(57)【要約】  本発明は、好塩性微生物の少なくとも１つの株の細胞、および水性組成物の総体積に対して少なくとも３０ｇ／ｌの濃度の硫酸アルカリを含む水性組成物に関する。本発明は、さらに、廃水を得るかまたは提供することと、前記廃水を、好塩性微生物の少なくとも１つの株の細胞と接触させ、それによって、少なくとも３０ｇ／ｌの濃度の硫酸アルカリを含む水性組成物を生成することと、前記廃水の処理を可能にする条件下で前記水性組成物をインキュベートすることとを含む、廃水を処理するための方法に関する。
2021515560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）好塩性微生物の少なくとも１つの株の細胞、および
（ｂ）硫酸アルカリ
を含む水性組成物であって、
前記水性組成物中の硫酸アルカリの濃度が、前記水性組成物の総体積に対して少なくとも３０ｇ／ｌである、水性組成物。
【請求項２】
前記水性組成物の総体積に対して、前記水性組成物が少なくとも５０ｇ／ｌの濃度の硫酸アルカリを含み、特に前記水性組成物が１００ｇ／ｌ〜１５０ｇ／ｌの濃度の硫酸アルカリを含む、請求項１に記載の水性組成物。
【請求項３】
前記硫酸アルカリが、硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）、硫酸リチウム（Ｌｉ２ＳＯ４）、または硫酸カリウム（Ｋ２ＳＯ４）であり、特に前記硫酸アルカリが硫酸ナトリウムである、請求項１および２のいずれかに記載の水性組成物。
【請求項４】
前記好塩性微生物が好塩性古細菌であり、特に前記好塩性古細菌がハロバクテリウム科に属し、特に前記好塩性古細菌がハロフェラックス属に属する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の水性組成物。
【請求項５】
前記好塩性微生物がハロフェラックス・メディテラネイである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記水性組成物が、少なくとも１つの有機汚染物質をさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の水性組成物。
【請求項７】
前記組成物が、少なくとも５０ｍｇ／ｌの全有機炭素含量（ＴＯＣ）を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の水性組成物。
【請求項８】
前記有機汚染物質が、ギ酸塩、フェノール、およびアニリンから選択される、請求項６または７に記載の水性組成物。
【請求項９】
前記好塩性微生物が前記水性組成物中で増殖している、請求項１〜８のいずれか一項に記載の水性組成物。
【請求項１０】
前記水性組成物が有機化合物を含む廃水であり、一部分の廃水は化学的または生物学的製造プロセスから生じるものである、請求項１〜９のいずれか一項に記載の水性組成物。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の水性組成物を含むバイオリアクター。
【請求項１２】
（ａ）硫酸アルカリを含む廃水を得るかまたは提供することと、
（ｂ）前記廃水を、好塩性微生物の少なくとも１つの株の細胞と接触させ、それによって、請求項１〜１０のいずれかに記載の水性組成物を生成することと、
（ｃ）前記廃水の処理を可能にする条件下で前記水性組成物をインキュベートすることと
を含む、硫酸アルカリを含む廃水を処理するための方法。
【請求項１３】
前記廃水の処理が、前記廃水の全有機物量の減少および／または前記廃水に含まれる少なくとも１つの有機汚染物質の量の減少を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
処理された前記廃水から前記細胞を分離して処理された廃水の濾液を得る工程と、得られた前記処理された廃水の濾液を硫酸アルカリ電気分解、特に硫酸ナトリウム電気分解に供する工程とをさらに含む、請求項１２および１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
請求項１〜１０のいずれかに記載の水性組成物中における、前記廃水の全有機炭素含量および／または少なくとも１つの有機汚染物質の量の減少のための、好塩性微生物の少なくとも１つの株の細胞の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、好塩性微生物の少なくとも１つの株の細胞、および水性組成物の総体積に対して少なくとも３０ｇ／ｌの濃度の硫酸アルカリを含む水性組成物に関する。本発明はさらに、硫酸アルカリを含む廃水を処理するための方法であって、硫酸アルカリを含む廃水を得るかまたは提供し、前記廃水を好塩性微生物の少なくとも１つの株の細胞と接触させ、それによって少なくとも３０ｇ／ｌの濃度の硫酸アルカリを含む水性組成物を生成し、前記水性組成物を、前記廃水の処理を可能にする条件下でインキュベートすることを含む方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
硫酸ナトリウムの溶液は、ナトリウム化合物と硫酸または二酸化硫黄および酸素との多数の反応で製造される。これらの溶液ならびに他のアルカリ硫酸塩（例えば、硫酸カリウムまたは硫酸リチウム）の溶液は、水の汚染を防止するために処理されなければならない。
【０００３】
硫酸塩に富む廃水の処理には、物理化学的方法（硫酸塩の抽出または沈殿など）または生物学的処理（硫酸塩還元細菌の使用など）が含まれる。しかしながら、これらの方法は極めて複雑であり、部分的に強力な希釈を必要とし、大量のエネルギーおよび／または化学物質を使用する。従来の処理の目的は、硫酸塩の、より生態学的に有害でない成分への変換および環境への放出である。
【０００４】
従来の生物学的処理では、硫酸塩は硫酸塩還元細菌によって分解されて硫化物を形成する。廃水中の有機不純物は、従来のメタン生成細菌で分解される。しかしながら、このような方法は従来の生物の活性を明確に阻害し、不満足なＣＯＤ(化学的酸素要求量）除去性能をもたらすことが示された硫化物を生成する。したがって、硫化物含有量を減少させるために、ストリッピングなどのさらなる精製工程が必要とされ得る（Yamaguchi et al, 1999）。
【０００５】
これまでのところ、従来の生物学的処理は１リットル当たり５ｇまでの硫酸ナトリウムの濃度を有する廃水の処理のみを可能にする（Vallero et al., 2005，Yamaguchi et al. 1999，またはSaritpongteeraka, et al. 2008参照）。廃水中の硫酸ナトリウムの濃度が高くなると、原則として生物学的活性が阻害される。硫酸塩に富む廃水の生物学的処理を可能にするために、硫酸塩の含有量は、現在、物理化学的前処理工程によって低減されている。
【０００６】
例えば、ＵＳ  ５，３４６，６２０は、有機溶媒を使用する硫酸塩の抽出による硫酸ナトリウムに富む（＞２０％（ｗ／ｖ））廃水の処理方法を開示している。廃水は、硫酸ナトリウムを除去した後、活性汚泥により生物学的に処理し、ＴＯＣ（全有機炭素）の除去および有機窒素の還元を行う。
【０００７】
上述の米国特とは対照的に、本発明の構想は、前処理なしでの硫酸塩に富む廃水（＞３０ｇ／Ｌ）の生物学的処理である。硫酸塩濃度が高いと、高浸透圧をもたらすので、高浸透圧環境での繁殖が知られている微生物、好塩性微生物が使用される。好塩性微生物を調べる実験は一般に高濃度のＮａＣｌで行われる。本発明の基本的な考え方は、高ＮａＣｌ濃度の代わりに高硫酸ナトリウム濃度で生物を繁殖させることである。培地中のカチオンまたはアニオンの変化に対する親塩性細胞の反応は、ほとんど研究されていない。例外の１つは、好塩性が中等度の細菌サリニビブリオ属（Salinivibrio sp.）を培地で培養したＡｍｏｏｚｅｇａｒらによって提示された。ここで、ＮａＣｌは、ＫＣｌまたはＮａＮＯ３で置換されていた（Amoozegar et al., 2008）。ＫＣｌでは増殖が阻害されたが、ＮａＮＯ３では細胞は高い細胞密度を示した。しかし、ＮａＮＯ３ではリパーゼ産生は高度に抑制され、アニオン／カチオンの交換は酵素産生に対して予測できない結果をもたらし得ることが示された。高度好塩菌におけるオスモライトのメカニズムおよび相互作用は、まだ十分に理解されていない。
