Efficiency of AZ compound as a bio-desalination and a bio- treatment of saline wastewater and applied for irrigation

飲用にも農作物の栽培にも適さないほど塩分が強すぎる水は、世界の多くの地域で深刻化している問題です。家庭や工場からの廃水に塩分が混ざると、伝統的な方法では容易に浄化できない毒性の強いスープへと変化してしまいます。この課題は二重の性質を持っています。すなわち、水には植物を死滅させる高レベルの溶解塩が含まれている一方で、土壌を汚染する有機廃棄物や重金属も大量に含まれているという点です。科学者たちは、この問題を解決するために自然そのものを利用する方法、つまり廃棄物を「食べる」ことができる微生物や、塩分濃度の高い環境でも生存できる微生物に着目し、長年研究を続けてきました。目標は、塩分を抜き取ると同時に有害な汚染物質をも除去できる生物学的な手法を見出し、廃棄物を農業のための資源へと変えることです。

最近の研究において、エジプトのアイン・シャムス大学の研究者が、「AZ化合物」と呼ばれる特定の生物学的混合物がこの二重の任務を遂行できるかどうかをテストしました。AZ化合物は、さまざまな種類の細菌を研究室で培養し、それらを混ぜ合わせることで作成された強力な洗浄チームです。研究者は、ラス・スドルルの研究ステーションから回収された高塩分廃水のサンプルを取り、制御されたリアクター（反応器）に入れました。このリアクターは、細菌が繁殖できる自然環境を模して、温暖で安定した温度に保たれ、空気が供給されていました。チームは、この細菌混合物を塩水に投入し、2日間にわたって経過を観察しながら、定期的にサンプルを採取して変化を測定しました。

結果は、細菌が迅速かつ効果的に機能したことを示しました。24時間以内に、AZ化合物は全溶存固形物（すべての塩分とミネラルの指標）を、ほぼ70%減少させました。水は当初、21,000 ppmを超える非常に高い塩分濃度で始まりましたが、わずか6,000 ppm強まで低下しました。これは劇的な減少であり、ほとんどの用途には塩分が多すぎる水を、使用可能な状態に近いものへと変貌させたのです。同時に、細菌は水中の有機廃棄物をも浄化しました。彼らは、水の汚染度を示す標準的な指標である生物化学的酸素要求量（BOD）および化学的酸素要求量（COD）を80%以上除去しました。また、環境中に放出されると有害な藻類の大量発生を引き起こす可能性のある栄養素である、リン酸塩のほぼすべてと、アンモニア態窒素の大部分も取り除きました。

単に水をきれいにするだけでなく、AZ化合物は重金属のフィルターとしても機能しました。研究によると、細菌はアルミニウム、鉄、マンガン、ホウ素、バナジウム、亜鉛といった毒性元素を大幅に除去しました。例えば、この処理によってアルミニウムとバナジウムは80%以上、鉄は70%以上が除去されました。このプロセスは水の酸性度を変えることはなく、実験中、酸度は安定していました。このことは、細菌が単に問題を覆い隠しているのではなく、新たな化学的不均衡を生み出すことなく、汚染物質を能動的に分解または吸収していることを示唆しています。

この浄化された水が実際に農業に安全で有用であるかどうかを確認するため、研究者はイネを用いた第二の実験を行いました。イネは塩分に敏感な作物であり、本研究で使用された「ギザ179」として知られる品種は、一定の乾燥や塩分に対して耐性を持つことで知られています。研究者は温室内のポットでイネを栽培し、植物を3つのグループに分けました。1つ目のグループには新鮮な水道水を、2つ目のグループには未処理の高塩分廃水を、そして3つ目のグループにはAZ化合物によって処理された水を供給しました。未処理の高塩分廃水を与えられたイネは、全く成長せず、収穫量もゼロでした。対照的に、処理された水を与えられたイネは旺盛に成長しました。それらは高さ約58センチメートルに達し、30個の穂を形成し、健全な根と茎を発達させました。新鮮な水道水を与えられた植物には完全には及びませんでしたが、何の処理も受けていない植物と比較すれば、はるかに優れた成長を見せました。

本研究は、AZ化合物が塩分を含む廃水を灌漑用の資源へと変えるための実行可能な手法であることを結論付けています。細菌の混合物を用いることで、単一のプロセスで、水の脱塩と有機廃棄物および重金属の浄化を行うことができます。処理された水は、温室条件下において主要な食料作物であるイネの成長を支えることが示されました。このことは、このような生物学的なアプローチが、淡水が不足し塩分を含む廃水が豊富な地域において、規模を拡大し野外でのテストを行うことを前提として、実用的な解決策を提供できる可能性を示唆しています。本研究は、自然界の微小な働き手を利用することで、複雑な環境問題を解決できることを強調しており、危険な廃棄物の流れを、人々を養うための水へと変えることができるのです。