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

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K04663
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 22060:Environmental systems for civil engineering-related
• Research Institution: University of Yamanashi
• Principal Investigator: Toyama Tadashi 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (60431392)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 下水 / バイオマス / 資源生産 / 創エネルギ― / ウキクサ / 微細藻類 / 脱炭素化 / 再生可能エネルギー

Outline of Final Research Achievements

The objectives of this study was to produce duckweed and microalgal biomass using sewage resource and to utilize their biomass. As a result, Spirodela polyrhiza among duckweeds, and Chlamydomonas reinhardtii and Euglena gracilis among microalgae showed higher biomass productivity in sewage- and treated sewage-based cultivation. This study developed the cultivation technique (growth-promoting bacteria co-cultivation method) that can increase duckweed and microalgal biomass productivity by two-times. This study demonstrated that duckweed biomass can be utilized efficiently to bio-gas via anaerobic digestion and microalgal biomass can be utilized efficiently to sources of lipids (biofuels) and polysaccharide (bioplastics).

Free Research Field

生物環境工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ウキクサや微細藻類培養を利用することによって、未利用の下水資源からエネルギー、燃料やバイオプラスチック原料を生産できることを実証した。ここで生産されたエネルギー・資源を化石燃料代替として利用することによって、脱炭素化（カーボンニュートラル）に大きく貢献することができる。
また、下水資源を利用した培養に適するウキクサ種と微細藻類種を選抜し、それらの成長やバイオマス生産を2倍以上高めることができる共生促進細菌を発見し、その促進メカニズムを解明することができた。これは生物工学や微生物生態工学の分野において有用な知見である。