【０００８】
硫酸塩に富む培地での好塩性微生物の増殖は、文献ではほとんど報告されていない。Ａｍｏｏｚｅｇａｒらは１５％（ｗ／ｖ）までの硫酸ナトリウムを含有する培地中で増殖する中程度ハロバチルス属（Halobacillus sp.）株ＭＡ−２を記載している（Amoozegar et al., 2003）。ハロバチルスは、高濃度の硫酸ナトリウム中で増殖させた場合、全ての試料において有意な増殖およびアミラーゼの産生の増加を示した。しかし、同じグループからの後の刊行物では、塩化ナトリウムを硫酸ナトリウムに置き換えると、ハロバチルスＭＡ−２の増殖は明確に阻害されたことが示された（Karbalaei-Heidari et al., 2009）。活性生成物の生成は、２Ｍ硫酸ナトリウムで０単位／ｍＬに減少した。この例は、高硫酸塩濃度に対する微生物の反応を予測することは困難であり、高硫酸塩濃度での好塩性微生物の代謝活性が明らかでないことを示す。
【０００９】
膜電気分解プロセスは塩化ナトリウムを含有する溶液の電気分解に一般に使用されるが、Ｎａ２ＳＯ４から硫酸およびＮａＯＨの開裂にも使用することができる。したがって、廃水は、原則として、硫酸ナトリウム電気分解によって処理することができる。しかし、膜電気分解は、その溶液のＴＯＣ（全有機炭素）が特定の閾値未満である場合にのみ可能である。より高濃度の有機成分は、膜電気分解セルにおいて交絡因子として作用する。
【００１０】
有利には、本発明の基礎となる研究において、高濃度の硫酸ナトリウムを有する溶液の全有機炭素含有量が好塩性微生物によって減少できることが見出された。したがって、好塩性微生物は、高濃度の硫酸ナトリウムを有する廃水の処理のための貴重なツールである。また、好塩性微生物は、硫酸リチウムまたは硫酸カリウム等の他の硫酸アルカリの濃度が高い廃水のツール処理であってもよい。好塩性微生物による廃水の処理後、すなわちＴＯＣ含量を減少させた後、処理された廃水をさらに電気泳動に供することができた。硫酸ナトリウムに富む廃水の場合、廃水の硫酸ナトリウム含量は減少し、ＮａＯＨ、硫酸、酸素および水素が生成する。
【００１１】
本発明の知見に基づいて、高い硫酸アルカリ含量を有する廃水流を再利用することが可能である。第１工程では、硫酸アルカリに富む廃水、例えば硫酸ナトリウムに富む廃水が有機汚染の分解のために生物学的に処理される。その結果、全有機炭素（ＴＯＣ）が減少する。この方法の第２工程では、廃水中のアルカリ硫酸塩、例えばＮａ２ＳＯ４を電気化学的に、例えば硫酸ナトリウムに富む廃水では硫酸と水酸化ナトリウムに、開裂する。従来の生物学的処理がなければ、産業廃水からの有機成分は、膜の汚れを非常に迅速に引き起すであろう。その結果、電力消費が明らかに増加し、ナトリウムイオンの移動が妨げられる。システムの高頻度のパージが必要であろう。提示された２段階プロセスを用いて、硫酸塩に富む廃水の効率的なリサイクルを有利に達成することができる。
【００１２】
この処理の主な利点は、化学成分が廃棄される代わりに資源サイクルに戻されることである。硫酸ナトリウムに富む廃水の場合、化学物質ＮａＯＨ、硫酸、水素および酸素は廃棄物流から生成される。廃棄物対価値のアプローチは、適用される場合、確立された処分方法と比較して、経済的および生態学的要因の点で有益である。本発明は、硫酸塩に富む廃水のための、安価で、迅速で、効率的なリサイクルプロセスを達成するのに役立つ。使用される生物の極限環境の特徴は、無菌処理を必要としない。これは、プロセスのコストおよび管理性の点で有利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】ＵＳ  ５，３４６，６２０
【発明の概要】
【００１４】
本発明は、水性組成物であって、
（ａ）好塩性微生物の少なくとも１つの株の細胞、および
（ｂ）硫酸アルカリ
を含み、ここで、水性組成物中の硫酸アルカリの濃度が、水性組成物の総体積に対して少なくとも３０ｇ／ｌである、水性組成物に関する。
【００１５】
本発明の一実施態様において、硫酸アルカリは、硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）である。本発明の別の実施態様において、硫酸アルカリは、硫酸リチウム（Ｌｉ２ＳＯ４）である。本発明の更なる実施態様において、硫酸アルカリは、硫酸カリウム（Ｋ２ＳＯ４）である。
【００１６】
本発明の一実施態様において、水性組成物中における硫酸ナトリウムなどの硫酸アルカリの濃度が少なくとも５０ｇ／ｌであり、特には、水性組成物中の硫酸アルカリの濃度が水性組成物の総体積に基づいて１００ｇ／ｌ〜１５０ｇ／ｌである。
【００１７】
本発明の一実施態様において、好塩性微生物は好塩性古細菌である。特に、好塩性古細菌はハロバクテリア科に属する古細菌である。
【００１８】
本発明の組成物の特に好ましい実施態様において、好塩性古細菌は、ハロフェラックス・メディテラネイ（Haloferax mediterranei）、ハロフェラックス種Ｄ１２２７、ハロフェラックス・ボルカニイ（Haloferax volcanii）、ハロフェラックス・アレキサンドリネス（Haloferax alexandrines）、ハロフェラックス・チュディノビイ（Haloferax chudinovii）、ハロフェラックス・デニトリフィカンス（Haloferax denitrificans）、ハロフェラックス・エロンガンス（Haloferax elongans）、ハロフェラックス・ギボンシイ（Haloferax gibbonsii）、ハロフェラックス・ラルセニイ（Haloferax larsenii）、ハロフェラックス・ルセンテンス（Haloferax lucentense）、ハロフェラックス・メディテラネイ（Haloferax mediterranei）、ハロフェラックス・ムコスム（Haloferax mucosum）、ハロフェラックス・プラホベンス（Haloferax prahovense）及びハロフェラックス・スルフリホンチス（Haloferax sulfurifontis）からなる群から選択される。
【００１９】
別の好ましい実施態様において、好塩性古細菌は、ナトロバクテリウム・グレゴリイ（Natronobacterium gregoryi）である。
【００２０】
本発明の組成物の別の好ましい実施態様において、好塩性微生物は好塩性細菌であり、特に好塩性細菌はハロモナス属に属する細菌であり、好ましくはハロモナス・オルガニボランス（Halomonas organivorans）、ハロモナス種ＭＡ−Ｃ、ハロモナス・アリメンタリア（Halomonas alimentaria）、ハロモナス・ハロフィラ（Halomonas halophila）、ハロモナス・マウラ（Halomonas maura）、ハロモナス・サリナ（Halomonas salina）、ハロモナス・ユリヘイラン（Halomonas eurihalina）である。
【００２１】
本発明の一実施態様において、水性組成物は、好塩性微生物の増殖を可能にする少なくとも１つの化合物、特にグリセロール、アセテート、グルコース、スクロース、ラクテート、マレート、スクシネート、またはシトレートをさらに含む。
【００２２】
本発明の一実施態様において、水性組成物は、ギ酸塩、フェノール、またはアニリンなどの少なくとも１つの有機汚染物質をさらに含む。
【００２３】
本発明の水性組成物の一実施態様において、水性組成物は、少なくとも５０ｍｇ／ｌのＴＯＣ含量を有する。
【００２４】
本発明の水性組成物の一実施態様において、好塩性微生物は、水性組成物中で増殖している。
