JPH10503590A - セメント質表面または金属質表面を除染する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 汚染物質を有するセメント質表面または金属質表面を除染する方法を記載する。本方法は、表面に少なくとも一種類の微生物を、微生物の増殖の助けとなる条件で供給するステップと、表面を所望の深さまで浸食するために微生物の増殖と酸またはその他の代謝物との生成の助けとなる条件を維持するステップと、少なくとも所望の深さの浸食を達成すると同時に増殖の助けとなる条件を停止するステップと、浸食の生成物を除去するステップと、浸食の生成物を処理するステップと、処理済浸食生成物を処分するステップを含み、少なくとも一種類の微生物がクエン酸を生成する微生物であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】 セメント質表面または金属質表面を除染する方法 本発明は、セメント質表面または金属質表面を除染する方法、具体的には、こ れに限定するわけではないが、このような表面の現場除染に関する。 核産業において化学プラントや反応炉の撤去は、たいてい非常に長くて高価な 過程であり、閉鎖から別の用途に制限なく自由に使用できる状態まで現場で行う ことが望ましい。撤去には非常に高い費用が必要なため、撤去戦術は可能な限り 費用に対し最も効率のよいことが不可欠である。 例えば、核反応炉または汚染した核施設の撤去は、多くの段階をもって実施さ れる。まず第一に、燃料および入手しやすい遊離した放射性材料を反応炉やプラ ントから除去し、次に、この放射性材料および装置の関連部品を適宜除染して分 解する。汚染した廃棄物を処分し、最終的に、残りの建造物を解体して、破壊物 の破片を処分する。 汚染は、活性化生成物と異なって、表面または例えば亀裂や孔のような出入り しやすい領域に存在する。 例えば、撤去工程中に除染技術を使用して汚染物質を除去してから、建造物や 他の施設を解体または再使用する。除染は、作業領域内の放射線量率を低減する だけでなく、廃棄物の影響を低減させて、より低くかつより安価なカテゴリーに 再分類させ、より低い処分費用を実現できる可能性もあるため、重要な工程であ る。例えば、コンクリート表面や金属表面の場合、曝露表面、表面付近または出 入りしやすい亀裂で汚染物質が濃縮されるため、廃棄物の再分類が実現可能であ る。したがって、このような表面が除去できれば、残りの材料の大部分はより低 いレベルの廃棄物として処分することができる。 コンクリート表面を除染する従来の方法では、例えば、ショットブラスティン グ、荒仕上げ（スカブリング）、高圧水ジェットなどの物理的方法、レーザーや プラズマなどの高エネルギー処理、粉砕、のこびき（ソーイング）、爆薬を主に 使用してきた。各々の方法は、状況に応じて独自の長所を有する。しかし、共通 する固有の短所は、このような方法を使用すると、比較的多量で、管理すること が困難な量の廃棄物が発生すること、また大きな労働力を要し、高額の資本も必 要なことである。化学的方法では、活性の強い材料または多量の廃液のいずれか 一方またはその両方を使用する。 本明細書と同じ出願人によるGB 2 261 316には、微生物を使用して表面を浸食 （デグラデーション）することによるセメント質表面の除染について記述されて いる。このような浸食によって生じた残留物を、その後除去する。本出願は、イ オウを酸化する細菌を使用して硫酸を生成し、表面を反応させることに関する。 しかし、汚染表面から除去する有毒材料、微生物やバイオマスから生じた残留 物は、化学的に分離して別々に処理することが必要である。 従来、金属表面の除染は、主として、適切な化学薬品による表面の洗浄、電気 化学、ショットブラスティング、剥離可能なコーティング、超音波、洗剤などに 限られていた。 筆者らは、独特の、予見できなかった長所を備えた生物系を使用できることを 見い出した。 