2019 Fiscal Year Research-status Report

Redesign of sewage treatment plant by using energy-crops cultivation and biogas production from their biomass

Research Project

Project/Area Number	19K04663
Research Institution	University of Yamanashi
Principal Investigator	遠山忠山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (60431392)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	下水 / バイオマス / 資源化 / 創エネルギー / ウキクサ / 微細藻類
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、未利用資源である下水、処理水と消化液を利用してウキクサと微細藻類を栽培し、そのバイオマスをバイオガス化することによって、エネルギー生産を最大化した未来型下水処理場をデザインすることを目標としている。 2019年度は、『未利用下水資源を用いたウキクサと微細藻類のバイオマス生産の評価』を目標として、複数のウキクサと微細藻類を対象とし、下水処理場から採取した下水、処理水と消化液を用いて栽培実験を行った。窒素・リンの除去速度とバイオマス生産速度を定量した。この結果、実験に供したウキクサ種（Spirodela polyrhiza, Lemna minor, Lemna gibba, Landoltia punctata）の中でSpirodela polyrhizaが最も高い窒素・リン除去速度とバイオマス生産速度（0.19 kg-dry weight/m3/day）を示した。さらに、そのSpirodelaバイオマスを嫌気性消化することによって、高収量でメタンガス(485 NL-CH4/kg-dried biomass）が生産された。一方、今回の実験に供した微細藻類（Auxenochlorella protothecoides, Chlamydomonas reinhardtii, Chlorella vulgaris, Chlorocuccum sp., Euglena gracilis）の中では、Chlamydomonasが最も高いバイオマス生産速度を示した。以上のことから、未利用下水資源培養でのバイオエネルギー生産性の高いウキクサとしてSpirodelaと微細藻類としてChlamydomonasを選抜した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 2019年度は『未利用下水資源を用いたウキクサと微細藻類のバイオマス生産の評価』に取り組み、一連の実験から、バイオエネルギー生産性の高いウキクサとしてSpirodelaと微細藻類としてChlamydomonasを選抜することができた。当初計画した研究目標を達成することができたと評価できる。また、その成果を国際会議において1報、国内学会において1報発表し、学術論文2報を投稿準備中である。以上のことから、本研究の進捗状況を「おおむね順調に進展している」と評価した。
Strategy for Future Research Activity	2019年度に選抜したウキクサと微細藻類材料を対象にして、2020年度は、『増殖促進細菌のバイオマス生産促進メカニズムの解明と利用技術の確立』に取り組む。具体的には、SpirodelaあるいはChlamydomonasを増殖促進細菌と共培養し、バイオマス生産が促進すること実証するとともに、その増殖促進のメカニズムを遺伝子発現等の解析を用いて明らかにする。さらに、最も効果が高い増殖促進細菌の利用技術を検討する。
Causes of Carryover	新型コロナウイルス感染症拡大のため、2019年2月以降に予定していた実験・解析を急きょ中止し、翌年度（2020年度）に移すことを決めたため。