【００２５】
本発明はまた、本発明の水性組成物を含むバイオリアクターに関する。
【００２６】
本発明はさらに、廃水を処理するための方法であって、
（ａ）硫酸アルカリを含む廃水を得るかまたは提供することと、
（ｂ）前記廃水を、好塩性微生物の少なくとも１つの株の細胞と接触させ、それによって、本発明による水性組成物を生成することと、
（ｃ）前記廃水の処理を可能にする条件下で前記水性組成物をインキュベートすることと
を含む、廃水を処理するための方法に関する。
【００２７】
本発明の方法の好ましい実施態様において、工程ｂ）で生成される水性組成物は、少なくとも１つの有機汚染物質を含む。
【００２８】
本発明の方法の好ましい実施態様において、廃水の処理は、前記廃水の全有機物含有量の減少および／または前記廃水に含まれる少なくとも１つの有機汚染物質の量の減少を含む。
【００２９】
本発明の方法の好ましい実施態様において、方法は、さらに、処理された廃水から細胞を分離して処理された廃水の濾液を得る工程と、得られた処理された廃水の濾液を硫酸アルカリ電解、特に硫酸ナトリウム電気分解に供する工程とを含む。
【００３０】
最後に、本発明は、本発明による水性組成物中における、前記廃水の全有機炭素含有量および／または少なくとも１つの有機汚染物質の量の減少のための、好塩性微生物の少なくとも１つの株の細胞の使用に関する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】１５０ｇ／ＬのＮａＣｌ、ｘ％のＮａ２ＳＯ４の媒体上でのＨＦＸの増殖
【図２】ＮａＣｌを部分的にＮａ２ＳＯ４で補充した媒体上でのＨＦＸの増殖
【図３】媒体中の塩濃度に依存するグリセロール濃度
【図４】媒体中の塩濃度に依存するギ酸塩の減少
【図５】媒体中の塩濃度に依存するフェノールの減少
【図６】５０〜４００ｇ／ＬのＮａ２ＳＯ４または１７０ｇ／ＬのＮａＣｌ(参照）での、培養の開始（０時間）と終了（９５．５時間）間の光学密度差
【図７】塩濃度に依存する０時間と９５．５時間の間のグリセロール分解
【図８】塩濃度に依存する９８．５時間と１４６時間の間のフェノールの分解
【発明を実施するための形態】
【００３２】
上記のとおり、本発明は、水性組成物であって、
（ａ）好塩性微生物の少なくとも１つの株の細胞、および
（ｂ）硫酸アルカリ（硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）など）
を含み、ここで、水性組成物中の硫酸アルカリの濃度が少なくとも３０ｇ／ｌである、水性組成物に関する。
【００３３】
硫酸アルカリは、好ましくは、硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）、硫酸リチウム（Ｌｉ２ＳＯ４）、又は硫酸カリウム（Ｋ２ＳＯ４）である。
【００３４】
本発明による水性組成物は、好塩性微生物の少なくとも１つの株の細胞を含む。
【００３５】
本発明の好ましい実施態様において、好塩性微生物は好塩性古細菌（archaebacterium）である。好ましくは、好塩性古細菌は、ハロバクテリアのクラスに属する好塩性古細菌である。より好ましくは、好塩性古細菌は、ハロバクテリア目のオーダーに属する古細菌である。さらにより好ましくは、好塩性古細菌は、ハロバクテリア科に属する古細菌である。最も好ましくは、好塩性古細菌は、ハロフェラックス属に属する古細菌である。
【００３６】
ハロフェラックス属に属するいくつかの種は文献に記載されている。例えば、ハロバクテリウム・サリナルム（Halobacterium salinarum）、ハロフェラックス・ボルカニイ（Haloferax volcanii）、ハロフェラックス・アレキサンドリネス（Haloferax alexandrines）、ハロフェラックス・チュディノビイ（Haloferax chudinovii）、ハロフェラックス・デニトリフィカンス（Haloferax denitrificans）、ハロフェラックス・エロンガンス（Haloferax elongans）、ハロフェラックス・ギボンシイ（Haloferax gibbonsii）、ハロフェラックス・ラルセニイ（Haloferax larsenii）、ハロフェラックス・ルセンテンス（Haloferax lucentense）、ハロフェラックス・メディテラネイ（Haloferax mediterranei）、ハロフェラックス・ムコスム（Haloferax mucosum）、ハロフェラックス・プラホベンス（Haloferax prahovense）およびハロフェラックス・スルフリホンチス（Haloferax sulfurifonti）である。したがって、本発明の水性組成物の細胞は、これらの種のいずれか１つに属することが想定される。
【００３７】
特に、好塩性古細菌は、ハロフェラックス・メディテラネイ（Haloferax mediterranei）（ここでは「ＨＦＸ」と略す）である。この種は、Rodriguez-Valera, F., Juez, G., Kushner, D. J. (1983). Halobacterium mediterranei sp. nov., a new carbohydrate-utilizing extreme halophile. Syst.Appl.Microbiol. 4 : 369-381によって記載されている。この文献は、その全体を参照することによりここに組み込まれる。さらに、その株は、ＤＳＭ番号１４１１でＤＳＭ（Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen, Braunschweig, Germany）に寄託されている。この株を培養する方法は、当該分野で周知である。例えば、適切な培養条件は、例えば、この株についてのＤＳＭＺデータベースから評価され得る。
【００３８】
別の好ましい実施形態では、好塩性古細菌は、ナトロノモナス（Natronomonas）属に属する古細菌である。ナトロノモナスは、ハロバクテリウム科の属である。好ましくは、ナトロノモナス属に属する古細菌は、Ｎ．モオラペンシス（N. moolapensis）である。より好ましくは、ナトロノモナス属に属する古細菌は、Ｎ．ファラオニック（N. pharaonic）（Kamekura M, et al. (1997). Int. J. Syst. Bacteriol. 47 (3): 853-857）である。
【００３９】
別の好ましい実施形態では、好塩性古細菌は、ナトロバクテリウム・グレゴリイ（Natronobacterium gregoryi）である。その株は、ＤＳＭ番号３３９３でＤＳＭ（Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen, Braunschweig, Germany）に寄託されている。
【００４０】
別の好ましい実施形態では、好塩性微生物は好塩性細菌である。好ましくは、好塩性細菌は、ガンマプロテオバクテリアのクラスに属する好塩性細菌である。より好ましくは、好塩性細菌は、オケアノスピリルム目（Oceanospirillales）のオーダーに属する細菌である。さらにより好ましくは、好塩性細菌は、ハロモナス科（Halomonadaceae）に属する細菌である。最も好ましくは、好塩性細菌は、ハロモナス属に属する細菌である。好ましいハロモナス株ならびに株の増殖のための好ましい培地は、例えば、Mata, J.A., Martinez-Canovas, J., Quesada, E., Bejar, V., 2002. A Detailed Phenotypic Characterisation of the Type Strains of Halomonas Species. Systematic and Applied Microbiology 25, 360-375（その全開示内容を参照することによりここに組み込まれる）に開示されている。好ましくは、好塩性細菌は、ハロモナス・オルガニボランス（Halomonas organivorans）、ハロモナス種ＭＡ−Ｃ（Halomonas sp.MA-C）、ハロモナス・アリメンタリア（Halomonas alimentaria）、ハロモナス・ハロフィラ（Halomonas halophila）、ハロモナス・マウラ（Halomonas maura）、ハロモナス・サリナ（Halomonas salina）、ハロモナス・ユリヘイラン（Halomonas eurihalina）である。
