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
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
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
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。