アナモックス – ウィキペディア

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アナモックス 言葉から来る頭字語です an エアロビアン amm onium- 牛 IDが組み立てられました。嫌気性アンモニウム酸化は、窒素サイクルの領域からの生物学的プロセスです。

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名前が示すように、嫌気性アンモニウム酸化は、酸素なしで実行される酸化プロセス（嫌気性）です。アンモニウム（NH 4 + ）mit亜硝酸塩（いいえ 2 – ）分子窒素の嫌気性条件下（n 2 ）視力の割合：

NH 4 + + no 2 – →n 2 + 2 h 2 o

標準条件下では、357.8 kJエネルギーがモル酸化アンモニウムあたり放出されます（ΔG 0 ‘ = -357,8 kj）。

数十年前の理論によって仮定されています [初め] 、アナモックス反応は、1980年代にオランダのデルフトの下水洗浄システム（マイクジェッテン）で最初に観察されました。これまでに注目されていなかったCandidatusの細菌は、これに対して責任があります ブロカディアアナモキシダン 。 2006年の初めに、数年間知られている細菌の進化と代謝に関する知識は、ヨーロッパの研究コンソーシアムによって得られました。 [2] の隣に ブロカディアアナモキシダン アナムロックスプロセスも細菌に含まれていました stuttgartiensis と Scalinda Sorokinii 観察;前者は淡水生物ですが、生きています Scalindua 海中。

Candidatusは遺伝物質にカウントされます ブロカディアアナモキシダン 明らかに細菌にとっては、微生物はオルガネラを持っています。実際には、より複雑な真核生物（細胞核を持つ生物）の場合にのみ当てはまります。一方、紫色の細菌の細胞壁は、Archaeenの細胞壁に似ています。 ブロカディアアナモキシダン アナムロックス反応を使用してエネルギーを生成すると、毒性中間ヒドラジンが作成されます。反応の重要な酵素であるヒドロキシルアミンオキシドダクターゼは、特別なオルガネラであるアナムロキサソームに位置しています。 [3] 導体のような構造に基づいた、「ラダデレン」と呼ばれる導体のような構造に基づいた脂質の脂質は、アナムロキソソームの膜が特に密な構造を与えます。もともとは、ヒドラジンの漏れがオルガネルから防止されると想定されていました。ただし、このバリア効果は実験的に反論されており、はしごはANAMX細菌の他の膜系にも見られます。 [4] 。

ブレーメンのマックスプランク海洋微生物学研究所のボランカルタル周辺の研究者チームには微生物があります（ 候補者 メタノペデンの窒素 – メタノサルシナルの順序からのアーカエ）が発見されました。 3つの価値のある鉄は2つの凝固鉄に還元されます。これは良好な水であるため、他の生物が利用できます。こともできます シフト。 メタノペデンの窒素硝酸塩はアンモニウムに還元され、酸素性窒素なしのアナムロックス反応において（N） 2 ）フォーム。したがって、無害な小学生、分子窒素、二酸化炭素の廃水からのアンモニウム、メタン、および硝酸塩、2つの微生物を含むバイオリアクターでは、二酸化炭素がメタンよりも気候活動性が低くなります。 [5] [6] [7]

