JP2006180822A

JP2006180822A - 新規な微生物ｂｓ−ｈａ１株、ゴムの微生物分解方法

Info

Publication number: JP2006180822A
Application number: JP2004379885A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Ishino; 裕一石野
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2024-12-28
Also published as: JP4603880B2

Abstract

【課題】ポリイソプレン系ゴム、特にカーボンブラックを含有するゴムを分解できる新規な微生物を得ることが本発明の課題である。
【解決手段】本発明により、新規な微生物であるノカルディア属の放線菌ＢＳ−ＨＡ１株（ＦＥＲＭＰ−１９３７８）が与えられた。放線菌ＢＳ−ＨＡ１株はポリイソプレン系ゴムを分解する活性を有するので、本発明により、ゴム組成物を微生物分解する新たな方法も与えられた。更には本発明により、カーボンブラックを含有するゴム製品の微生物分解が可能となった。
【選択図】なし

Description

本発明は、ポリイソプレン系ゴムを分解する作用を有する、ノカルディア属に属する放線菌ＢＳ−ＨＡ１株（ＦＥＲＭＰ−１９３７８）に関する。更に本発明は、ポリイソプレン系ゴムを含有するゴム組成物を、ノカルディア属に属する放線菌であるＢＳ−ＨＡ１株（ＦＥＲＭＰ−１９３７８）で微生物分解する方法に関する。

廃タイヤは一般のプラスチック製品と比較しても回収率は高く、特にセメント工場を中心として燃料として再利用されている。しかしながら近年環境問題の高まりとともに、廃タイヤを燃料として燃やすのではなく、コンポストのように低温で分解する省エネルギー型の方法や分解した材料を再利用するマテリアルリサイクルの方法の開発が求められている。

ゴム製品を分解する方法として、微生物による分解処理が考えられる。微生物分解は低温での処理なので、エネルギー消費は最も少ない処理法といえる。また、ゴム製品を微生物分解した後、分解物を再利用することも考えられる。例えば、分解されたモノマーやオリゴマーを再利用することや、粉ゴムの表面を微生物分解し、再度未加硫ゴムに混練り加硫することにより、新たな製品に利用することも考えられる。

ゴムの微生物分解については、従来様々な微生物がスクリーニングされ、検討されている。そのような微生物分解については、特開平９−１９４６２４号公報、特開平１１−６０７９３号公報等で報告されている。なおノカルディア属の放線菌は天然ゴムなどのポリイソプレン系ゴムを分解することが知られているが、通常のノカルディア属の菌ではカーボンブラックなどを配合した硬質ゴムを分解することは困難である。これまでに、カーボンブラックを含有したゴム製品を分解できる菌の例は非常に少なく、未だに実用化された例はない。

特開平９−１９４６２４号公報特開平１１−６０７９３号公報

そこで、ゴムの微生物分解に利用できる新規な微生物を得ること、特にカーボンブラックを含有したゴム製品を分解することができる微生物を得ることが本発明の課題である。

そこで、本発明者らは多くの土壌から天然ゴム分解菌の探索を行った結果、ゴム製品を分解できる微生物であるノカルディア属の放線菌ＢＳ−ＨＡ１株を見いだした。放線菌ＢＳ−ＨＡ１株によれば、従来困難であったカーボンブラックを含有するゴム製品を分解することが可能である。よって本発明により上記課題を解決することが可能となった。本発明の方法は、タイヤなどのゴム製品の廃棄及び再利用に有用である。

本発明は次の（１）〜（７）からなる。
（１）ポリイソプレン系ゴムを分解する作用を有する、ノカルディア属に属する放線菌ＢＳ−ＨＡ１株（ＦＥＲＭＰ−１９３７８）。
（２）ポリイソプレン系ゴムを含有するゴム組成物を、ノカルディア属に属する放線菌であるＢＳ−ＨＡ１株（ＦＥＲＭＰ−１９３７８）により微生物分解する方法。
（３）前記ゴム組成物のポリイソプレン系ゴム含有量が１０重量％以上であることを特徴とする（２）の方法。
（４）前記ポリイソプレン系ゴムがシスポリイソプレンゴムである（２）の方法。
（５）前記ゴム組成物がカーボンブラックを含有とすることを特徴とする（２）の方法。
（６）前記ゴム組成物がゴム粉である（２）の方法。
（７）前記ゴム組成物がゴム製品を破砕したゴム片である（２）の方法。

