(57)【要約】【課題】有害物質に汚染された環境の修復や廃棄物処理などに利用する為に、特定有害物質に対する耐性や分解能力の優れた微生物を、人工的かつ自動的に創製する。【解決手段】温度やＰＨなどの培養条件が一定に自動調整された多数の微生物培養槽でそれぞれ異なる微生物群を特定の有害物質と共存させて培養し順化せしめると共に、該特定有害物質に対する各微生物群の耐性や分解能力の向上程度を定量的に自動計測し得るように配備して、最適微生物群を選択する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる微生物群をそれぞれ独立した多数の培養槽内で特定の有害物質と共存させて培養し順化せしめると共に、該特定有害物質に対する各微生物群の耐性や分解能力の向上程度を定量的に自動計測し得るように配備して、最適微生物群を選択することを特徴とする、微生物の創製方法。
【請求項２】
培養槽内の特定有害物質の分解速度を常時検出して、分解速度が低下しない範囲内で、特定有害物質の濃度を徐々に増加せしめるか若しくは一定に維持するように特定有害物質の供給量を自動制御することにより、微生物を順化せしめることを特徴とする、請求項１に記載の微生物の創製方法。
【請求項３】
特定有害物質の分解速度の検出を、単位時間内における、特定有害物質の減少量、ＰＨ調整液の供給量、若しくはＣＯ２発生量で行うことを特徴とする、請求項２に記載の微生物の創製方法。
【請求項４】
温度やＰＨなどの培養条件が一定に自動調整された多数の微生物培養槽でそれぞれ異なる微生物群を培養すると共に、該培養槽に少なくとも特定有害物質の供給装置を設けて、培養槽内の特定有害物質の分解速度をパラメータとして特定有害物質の供給量を自動制御することにより、微生物を順化せしめることを特徴とする、微生物の創製装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、微生物による環境修復や廃棄物処理などにおいて、各種の有害物質に対する耐性や分解能力の優れた微生物を創製する方法と装置とに係わる。
【０００２】
【従来の技術】
有害物質で汚染された土壌の修復や廃棄物などを微生物で処理する場合、殆どすべての有害物質は高濃度になると毒性を持ち、微生物の活力を阻害する。特に最近の合成化学で生成される有害物質は土着の微生物では分解され難い。一方、微生物には時間の経過に伴ってその毒性に順化していく性質があり、汚染された土壌中の微生物が長い時間を経ると順化ないし突然変異によって分解速度が急速に上昇し、しばしば驚くべき高い分解能力を示す場合がある。
【０００３】
このような微生物の順化や突然変異で高い分解能力を持つようになった微生物は、環境修復や廃棄物処理などに有効に利用することができるが、分解能力が向上する資質を持つ微生物は普遍的に存在するとは限らず、また土着微生物が順化や突然変異によって高い分解能力を持つようになる可能性や、順化に必要な待ち時間などは予測できないから、自然の順化や突然変異の期待のみで環境修復や廃棄物処理を行うことは実際問題として不可能である。また、特定の有害物質に対してこのような高い分解能力を有する微生物を自然界で探索採取することは、莫大な手間を低い可能性に賭けることになるから非現実的である。
【０００４】
以上に対して、特定有害物質を分解する能力の高い微生物を人工的に創製しようとする場合は、創製対象となる微生物の種類は細菌・糸状菌・放射菌・酵母等々膨大であり、また特定の有害物質すなわち環境修復や廃棄物処理の対象となる有機物質もハロゲン基・ニトロ基等々膨大な数となるから、それらの組合せによる人工培養・順化では可及的に人手を排した自動操作が必須条件となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上に鑑みこの発明は、有害物質に汚染された環境の修復や廃棄物処理などに利用するために、耐性や分解能力の優れた微生物を、人工的かつ自動的に創製することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１に記載の発明は、異なる微生物群をそれぞれ独立した多数の培養槽内で特定の有害物質と共存させて培養し順化せしめると共に、該特定有害物質に対する各微生物群の耐性や分解能力の向上程度を定量的に自動計測し得るように配備して、最適微生物群を選択することを特徴とする、微生物の創製方法である。
【０００７】
また請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の方法において、培養槽内の特定有害物質の分解速度を常時検出して、分解速度が低下しない範囲内で、特定有害物質の濃度を徐々に増加せしめるか若しくは一定に維持するように特定有害物質の供給量を自動制御することにより、微生物を順化せしめることを特徴とする、微生物の創製方法である。
【０００８】
また請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の方法において、特定有害物質の分解速度の検出を、単位時間内における、特定有害物質の減少量、ＰＨ調整液の供給量、若しくはＣＯ２発生量で行うことを特徴とする、微生物の創製方法である。
【０００９】
