Development of a novel system consisting of catch crop cultivation and L-lactate fermentation of harvested biomass for nitrate groundwater pollution control and resource recovery

• Project/Area Number: 21310054
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Environmental technology/Environmental materials
• Research Institution: Kochi University
• Principal Investigator: FUJIWARA Taku 高知大学, 教育研究部・自然科学系, 教授 (10314981)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): OHTOSHI Kunio 高知大学, 教育研究部・自然科学系, 教授 (00127060) ; MAEDA Morihiro 岡山大学, 環境学研究科, 准教授 (00355546) ; AKAO Satoshi 鳥取大学, 工学研究科, 助教 (30448196) ; NAGARE Hideaki 岡山大学, 環境学研究科, 准教授 (60359776)
• Project Period (FY): 2009 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000); Fiscal Year 2011: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2010: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2009: ¥10,660,000 (Direct Cost: ¥8,200,000、Indirect Cost: ¥2,460,000)
• Keywords: 環境負荷低減技術 / 環境修復技術 / クリーニング作物 / 乳酸発酵 / 資源循環システム / 地下水汚染 / 亜酸化窒素 / 窒素 / リン / 資源循環

Research Abstract

Catch crop cultivation followed by flood irrigation simultaneously realized the reduction of nitrogen leaching and removal of salts accumulated in the topsoil of greenhouse horticulture. Polysaccharides in the corn biomass cultivated as a catch crop was easily hydrolyzed, and the L-lactate fermentation using sugars derived from the biomass was demonstrated. Around 80% of phosphorus in the corn biomass was recovered by soaking powdered biomass in distilled water and calcium addition to the extract. These results demonstrated that the proposed system was effective for the prevention of nitrate groundwater pollution and resource recovery.

Research Products

• [Journal Article] Comparison of Simultaneous and Separate Processes : Saccharification and Thermophilic L-Lactate Fermentation of Catch Crop and Aquatic Plant Biomass (2012)
  • Author(s): S. Akao, K. Maeda, S. Nakatani, Y. Hosoi, H. Nagare, M. Maeda, T. Fujiwara
  • Journal Title: Environmental Technology Volume: (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comparison of Simultaneous and Separate Processes : Saccharification and Thermophilic 1-Lactate Fermentation of Catch Crop and Aquatic Plant Biomass (2012)
  • Author(s): 赤尾聡史, 前田光太郎, 永禮英明, 前田守弘, 藤原拓, ほか2名
  • Journal Title: Environmental Technology Volume: (印刷中) Issue: 13 Pages: 1523-1529
  • DOI: 10.1080/09593330.2012.669412
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ソフトバイオマスを原料とした酵素糖化における各種前処理の糖化効率比較 (2011)
  • Author(s): 前田光太郎、赤尾聡史、細井由彦、永禮英明、前田守弘、藤原拓
  • Journal Title: 土木学会論文集G(環境) Volume: 67巻
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 回収・再資源化を目的としたバイオマスからの元素抽出 (2011)
  • Author(s): 永禮英明、藤原拓、赤尾聡史、前田守弘、山根信三
  • Journal Title: 土木学会論文集G(環境) Volume: 67巻
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 回収・再資源化を目的としたバイオマスからの元素抽出 (2011)