【００４１】
最も好適なハロモナス株は、ハロモナス・オルガニボランス（Halomonas organivorans）及びハロモナス種ＭＡ−Ｃ（Halomonas sp.MA-C）である。両株は、科学文献に記載されている。ＭＡ−Ｃ株は、例えば、Azachi et al. (Can. J. Microbiol., vol. 41 (1995): 548-553) 及びOren et al. (Biodegradation (1992), 3: 387-398)によって記載されており、その両方は、その全体を参照することによりここに組み込まれる。ＭＡ−Ｃ株は、ＤＳＭ  ７３２８としてＤＳＭ（Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen, Braunschweig, Germany）に寄託されている。
【００４２】
好ましくは、好塩性微生物は、ハロバチルス種ＭＡ−２株ではない。従って、本発明の組成物は、ハロバチルス種ＭＡ−２株細胞を含まない。
【００４３】
本発明の水性組成物は、好ましくは、水溶液中での好塩性微生物の細胞の懸濁液である。水溶液は、主に廃水からなることが好ましい。本明細書の他の箇所に記載されるように、廃水は好ましくは有機化合物である。実施形態では、廃水が化学的または生物学的生産プロセスから生じる。好ましくは、水溶液が本明細書の他の箇所に記載されるような濃度の硫酸アルカリを有する。
【００４４】
本発明の組成物は、このようにして、好塩性微生物の少なくとも１つの株の細胞を、上記で特定された濃度（例えば、少なくとも３０ｇ／ｌの濃度）の硫酸アルカリを含む廃水と接触させる（例えば、混合させる）ことによって得ることができる。さらに、細胞の増殖を可能にする基質、栄養素および微量元素を組成物に添加してもよい。さらに、廃水は、本明細書の他の箇所に記載されているように、（好ましくは、廃水を細胞と接触させる前に）特定のｐＨまで処理することができる。
【００４５】
硫酸アルカリを含む廃水は当技術分野で周知であり、例えば、化学的または生物学的生産プロセスから生じ得る。例えば、硫酸ナトリウムを含む廃水は、ULLMANN'S Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2012, Vol. 33, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, DOI: 10.1002/14356007.a24_355に記載され、特に３８９頁の表４を参照されたい。好ましくは、廃水が、ビスコース繊維紡糸浴からの廃水、重クロム酸ナトリウム製造からの廃水、アスコルビン酸製造からの廃水、ホウ酸の製造からの廃水、二酸化塩素の製造からの廃水、ヒドロキシルアミンの製造からの廃水、炭酸リチウムの製造からの廃水、硫酸廃棄物の中和からの廃水、パイライトシンダーの焙焼および塩素化からの廃水、および煙道ガスの脱硫からの廃水から選択される。
【００４６】
本発明の組成物中の好塩性微生物の細胞のバイオマスの濃度は、好ましくは少なくとも０．１ｇ／ｌ、より好ましくは少なくとも１ｇ／ｌ、最も好ましくは少なくとも２ｇ／ｌである。本明細書で使用される「バイオマス」という語は、乾燥バイオマスを意味する。従って、この用語は、好塩性微生物の細胞の乾燥塊をいう。一実施形態では、組成物が好塩性微生物の約１０６〜約１０１２のコロニー形成単位を含む。本発明の組成物に含まれる細胞は、生存可能であり、すなわち生存細胞である。細胞が生存可能であるか否かを評価する方法は、周知の方法によって評価することができる。
【００４７】
本発明の水性組成物の好ましい実施形態において、好塩性微生物は、水性組成物中で増殖する。このように、好塩性微生物は、生存可能であるだけでなく、増殖しなければならない。好塩性微生物の増殖は、（本明細書の他の箇所に記載される）組成物に含まれるＴＯＣ含量の減少および／または有機汚染物質（例えば、フェノール、ギ酸塩および／またはアニリン）の含量の減少を可能にする。好ましくは、好塩性微生物は、少なくとも０．００５ｈ−１の増殖速度μで増殖する。したがって、組成物中の細胞の倍加時間は、１３９時間または１３９時間未満、例えば５〜１３９時間の範囲内である。また好ましくは、増殖速度μが０．００５〜０．３ｈ−１の範囲内、特に０．００８〜０．０２ｈ−１の範囲内である。従って、本発明の組成物中の細胞の倍加時間は、好ましくは２．３〜１３９時間の範囲内、特に３２．５〜８７時間の範囲内である。
【００４８】
本発明の組成物は、好ましくは少なくとも３０ｇ／ｌの濃度、より好ましくは５０ｇ／ｌの濃度、最も好ましくは１００ｇ／ｌの濃度の硫酸ナトリウムのような硫酸アルカリを含む。本発明の基礎となる研究において、５０〜４００ｇ／ｌの硫酸ナトリウム濃度を試験した（実施例の項を参照）。試験した微生物の増殖を、５０〜２５０ｇ／ｌの濃度について観察した。最良の結果は、１００〜１５０ｇ／ｌの硫酸ナトリウム濃度で得られた。したがって、組成物中の硫酸ナトリウムの濃度は、好ましくは５０〜２５０ｇ／ｌ、より好ましくは１００〜１５０ｇ／ｌである。本明細書中に与えられる濃度は、好ましくは本発明の水性組成物の総体積に基づく。
【００４９】
当該技術分野によれば、好塩性微生物は、増殖のために高濃度のＮａＣｌを必要とする。例えば、実施例で試験された株、ハロフェラックス・メディテラネイ（Haloferax mediterranei）は、増殖のために少なくとも６０ｇ／ｌのＮａＣｌの濃度を必要とすることが記載されている。有利にはハロフェラックス・メディテラネイ（Haloferax mediterranei）が組成物中のＮａＣｌの完全な非存在下でさえ、本明細書に定義される水性組成物中で増殖することができることが、本発明の基礎となる研究の文脈において示されている。
【００５０】
したがって、本発明の実施形態では、組成物が、ＮａＣｌを含まないか、またはＮａＣｌを、増殖に通常必要とされるＮａＣｌ濃度よりも十分に低い濃度で含む。好ましくは、組成物はさらに５０ｇ／ｌ未満の塩化ナトリウム、より好ましくは２５ｇ／ｌ未満の塩化ナトリウム、さらにより好ましくは１０ｇ／ｌ未満の塩化ナトリウムを含む。
【００５１】
また、組成物が塩化ナトリウムおよび硫酸アルカリの両方を含む場合、試験された株が増殖できることが示された。したがって、塩化ナトリウムは、硫酸アルカリに加えて、特に硫酸ナトリウムに加えて、組成物中に存在してもよい。
【００５２】
本発明の別の実施形態では、組成物がＮａＣｌをさらに含むことができ、すなわち、硫酸アルカリ（硫酸ナトリウムなど）に加えてＮａＣｌを含むことができる。好ましくは、組成物が少なくとも５０ｇ／ｌのＮａＣｌ、特に少なくとも１００ｇ／ｌのＮａＣｌを追加的に含む。
【００５３】
水性組成物の組成物のｐＨは、少なくとも１つの好塩性微生物の細胞の生存能力を維持するために調整される。特に、組成物のｐＨは、本明細書の他の箇所に記載されるように、好塩性微生物の増殖および／またはＴＯＣ含有量または有機汚染物質の減少を可能にする。好ましくは、本発明の組成物のｐＨ値が４〜９の範囲、より好ましくは６．０〜８．２の範囲、さらにより好ましくは６．２〜７．６の範囲、最も好ましくは６．８〜７．４の範囲である。最適ｐＨ値は７．０である。これらの値を達成するために、組成物は、適切な中和剤で中和されてもよい。
【００５４】
