2017 Fiscal Year Annual Research Report
下水汚泥の嫌気性消化高効率化に資する土着PHA蓄積菌を活用した汚泥改質技術の開発
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16H03000
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
井上 大介 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70448091)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
池 道彦 大阪大学, 工学研究科, 教授 (40222856)
黒田 真史 大阪大学, 工学研究科, 助教 (20511786)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | バイオマス利活用 / 下水汚泥 / ポリヒドロキシアルカン酸 / 嫌気性消化 / 微生物解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、下水汚泥の嫌気性消化を高効率化させるための革新的な汚泥改質技術として、下水汚泥中に生息するRhodocyclaceae科のポリヒドロキシアルカン酸（PHA）蓄積菌を活用し、PHA含量を大幅に高める技術の開発を目指しており、課題１『下水汚泥中におけるRhodocyclaceae科PHA蓄積菌の分布解析』、課題２『Rhodocyclaceae科PHA蓄積菌のPHA蓄積特性の評価』、課題３『Rhodocyclaceae科PHA蓄積菌を活用した下水汚泥の迅速PHA高含量化の検討』、課題４『PHA高含量化汚泥のメタン生成ポテンシャルの評価』の４つの検討課題に取り組んでいる。
課題１では、前年度に引き続き、特異的PCRシステムの開発を進めた。課題２では、Azoarcus属、Thauera属、Zoogloea属より選抜した標準菌株を用い、異なる基質を用いた場合のPHA蓄積能（PHA蓄積速度、最大PHA蓄積量、PHA収率）を評価した。その結果、Zoogloae属細菌では、基質によっては最大で70%強までPHAを蓄積できることを明らかにした。課題３では、①集積を行わずに下水汚泥のPHA含量を直接高める方法、②短期間の集積を行った汚泥を用いてPHA含量を高める方法について検討した。①では、fed-batch式で基質を添加することにより、24時間で30%強のPHAを蓄積させることができた。他方、②では、2日間程度の集積により、60%程度までPHAを蓄積する微生物群集を得ることができた。また、課題４では、様々な処理方式より採取した汚泥を対象として、有機物組成の調査と中温嫌気性消化におけるメタン生成ポテンシャルの評価を実施した。
また、本研究に関連する成果の一部は、査読付論文2編及び学会発表7件として発表し、成果公表に努めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
課題３『Rhodocyclaceae科PHA蓄積菌を活用した下水汚泥の迅速PHA高含量化の検討』については当初予定通りに遂行し成果を得ることができている。また、課題４『PHA高含量化汚泥のメタン生成ポテンシャルの評価』も中温嫌気性消化に関して十分な成果が得られ、概ね順調に遂行できている。一方、課題２『Rhodocyclaceae科PHA蓄積菌のPHA蓄積特性の評価』では、Rhodocyclaceae科細菌の基本的なPHA蓄積能を詳細に明らかにすることができたものの、影響因子に関する検討が当初予定より少し遅れ気味であり、今後注力すべき課題の一つである。また、課題１『下水汚泥中におけるRhodocyclaceae科PHA蓄積菌の分布解析』は、処理方式ごとのRhodocyclaceae科PHA蓄積菌の明確な分布特性を明らかにすることに注力する必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度は以下の検討を進めることにより、目標達成を目指す。
課題２『Rhodocyclaceae科PHA蓄積菌のPHA蓄積特性の評価』については、PHA蓄積に好適な環境条件を明らかにし、課題３『Rhodocyclaceae科PHA蓄積菌を活用した下水汚泥の迅速PHA高含量化の検討』におけるPHA高含量化条件の最適化の参考となるデータを取得することに努める。課題３では、平成29年度に引き続き、①集積を行わずに下水汚泥のPHA含量を直接高める方法、②短期間の集積を行った汚泥を用いてPHA含量を高める方法の2種類について検討を進める。②では目標のPHA含量には達したものの時間の短縮化が必要であり、そのための改良について検討を進める。また、①では課題２の成果も踏まえ、Rhodocyclaceae科PHA蓄積菌をうまく活性化させることで目標達成に向けて検討を進める。課題４では、高温嫌気性消化に関する成果を得るとともに、課題３で得られたPHA含量の高い汚泥におけるメタン生成ポテンシャルを評価し、PHA含量や有機物組成とメタン生成ポテンシャルの関連性について検討する。
また、国内外における学会発表、及び学術雑誌への投稿を引き続き積極的に行い、国内外における研究成果の速やかな発信と、それに基づく研究発展に努める予定である。
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