  • Author(s): 永禮英明, 藤原拓, 赤尾聡史, 前田守弘, ほか1名
  • Journal Title: 土木学会論文集G(環境) Volume: 67巻 Pages: 461-466
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ソフトバイオマスを原料とした酵素糖化における各種前処理の糖化効率比較 (2011)
  • Author(s): 前田光太郎, 赤尾聡史, 永禮英明, 前田守弘, 藤原拓, ほか1名
  • Journal Title: 上木学会論文集G(環境) Volume: 67巻 Pages: 433-440
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] クリーニングクロップ栽培と湛水の組み合わせによるハウス土壌集積塩類の除去特性 (2010)
  • Author(s): 井上賢大、近藤圭介、藤原拓、前田守弘、高岡昌輝、大年邦雄、山根信三、永禮英明、赤尾聡史
  • Journal Title: 環境工学研究論文集 Volume: 47巻 Pages: 273-279
• [Journal Article] トウモロコシからのリン抽出方法の検討 (2010)
  • Author(s): 永禮英明、井上司、藤原拓、赤尾聡史、前田守弘、山根信三
  • Journal Title: 環境工学研究論文集 Volume: 47巻 Pages: 459-464
• [Journal Article] トウモロコシからのリン抽出方法の検討 (2010)
  • Author(s): 永禮英明
  • Journal Title: 環境工学研究論文集 Volume: 47 Pages: 459-464
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] クリーニングクロップ栽培と湛水の組み合わせによるハウス土壌集積塩類の除去特性 (2010)
  • Author(s): 井上賢大
  • Journal Title: 環境工学研究論文集 Volume: 47 Pages: 273-279
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Catch Crop Cultivation for Diffuse Agricultural Pollution Control and Resource Recovery (2011)
  • Author(s): Taku Fujiwara
  • Organizer: The 4^<th> CESE Conference
  • Place of Presentation: Tainan City, Taiwan
  • Year and Date: 2011-09-26
• [Presentation] Catch crop cultivation for diffuse agricultural pollution control and resource recovery (2011)
  • Author(s): 藤原拓, 前田守弘, 永禮英明, 赤尾聡史, 大年邦雄, ほか4名
  • Organizer: The 4^<th> CESE Conference
  • Place of Presentation: 台南市(台湾)
  • Year and Date: 2011-09-26
• [Presentation] 有機物施用畑における窒素循環と硝酸性窒素の溶脱 (2011)
  • Author(s): 前田守弘
  • Organizer: 日本土壌肥料学会2011年度つくば大会シンポジウム-家畜排せつ物の利活用と水質問題から考える有機物管理の次世代パラダイム-、日本土壌肥料学会
  • Place of Presentation: つくば市
  • Year and Date: 2011-08-10
• [Presentation] 、原位置脱窒の水素供与体として用いるポリ乳酸の溶解特性に関する基礎実験 (2011)
  • Author(s): 松本智也
  • Organizer: 日本土壌肥料学会
  • Place of Presentation: つくば市
  • Year and Date: 2011-08-10
• [Presentation] 有機物施用畑における窒素循環と硝酸性窒素の溶脱 (2011)
  • Author(s): 前田守弘
  • Organizer: 日本土壌肥料学会2011年度つくば大会
  • Place of Presentation: つくば市国際会議場(茨城県)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-08-10
• [Presentation] Comparison of Simultaneous and Separate Process : Saccharification and Thermophilic L-Lactate Fermentation of Catch Crop and Aquatic Plant Biomass (2011)
  • Author(s): S. Akao
  • Organizer: 8th IWA International Symposium on Waste Management Problems in Agro-Industries
  • Place of Presentation: Izmir, Turkey
  • Year and Date: 2011-06-22
• [Presentation] Nutrient Recovery from Biomass Cultivated as Catch Crop for Removing Accumulated Fertilizer in Farm Soil (2011)
  • Author(s): H. Nagare
  • Organizer: 8th IWA International Symposium on Waste Management Problems in Agro-Industries
  • Place of Presentation: Izmir, Turkey
  • Year and Date: 2011-06-22
