バイオレメディエーションとは｜長坂建設興業株式会社

バイオレメディエーションとは

バイオレメディエーション（Bioremediation）とは、微生物、植物、動物などの生物が持っている化学物質の分解能力や蓄積能力などを利用して、有機塩素化合物や重金属などの有害物質で汚染された土壌や水環境を修復する技術のことです。最近の土壌・地下水汚染は、トリクロロエチレンやテトラクロロエチレンなどの揮発性有機塩素化合物による地下水汚染、ダイオキシンなどによる土壌汚染、
カドミウムによる工場跡地汚染など、低濃度で広い範囲に広がっています。トリクロロエチレンはハイテク機器の洗浄、テトラクロロエチレンはドライクリーニングの溶剤として幅広く使用されてきました。水には溶けにくいが、水よりも重いために地下深く浸透し、地下水や井戸を汚染する元凶ともなっています。

いったん汚染されると浄化には自然状態で20～50年近く要し、神経障害や肝障害を引き起こし、発ガン性も懸念されることから無害化処理が急務とされています。
これまで、有機塩素化合物による汚染の場合には、地下水を汲み上げたり、土壌ガスの真空抽出処理をするなど、物理化学的技術が用いられてきました。しかし、地下水を汲み上げるなどの物理的処理方法では、高濃度汚染には効果が期待できても、1mg／リットル以下の低濃度汚染では効果がない、コストもかかるなどの問題点があります。
そこで、安価でしかも無害化処理が可能な、微生物を活用した汚染浄化＝バイオレメディエーションが注目されるようになってきました。

修復の流れ

詳細解析には、滅菌済採取容器に対象汚染エリアの土壌５００ｇまたは地下水３Lを採取します。このサンプルは、成分分析・分解微生物検出・浄化条件検討等に用います。
成分分析により汚染物質の濃度を測定します。サンプリングした土壌から微生物DNAを抽出し、DNAマイクロアレイ解析により対象汚染物質の分解微生物種が存在するかどうかを網羅的に調査します。
2.の結果から分解微生物が検出された場合、分解微生物に合わせた浄化条件設定の為トレタビリティ試験(Treatability test：可能性試験)を行います。まず、2.で得られた情報からその場所に存在する分解微生物に最も適した栄養剤を選択します。トレタビリティ試験では採取した土壌・地下水および選択した栄養剤を用いて、小スケールで栄養剤濃度・酸素濃度条件等を検討し、汚染物質が分解する最も良い条件を選び出します。
3.で得られた条件と地質条件・季節条件などから、栄養剤の形状（粉末・ゲル状・液体等）を選択します。さらに、その土地の情報（土質・地層・地下水脈等）および2.で得られた分解微生物の濃度の情報から、分解微生物が活性化するよう専用ソフトウエアを用いて注入位置・拡散状況のシュミレーションモデルを作成します。
対象汚染エリアに栄養剤を注入し、分解微生物を活性化します。
1.と同様に土壌・地下水を採取し、分解菌の増殖・活性化と汚染物質の分解を確認します。浄化後は分解微生物を含む網羅的な菌叢解析を行い、微生物叢が元の状態に戻っていること・有害微生物が増殖していないことを確認します。

: 土壌中には元々いろいろな微生物たちがいます。ほとんど全ての土の中には、環境汚染物質を分解する能力を持つ微生物が含まれています。しかし普段はその能力を使わずに生きています。

土壌汚染物質の中でも原因の多くを占めるのが、揮発性有機化合物です。これらは少量でも徐々に染み込み、ひろがり、土壌さらには地下水まで汚染することもあります。

今回のバイオレメディエーション技術では、もともといる微生物のうち揮発性有機化合物を分解する微生物がどの菌かを調べ、その菌が能力を発揮するための栄養源をセレクトして注入します。栄養源は、土壌のすき間や地下水脈を通って染み込んでいきます。

テーラーメイドバイオレメディエーション技術（弊社）と
一般的な栄養剤注入型バイオレメディエーション技術の違い

どんな土壌も浄化できる栄養剤とは「分解微生物も分解微生物でないものも活性化させる」栄養剤です。
微生物学的には、栄養となる物質はその環境に優位に存在する微生物が摂取します（例・発酵食品（納豆：Bacillus subtilis））。よってその土地に分解菌が優位に存在しない限り、微生物による浄化は進みません。
分解菌以外の微生物が活性化し、増殖することで汚染土壌周辺の水質汚濁をおこすこともあります。
テーラーメイドバイオレメディエーションでは、その土地に存在する分解微生物を遺伝子工学的手法で調査し、その菌が活性化する栄養剤を注入します。

また、一般的なトレーサビリティ試験では、微生物学的な調査をほとんど行わずに汚染物質の量が減少する事を見て栄養剤の注入条件設定を行っています。この試験工程の問題点は、その土地に存在する微生物を全くコントロールしないということです。
弊社のトレーサビリティ試験では、分解微生物の種類を特定し、その微生物に適した栄養剤を選択してから開始します。さらに土壌・地下水解析データも考慮し、実工事における適切な栄養剤の種類・濃度および注入量の設定を行い、微生物をコントロールして浄化を行います。
実工事中では、一般的には汚染物質量のみをモニタリングしますが、弊社技術では分解微生物もモニタリングし、適切な浄化条件を保って浄化を行います。