2014 Fiscal Year Annual Research Report
木材チップのみを基質としたユニークなメタン発酵の特性解明
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25870791
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
高野 初美 日本大学, 生物資源科学部, 研究員 (40647103)
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2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 木質バイオマス / メタン発酵 / 再生可能エネルギー / 共生 / 菌相構造解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、木質バイオマスの活用法として、木材チップを高温メタン発酵によりバイオガスに転換しエネルギー資源とするための基礎的知見を得ることを目的とした。まず、木質を効率よく分解し、メタンガスを発生する微生物群集の構築を試行した。敷設木材チップまたは木質堆肥を基に高温（55℃）嫌気条件下で、半連続培養（HRT210日）を行い、安定な発酵条件の検討を行った。その結果、木材粉を基質とし、塩化アンモニウムを定期的に添加することで平均200ml～300ml/週のバイオガス発生が確認された。また、発酵ガス中のメタン割合は約20％前後で安定することが明らかとなった。
次に、本培養液の微生物構造を解明するため、DNAを抽出し分子生物学的手法を用いた菌相構造解析を行った。その結果、嫌気性細菌を中心とする多様な真正細菌が検出された一方、メタン生成アーケアは特定の菌株が優占種として存在することが分かった。
続いて、木質分解に関与する機能性細菌を分離同定するため、リグニン分解を担う好気性微生物およびセルロース分解に関与する嫌気性細菌の分離を試行した。木材堆肥から真菌と放線菌を合計80株分離し、新奇リグニン分解性微生物として担子菌3株と放線菌1株を取得した。また、遺伝子クローニング法によりセルロース分解性Clostridium属に近縁の配列を取得すると共に本配列の特異的検出法開発に成功した。
最後に、分離した担子菌を用いて腐朽処理を実施した木材チップを高温メタン発酵に供した結果、バイオガス量およびメタンガスの比率上昇が観察された。本研究によって分離した真菌及び放線菌による木質腐朽処理と独自に構築した高温メタン発酵液を組み合わせることで、木質のエネルギー資源化に向けた基礎的知見を得られることが強く期待された。
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