本発明によれば、汚染物質を有するセメント質表面または金属質表面を除染す る方法において、上記表面に少なくとも一種類の微生物を、少なくとも一種類の 上記微生物の増殖の助けとなる条件で供給するステップと、上記表面を所望の深 さまで浸食するために上記微生物の増殖と、酸またはその他の代謝物の生成との 助けとなる上記条件を維持するステップと、少なくとも上記所望の深さの浸食を 達成すると同時に増殖の助けとなる上記条件を停止するステップと、上記浸食の 生成物を除去するステップと、上記浸食生成物を処理するステップと、上記処理 済浸食生成物を処分するステップを含み、少なくとも一種類の上記微生物がクエ ン酸を生成する微生物であることを特徴とする方法が得られる。 上記汚染物質の浸透の深さは、約２０mmまでであってもよい。 微生物の増殖の助けとなる条件としては、通気、温度、光および湿度の調節な らびに増殖の持続に適する栄養分の提供などがある。 本発明によれば、生成される酸はクエン酸である。クエン酸には、汚染物質金 属イオンとキレートを形成して、これを表面から除去するという特別の利点があ る。ほとんどの重金属クエン酸塩は水溶液に可溶であり、したがって、汚染表面 から除去される。 クエン酸の生成は、たとえば真菌、酵母または細菌の菌株を使用することによ って達成することができる。真菌の例としては、アスペルギルス(Aspergillus) 属［たとえば、アスペルギルス・ニガー(A．niger)、アスペルギルス・ウェンテ ィ(A．wentii)、アスペルギルス・カーボンアリウス(A．carbonarius)など］、 グリオクラジウム(Gliocladium)属、トリコデルマ(Trichoderma)属、スコプラリ オプシス(Scopulariopsis)属、パエシロマイスス(Paecilomyces)属、ペニシリウ ム(Penicillium)属およびムコール(Mucor)属、サッカロマイコプシス・リポリチ カ(Saccharomycopsis lipolytica)、アートバクテル(Arthobacter)属、ロードコ カス(Rhodococcus)属などがある。 例えば、軟鋼、ステンレススチール、銅、アルミニウム、ジルカロイなどの金 属の生物除染の場合、初期浄化工程の前または後に、汚染表面に微生物を塗布し て遊離した汚染物質を除去することも可能である。微生物は、腐蝕作用または選 択的浸出によって汚染物質を放出する。微生物は、亀裂内、割れ目の中および／ または（金属の加工中または製造中に生じた）粒子境界内に保持されている汚染 物質を遊離させることも可能である。当該汚染物質は、腐蝕作用または選択的浸 出によって表面を溶解しない方法に対して抵抗性を有する傾向がある。金属の場 合、バイオフィルムの真下の表面で生成されて保持された活性のある代謝物（代 謝によって生じる物質である）には、この表面を浸透する時間がもっとある。し たがって、表面と代謝物との間の接触時間も増加するため、除染はさらに促進さ れることになる。 クエン酸を生成する少なくとも一種類の微生物の接種物は、連続培養、半バッ チ式培養またはバッチ式培養のいずれで生成することも可能である。生物反応器 を使用して接種物を生成することも可能である。接種物は、ただ一種の微生物を 含んでもよく、種の共同体を含んでもよい。真菌属の場合、成熟した胞子形成培 養から胞子を収穫して、胞子懸濁液に調製することも可能である。胞子懸濁液に は、低温で長期間保存することができるという長所がある。このように、実験室 の管理された条件で適切な懸濁液を得て、除染が必要な現場に輸送することも可 能である。 除染する表面に微生物を塗布する直前に、微生物接種物と適切な栄養培地を一 緒に混合して既知の細胞濃度または胞子濃度にすることも可能であり、栄養培地 はセメント質表面または金属質表面から容易に入手できない栄養分を提供する。 この段階で、除染する表面に塗布するためのキャリア媒体にベーシックフィード を組み込むことも可能である。このようなキャリヤ培地としては、除染する表面 に付着するペイント基質、ゲル基質または泡基質などがある。キャリア媒体に栄 養源が含まれることが好ましい。表面の初期微生物コロニー形成を促進すること も、キャリア媒体の役割であろう。微生物の連続増殖は、たとえば、キャリヤに 栄養分を供給し、温度および湿度に関して適切な環境を整備することによって維 持されることになる。 酸を生成する細菌によるコロニー形成を促進するために、汚染表面に初期前処 理を適用することが好ましい状況もある。このような前処理は、希酸やバイオフ ィルム形成微生物培養の形をとることが可能である。