また請求項４に記載の発明は、温度やＰＨなどの培養条件が一定に自動調整された多数の微生物培養槽でそれぞれ異なる微生物群を培養すると共に、該培養槽に少なくとも特定有害物質の供給装置を設けて、培養槽内の特定有害物質の分解速度をパラメータとして特定有害物質の供給量を自動制御することにより、微生物を順化せしめることを特徴とする、微生物の創製装置である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。図１は微生物創製装置の説明図で図２のＸ−Ｘ断面図、図２は平面図、図３は特定有害物質の濃度変化を制御する実施例の説明図、をそれぞれ示す。
【００１１】
各培養槽１には、それぞれ特定有害物質供給配管２、ＰＨ調整液供給配管３、培地（栄養源）供給配管４、微生物群供給配管５、排液配管６、を接続し、各配管にはそれぞれ自動弁７、８、９、１０、１１を設け、且つ、自動弁７は特定有害物質濃度センサ１２によって、自動弁８はＰＨセンサ１３によって、自動弁９及び１１は液面センサ１４によってそれぞれ制御されるように配備する。図中、１５は排ガス配管１６に設けたＣＯ２センサ、１７は温度調節装置、１８は攪拌装置、１９は空気供給配管、２０は空気泡放出管、２１は培養槽の液面、をそれぞれ示す。尚、蒸気殺菌装置などの通常の培養槽に設けられる設備は図示していない。
【００１２】
以上の構成において操作方法を以下に述べる。原資となる微生物群としては各種の登録菌株や各地の土壌などから採取して有望と予想される各菌株を適宜選定し、予めフラスコ培養して増殖せしめた後に、微生物群供給配管５を通じ各培養槽１に供給すると共に栄養源となる培地を培地供給配管４から供給する。培養槽１内で微生物群が対数増殖を完了してほぼ安定期に達した時点で、対象となる特定有害物質を特定有害物質供給配管２を通じて供給するが、当初は特定有害物質の濃度を微生物に対して安全な初期設定濃度Ｄ１に維持し、特定有害物質の濃度が減少し始めた時刻Ｔ１から微小濃度変化ΔＤを一定に維持するように自動弁７を制御して特定有害物質を供給する。微生物群が順化されることによって特定有害物質の濃度の速度変化が加速され、速度変化が予め設定した規定値ΔＤ／ΔＴに達した時点で、有害物質濃度を予め設定した段差を有する次の階段濃度Ｄ２に引上げて再び前記操作を繰り返す。このような自動制御操作によって、階段濃度Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を経て、図示例のように階段濃度Ｄ４で有害物質濃度が減少しなくなったとすれば、濃度Ｄ４は対象微生物群が分解できる限界濃度とみなすことができる。換言すれば、この微生物群は、濃度Ｄ４の特定有害物質を分解速度ΔＤ／ΔＴで分解可能とするまでに順化されたことになる。このようにして、各微生物群の分解濃度限界や分解速度を定量的に比較することによって、多数の微生物群の中から特定有害物質の分解に最適な微生物群を自動的に選択することができる。尚、上記操作中に僅かに増減変化する液面２１は、液面センサ１４の指示により自動弁９、１１の操作で常に一定に維持される。
【００１３】
上記は特定有害物質の濃度変化で分解速度を評価する場合を説明したが、分解に伴ってＰＨやＣＯ２発生量が一義的に変化する場合が多いので、そのような場合は特定有害物質の濃度計測の代りにＰＨ調整液の供給量や培養槽１から出る排ガス中のＣＯ２発生量を計測・換算して分解速度を評価することもできる。
【００１４】
また、前記では図３に示す操作例を説明したが、微生物の用途によって高濃度の有害物質の分解を必要としない場合には、用途に則して初期濃度Ｄ１を設定し、初期濃度Ｄ１と微小濃度変化ΔＤとを常に一定に維持するように自動弁７を制御すると共に、ΔＤの変化に要する時間を計測することによって有害物質の分解速度の変化を算出して、分解能力の優れた微生物群を選択することもできる。
【００１５】
以上の装置や操作で説明を省略したが、培養槽１を含む配管等設備一式の事前殺菌や培養槽１に供給する空気の殺菌などは通常の培養槽に準じて行い得ることや、微生物が嫌気性の場合は空気供給が不要でありＣＯ２の排出を伴わないことなどは勿論である。また、当初選定する微生物群は純粋微生物叢だけでなく、試みとして少なくとも一種類は、処理対象となる汚染土壌や廃棄物から採取した混合微生物叢を混えて混合培養することが望ましい。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００１７】
手間をかけずに自動化された方法により微生物の活性を阻害する特定有害物質に対する耐性や分解能力の優れた微生物群を高い確率で創製できるので、予測困難な微生物の自然順化や突然変異の可能性を待つことなく、特定有害物質で汚染された土壌の修復や廃棄物の処理を効果的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は微生物創製装置の説明図を示す。
【図２】は平面図を示す。
【図３】は特定有害物質の濃度変化を制御する実施例の説明図を示す。
【符号の説明】
１  培養槽
２  特定有害物質供給配管
３  ＰＨ調整液供給配管
４  培地供給配管
５  微生物群供給配管
６  排液配管
７、８、９、１０、１１  自動弁
１２  特定有害物質濃度センサ
１３  ＰＨセンサ
１４  液面センサ
１５  ＣＯ２センサ
１６  排ガス配管
１７  温度調節装置
１８  攪拌装置
１９  空気供給配管
２０  空気泡放出管
２１  液面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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