• [Presentation] Reduction of Nitrate Leaching from Greenhouse Soil by Catch Crop Cultivation : Effect of Soil Water Content (2011)
  • Author(s): K. Kondo
  • Organizer: 8th IWA International Symposium on Waste Management Problems in Agro-Industries
  • Place of Presentation: Izmir, Turkey
  • Year and Date: 2011-06-22
• [Presentation] Reduction of Nitrate Leaching from Greenhouse Soil by Catch Crop Cultivation : Effect of Soil Water Content (2011)
  • Author(s): 近藤圭介, 藤原拓, 前田守弘, 永禮英明, 赤尾聡史, 大年邦雄, ほか2名
  • Organizer: 8th IWA International Symposium on Waste Management Problems in Agro-Industries
  • Place of Presentation: イズミール(トルコ)
  • Year and Date: 2011-06-22
• [Presentation] Nutrient Recovery from Biomass Cultivated as Catch Crop for Removing Accumulated Fertilizer in Farm Soil (2011)
  • Author(s): 永禮英明, 藤原拓, 赤尾聡史, 前田守弘, ほか6名
  • Organizer: 8th IWA International Symposium on Waste Management Problems in Agro-Industries
  • Place of Presentation: イズミール(トルコ)
  • Year and Date: 2011-06-22
• [Presentation] Comparison of Simultaneous and Separate Process, Saccharification and Thermophilic L-Lactate Fermentation of Catch Crop and Aquatic Plant Biomass (2011)
  • Author(s): 赤尾聡史, 永禮英明, 前田守弘, 藤原拓, ほか3名
  • Organizer: 8th IWA International Symposium on Waste Management Problems in Agro-Industries
  • Place of Presentation: イズミール(トルコ)
  • Year and Date: 2011-06-22
• [Presentation] ライシメーターでの短期栽培によるクリーニングクロップの土壌浄化効果の評価 (2011)
  • Author(s): 近藤圭介
  • Organizer: 第45回日本水環境学会年会
  • Place of Presentation: 北海道大学(北海道)
  • Year and Date: 2011-03-20
• [Presentation] ライシメーターでの短期栽培によるクリーニングクロップの土壌浄化効果の評価 (2011)
  • Author(s): 近藤圭介
  • Organizer: 第45回日本水環境学会年会
  • Place of Presentation: 札幌市
  • Year and Date: 2011-03-18
• [Presentation] クリーニングクロップ栽培によるハウス土壌の面的浄化効果の評価 (2011)
  • Author(s): 藤原拓
  • Organizer: 第45回日本水環境学会年会
  • Place of Presentation: 札幌市
  • Year and Date: 2011-03-18
• [Presentation] クリーニングクロップ栽培によるハウス土壌の面的浄化効果の評価 (2011)
  • Author(s): 藤原拓
  • Organizer: 第45回日本水環境学会年会
  • Place of Presentation: 北海道大学(北海道)
  • Year and Date: 2011-03-18
• [Presentation] 畑地における有機物施用と窒素環境負荷 (2011)
  • Author(s): 前田守弘
  • Organizer: 第28回土水研究会-温暖化緩和策と土・水圏の物質循環研究の接点
  • Place of Presentation: 農林水産技術会議事務局 筑波事務所(つくば)茨城県(招待講演)
  • Year and Date: 2011-02-23
• [Presentation] Analyzing nitrogen pollution in Kasaoka- bay reclaimed fields by using stable isotope natural abundances (2010)
  • Author(s): 前田守弘
  • Organizer: 5th International Nitrogen Conference 2010
  • Place of Presentation: ニューデリ(インド)
  • Year and Date: 2010-12-03
• [Presentation] 溶解性の異なる有機物を添加した砂カラムによる地下水の硝酸性窒素除去 (2010)
  • Author(s): 松本智也
  • Organizer: 第47回環境工学研究フォーラム
  • Place of Presentation: 高知市
  • Year and Date: 2010-11-13
• [Presentation] Simultaneous Saccharification and L-Lactate Fermentation of an Aquatic Plant(Trapa) under Unsterile Condition by Bacillus coagulans (2010)