本発明により、新規な微生物であるノカルディア属の放線菌ＢＳ−ＨＡ１株（ＦＥＲＭＰ−１９３７８）が与えられた。放線菌ＢＳ−ＨＡ１株はポリイソプレン系ゴムを分解する活性を有する。よって本発明により、ポリイソプレン系ゴムを分解する新たな方法が与えられた。更に本発明により、カーボンブラックを含有するゴム製品の微生物分解が可能となった。

以下、発明の実施の形態を具体的に説明する。
本発明は新規微生物であるノカルディア属の放線菌であるＢＳ−ＨＡ１株である。また本発明はポリイソプレン系ゴムを含有するゴム製品を上記微生物で分解する方法である。ノカルディア属の放線菌は天然ゴムなどのポリイソプレン系ゴムを分解することが知られているが、通常のノカルディア属の菌ではカーボンブラックなどを配合した硬質ゴムを分解することは困難である。発明者は多くの土壌から天然ゴム分解菌を鋭意スクリーニングした結果、タイヤなどのゴム製品に使用されるカーボン配合ゴムからなるゴム粉を分解できるＢＳ−ＨＡ１株を見出した。

ＢＳ−ＨＡ１株は独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センターにＦＥＲＭＰ１９３７８株として２００３年６月５日に寄託されている。本発明においてＢＳ−ＨＡ１株は無機塩の液体培地中で粉ゴムを資化しながら増殖する。上記の無機塩としては窒素、リン、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどが挙げられる。

菌株の固定は近年主流となっている１６ＳｒＲＮＡ遺伝子の比較に基づいて行った。以下方法の詳細について述べる。菌株をＹＭ寒天培地（ＢｅｃｔｏｎＤｉｃｋｉｎｓｏｎＮＪ，ＵＳＡ）に植菌し、３０℃で５日間培養した。その後、この菌体からＰｒｅｐＭａｎＭｅｔｈｏｄ（ＡｐｐｌｉｅｄＢｊｏｓｙｓｔｅｍｓ、ＣＡ，ＵＳＡ）により、ゲノムＤＮＡの抽出を行った。抽出したゲノムＤＮＡを鋳型として、ＰＣＲにより、１６ＳＲｉｂｏｓｏｍａｌＲＮＡ遺伝子（１６ＳｒＤＮＡ）のうち、５末端側約５００ｂｐの領域を増幅した。その後、増幅した塩基配列をシーケンスし、検体の１６ＳｒＤＮＡ部分塩基配列を得た。得られた１６ＳｒＤＮＡの塩基配列から検体を近縁と考えられる種の相同性倹索を行い、下記の上位１０株を決定した。
相同性菌株
９７．８％Ｎｏｃａｒｄｉａｔｒａｎｓｖａｌｅｎｓｉｓ
９６．８％Ｎｏｃａｒｄｉａｎｏｖａ
９６．６％Ｎｕｃａｒｄｉａｂｒａｓｉｌｉｅｎｓｉｓ
９６．６％Ｎｏｃａｒｄｉａａｓｔｅｒｏｉｄｅｓ
９６．４％Ｎｏｃａｒｄｉａｆａｒｃｉｎｉａ
９５．８％Ｎｏｃａｒｄｉａｐｓｅｕｄｏｂｒａｓｉｌｉｅｎｓｉｓ
９５．６％Ｎｏｃａｒｄｉａｏｔｉｔｉｄｉｓｃａｖｉａｕｍ
９５．６％ＲｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓＧｌｏｂｅｒｕｌｕｓ
９５．４％Ｎｏｃａｒｄｉａｂｒｅｖｉｃａｔｅｎａ
９５．４％Ｔｓｕｋａｍｕｒｅｌｌａｗｒａｔｉｓｌａｖｉｅｎｓｉｓ
この結果から、ＢＳ−ＨＡＩ株はＮｏｃａｒｄｉａｓｐ．に属する菌株と同定した。

本発明を適用する対象となるポリイソプレン系ゴムとしては、主鎖がシスポリイソプレン及びトランスポリイソプレンであるゴムまたはエラストマーを挙げることができる。本発明においてシスポリイソプレンであるゴムが最も好ましいが、イソプレンと他のモノマーとの共重合体を主鎖とするゴムまたはエラストマーにも本発明を適応することが可能である。具体的なシスポリイソプレンとしては、それに限定されるものではないが、天然ゴムやＮａｔｓｙｎなどの合成シスポリイソプレンが例示され、トランスポリイソプレンとしてはガッタパーチャなどの天然系ゴムが例示される。

