Microbial encapsulation with porous polymer membrane for engineered microbial community

用于工程微生物群落的多孔聚合物膜微生物封装

• 批准号: 22K19865
• 负责人: 本多 了
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19865/
• 关键词: 難分解性物質; パーフルオロアルキル化合物; バイオレメディエーション; PFAS; 生物処理

PFAS分解細菌集積株を、まずアルギン酸ゲルビーズに固定化し、次にゲルビーズをポリスルホン（PSf）膜でコーティングすることで膜カプセルに封入した。このとき，PSf濃度を5％および10％としてポリマー濃度の比較を行った。微生物を封入したゲルビーズと微生物膜カプセルをPFOS 2mg/Lを含む培地に投入してPFOSの除去性能を比較した。その結果，細菌株固定しない細胞懸濁液ではPFOSは3週間で14%しか減少しなかったが、微生物膜カプセルに固定することでPFOSの除去率が52-74%まで高くなった。5%のPSf膜でコーティングした微生物カプセルでは，カプセルが数日で壊れてしまったが，10%のPSf膜でコーティングした微生物カプセルでは、最大で80%のPFOS除去率を示し、カプセルは6週間の物理的に安定であることも確かめられた。一方で，膜カプセルにPFOS除去率の大部分が膜への物理的吸着によるものであることも示唆された。PFOSの微生物分解の有無を確認するためにFTMSによる代謝産物分析を行ったところ、パーフルオロブタン酸（PFBA）および3,3,3-トリフルオロプロピオン酸を含む候補代謝物が検出され、PFOSの生物学的分解の可能性を示唆した。これらの結果を総合すると，微生物膜カプセルでは、カプセルの膜層へのPFOSの物理吸着と、コアとなるアルギン酸ゲルビーズに固定化されたPFOS還元菌によるその後の生物吸着と生物分解によって除去が進んでいることが示唆された。また，PFAS分解菌の利用方法として分解菌担持樹脂を検討するため，PFASに対する吸着能力及び選択性の高い樹脂を選抜し，これに分解菌を付着させてPFAS除去性能を評価した。本年度は，4つの陰イオン交換樹脂及びポリマー吸着剤を用いた回分試験を行い，超多孔性の強塩基性陰イオン交換樹脂がPFOS・PFOAに対して安定して高い吸着能力を示すことを明らかにした．

首先将 PFAS 降解细菌菌株固定在藻酸盐凝胶珠上，然后通过用聚砜 (PSf) 膜涂覆凝胶珠将其封装在膜胶囊中。此时，使用5%和10%的PSf浓度来比较聚合物浓度。将包裹微生物的凝胶珠和微生物膜胶囊置于含有2 mg/L PFOS的培养基中，比较它们的PFOS去除性能。结果，在不固定菌株的细胞悬浮液中，PFOS在3周内仅减少了14%，但通过固定在微生物膜胶囊中，PFOS的去除率提高到52-74%。涂有 5% PSf 膜的微生物胶囊在几天内破裂，而涂有 10% PSf 膜的微生物胶囊显示出高达 80% 的 PFOS 去除率，并且胶囊的持续时间也被证实为 6 周。身体稳定。另一方面，也有人认为，膜胶囊中 PFOS 的去除率大部分是由于膜的物理吸附所致。利用FTMS进行代谢物分析，确认PFOS是否存在微生物降解，检测到全氟丁酸（PFBA）和3,3,3-三氟丙酸等候选代谢物，表明PFOS被微生物降解的可能性。建议进行生物分解。综上所述，这些结果表明，在微生物膜胶囊中，PFOS 的去除是通过将 PFOS 物理吸附到胶囊的膜层上，然后通过固定在核心藻酸盐凝胶珠上的 PFOS 还原细菌进行生物吸附和生物降解来实现的。确实有。此外，为了研究负载降解细菌的树脂作为利用PFAS降解细菌的方法，我们选择了对PFAS具有高吸附能力和选择性的树脂，将降解细菌附着在其上，并评估其去除PFAS的性能。今年，我们使用四种阴离子交换树脂和聚合物吸附剂进行了批量测试，发现超孔强碱性阴离子交换树脂对PFOS和PFOA表现出稳定和高的吸附能力。

项目成果

カリフォルニア大学ロサンゼルス校(米国)

加州大学洛杉矶分校（美国）

Degradation of perfluorootanesulfonic acid (PFOS) using microbial capsules enclosing PFOS degrading bacterial consortium

使用封闭 PFOS 降解细菌群落的微生物胶囊降解全氟辛磺酸 (PFOS)

• 发表时间: 2022
• 作者: Sorn Sovannlaksmy;Vet Sreyla;Hiroe Hara-Yamamura;Ryo Honda
• 通讯作者: Ryo Honda

ＰＦＡＳ分解細菌カプセル及びそのＰＦＡＳ処理方法

PFAS降解菌荚膜及其PFAS处理方法

• 发表时间: 2022

特性の異なる陰イオン交換樹脂を用いたPFAS汚染地下水の浄化

使用不同性能的阴离子交换树脂净化PFAS污染的地下水

• 发表时间: 2023
• 作者: 金井佑磨，Shahanaz Parvin;原宏江，本多了，山崎亜希，片柳慎也，山村寛
• 通讯作者: 原宏江，本多了，山崎亜希，片柳慎也，山村寛