  • Author(s): S. Akao
  • Organizer: IWA World Water Congress & Exhibition
  • Place of Presentation: モントリオール(カナダ)
  • Year and Date: 2010-09-20
• [Presentation] Simultaneous saccharification and L-lactate fermentation of an aquatic plant (Trapa) under unsterile condition by Bacillus coagulans (2010)
  • Author(s): 赤尾聡史
  • Organizer: IWA World Water Congress & Exhibition
  • Place of Presentation: モントリオール(カナダ)
  • Year and Date: 2010-09-20
• [Presentation] 笠岡湾干拓地内における水質汚染の現状と安定同位体比による汚染源の推定 (2010)
  • Author(s): 浅野裕一
  • Organizer: 日本土壌肥料学会2010年度北海道大会
  • Place of Presentation: 北海道大学農学部・クラーク会館(北海道)
  • Year and Date: 2010-09-09
• [Presentation] クリーニング作物によるハウス土壌の面的浄化と収穫物資源化を目指した組成解析 (2010)
  • Author(s): 井上賢大
  • Organizer: 第13回日本水環境学会シンポジウム
  • Place of Presentation: 京都市
  • Year and Date: 2010-09-08
• [Presentation] クリーニング作物によるハウス土壌の面的浄化と収穫物資源化を目指した組成解析 (2010)
  • Author(s): 井上賢大
  • Organizer: 第13回日本水環境学会シンポジウム
  • Place of Presentation: 京都大学吉田キャンパス(京都府)
  • Year and Date: 2010-09-08
• [Presentation] クリーニングクロップ栽培時のpFが窒素溶脱および亜酸化窒素放出に及ぼす影響 (2010)
  • Author(s): 井上賢大
  • Organizer: 平成22年度農業農村工学会
  • Place of Presentation: 神戸市
  • Year and Date: 2010-09-02
• [Presentation] クリーニングクロップ栽培時のpFが窒素溶脱および亜酸化窒素放出に及ぼす影響 (2010)
  • Author(s): 井上賢大
  • Organizer: 平成22年度農業農村工学会
  • Place of Presentation: 神戸大学六甲台第2キャンパス(兵庫県)
  • Year and Date: 2010-09-02
• [Presentation] 安定同位体比を用いた笠岡湾干拓地内窒素汚染の解析 (2010)
  • Author(s): 前田守弘
  • Organizer: 平成22年度農業農村工学会
  • Place of Presentation: 神戸大学六甲台第2キャンパス(兵庫県)
  • Year and Date: 2010-09-01
• [Presentation] ハウス土壌集積窒素の植物浄化におけるpFの影響 (2010)
  • Author(s): 藤原拓
  • Organizer: 第44回日本水環境学会
  • Place of Presentation: 福岡大学七隈キャンパス
  • Year and Date: 2010-03-15
• [Presentation] 資源回収を目的とした植物中窒素・リン抽出方法の検討 (2010)
  • Author(s): 永禮英明
  • Organizer: 第44回日本水環境学会
  • Place of Presentation: 福岡大学七隈キャンパス
  • Year and Date: 2010-03-15
• [Presentation] ハウス土壌集積窒素の植物浄化におけるpFの影響 (2010)
  • Author(s): 藤原拓
  • Organizer: 第44回日本水環境学会
  • Place of Presentation: 福岡県、福岡大学
  • Year and Date: 2010-03-15
• [Presentation] 資源回収を目的とした植物中窒素・リン抽出方法の検討 (2010)
  • Author(s): 永禮英明
  • Organizer: 第44回日本水環境学会
  • Place of Presentation: 福岡県、福岡大学
  • Year and Date: 2010-03-15
• [Presentation] 畑地における有機物施用と窒素環境負荷 (2010)
  • Author(s): 前田守弘
  • Organizer: 第28回土水研究会-温暖化緩和策と土・水圏の物質循環研究の接点
  • Place of Presentation: つくば市
  • Year and Date: 2010-02-23
• [Presentation] 岡山県南東部畑作地帯における窒素・リン負荷の実態調査 (2009)
  • Author(s): 松本智也
  • Organizer: 第55回日本土壌肥料学会
  • Place of Presentation: 京都府、京都大学
  • Year and Date: 2009-09-15
• [Book] 植物機能のポテンシャルを活かした環境保全・浄化技術-地球を救う超環境適合・自然調和型システム-第1章3節「クリーニングクロップによるハウス土壌の面的浄化と収穫物資源化」 (2011)
  • Author(s): 藤原拓、永禮英明、前田守弘、赤尾聡史
  • Publisher: シーエムシー出版
• [Book] 植物機能のポテンシャルを活かした環境保全・浄化技術-地球を救う超環境適合・自然調和型システム-第1章3節「クリーニングクロップによるハウス土壌の面的浄化と収穫物資源化」 (2011)
  • Author(s): 薄原拓, 永禮英明, 前田守弘, 赤尾聡史
  • Publisher: シーエムシー出版