2021 Fiscal Year Final Research Report

Study on development of Si-Ca composite material for phosphorus resource recycling and construction of its system

Research Project

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Project/Area Number	19K12407
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 64030:Environmental materials and recycle technology-related
Research Institution	Nigata University of Phermacy and Applied Life Sciences
Principal Investigator	Kuniaki Kawata 新潟薬科大学, 応用生命科学部, 教授 (50367413)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	大野正貴新潟薬科大学, 応用生命科学部, 博士研究員 (40781216) 小瀬知洋新潟薬科大学, 応用生命科学部, 准教授 (60379823) 浅田隆志福島大学, 共生システム理工学類, 教授 (60434453)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	Si-Ca複合化 / リン循環 / 炭素化物 / 吸着 / Ca担持 / 実証試験 / 水田
Outline of Final Research Achievements	In this research, we have developed a biomass-derived Si-Ca composite materials using rice husks and oyster shells as raw materials and have developed a phosphorus circulation system for saving phosphorus resources from a demonstration in a paddy field. By optimizing the biochar preparation conditions, Si-Ca complexing was achieved on the surface, and a biochar with a phosphorus adsorption capacity about twice that of the conventional Ca-loaded biochar could be developed. Furthermore, from the evaluation of phosphorus adsorption capacity, it was estimated that 50% of phosphorus ore import reduction effect and 29% of phosphorus fertilizer reduction effect are expected in paddy rice cultivation. However, in the paddy field demonstration, the effect of suppressing the phosphorus outflow by applying the Ca-loaded biochar was not confirmed, and further studies are required.
Free Research Field	環境材料・リサイクル
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究は、廃棄物であるもみ殻とカキ殻を組み合わせて高機能性炭素化物として利用することで、これまで想定されていなかった農用地におけるリン資源の循環を可能にするところに最大の特色がある。リン除去・回収後の使用済み材料を代替肥料として農用地に還元することにより、現在のリン鉱石資源の輸入量や肥料の施肥量の大幅な削減と節約に貢献できる。水稲栽培では水稲の生育過程で必須のケイ素を補うためにもみ殻をそのままかあるいは燻炭として散布することで系内での循環がされており、ケイ素と合わせてリンも同時に循環を可能にする本手法は国内におけるリン資源の自給を考える場合に重要な技術となる。