アナモックスプロセスは、学問的関心だけでなく、窒素化合物を除去するための下水処理プラントの古典的な方法の有望な代替品を提供します。このため、アナモックスプロセスに関連していくつかの特許がすでに付与されています。生物学的下水レベルに典型的な微生物とは対照的に ブロカディアアナモキシダン 酸素はなく、温室効果ガス二酸化炭素も消費します。換気に対するエネルギー消費がないことは、大幅な節約の可能性を生み出します。主要なストリームで手順を使用する際の操作経験がないため、信頼できる数値はありませんが、コストの節約の可能性は最大10％に予測され、同時に二酸化炭素の排出が削減されます。生物学的プロセスの開発のために、1990年代に硝化/脱窒の微生物学的関係について実施された研究と、窒素実装内のHEMMメカニズムの知識の増加は、これらのメカニズムの標的使用を伴う適応方法の開発の基礎となりました。ウィーンでの研究（Nowak and Svardal、1993; Nowak、1996）、Delft（van Nielはここで言及されます et al。 、1993; Van Loosdrecht and Jetten、1998）およびHanover（Abeling、1994; Hippen、1999）。 Anammroxの適用が成功すると、さまざまなパラメーターに依存します。 B.一般的な温度と腫瘍から。
ドイツでは、2000年以来、アナムロックスプロジェクトがさまざまな下水処理プラントに実施されており、これまでは常に部分的な流れの治療に集中しています（泥水処理など）。これまでのところ、Anammoxは、主流のStrass/Zillertal Associationのオーストリアでのみ使用されてきました。ロッテルダムでは、これらの調査結果は2006年の初めから実装されています。現時点では、さまざまな異なるプロセスシステムが市場で利用できます。経済的および運用上の安定した企業の要件をどの程度満たしているかは、大規模なシステムの経験が増え、今後数年間で示されます。

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嫌気性アンモニウム酸化のもう1つの未開のバリアントは、陽極生物電気系を使用した酸化です。このようなシステムは、微生物燃料電池または微生物電解細胞である可能性があります。酸素除外下で、亜硝酸塩または硝酸塩がない場合、アノジアン半細胞を茎に浸透させる微生物 2 ）酸化。 [8] 反応産物は、古典的なアニムロックスプロセスと同じです。同時に、放出される電子はアノードに伝達されるため、電流を作成できます。これは、燃料電池モードのいずれかになります [9] 使用するか、電気分解モードで水素とメタネアを生成します。 [8] 反応メカニズムはまだ不明ですが、亜硝酸塩、硝酸塩、または安定した酸化物が中間体としての役割を果たすと想定されていました。 [9] ただし、プロセスは非常に低い電気化学ポテンシャルでも行われるため、他の投機的反応メカニズムも可能であると思われます。

これまでのところ、So -Calcled脱窒（有機物質による窒素の窒素ガスへの細菌の減少は、酸素不足の場合の窒素の放出に単独で責任を負うと想定されていました。したがって、細菌の嫌気性アンモニウム酸化の発見は、窒素サイクルの科学的理解に広範囲にわたる結果をもたらします。アナモックスは、海洋の世界的な窒素サイクルに特別な意味を持っています。 [十]

この新たに発見された栄養シンクは、炭素循環の計算、したがって長期の気候推論に直接影響を与えるため、グローバルな窒素バランスを説明する数学モデルを修正する必要があります。