好塩性微生物は、本明細書中で上記したような組成物中で増殖することができるので、全有機含有量（ＴＯＣ）の減少、したがって硫酸塩に富む廃水の処理のための貴重なツールである。使用される菌株に応じて、廃水中の特定の有機汚染物質の量も同様に減少させることができる。例えば、ＨＦＸは、本明細書に定義される硫酸塩に富む組成物中のギ酸塩およびフェノールを減少分解することができることが示された。
【００５５】
したがって、本発明の組成物は、少なくとも１つの有機汚染物質をさらに含むことができ、少なくとも１つの有機汚染物質は、ハロフェラックス（Ｈａｌｏｆｅｒａｘ）などの好塩性微生物の細胞によって分解されるものとする。好ましい実施形態において、少なくとも１つの有機汚染物質は、糖、糖アルコール、有機酸、多糖、タンパク質または芳香族有機化合物（フェノールまたはアニリンなど）であり得る。さらにより好ましい実施形態において、有機汚染物質は、ギ酸塩、フェノール、およびアニリンから選択される。
【００５６】
例えば、組成物は、（好ましくは組成物の総体積に基づいて）好ましくは少なくとも１０ｍｇ／ｌの量のギ酸塩を、より好ましくは少なくとも３０ｍｇ／ｌの量のギ酸塩を、最も好ましくは少なくとも１００ｍｇ／ｌの量のギ酸塩を含む。
【００５７】
例えば、組成物は、（好ましくは組成物の総体積に基づいて）好ましくは少なくとも０．５ｍｇ／ｌの量で、より好ましくは少なくとも２ｍｇ／ｌの量で、最も好ましくは少なくとも５ｍｇ／ｌの量でアニリンを含む。
【００５８】
例えば、組成物は、（好ましくは組成物の総体積に基づいて）好ましくは少なくとも１ｍｇ／ｌの量で、より好ましくは少なくとも５ｍｇ／ｌの量で、最も好ましくは少なくとも１０ｍｇ／ｌの量でフェノールを含む。
【００５９】
本発明の組成物の全有機炭素含量（「ＴＯＣ」）は、好ましくは少なくとも５０ｍｇ／ｌのＴＯＣであり、より好ましくは少なくとも７５ｍｇ／ｌのＴＯＣであり、最も好ましくは少なくとも１００ｍｇ／ｌのＴＯＣである。ＴＯＣは、当技術分野で周知の方法によって測定することができる。一実施形態では、ＴＯＣ値が高温触媒酸化によって決定される。試料中の有機炭素は、白金触媒を使用することによって酸化される。生成された二酸化炭素ガスは、非分散型赤外線（ＮＤＩＲ）検出器によって測定される。
【００６０】
本発明による全有機炭素含量は、好塩性微生物の細胞を包含しない。従って、ＴＯＣの測定は、組成物からの細胞の分離を必要とし得る。例えば、ＴＯＣは、濾過後に得られた組成物の透明な濾液中で測定することができる。
【００６１】
本発明の組成物は、好ましくは、組成物中の好塩性微生物の細胞の増殖を可能にする栄養素および微量元素をさらに含む。好ましくは、組成物が、栄養素として、少なくとも１つのリン源、少なくとも１つの窒素源、少なくとも１つのカリウム源および少なくとも１つのマグネシウム源を含む。さらに、組成物は、微量元素として鉄、銅、亜鉛、マンガンおよびコバルトを含んでもよい。
【００６２】
栄養素および微量元素の適切な濃度は、さらなる努力なしに当業者によって決定され得る。例えば、本発明の組成物は、以下の１つ以上を含み得る：
（ａ）０．５〜３ｇ／ｌ、例えば１．５ｇ／ｌの濃度のＮＨ４Ｃｌ
（ｂ）０．０５〜０．５ｇ／ｌ、例えば０．１５ｇ／ｌの濃度のＫＨ２ＰＯ４
（ｃ）０．５〜３ｇ／ｌ、例えば１．３ｇ／ｌの濃度のＭｇＣｌ２＊６Ｈ２Ｏ
（ｄ）０．１〜２ｇ／ｌ、例えば０．５５ｇ／ｌの濃度のＣａＣｌ２＊２Ｈ２Ｏ
（ｅ）０．５〜３ｇ／ｌ、例えば１．６６ｇ／ｌの濃度のＫＣｌ
（ｆ）０．５〜３ｇ／ｌ、例えば１．１５ｇ／ｌの濃度のＭｇＳＯ４．７Ｈ２Ｏ
（ｇ）０．００１〜０．１ｇ／ｌ、例えば０．００５ｇ／ｌの濃度のＦｅＣｌ３
（ｈ）０．１〜２ｇ／ｌ、例えば０．５ｇ／ｌの濃度のＫＢｒ
（ｉ）０．００１〜０．１ｇ／ｌ、例えば０．００３ｇ／ｌの濃度のＭｎＣｌ２.４Ｈ２Ｏ
【００６３】
本発明の好ましい実施形態では、組成物は、基質をさらに含む。前記基質は、好塩性微生物の細胞の増殖を可能にする。化合物が微生物の増殖を可能にするか否かは、さらなる努力なしに当業者によって評価され得る。好ましくは、前記基質が炭水化物であり、より好ましくは前記基質がグリセロール、有機酸、または糖であり、より好ましくは基質がグリセロール、酢酸塩、グルコース、スクロース、乳酸塩、リンゴ酸塩、コハク酸塩、およびクエン酸塩から選択される。特に好ましい実施形態では、基質はグリセロールである。
【００６４】
本発明の組成物の一実施形態では、組成物が０．５ｇ／ｌ〜１０ｇ／ｌ、特に０．５ｇ／ｌ〜５ｇ／ｌの上記基質（グリセロールなど）を含む。
【００６５】
栄養素、微量元素、および任意選択で基質は、本明細書の他の箇所で指定されるように、好塩性微生物の増殖を可能にするものとする。したがって、本発明の組成物は、十分な量の栄養素、微量元素、および任意選択で基質、すなわち増殖を可能にする量を含むものとする。
【００６６】
本発明の組成物は、好ましくはバイオリアクターに含まれる。したがって、本発明はまた、本発明の組成物を含むバイオリアクターに関する。用語「バイオリアクター」は当技術分野で周知であり、好ましくは、本明細書で言及される少なくとも１つの汚染物質の含有量の減少を可能にするように条件が厳密に制御されるシステムを指す。一実施形態では、前記バイオリアクターは撹拌タンクリアクターである。さらなる実施形態では、バイオリアクターはエアリフトリアクターである。さらに別の実施形態では、バイオリアクターは気泡塔型反応器である。好ましくは、バイオリアクターが、ステンレス鋼、ホウケイ酸ガラス、またはプラスチック（例えば、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、またはポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ））などの非腐食性材料から作られる。
【００６７】
本明細書において上記で与えられた定義は、好ましくは以下に準用される。
【００６８】
したがって、本発明はさらに、
（ａ）硫酸アルカリを含む廃水を得るかまたは提供することと、
（ｂ）前記廃水を、好塩性微生物の少なくとも１つの株の細胞と接触させ、それによって、本発明の水性組成物を生成することと、
（ｃ）廃水の処理を可能にする条件下で前記水性組成物をインキュベートすることと
を含む、硫酸アルカリを含む廃水を処理するための方法に関する。
【００６９】
好ましい実施形態では、方法が、処理（インキュベート）された水性組成物、すなわち工程（ｃ）の実施後に得られる廃水を電気分解に供する工程（ｄ）をさらに含む。
【００７０】
硫酸アルカリが硫酸ナトリウムである場合、ＮａＯＨ、硫酸、酸素および水素は、前記電気分解によって生成することができる。
【００７１】
したがって、本発明はさらに、
（ａ）硫酸ナトリウムを含む廃水を得るかまたは提供することと、
（ｂ）前記廃水を、好塩性微生物の少なくとも１つの株の細胞と接触させ、それによって、本発明の水性組成物を生成することと、
（ｃ）廃水の処理を可能にする条件下で前記水性組成物をインキュベートすることと
（ｄ）インキュベートされた水性組成物を電気分解に供し、それによってＮａＯＨ、硫酸、酸素および水素を生成することと
を含む、ＮａＯＨ、硫酸、酸素および水素を生成するための方法に関する。
【００７２】
処理された廃水を電気分解する前に、処理された廃水から細胞を分離して、処理された廃水の濾液を得てもよい。従って、工程ｄ）は、処理された廃水から細胞を分離し、処理された廃水の濾液を得ることと、得られた処理された廃水の濾液を電気分解に供することとを含むことができる。
【００７３】
