2019 Fiscal Year Research-status Report
Microalgae culture system for nutrient absorption from the odor of composting
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19K15939
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| Research Institution | National Agriculture and Food Research Organization |
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Principal Investigator |
古橋 賢一 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 九州沖縄農業研究センター, 研究員 (10779739)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 堆肥化 / 臭気 / 脱臭 / 微細藻類 / バイオマス / アンモニア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
家畜排せつ物の堆肥化過程からは、高濃度のアンモニアおよび二酸化炭素を含む強烈な臭気が発生する。本研究では、堆肥化から発生する臭気を、バイオ燃料を生産する新規資源作物として注目されている光独立栄養型微細藻類（Botryococcus braunii）の培養槽に通気することで、臭気中のアンモニア及び二酸化炭素を効率的に栄養源として利用すると共に、臭気を低減する技術を開発・評価することを目的としている。本年度は、堆肥化臭気を模したアンモニア、二酸化炭素混合空気の通気条件が微細藻類の増殖に与える影響の解明が計画であった。そのため、まずパイロットスケール堆肥化装置を用いて、乳牛ふんを材料とした場合の、4週間の堆肥化で発生する二酸化炭素濃度とアンモニアをを主成分とした堆肥化臭気濃度の測定を行った。次に、そのデータを基にして、アンモニアと二酸化炭素2種類の混合ガスをアクリル管で作成した3連の半連続型培養装置に供給した。2種ガスの混合割合・量が微細藻類の増殖に与える影響を評価した。その結果、気体として供給したアンモニアにおいても藻類は窒素源として資化でき、対照区（硝酸態窒素を窒素源とした培地）と同等の増殖速度が確認された。一方で、供給するアンモニア濃度を高くしすぎると培地中にアンモニア態窒素の蓄積が起こり、増殖が抑制されてしまうことが確認された。この濃度は堆肥化1, 2週目の切り替えし直後から排出されるアンモニア濃度と比較すると低い。そのため、臭気を希釈して供給した場合や瞬間的に濃度が高くなった場合での増殖にあたえる影響等を明らかにしていく必要がある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究計画の通りに、堆肥化臭気を模したアンモニア、二酸化炭素混合空気の通気条件が微細藻類の増殖に与える影響を、堆肥化試験や半連続微細藻類培養により解明した。そのため、本研究課題はおおむね順調に進展していると評価できる。一方で、供給するアンモニア濃度を高くしすぎると培地中にアンモニア態窒素の蓄積が起こり、増殖が抑制されてしまうという問題も確認され、今後の検討として、アンモニアと二酸化炭素同時にを希釈して供給した場合や瞬間的にアンモニア濃度が高くなった場合での増殖にあたえる影響等を明らかにしていく必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度では、本年度の結果より明らかになった新たな問題点、供給するアンモニア濃度を高くしすぎると培地中にアンモニア態窒素の蓄積が起こり増殖が抑制されることを解決するため、アンモニアと二酸化炭素同時にを希釈して供給した場合や瞬間的にアンモニア濃度が高くなった場合での増殖にあたえる影響等を明らかにしていく。また当初の予定通りアンモニア、二酸化炭素のみでなく、メチルメルカブタン等の有機硫黄化合物やプロピオン酸等の低級脂肪酸類を低濃度で含有したガスを通気して、培養槽にトラップされる量や脱臭効果等の基礎的知見を蓄積していく予定である。
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| Causes of Carryover |
当初購入を予定していたガス混合機の仕様を変更し、また成果発表旅費が研究計画よりも下回ったため。
新たに培養液中へのアンモニア態窒素の蓄積等による増殖阻害の課題が明らかになり、測定点数を増やす必要ができたため、半連続培養装置の試験数を増やすための物品費（配管部材、マスフローコントローラー、培養槽作成）に支出予定である。
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