バイオフィルムは細菌を含 有する層であり、実際上、細菌が増殖する環境である。 次の方法を含め、種々の方法でキャリア媒体にフィードを加えることが可能で ある： （ａ）除染する構造へミストからジェットの範囲の噴霧法、 （ｂ）構造をフラッド（flood）する方法および／または構造表面のまわりにフ ィードをパルスで送るなどの乾湿サイクルによる方法、 （ｃ）表面全体へのフィードのトリクル（trickle）塗布法、 （ｄ）フィードがペイント媒体に混合され、上記のように噴霧するかブラシッシ ングによって塗布するペイント法、 （ｅ）フィードがゲルとして得られる場合、使用することが可能である上記のペ イント法または噴霧法、または （ｆ）泡法。 ベーシックフィードを表面に塗布した後、酸を生成する微生物のバイオフィル ムが定着するまで、その工程を維持することが必要である。バイオフィルムが定 着するとその後は、栄養分を加え続ける。このような印加は、連続的手段、半バ ッチ式手段、またはバッチ式手段であってもよい。 たとえば、栄養分の再循環も、費用に対し最も効率よく材料を使用する方法と して適当であろう。 除染過程で、所望の量または所望の深さの浸食が達成されるまで、浸食生成物 および廃棄物を時々除去するか、連続的に除去することも必要であるかもしれな い。または、所望の浸食サイクルの終わりに浸食生成物を除去してもよい。 所望の浸食が達成された場合、進行を停止しなければならない。これは、栄養 供給を除去または停止するか、例えば熱、圧力、照射または殺生物剤の使用など の滅菌処理により達成することができる。 浸食生成物の表面からの除去は、真空吸引、こすり落とし（スクレーピング） 、荒仕上げ、摩耗ブラスティング、洗浄などの種々の技術によって、あるいは特 定の状況で使用される湿式処理または乾式処理に適切なその他の公知の方法によ って、遂行することができる。 死んだバイオマス、未使用の栄養分、固体廃棄物および廃液の処理および分離 は、濾過、例えばイオン交換、蒸留、沈殿などの化学的手段、例えば生物吸着、 生物分解、生体間蓄積、生物変換などの生物学的手段など、公知の方法によって 達成することが可能である。 処理したバイオマスは、任意の公知の技術、例えば浸出速度を低下させるため のセメンテーションによって最終的に処分することが可能である。 本発明の方法は、様々な種類の危険材料、たとえば放射性重金属種や非放射性 重金属種で汚染された表面の除染に使用することが可能である。 このような金属種としては、金属化合物および金属錯体、ならびに元素型、合 金型あるいはイオン型の金属などがある。 表面汚染物質として存在し、この方法で処理されることができる危険金属種と しては、次のものがある。 （ｉ）アクチニド類またはその放射性崩壊生成物あるいはそれらの化合物 （ii）核分裂生成物 （iii）有毒重金属またはその化合物 アクチニド類は、原子番号が８９から１０４までの範囲の元素である。 ここで使用する「核分裂生成物」という用語は、核燃料の分裂で直接生成物（ すなわち、いわゆる「核分裂フラグメント」）として形成される元素、およびこ のような直接生成物からβ崩壊によって形成される生成物である。核分裂生成物 には、Ｂａ、Ｚｒ、Ｔｅ、Ｃｓ、Ｃｅなどの元素を含め、セレンからセリウムま での範囲の元素が含まれる。 本発明の方法によって処理される表面上の汚染物質として存在できる非放射性 重金属としては、工業プラント周囲で汚染物質としてよくみられるコバルト、ク ロム、鉛、カドミウム、水銀などの有毒金属などがある。 本発明がさらによく理解されるために、次に、本発明による方法の工程概略図 を示す添付図面を参照しながら、実施例を単なる例証として説明する。 図面は、フィードストックを調製するために微生物と栄養分が一緒に運ばれて くる本発明の方法の工程概略図を示す。次にこのフィードストックを、除染する 表面に、例えば、噴霧法、フラッド法またはゲル法などの所望の方法で塗布する 。新しいフィードストックまたは栄養分を繰り返し加えるか連続的に加え、さら に熱、湿度、あるいはその他のパラメータの適切な環境条件を適用することによ って微生物の増殖を維持し、必要な酸または代謝物の生成を維持する。反応が進 行するにつれて、除染工程中に生じた浸食生成物を除去してもよい。フィードス トックと栄養分のいずれか一方またはその両方を再循環し、反応を維持し、さら に費用およびこれらの起源からの汚染を最小限に抑ることができる。