2016 Fiscal Year Research-status Report

メタン発酵消化液中での藻類と硝化菌共培養による硝酸化成の促進および肥料化への展開

Research Project

Project/Area Number	15K12246
Research Institution	Osaka Prefecture University
Principal Investigator	北宅善昭大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 教授 (60169886)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	遠藤良輔大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 助教 (10409146)
Project Period (FY)	2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords	硝化 / メタン発酵 / 微細藻類
Outline of Annual Research Achievements	メタン発酵による有機性廃棄物処理技術普及の足かせとなっていた消化液処理問題を解決することを目標に、消化液に高濃度で含まれ、高等植物にとって有害なアンモニア態窒素（NH4+-N）を、高等植物が好む硝酸態窒素（NO3―-N）へ変換（硝酸化成）して、植物養液栽培用肥料とする技術開発の一環として、以下の検討を行った。生ごみを基質とするメタン発酵の消化液を接触酸化槽で硝化処理したところ、その硝化消化液中の多量肥料要素の濃度は、Mgを除き、養液栽培用標準液体肥料とほば同じ値を示した。メタン発酵から発生する消化液を養液栽培に利用するにあたり、接触酸化法による硝化は有効な前処理であり、硝化消化液は、必要なMgの量を添加すれば、多量肥料要素について養液栽培用標準液体肥料の代替が可能である。硝化消化液を用いてEuglena gracilisを培養した場合に、その比増殖速度は、標準的な培養液であるCramer-Myers 培地と同程度であった。加えて、培養後の培養液は、NH4+が供給培養液の10.5%低減される一方、他の多量肥料要素イオンは、培養前後で有意差がなかった。更に、培養後の培養液の多量肥料要素の濃度比は養液栽培用の標準的な培養液である園試処方とMgの比率が低いことを除いて、ほぼ同じであった。このことから、生ごみを基質とするメタン発酵の硝化消化液は、E. gracilisを高い比増殖度で増殖させるとともに、その培養残液は養液栽培用の液体肥料として利用の可能性があることが示唆された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 初年度（平成27年度）、硝化菌バイオフィルムの担体上での生成が不十分であり、硝化菌の増殖・活性が最大となる条件探索が予定より約6カ月遅れたため、それに続く28年度の計画もやや遅れが生じた。
Strategy for Future Research Activity	培養容器の容量を0.5 L、10 L、50 Lと順次大きくして、環境因子が藻・硝化菌の増殖に及ぼす影響を調査し、順次問題点を解決しながら、最適な高密度共培養システムを構築するため、主に以下の４課題について検討する。（1）培養槽の大型化に伴う槽内環境因子の変動の調査、およびその変動に応じた培養条件最適化を図る。（2）藻の大量生産に最適な高効率光利用型藻培養システム（薄層培養器法）を開発する。（3）藻と硝化菌の増殖安定化を図るための共培養技術の構築する。（4）物質循環型藻・硝化菌共培養システムの構築および物質循環の定量・最適化を検討する。（5）藻類培養後の硝化消化液を用いたレタスの溶液栽培試験を行い、メタン発酵消化液の肥料への転換技術を実証する。
Causes of Carryover	平成28年度は、培養容器の容量を0.5 L、10 L、50 Lと順次大きくして、環境因子が藻・硝化菌の増殖に及ぼす影響を調査し、順次問題点を解決しながら、最適な高密度共培養システムを構築する予定であった。しかし培養容器容量0.5 Lの実験までに留まり、当初計画で消費する予定の大型培養器の制作費用、実験用消耗品費用が少なくなった。
Expenditure Plan for Carryover Budget	培養容器の容量を10 L、50 Lと順次大きくして、環境因子が藻・硝化菌の増殖に及ぼす影響を調査し、順次問題点を解決しながら、最適な高密度共培養システムを構築するため、主に以下の２課題について、重点的に経費を投入する予定である。（1）培養槽の大型化に伴う槽内環境因子の変動の調査、およびその変動に応じた培養条件最適化を図る。（2）大型培養器を用いた場合の物質循環型藻・硝化菌共培養システムの構築および物質循環の定量・最適化を検討する。