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2023 Fiscal Year Research-status Report

バイオ炭電子伝達型嫌気性消化による家畜糞尿からの抗生物質耐性遺伝子の除去

Research Project

Project/Area Number 22KF0257
Allocation TypeMulti-year Fund
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

井原 一高  神戸大学, 農学研究科, 教授 (50396256)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) FARGHALI MOHAMED  神戸大学, 農学研究科, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2023-03-08 – 2025-03-31
Keywords嫌気性消化 / 抗生物質 / 薬剤耐性 / 家畜糞尿 / 磁気力 / バイオ炭
Outline of Annual Research Achievements

畜産業では,家畜に対し疾病治療・予防や成長促進を目的に抗生物質(動物用抗菌剤)が使用されている。抗生物質が投与された家畜の糞尿に残留し,関連する耐性菌が出現することが報告されている。家畜糞尿の資源としての価値を確保するには,対策技術が求められる。
家畜糞尿に残留する抗生物質耐性菌や耐性遺伝子の制御のため,電子伝達材料であるバイオ炭を添加した嫌気性消化の有効性を明らかにすることを試みた。バイオ炭は嫌気性消化において直接電子伝達を促進させることが最近報告されている。まず,バイオ炭の添加が乳牛糞尿に残留する抗生物質耐性菌の減少に与える影響について,酸生成およびメタン生成の2つのフェーズに分けた回分式試験によって評価した。その結果,バイオ炭の添加はオキシテトラサイクリン耐性菌の減少に寄与することが明らかになった。バイオ炭は添加物のため,嫌気性消化の連続運転を行った際には,槽内から流出する恐れがある。そこで,磁気力によるバイオ炭の保持方法について検討した。本年では,磁性材料であるマグネタイトを嫌気性消化に添加し,永久磁石によるマグネットドラムを用いた保持手法について検討した。液体酪農バイオマスを投入原料として連続試験を行い,運転に必要な基礎的な知見を得た。また,バイオ炭に磁性を付与した磁性バイオ炭の製造についても検討を行った。また,嫌気性消化に関連するレビュー論文を
執筆した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

回分式試験の結果,バイオ炭が抗生物質耐性菌の低減に有効であることが明らかになりつつある。また,磁気力によって磁性材料を保持できるマグネットドラム付きリアクタを用いた連続運転手法についても目途がついた。磁性バイオ炭を確保できれば,連続運転試験を開始することができることから,おおむね順調に進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

強磁性粒子を保持し一定の耐久性が備わった磁性バイオ炭の確保ができ次第,乳牛糞尿が含有する酪農液体バイオマスを投入原料として,連続試験を実施する。磁性バイオ炭の寿命について評価を行い,磁気力によるバイオ炭の保持が嫌気性消化における直接電子伝達を促進させることを明らかにする。

  • Research Products

    (8 results)

All 2024 2023 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 4 results) Presentation (3 results)

  • [Int'l Joint Research] アシュート大学(エジプト)

    • Country Name
      EGYPT
    • Counterpart Institution
      アシュート大学
  • [Journal Article] Unleashing the potential of leather waste: Biogas generation and cost savings through semi-continuous anaerobic co-digestion2024

    • Author(s)
      Farghali Mohamed、Andriamanohiarisoamanana Fetra J.、Yoshida Gen、Shiota Kazuya、Ihara Ikko
    • Journal Title

      Journal of Cleaner Production

      Volume: 448 Pages: 141481~141481

    • DOI

      10.1016/j.jclepro.2024.141481

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Strategies to save energy in the context of the energy crisis: a review2023

    • Author(s)
      Farghali Mohamed、Osman Ahmed I.、Mohamed Israa M. A.、Chen Zhonghao、Chen Lin、Ihara Ikko、Yap Pow-Seng、Rooney David W.
    • Journal Title

      Environmental Chemistry Letters

      Volume: 21 Pages: 2003~2039

    • DOI

      10.1007/s10311-023-01591-5

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Social, environmental, and economic consequences of integrating renewable energies in the electricity sector: a review2023

    • Author(s)
      Farghali Mohamed、Osman Ahmed I.、Chen Zhonghao、Abdelhaleem Amal、Ihara Ikko、Mohamed Israa M. A.、Yap Pow-Seng、Rooney David W.
    • Journal Title

      Environmental Chemistry Letters

      Volume: 21 Pages: 1381~1418

    • DOI

      10.1007/s10311-023-01587-1

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Kinetic modeling of anaerobic co-digestion with glycerol: Implications for process stability and organic overloads2023

    • Author(s)
      Farghali Mohamed、Mohamed Israa M.A.、Hassan Dalia、Iwasaki Masahiro、Yoshida Gen、Umetsu Kazutaka、Ihara Ikko
    • Journal Title

      Biochemical Engineering Journal

      Volume: 199 Pages: 109061~109061

    • DOI

      10.1016/j.bej.2023.109061

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 低温メタン発酵による乳牛ふん尿残留抗生物質耐性病原菌制御の検討2024

    • Author(s)
      井原一高,田中優花,岩崎匡洋,Farghali Mohamed, You Jingyi, 吉田弦, Fetra J. Andriamanohiarisoamanana,清水和哉,間世田英明
    • Organizer
      第58回日本水環境学会年会
  • [Presentation] Effects of biochar as an additive on the survival of ARB in dairy manure during the batch mesophilic anaerobic digestion2023

    • Author(s)
      Jingyi You, Mohamed Farghali, Masahiro Iwasaki, Gen Yoshida, Fetra J. Andriamanohiarisoamanana, Kazuya Shimizu, Hideaki Maseda, Ikko Ihara
    • Organizer
      農業環境工学関連学会2023年合同大会
  • [Presentation] 低温メタン発酵における乳牛糞尿に残留する抗生物質耐性病原菌の消長2023

    • Author(s)
      田中優花,岩崎匡洋,Farghali Mohamed, You Jingyi, 吉田弦,井原一高,Fetra J. Andriamanohiarisoamanana,清水和哉,間世田英明
    • Organizer
      関西農業食料工学会第150回例会

URL: 

Published: 2024-12-25  

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