ゴム組成物を構成するゴムエラストマー中のポリイソプレン系ゴムの含有量が１０重量％以上であれば本方法の適応が可能である。ゴムエラストマー中のポリイソプレンは５０重量％以上が好ましく、さらに好ましくは８０重量％以上であるが、その範囲に限定されるものではない。

また本発明で対象となるゴム製品はカーボンブラックを含有することができる。カーボンブラックの含有量は通常の廃タイヤから採取された粉ゴムであれば３０〜７０ｐｈｒであるが、その範囲内に限定されるものではなく、カーボンブラックの含有量が３０ｐｈｒ以下及び７０ｐｈｒ以上でも本発明の方法は適応可能である。

本発明で分解の対象となるゴムは、イソプレン系ゴムであれば、ゴム工業で通常使用されているシランカップリング剤、硫黄、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、酸化防止剤、オゾン劣化防止剤、老化防止剤、プロセス油、亜鉛華（ＺｎＯ）、ステアリン酸、過酸化物等の通常の配合剤が配合されたものでよい。ただし、ゴム配合剤の中にＢＳ−ＨＡ１株の増殖を阻害する配合剤が配合されている場合は、粉ゴムを溶剤抽出し、これを除去する必要がある。

本発明ではゴム組成物をさらに微粉砕したゴム粉であれば微生物の分解効率がさらに向上する。ここにおけるゴム粉が、ゴム製品をロール粉砕法などの常温で機械的に破砕する方法や液体窒素などにより冷凍してから破砕する冷凍破砕法や、超高圧水を用いる水撃粉砕法で微粉砕したゴム粉であれば、微生物の分解効率がさらに向上する。

また、粉ゴムを完全に分解するのではなく、粉ゴムの表面を微生物分解し、再度未加硫ゴムに混練り加硫することにより、新たな製品に利用することも可能である。ここ用いる粉ゴムは、廃タイヤ・チューブを破砕して得られる粉末ゴムに限らず、タイヤ製造時に発生する未加硫スクラップ物、タイヤ加硫時に発生するスピュー片などを粉砕したものでもよい。また、ゴム粉でなく、ゴム製品を破砕したゴム片でも本発明による微生物分解は可能である。以下実施例で本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。

シリコーン栓付きのガラス容器に準備した表１の組成の培地に、アセトン抽出済みの０．５ｍｍ角のゴム片１０個を入れ、９０℃でオートクレーブ中で滅菌処理した。そのゴム片は表２の組成で天然ゴムを配合したものである。これに天然手袋ゴムを唯一の炭素源として前培養したＢＳ−ＨＡ１株の菌液を加え、温度３０℃においてマグネティックスターラーで６０日間回転培養を行った後、１２１℃でオートクレーブ滅菌し、ゴム片をろ紙でろ過した。ろ過したゴム片を純水で数回洗浄し、十分に乾燥したことを確認後、ゴム片の重量減少を測定した。

（比較例）
実施例と同様の実験を、ＢＳ−ＨＡ１株の代わりに土壌から分離した放線菌を用いて行った。実施例のＢＳ−ＨＡ１株では重量減少は３５％であったが、比較例では重量減少は０％であった。よってＢＳ−ＨＡ１株がカーボンブラックを配合したゴムでも分解できることが確認された。

本発明の新規の微生物であるノカルディア属の放線菌ＢＳ−ＨＡ１株（ＦＥＲＭＰ−１９３７８）はポリイソプレン系ゴムを分解する作用を有する。また該微生物により、これまでは困難であったカーボンブラックを含有するゴム製品の微生物分解が可能である。よって本発明の微生物を用いた微生物分解方法は、タイヤなどのゴム製品の廃棄及び再利用に有用である。

Claims

ポリイソプレン系ゴムを分解する作用を有する、ノカルディア属に属する放線菌ＢＳ−ＨＡ１株（ＦＥＲＭＰ−１９３７８）。
ポリイソプレン系ゴムを含有するゴム組成物を、ノカルディア属に属する放線菌であるＢＳ−ＨＡ１株（ＦＥＲＭＰ−１９３７８）により微生物分解する方法。
前記ゴム組成物のポリイソプレン系ゴム含有量が１０重量％以上であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
前記ポリイソプレン系ゴムがシスポリイソプレンゴムである請求項２に記載の方法。
前記ゴム組成物がカーボンブラックを含有とすることを特徴とする請求項２に記載の方法。
前記ゴム組成物がゴム粉である請求項２に記載の方法。
前記ゴム組成物がゴム製品を破砕したゴム片である請求項２に記載の方法。