。
次に、実施例6と同様な使用済のICチップから王水で有価金属を抽出し、これを被回収液Gとした系で、鉄還元細菌に代えて酵母を利用した実施例について説明する。前述した様にICチップを王水に浸漬して平衡濃度に達するまで有価金属を抽出し、pH3.3に調整した被回収液Gとした。この被回収液Gに含まれる各種の有価金属をICP法で定量した結果を表9に示す。
続いて、各種製法によって異なる平均開孔径の不織布等を準備し、前述したドライイーストの懸濁液によって芽胞を含む微生物の透過性を評価した結果について説明する。前述のとおり、本発明の金属回収用バッグでは、内層に表1で例示した、比較的小さな繊維径の不織布を用いることによって開孔径を小さく採り、微生物がバッグ内部から外部への漏洩を防ぐ構成を採用している。このような乾燥状態の微生物封入機能を検証する目的で、表10に示すような不織布及び織物を作製、準備した。尚、同表中、目付を始めとする各パラメータは、前述した表1を参照して説明した測定手段によって求めた(段落[0034]参照)。また、繊維組成欄の略号は表1と同一にしてある。
17・・・ヒートシール部;19・・・開口。
Claims (6)
- 金属回収用の微生物を封入するためのバッグであって、前記バッグの外層にヒートシール性不織布が配され、前記バッグの内層には微生物が非透過である静電紡糸不織布を配してなることを特徴とする、金属回収用バッグ。
- 請求項1に記載の金属回収用バッグに微生物を封入したことを特徴とする、金属回収用包装体。
- 前記微生物が鉄還元細菌である、請求項2に記載の金属回収用包装体。
- 前記微生物が酵母である、請求項2に記載の金属回収用包装体。
- 金属回収用包装体が耐酸性を有する、請求項2〜4のいずれか一項に記載の金属回収用包装体。
- 請求項2〜5のいずれか一項に記載の金属回収用包装体を金属が含まれた被回収液に浸漬する工程、前記金属回収用包装体を前記被回収液から取り出した後、前記金属を取り込んだ微生物を破砕処理した後、前記金属をメタル粒子として取り出す工程を含むことを特徴とする、金属の回収方法。
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