  • M. S. Jetten et al。： 1994-2004：アンモニウムの嫌気性酸化に関する10年間の研究 。の： 生化学。 Soc。トランス。 bd。 33、2005、S。119–123。 PMID 15667281 。
  • M. S. Jetten et al。： 海洋および淡水プランセミセット様菌による嫌気性アンモニウム酸化 。の： Appl。マイクロビオール。バイオテクノール。 bd。 63、2003、S。107–14。 PMID 12955353 。
  • M. S. Jetten et al。： 微生物学と嫌気性アンモニウム酸化の応用（「アナモックス」）プロセス 。の： Curr。意見。バイオテクノール。 bd。 12、2001、S。283–288。 PMID 11404106 。
  • M. S. Jetten et al。： アンモニウムの嫌気性酸化 。の： FEMS微生物レビュー。 bd。 22、1998、S。421–437。 PMID 9990725 。
  • U. aveling： 産業用廃棄物からの窒素除去 – 亜硝酸塩による脱窒 、 の： ハノーバー大学の和解水管理廃棄物技術研究所のシリーズ 。 H. 86、1994。
  • O. Nowak： 決定的な産業水の影響がある場合の昇進手順の硝化 、 の： ウィーンコミュニケーション 。 H. 135、1996。
  • O. Nowak、K。Svardal： 産業廃水化合物によって引き起こされる阻害条件下での硝化の動態に関する観察 。の： 水科学と技術 。 bd。 28、1993、S。115–123。
  • A. van de Graaf、P。deBruijn、A。Robertson、M。S。M. Jetten、J。G。Kuenen： 流動化床原子炉での15Nスタディに基づく嫌気性アンモニウム酸化の代謝経路 。の： 微生物学（英国） 。 bd。 143、1997、S。2415–2421。
  • M. C. M. van Loosdrecht、M。S。M. Jetten： 窒素除去における微生物学的変換 。の： 何。 SCI。技術。 bd。 38、1998、S。1–8。
  • E. W. J. van Niel、A。Kamanuary： 独立栄養性窒素症および従属栄養窒素 /有酸素症状の混合化学症培養物の挙動の数学的記述。実験データとの比較 。の： FEMS微生物生態学 、bd。 102、1993。S.99–108。
  1. ↑ アハロン・オレン： Anammox Revisited：微生物窒素サイクルの初期研究における熱力学的考慮事項 、fems microbiol lett。 2015年8月; 362（15）：FNV114、doi： 10.1093/femsle/fnv114 。 PMID 26174999
  2. ↑ M. Strous et al。： コミュニティゲノムからのアナモックス細菌の進化と代謝を解読します。 の： 自然 。 bd。 440、nr。 7085、2006、S。790–794。 PMID 16598256
  3. ↑ C.ジョグラー（2014）、細菌の「ミトコンドリウム」。 In：Molecular Microbiology、Band 94、NR。 4、S。751–755; doi： 10.1111/MMI.12814 、 PMID 25287615 。
  4. ↑ S.ノイマン、 et al。 （2014）、アナモックス細菌kuenenia stuttgartiensisからの原核生物細胞オルガネラの分離と特性評価。 In：Molecular Microbiology、Band 94、NR。 4、S。794–802; doi： 10.1111/MMI.12816 、 PMID 25287816 。
  5. ↑ Katharina F. Ettwig、Baoli Zhua、Daan Speth、Jan T. Keltjens、Mike S. M. Jetten、Boran Kartal： Archaeaは、鉄依存性嫌気性酸化をメタンの触媒とします 。 2016年10月24日、doi： 10.1073/pnas.1609534113 （ pnas.org ）。
  6. ↑ Mohamed F. Haroon、Shihu Hu、Ying Shi、Michael Imelfry、Jurg Keller、Philip Hugenholtz、Zhiguo Yuan、Gene W. Tyson： 新規の古細菌系統の硝酸塩の減少に結合したメタンの嫌気性酸化。 の： 自然。 500、いいえ。 7464、2013、pp。567–570; doi：10.1038/nature12375 、 PMID 23892779 。
  7. ↑ Annika Vaksmaa、Simon Guerrero-Cruz、Theo A. Van Alen、Geert Cremers、Katharina F. Ettwig、ClaudiaLüke、Mike S. M. Jetten： 嫌気性硝酸塩依存性メタノトロフィクスの濃縮 ‘ 候補者 イタリアの水田の土壌からのメタノペレデンズnitrooreducensの古細菌の古細菌の古風 、In：Appl Microbiol Biotechnol、Band 101、Nr。 18、S。7075–7084、4。2017年8月。 doi：10.1007/s00253-017-8416-0 、 PMID 28779290 、 PMC 5569662 （無料の全文）
  8. ↑ a b M.シーガート、A。タン： アンモン栄養メタン生成の電気刺激 。の： エネルギー研究のフロンティア 。 7年、2019年 S. 17 、doi： 10.3389/fenrg.2019.00017 。
  9. ↑ a b A. Vilajeliu-Pong、C。Koch、M.D。 Balaguer、J。Colprim、F。Harnis、Puig： 微生物電気駆動の無酸素アンモニウム除去 。の： 水研究 。 130年、2018年 S. 168–175 、doi： 10.1016/j.watres.2017.11.059 。
  10. ↑ Moritz Holtappels、Phyllis Lam、Marcel M. M. Kuypers： 海の窒素サイクル 。の： BioSpektrum 。 bd。 15、nr。 4、2009、S。368–373。

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