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炭素繊維が微生物を集めるメカニズムを解明炭素繊維の水浄化能力が科学的に立証された

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Academic year: 2018

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炭素繊維が微生物を集め カニズ を解明

炭素繊維の水浄化能力が科学的に立証さ た

古屋大学工学研究科生物機能工学分野の堀克敏教授 炭素繊維が微

生物を集め 水を浄化 カニズ を帝人 の共 研究に 解明した

炭素繊維に 水中の微生物や汚泥を付着さ 水を浄化 能力があ こ

の能力 群馬高専の小島昭氏 に 1994 年に発見さ 日本各地の湖

沼や池 沿岸域 実証さ た また 炭素繊維に付着した微生物

が水中生物の餌 ため 人工藻場 し 機能 こ が示さ

た その様子 し し コ 報道さ た し し 炭素繊維に

微生物が付着 カニズ 不明 あ 炭素繊維の水浄化能力

科学的に立証さ た の た 堀教授 炭素繊維の表面電位

水 中 に い 炭 素 微 生 物 細 胞 の 間 に 働 く 分 子 間 力 に 由 来 引 力 の 二

炭素繊維のこの特性を説明 こ を示した 炭素繊維が超音波を

発 し 微 生 物 を 引 寄 い た 科 学 的 に 不 可 解 説 明 が さ い た 時

期 あ たが 通常の界面科学的 理論 炭素繊維への微生物の付着が説明

こ が明 た 窒素汚染の除去に働く硝化細菌の付着固定に

効果があ こ が確 さ 今後 特に廃水処理分野 の炭素繊維の利用

の拡大が期待さ また 解明さ た理論に基 け 炭素繊維 等以

上の微生物付着能力を 繊維の設計 可能 あ 安価 効果の高い水質

浄化用繊維の開発に期待が

本 研 究 成 果 ア カ 化 学 会 の 専 門 Enづironmenっaせ Science &

Technoせogと の ン イン版 近く公開さ

(2)

炭素繊維が微生物を集め カニズ を解明 炭素繊維の水浄化能力が科学的に立証さ た

-炭素繊維の廃水処理への適用拡大 安価 効果の高い水浄化繊維の開発に期待-

ン 炭素 維 水中 微生物や汚泥を付着さ 水を浄化 能力 あ 日本各地

実証さ た そ 明 た 堀教授 帝人 共 研

究 そ 解明 至 た 炭素 維 表面電位 水中 い 炭素 微生 物細胞 間 働く分子間力 由来 引力 二 炭素 維 特性を説明

を示 た 炭素 維 水質浄化能力を科学的 立証 た

背景

年 群馬高専 小島氏 炭素 維 微生物や汚泥を含 水中 微小粒子を付 着さ バ を形成さ 能力 高い 付着 た微生物やバ 働

高い水質浄化効果を発揮 さ そ 魚類 水中生物 餌

炭素 維そ 水中生物 棲 家 を発見 た そ 以来 日本各地 湖沼 や池 沿 岸 水 質 浄化 や人 工 藻 場 炭 素 維 適 用 さ 実証 積 重 た 国 内 箇所以 そ 様子 コ 度々取 た 最近 中国蘇州や

ン 実証試験 行わ た 炭素 維 微生物や汚泥を付着さ 明 炭素 維 水質浄化効果 科学的 立証さ た た そ た 炭素 維 超音波を発 そ 微生物 引 寄 い た説 出た 科学 理論 基 く た

堀克敏教授 微生物 付着やバ い 専門家 あ 国 最先端 次 世代研究を担う若手研究者 国 大型研究プ 採択さ い 年ほ 前

専 門 家 立 場 炭 素 維 微 生 物 付 着 解 明 乗 出 炭 素 維 主要製造企業 一 あ 帝人 共 研究 遂 解明 至 た

研究 内容

堀 複数種類 微生物 維 付着速度を 炭素 維 他 合成 維

維 維 チ ン 維 比較 炭素 維 付着速度 速い を確認 た 各微生物細胞 表面 電位 各 維 表面 電位を測定 水中 微生物細胞 維

負 電気を帯び い 負電荷を い を明 た た 水中 両者 間 反発力 働 付着を邪魔 炭素 維 負電荷 他 維 比 少 い を明 た た 全 物質 分子間力 呼ば 互い 引 合う相互作用 働く 水中 微生物 炭素 維間 働く 相互作用 微生物 他 維 間 働 く相互作用 強い 微生物細胞 び各 維 表面電位 び 相互作用を算出 微生物 各 維 付着 生 ネ を計算 た そ 結果 炭素 維以外

(3)

維 微生物 付着 ネ 壁 存在 炭素 維 微生物 付

着 ネ 壁 存在 い 明 た 微生物 他 維

付着 ネ 壁を越え ば 時間 炭素 維 対

越え ば い ネ 壁 いた 微生物 素早く 容易 付着 あ

成果 意義

炭素 維 微生物 付着 明 そ 水質浄化能力 科学的 立証さ た 炭素 維 水浄化 利用 進 あ う た 研究 窒素汚染を除去 働 を 硝化細菌 呼ば 微生物 炭素 維 く付着 明 た 炭

素 維を利用 た廃水処理 テ 開発 期待さ た 基

炭素 維 う 特 徴を 維を 設 計 可能 あ 今後炭 素 維 等以 微生物付着能力を有 水質浄化用 維 開発 促進さ あ う

用語説明

炭素繊維 維 た チ 石油 石炭 コ タ 副生成物 を原料 高 温 炭化 作 た 維 軽く 強い材料 あ 航空機や各種 用品 自動車 材料 使わ 日本発 技術 あ 現在 世界市場 占 日本企業製品

高く 日本 誇 材料 あ

バ オフ ルム 固体表面 付着 た微生物 微生物 分泌 た多糖類 高分子物

質 膜状 身近 バ 水垢 他 虫歯 原因 プ

あ バ 汚 成分を分解 微生物 濃縮さ い た を廃水処理や水 浄化 利用

汚泥 水処理場 処理工程や工場 廃水処理 工程 生 有機物や微生物 凝集 た懸濁物質

藻場 魚類 水生生物 産卵 繁殖 た 棲 いた 場 藻類 生えた場所 水生生物 餌や隠 家を提供

論文

Environmental Science and Technology 化学会発行 掲載予定

Carbon fiber as an excellent support material for wastewater treatment biofilms 炭素 維 廃

水処理用バ 優 た担体材料 あ

Shinya Matusmoto, Akihito Ohtaki, and Katsutoshi Hori 松本慎也 大滝昭仁 堀 克敏

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図. 左 水質浄化用炭素繊維材料。 右 微生物と汚泥が付着した炭素繊維織物。

左 河川に設置された炭素繊維。 左 炭素繊維および付着した汚泥。

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