用語「廃水の処理」は、好ましくは、廃水の全有機炭素含量の減少および／または特定の有機汚染物質、特にギ酸塩、アニリンおよびフェノールの減少を指す。ステップｄ）が実施される場合、その用語は、好ましくは、廃水の硫酸アルカリ含量、例えば硫酸ナトリウム含量の減少をさらに含む。本明細書で使用される用語「減少（reducing）」は、（ＴＯＣ含量、特定の有機汚染物質の含量および／または硫酸ナトリウムの含量の）有意な減少を指すものとする。好ましくは、この用語は、工程ｂ）で生成される組成物中に存在するＴＯＣ含量、特定の有機汚染物質の含量、および／または硫酸ナトリウムの含量の少なくとも３０％、少なくとも５０％、少なくとも７０％、または特に少なくとも９０％もしくは少なくとも９５％の減少を示す。したがって、その含量は、少なくとも３０％、少なくとも５０％、少なくとも７０％、特に少なくとも９０％、または少なくとも９５％減少されるべきである。
【００７４】
ここで提示される２段階プロセスは、特に硫酸ナトリウムに富む廃水のリサイクルを可能にする。そのプロセスの工程ａ）〜ｃ）は、廃水から有機不純物を除去する目的を有するが、工程ｄ）は、廃水から硫酸および水酸化ナトリウムを回収する。先の生物学的処理がなければ、産業廃水からの有機成分は、非常に速い膜の詰まりを引き起こすであろう。その結果、消費電力が著しく増加し、ナトリウムイオンの移動が妨げられるであろう。システムの高頻度のパージが必要であるであろう。したがって、硫酸塩に富む廃水の効率的なリサイクルを達成することができる。
【００７５】
上述の方法の工程ｂ）において、廃水は、好塩性微生物の少なくとも１つの株の細胞と接触される。好ましくは、細胞を廃水と（例えば、バイオリアクター中で）混合することによって、細胞を廃水と接触させる。
【００７６】
廃水を細胞と接触させることにより、上記のような本発明の組成物が生成される。廃水の組成に応じて、工程ｂ）は、組成物にさらなる成分を添加することをさらに含み得る。好ましい実施形態では、基質、栄養素および／または微量元素が組成物に添加される。
【００７７】
廃水を細胞と接触させた後（および任意選択で十分な量の基質、栄養素および／または微量元素を組成物に添加した後）、得られた組成物をインキュベートして、廃水の処理、すなわち、ＴＯＣ含量および／またはギ酸塩およびフェノールなどの特定の有機汚染物質の含量の低減を可能にする。組成物のインキュベーションは、適切な条件下、すなわち、本明細書で言及される前記好塩性微生物の細胞によるＴＯＣ含量および／または特定の有機汚染物質の含量の減少を可能にする条件下で実施されるべきである。好ましくは、インキュベーションはバイオリアクター中で行われる。
【００７８】
用語「廃水の処理を可能にする条件下で前記水性組成物をインキュベートすること」は、当業者によって十分に理解される。本発明の方法の工程ｃ）に記載される廃水の処理は、好塩性微生物の少なくとも１つの株の細胞の活性によって達成される。当業者によって理解されるように、このような細胞は、活性であるために特定の条件を必要とする。例えば、ｐＨ値または温度は、特定の範囲内でなければならない。さらに、酸素の存在が必要とされ得る。さらに、栄養素が存在しなければならないかもしれない。確立された適切な条件は、当業者によって、さらなる努力なしに実施することができる。さらに、細胞が活性であるか否かを評価することはルーチンである。
【００７９】
好ましいｐＨ値および温度を以下に示す。
【００８０】
好ましくは、工程ｃ）におけるインキュベーションが１８℃〜５５℃の温度、より好ましくは２５℃〜４５℃の温度、さらにより好ましくは３０℃〜４０℃の温度、最も好ましくは３５℃〜４０℃の温度で実施される。最適温度は３７℃である。
【００８１】
好ましくは、工程ｃ）におけるインキュベーションが４．０〜９．０の範囲、より好ましくは６．０〜８．２の範囲、さらにより好ましくは６．２〜７．６の範囲、最も好ましくは６．８〜７．４の範囲のｐＨ値で実施される。最適ｐＨ値は７．２である。
【００８２】
処理される廃水のｐＨ値によっては、廃水が中和され得る。したがって、本発明の方法は、廃水を上記のｐＨ値、例えば４．０〜９．０の範囲のｐＨ値に処理する工程をさらに含んでもよい。この工程は、好ましくは細胞をその水と接触させる前に行われる。一実施形態では、廃水に中和剤を添加することによって、本明細書で特定されるようなｐＨ値に廃水を処理する。
【００８３】
さらに、方法は、好気性条件下で実施されるものとする。好ましくは、好気性条件が空気または精製酸素をバイオリアクターに導入することによって維持される。
【００８４】
インキュベーション工程ｃ）を実施した後、得られた廃水（すなわち、処理された廃水）は、処分され得るか、またはさらなる工程に供され得る。
【００８５】
本発明の方法の実施形態において、細胞は、処理された廃水から分離されて、処理された廃水の濾液が得られる。廃水からの細胞の分離は、当該技術分野で周知の方法によって達成することができる。一実施形態では、細胞が遠心分離によって廃水から分離される。さらなる態様において、細胞は、デカントによって廃水から分離される。さらにさらなる態様において、細胞は、沈降によって廃水から分離される。特に好ましい実施形態では、細胞が濾過によって処理された廃水から分離される。好ましくは、濾過は膜濾過である。
【００８６】
本発明の好ましい実施形態において、方法は、得られた処理された廃水の濾液を濃縮する工程をさらに含む。この工程は、硫酸アルカリ濃度、例えば、処理された廃水の硫酸ナトリウム濃度を増加させ、すなわち、硫酸ナトリウムは、処理された廃水中でアップ濃縮される（up-concentrated）。
【００８７】
分離工程及び濃縮工程は、処理された廃水を電気分解に供する前に行われることが好ましい。
【００８８】
さらに、本発明の方法の工程ｃ）で得られる処理された廃水、得られる処理された廃水の濾液、又は濃縮濾液を、更に精製工程に供することができる。本発明の方法の一実施形態では、方法が無機成分の除去をさらに含む。前記無機成分は、媒体成分の微量元素および／または塩であることが好ましい。さらなる精製工程は、工程ｃ）で得られる処理された廃水、処理された廃水の得られる濾液、または濃縮濾液を硫酸アルカリ電気分解、例えば硫酸ナトリウム電気分解に供する前に行われる。
【００８９】
硫酸アルカリ電気分解を実施する方法は当該分野で周知である（例えば、ULLMANN'S Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2012, Vol. 33, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, p. 383 -397; DOI: 10.1002/14356007.a24_355参照）。硫酸ナトリウムの電気分解は、全体の反応に従って行われる：
２Ｎａ２ＳＯ４＋６Ｈ２Ｏ→Ｈ２ＳＯ４＋４ＮａＯＨ＋２Ｈ２＋Ｏ２
【００９０】
一実施形態では、電解セルは、イオン交換膜によって分離された２つの区画に分割される。アノードでは、水がプロトンおよび酸素に酸化される。ナトリウムイオンは、電界の作用下でイオン交換膜を通ってカソード空間に移動する。カソード側では、水は電気化学的に水酸化物イオンおよび水素に還元される。その結果、硫酸及び酸素がアノード空間内に形成され、水素がカソード空間内の水酸化ナトリウムと共に形成される。
【００９１】
別の実施形態では、電解セルが３つの区画に分割される。その場合、濾液または濾液の濃縮物は、一方の側がアニオン交換膜を介してアノード空間に接続され、他方の側がカソード空間にカチオン交換膜を介して接続される区画に供給される。その結果、生成物をより高純度で、より高濃度に抽出することができる。
【００９２】
別の実施形態では、カソードが酸素脱分極カソードである。この場合、硫酸ナトリウムの電気分解は、全反応に従って行われる：
２Ｎａ２ＳＯ４＋４Ｈ２Ｏ→Ｈ２ＳＯ４＋４ＮａＯＨ
【００９３】
図面において：
図１．１５０ｇ／ＬのＮａＣｌ、ｘ％のＮａ２ＳＯ４の媒体上でのＨＦＸの増殖。バイオマス濃度の尺度として６００ｎｍにおける光学密度（ＯＤ）。実験は、三通り行われた（フラスコ１〜３）。バイオマスの形成は、全ての場合について観察することができた。５０ｇ／ＬのＮａ２ＳＯ４までのバイオマス増殖には、硫酸塩の添加がプラスの影響を与えた。再現性が高かった。