いったん必 要な浸食量または浸食の深さが達成されると、フィードストックや栄養分の供給 を中止するか、細菌や真菌が死滅する条件を適用することによって、反応を停止 できる。いったん浸食反応が終われば、処理中に形成された死んだバイオマスを 処理して分離し、成分を適宜隔離する。 上記の一例は、アスペルギルス・カーボンアリウス（Aspergillus carbonariu s）の胞子を懸濁液状で前処理表面に塗布する除染具体例であり、前処理は、例 えば、ショ糖や糖蜜の炭素源などの栄養源溶液による処理である。胞子が発芽し て真菌が増殖するにつれて生成されるクエン酸は、具体的にはクエン酸カルシウ ムを形成するが、このクエン酸カルシウムは不溶性である。また、クエン酸は表 面上に存在できる重金属汚染物質の大部分とクエン酸の重金属塩を形成する。例 えば、クエン酸の重金属塩を除去するのに適切な処理プラントを通る循環液によ っ て可溶性の汚染物質クエン酸塩を系から除去する。固体の浸食生成物は、上述の 公知の技術によって除去できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 汚染物質を有するセメント質表面または金属質表面を除染する方法にお いて、上記表面に少なくとも一種類の微生物を、少なくとも一種類の上記微生物 の増殖の助けとなる条件で供給するステップと、上記表面を所望の深さまで浸食 するために、上記微生物の増殖と、酸またはその他の代謝物との生成の助けとな る上記条件を維持するステップと、少なくとも上記所望の深さの浸食を達成する と同時に増殖の助けとなる上記条件を停止するステップと、上記浸食の生成物を 除去するステップと、上記浸食生成物を処理するステップと、上記処理済浸食生 成物を処分するステップを含み、少なくとも一種類の上記微生物がクエン酸を生 成する微生物であることを特徴とする方法。 ２． 上記クエン酸が、アスペルギルス(Aspergillus)属［たとえば、アスペ ルギルス・ニガー(A．niger)、アスペルギルス・ウェンティ(A．wentii)、アス ペルギルス・カーボンアリウス(A．carbonarius)など］、グリオクラジウム(Gli ocladium)属、トリコデルマ(Trichoderma)属、スコプラリオプシス属、パエシロ マイスス(Paecilomyces)属、ペニシリウム属、ムコール属、サッカロマイコプシ ス・リポリチカ(Saccharomycopsis lipolytica)、アートバクテル(Arthobacter) 属、およびロードコカス(Rhodococcus)属を含む一群から選ばれる真菌から生成 されることを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３． 上記クエン酸が酵母から生成されることを特徴とする請求項１に記載の 方法。 ４． 除染する上記表面から隔たった所で接種原を調製することを特徴とする 請求項１〜３のいずれかに記載の方法。 ５． 上記表面に塗布する前に、上記接種原を栄養培地と混合しフィードスト ックを形成することを特徴とする請求項４に記載の方法。 ６． 上記接種原または上記フィードストックをキャリア媒体に組み込むこと を特徴とする請求項４または請求項５に記載の方法。 ７． 上記キャリア媒体がペイント、または泡のいずれかから選ばれることを 特徴とする請求項６に記載の方法。 ８． クエン酸を生成する上記微生物によるコロニー形成を促進するために、 上記表面を前処理することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の方法。 ９． 上記前処理が、微生物培養を形成するバイオフィルム状であることを特 徴とする請求項８に記載の方法。 １０． 上記表面をクエン酸で前処理することを特徴とする請求項８に記載の 方法。 １１． 上記表面を炭素源で前処理することを特徴とする請求項８に記載の方 法。 １２． 噴霧法、フラッド法、トリクル法、およびペイント法を含む一群から 選ばれる方法で、クエン酸を生成する少なくとも一種類の上記微生物を表面に塗 布することを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。