2018 Fiscal Year Annual Research Report
Control and anomaly detection algorithm for methane fermentation by using information of reaction intermediate and microbial fuel cell
| Project/Area Number |
16H05003
|
|---|
| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
|---|
Principal Investigator |
東城 清秀 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (40155495)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
帖佐 直 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (10355597)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 水素－メタン2段発酵 / 発酵液pH / 有機酸 / pHバッファ / 微生物電池 / アノード電極 / バイオフィルム / 発電 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
メタン発酵は多様な菌群が関与する発酵であるが、発酵過程を水素発酵－メタン発酵の2段階とすることで、バイオガスの生成量を増大させることができる。本研究では、原料の分解性を高めてバイオガス生成量の増大化を図るために、原料を加圧熱水処理して発酵に供試する方式を採用した。加圧熱水処理した原料を用いると、発酵初期に急速に多量の有機酸が生成され、pHが著しく低下して発酵が大きく抑制される。
本年度は、発酵液pHの安定化方策として、一般的に廃棄物となっている卵殻をpHバッファとして利用することを検討した。0.5mm内に粉砕した卵殻（主成分は炭酸カルシウム）と800℃の高温で処理した卵殻（主成分は酸化カルシウム）を1～5 g/L添加して発酵液のpH安定性とバイオガス発生量を調べた。その結果、pHバッファとして粉砕卵殻を1 g/L添加した発酵液が最もpHが安定し、水素ガス生成量が最大となることが分かった。高温処理した卵殻は発酵液のpH安定性では優れるものの、バイオガス生産を抑制することが判明した。
微生物電池を発酵システムに組み入れて、発酵液内に生成する有機酸を消費させて電気を生成し、併せて発酵液のpHを安定化させる手法について検討した。アノード電極に形成されるバイオフィルムが有機物の分解と有機酸の消費に大きな影響を及ぼすことから、バイオフィルムの微生物源として水田泥土、下水汚泥、メタン発酵消化液を供試してアノード電極にバイオフィルムを形成させ、有機酸の消費特性と発電性能を調べた。その結果、下水処理場の返送汚泥を菌源とするアノードの微生物電池が有機酸の消費と発電性能に優れていることが判明した。
|
| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
|