図２：ＮａＣｌを部分的にＮａ２ＳＯ４で補充した媒体上でのＨＦＸの増殖。バイオマス濃度の尺度としての６００ｎｍにおける光学密度（ＯＤ）。実験は、三通り行われた（フラスコ１〜３）。バイオマスの形成は、全ての場合について観察することができた。硫酸塩の添加は、７５ｇ／ＬのＮａＣｌ＋９１．２ｇ／ＬのＮａ２ＳＯ４までのバイオマス増殖にプラスの影響を及ぼした。再現性が高かった。
図３．媒体中の塩濃度に依存するグリセロール濃度。９２時間の培養時間における５ｇ／Ｌのグリセロールの添加。グリセリンの最も高い分解は、参照ではなかったが（１５０ｇ／ＬのＮａＣｌ＋０ｇ／ＬのＮａ２ＳＯ４）、硫酸ナトリウムを含む振盪フラスコ中であった。
図４．媒体中の塩濃度に依存するギ酸塩の減少。濃度の差を開始値とした。ギ酸塩濃度の減少は、全ての振盪フラスコで測定することができた。
図５．媒体中の塩濃度に依存するフェノールの減少。濃度の差を開始値とした。フェノール濃度の減少は、ＮａＣｌによって抑制された。ＮａＣｌ濃度が低いほど、フェノールの分解は高かった。
図６．５０〜４００ｇ／ＬのＮａ２ＳＯ４または１７０ｇ／ＬのＮａＣｌ(参照）での、培養の開始（０時間）と終了（９５．５時間）間の光学密度差。６００ｎｍでの光学密度（ＯＤ）をバイオマス濃度の尺度として使用する。ΔＯＤ６００を出発濃度とし、相対値（％）を得た。実験は、二重測定で行った。硫酸ナトリウムは、５０〜２５０ｇ／ＬのＮａ２ＳＯ４でバイオマス増殖にプラスの影響を及ぼした。再現性が高かった。
図７．塩濃度に依存する０時間と９５．５時間の間のグリセロール分解。Δｃを出発濃度とし、相対分解率（％）を得た。実験は、二重測定で行った。１００〜１５０ｇ／Ｌの硫酸ナトリウムを含有する振盪フラスコ中でグリセロールの最も高い分解。
図８．塩濃度に依存する９８．５時間と１４６時間の間のフェノールの分解。Δｃを出発濃度とし、相対分解率（％）を得た。フェノールの最も高い分解は、１００ｇ／Ｌの硫酸ナトリウムを含有する振盪フラスコ中で見られた。
【００９４】
本明細書において引用される全ての参考文献は、それらの開示内容全体および本明細書において具体的に言及される開示内容に関して、参照により本明細書に組み込まれる。
【００９５】
本発明は、以下の実施例によって説明されるにすぎない。前記実施例は、いかなるものであっても、本発明の範囲を限定するように解釈されるべきではない。
【実施例】
【００９６】
例示的な実施形態
例１：塩化ナトリウムとの併用における硫酸ナトリウムの耐容性
ハロフェラックス・メディテラネイ（Haloferax mediterranei）（ＤＳＭ  １４１１）は、増殖のために最低１４０ｇ／ＬのＮａＣｌを必要とする高度好塩性古細菌である。１７０ｇ／ＬのＮａＣｌの濃度について最適な増殖が報告されている。この例で記載される実験は、以下の質問に答えるべきである：
１）ＨＦＸは高濃度の硫酸ナトリウムに耐えられるか？
２）媒体中の塩化ナトリウムの一部を硫酸ナトリウムに置き換えると、ＨＦＸは有機成分を分解することができるか？
３）ＨＦＸは、硫酸塩に富む廃水中の成分であるグリセロール、フェノールおよびギ酸塩を分解することができるか？
【００９７】
実験のパート１）では、１５０ｇ／Ｌの塩化ナトリウムおよび０〜１００ｇ／Ｌの濃度の硫酸ナトリウムを含有する媒体中でＨＦＸを培養した。パート２）では、媒体中の塩化ナトリウムを硫酸ナトリウムで置き換えた。Ｎａ２ＳＯ４は２つのナトリウム分子を含むので、各モルのＮａＣｌを０．５モルのＮａ２ＳＯ４で置き換えた。パート１）および２）において、グリセロールが基質として使用される。グリセロール濃度が細胞の代謝によって減少する場合、ＴＯＣ減少の成功が示される。パート３）では、成分フェノールおよびギ酸塩を、パルスとして振盪フラスコに添加した。ＨＰＬＣ分析は、６日間にわたる成分の分解を示すはずである。
【００９８】
すべての実験の基礎媒体には、以下の成分が含まれた：ＫＣｌ  １．６６ｇ／Ｌ、ＮＨ４Ｃｌ  １．５ｇ／Ｌ、ＫＨ２ＰＯ４  ０．１５ｇ／Ｌ、ＭｇＣｌ２．６Ｈ２Ｏ  １．３ｇ／Ｌ、ＭｇＳＯ４．７Ｈ２Ｏ  １．１ｇ／Ｌ、ＦｅＣｌ３  ０．００５ｇ／Ｌ、ＣａＣｌ２．２Ｈ２Ｏ  ０．５５ｇ／Ｌ、ＫＢｒ  ０．５ｇ／Ｌ、Ｍｎストック３ｍｌおよび微量元素１ｍｌ。ｐＨを７．０に調整した。微量元素はＦｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｎを含有した。実験の説明に従って、塩化ナトリウムおよび硫酸ナトリウムを媒体に添加した。５００ｍＬフラスコは、１５０ｍＬの容量で満たされ、培養前に滅菌した。振盪フラスコに、複合炭素源または窒素源または硫酸ナトリウムを全く含有しない３０ｍＬの予備培養物を接種した。接種材料は、いかなる残留炭素源も含まなかった。細胞は、１８０ｒｐｍおよび３７℃の実験室インキュベーター（スイス、インフォルズ）で増殖した。実験１および２は、媒体のみで細胞なしの対照実験と共に３通り行われた。
【００９９】
ＨＦＸは高濃度の硫酸ナトリウムに耐えられるか？
結果は、ＨＦＸが０〜１００ｇ／Ｌの硫酸ナトリウム濃度で基質グリセロール上で増殖し得ることを示す（図１参照）。驚くべきことに、そのＯＤは、バイオマス濃度の測定として、１５０ｇ／ＬのＮａＣｌおよび５０ｇ／ＬのＮａ２ＳＯ４を用いた実験で最も高い。これは、生物の増殖が硫酸塩の添加によって促進されることを示す。その結果は、媒体中のグリセロールの測定によって支持される（図３参照）。３通りの結果は、この実験パート１について高い再現性を示した。
【０１００】
媒体中の塩化ナトリウムの一部を硫酸ナトリウムに置き換えると、ＨＦＸは有機成分を分解することができるか？
結果は、ＨＦＸは、塩化ナトリウムが１００％まで硫酸ナトリウムで置き換えられる媒体中で増殖し得ることを示す（図２参照）。驚くべきことに、バイオマス濃度の尺度としてのＯＤは、７５ｇ／ＬのＮａＣｌおよび９１．２ｇ／ＬのＮａ２ＳＯ４を用いた実験で最も高く、したがって、１５０ｇ／ＬのＮａＣｌを用いた参照よりも高い。これは、生物の増殖が硫酸塩の添加によって促進されることを示す。その結果は、媒体中のグリセロールの測定によって支持される（図３参照）。３通りの結果は、実験パート２について高い再現性を示した。
【０１０１】
グリセロール測定からの結果は、驚くべきことに、ＨＦＸが、硫酸ナトリウムを含有するが塩化ナトリウムを含有しない媒体中の有機成分を分解することができることを示す。
【０１０２】
ＨＦＸは、硫酸塩に富む廃水中の成分グリセロール、フェノールおよびギ酸塩を分解することができるか？
グリセロールの分解は、実験パート１）および２）に示された。フェノールおよびギ酸塩の分解のために、これらの物質を、接種の９２時間後にパルスとして振盪フラスコに添加した。以前の研究は、第２の基質を添加した場合、フェノールおよびギ酸塩の除去がより有効であることを示した。このため、パルスは、５ｇ／Ｌグリセロール＋０．１ｇ／Ｌフェノールまたは５ｇ／Ｌグリセロール＋１．５ｇ／Ｌギ酸ナトリウムであった。実験パート３）からの結果は、ギ酸塩およびフェノールの両方がＨＦＸによって硫酸塩に富む廃水中で分解できたを示した（図４および５参照）。これにより、高度好塩性古細菌は、グリセロールおよびギ酸塩またはグリセロールおよびフェノールの同時分解を示した。驚くべきことに、フェノールの分解がＮａＣｌによって抑制されることが観察された。１５０ｇ／ＬのＮａＣｌ＋ｘｇ／ＬのＮａ２ＳＯ４を含む媒体ではフェノール濃度がほんのわずかしか低下できなかったが、ＮａＣｌをＮａ２ＳＯ４で置き換えるとフェノールは有意に分解した。フェノールの最も高い分解は、驚くべきことに、１８２．３ｇ／ＬのＮａ２ＳＯ４を含みＮａＣｌがない媒体について示した（図５参照）。
【０１０３】
例２：媒体中の硫酸ナトリウム濃度の変化
１）ハロフェラックス・メディテラネイ（Haloferax mediterranei）は、ＮａＣｌなしで５０〜４００ｇ／Ｌの高濃度の硫酸ナトリウムに耐えることができるか？
