汚水処理による必須栄養素の生産 -ビタミンB12-
ビタミンB12は、コバルトを含む複雑な分子構造を持ち、ビタミン類の中では唯一人工的な合成はほぼ不可能です。このため、工業的には細菌等を使って生産されています。
ビタミンB12を合成可能な生物は、大部分が細菌類であり、その殆どは嫌気性のものです。
このように、合成が難しい複雑な分子で、合成できる生物も嫌気性細菌に限られるという特殊な条件をもつビタミンB12は、ビタミン類の中でも食品に含まれる量が少なく、特に希少価値が高いと言えます。
また、生態系の底辺を支える植物プランクトンや動物プランクトンの多くは、ビタミンB12を必須栄養素として要求します。
藍藻を始めとする微細藻類やノリなどの海洋藻類は、その増殖にビタミンB12が必須で、これらを捕食するマイワシ等の海魚、アサリやハマグリ等の二枚貝、アユ等の淡水魚、タニシやシジミ等の貝類も、ビタミンB12を多く含みます。
また、微細藻類を捕食するカイアシ類やワムシ、ミジンコ類などの動物プランクトンにもビタミンB12が必要であり、これらを主に捕食するカタクチイワシ、サバやサンマ等の海魚やクラゲにも、ビタミンB12が多く含まれています。
また、甲殻類のアミ、エビ、カニにもビタミンB12が多く含まれます。これらは大型魚などの主要なエサとなります。
よって、生態系ピラミッドを支える重要な底辺の基礎生物の多くは、ビタミンB12を特に多く必要としていることが分かります。
ビタミンですので、必要量は他の栄養成分に比べて非常に少ないのですが、これが無ければ増殖や成長が制限されてしまう重要なものです。
ビタミンB12は特に、一次生産者である微細藻類の増殖には、他のビタミンＢ類（B1やB7など）よりも重要であるとされています。恐らく他の生物（動物プランクトンなど）にも、特に重要な成分であると思われます。
これで、ビタミンB12を合成できる微生物や条件は限られている、となるとビタミンB12が自然界の生物生産全体のボトルネックになる可能性があることになります。
実際、赤潮の発生と窒素リン濃度との相関は低く、渦鞭毛虫類が多く必要とするビタミンＢ12が発生因子として疑われているし、海域の植物プランクトンの生産律速因子として、フルボ酸鉄と並んでビタミンＢ12が最近になって考えられているようです。
海の藻類の複合体である焼きのりの成分を以下に示します。
焼きのり（100ｇ中の含有量（水分2.3ｇ））
窒素 ： 7000 mg/100g （推定値：リンの10倍）
リン ： 700 mg/100g
ビタミンB1 ： 0.69 mg/100g
ビタミンB3 ： 11.3 mg/100g
ビタミンB12 ： 0.058 mg/100g
このように、リンは窒素の約十分の一、鉄は数100分の一、ビタミンＢ1とＢ3は数百分の一から数千分の一で、ビタミンＢ12は他のビタミンＢの数十分の一から数百分の一しかありません。
ビタミンＢ12を多く含むとされる海苔でさえこのレベルです。
微量な成分ほど少量の添加で大きな効果を出すことができる、という考えからみるとビタミンＢ12ほど、その効果が期待できる成分は他に無いでしょう。必要量は、よく言われるフルボ酸鉄の数百分の一です。
プランクトンの生産を考えるときに、このビタミンB12の供給はとても重要なファクターになります。
汚水処理施設には、腸内細菌が流入し、かつ処理工程で嫌気部や消化タンク等の嫌気性細菌が多量に生息する場所があるため、ビタミンＢ１２を生産する場所として見ることができます。
実際、昔名古屋の下水処理場でビタミンＢ１２の分離、生産が試みられたことがあります。
ただし、どこの汚水処理施設でもビタミンＢ１２が多く産出されるわけではありません。
鹿児島大学の昭和56年の研究によると、下水処理場に流入する下水中のビタミンＢ１２の濃度は約0.1μg/Ｌで、処理後の放流水では0.04μg/Ｌになり、約半分が除去されています。
また、海水中のビタミンＢ１２の濃度は約0.015μg/Ｌであり、放流水はこれの２〜３倍にすぎません。それほど高濃度にはなっておらず、ビタミンＢ１２の生産量としては少ない感じがします。
ところが、これが消化汚泥脱離液になると、２．４μg/Ｌと６０倍に跳ね上がります。これはメタン菌をはじめとする嫌気性細菌の生産によるものです。
実際、現在微細藻類の培養液として、消化汚泥脱離液が注目されており、佐賀県では、特にビタミンＢ１２を必要とするミドリムシの培養試験プラントが実働しています。
このように、汚水処理施設のビタミンＢ１２生産量は、その処理工程によって大きく変化します。
プランクトンプラントとしては、ビタミンＢ１２の生産量を多くする方法を見つけ出し、プランクトンを生産する目的で、汚水処理施設やその運転方法を考えてみたいと思います。
また、単にビタミンＢ１２を多く流せばよい、というものではありません。赤潮やアオコの原因となる渦鞭毛藻や藍藻もビタミンＢ１２は大好きで高濃度で含有しています。
生態系にうまく乗るような放流方法についても考えていきます。