２）ＨＦＸは、ＮａＣｌを含まない硫酸ナトリウムに富む媒体中で有機成分（例えば、グリセロール、フェノール）を分解することができるか？
実験のパート１）では、塩化ナトリウムの代わりに、異なる濃度の硫酸ナトリウムを合成ＨＦＸ媒体に添加した。３７℃で４８０ｇ／Ｌの最大溶解度のために、硫酸ナトリウムを５０〜４００ｇ／Ｌの濃度で添加した。グリセロールを炭素源として２ｇ／Ｌの濃度で使用した。５日間の培養の間に細胞の代謝によってグリセロール濃度が減少した場合、ＴＯＣの減少が成功したことが示される。
【０１０４】
グリセロールが９６時間で完全に分解されたとき、すべての二重測定の１つの振盪フラスコに、第２の基質として０．１ｇ／Ｌのフェノールおよび２ｇ／Ｌのグリセロールをパルスした。第２の振盪フラスコに２ｇ／Ｌのグリセロールをパルスした。ＨＰＬＣ分析は、２日間にわたる成分の分解を示すはずである。両方のパートにおいて、振盪フラスコ中のｐＨを、１ＭのＮａＯＨを用いて２４時間毎に調整した。
【０１０５】
すべての実験の基礎媒体には、以下の成分が含まれた：ＫＣｌ  １．６６ｇ／Ｌ、ＮＨ４Ｃｌ  １．５ｇ／Ｌ、ＫＨ２ＰＯ４  ０．１５ｇ／Ｌ、ＭｇＣｌ２．６Ｈ２Ｏ  １．３ｇ／Ｌ、ＭｇＳＯ４．７Ｈ２Ｏ  １．１ｇ／Ｌ、ＦｅＣｌ３  ０．００５ｇ／Ｌ、ＣａＣｌ２．２Ｈ２Ｏ  ０．５５ｇ／Ｌ、ＫＢｒ  ０．５ｇ／Ｌ、Ｍｎストック３ｍｌおよび微量元素１ｍｌ。ｐＨを７．０に調整した。微量元素はＦｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｎを含有した。実験の説明に従って、塩化ナトリウムおよび硫酸ナトリウムを媒体に添加した。５００ｍＬフラスコは、１５０ｍＬの容量で満たされ、培養前に滅菌した。各振盪フラスコに、１７のＯＤを有する４．５ｍｌの予備培養物を接種し、０．５の初期ＯＤを得た。予備培養物は、複合炭素源または窒素源を含有しなかった。予備培養物は、９１ｇ／Ｌの硫酸ナトリウムおよび７５ｇ／Ｌの塩化ナトリウムを含有し、振盪フラスコ中に０．３４および０．２８ｇ／Ｌの追加の硫酸ナトリウムおよび塩化ナトリウム濃度をもたらした。接種材料は、いかなる残留炭素源も含まなかった。細胞は、１８０ｒｐｍおよび３７℃の実験室インキュベーター（スイス、インフォルズ）で増殖した。実験１および２は、１７０ｇ／Ｌ塩化ナトリウムを含む媒体の参照試験、および１５０ｇ／Ｌの硫酸ナトリウム媒体で細胞なしの対照実験と共に、二重測定で行われた。
【０１０６】
ハロフェラックス・メディテラネイ（Haloferax mediterranei）（ＨＦＸ）は、ＮａＣｌなしで５０〜４００ｇ／Ｌの高濃度の硫酸ナトリウムに耐えることができるか？
結果は、ＨＦＸが、塩化ナトリウムなしで５０〜２５０ｇ／Ｌの硫酸ナトリウム濃度で基質グリセロール上で増殖し得ることを示す（図６参照）。その結果は、媒体中のグリセロールの測定によって支持される（図７参照）。驚くべきことに、５０〜１５０ｇ／ＬのＮａ２ＳＯ４を含む媒体では、１７０ｇ／ＬのＮａＣｌを含む参照よりもＨＦＸがさらに良く増殖した。前の実験と同様に、これは、再び、生物の増殖が硫酸塩の添加によって促進されることを示す。
【０１０７】
ＨＦＸは、ＮａＣｌを含まない硫酸ナトリウムに富む媒体中で有機成分（例えば、グリセロール、フェノール）を分解することができるか？
グリセロールの分解は、実験のパート１）で示された。１００ｇ／Ｌおよび１５０ｇ／ＬのＮａ２ＳＯ４について１００％のグリセロールの分解が見られた（図７参照）。
【０１０８】
驚くべきことに、１７０ｇ／ＬのＮａＣｌを含む媒体では、フェノール濃度は、ほんのわずかしか低下できず、一方、ＮａＣｌを１００ｇ／ＬのＮａ２ＳＯ４で置き換えると、フェノールは完全に分解されたことが観察できた（図参照）。その結果は、ＮａＣｌが媒体中に含まれる場合、フェノールの分解が抑制されることを示す。
【０１０９】
引用文献
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2021515560.tif 000004
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年11月9日(2020.11.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）好塩性微生物の少なくとも１つの株の細胞、および
（ｂ）硫酸アルカリ
を含む水性組成物であって、
前記水性組成物中の硫酸アルカリの濃度が、前記水性組成物の総体積に対して少なくとも３０ｇ／ｌである、水性組成物。
【請求項２】
前記水性組成物の総体積に対して、前記水性組成物が少なくとも５０ｇ／ｌの濃度の硫酸アルカリを含み、特に前記水性組成物が１００ｇ／ｌ〜１５０ｇ／ｌの濃度の硫酸アルカリを含む、請求項１に記載の水性組成物。
【請求項３】
前記硫酸アルカリが、硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）、硫酸リチウム（Ｌｉ２ＳＯ４）、または硫酸カリウム（Ｋ２ＳＯ４）であり、特に前記硫酸アルカリが硫酸ナトリウムである、請求項１および２のいずれかに記載の水性組成物。
【請求項４】
前記好塩性微生物が好塩性古細菌であり、特に前記好塩性古細菌がハロバクテリウム科に属し、特に前記好塩性古細菌がハロフェラックス属に属する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の水性組成物。
【請求項５】
前記好塩性微生物がハロフェラックス・メディテラネイである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記水性組成物が、少なくとも１つの有機汚染物質をさらに含み、前記有機汚染物質が、ギ酸塩、フェノール、およびアニリンから選択される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の水性組成物。
【請求項７】
前記組成物が、少なくとも５０ｍｇ／ｌの全有機炭素含量（ＴＯＣ）を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の水性組成物。
【請求項８】
前記好塩性微生物が前記水性組成物中で増殖している、請求項１〜７のいずれか一項に記載の水性組成物。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の水性組成物を含むバイオリアクター。
【請求項１０】
（ａ）硫酸アルカリを含む廃水を得るかまたは提供することと、
（ｂ）前記廃水を、好塩性微生物の少なくとも１つの株の細胞と接触させ、それによって、請求項１〜８のいずれかに記載の水性組成物を生成することと、
（ｃ）前記廃水の処理を可能にする条件下で前記水性組成物をインキュベートすることと
を含む、硫酸アルカリを含む廃水を処理するための方法。
【請求項１１】
前記廃水の処理が、前記廃水の全有機物量の減少および／または前記廃水に含まれる少なくとも１つの有機汚染物質の量の減少を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
処理された前記廃水から前記細胞を分離して処理された廃水の濾液を得る工程と、得られた前記処理された廃水の濾液を硫酸アルカリ電気分解、特に硫酸ナトリウム電気分解に供する工程とをさらに含む、請求項１０および１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
請求項１〜８のいずれかに記載の水性組成物中における、前記廃水の全有機炭素含量および／または少なくとも１つの有機汚染物質の量の減少のための、好塩性微生物の少なくとも１つの株の細胞の使用。
【国際調査報告】
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2021515560.tif 000014
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