2016 Fiscal Year Annual Research Report
Methane fermentation of food waste using biological ethanol fermentation pretreatment
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26340105
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| Research Institution | Osaka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
古崎 康哲 大阪工業大学, 工学部, 准教授 (90454553)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | メタン発酵 / バイオエタノール / 食品廃棄物 / 炭水化物 / バイオマス利活用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成28年度は、前処理を行うことによるメタン発酵槽の小型化に着目した。基質の投入量を段階的に増やし、その時のメタン発酵能力を比較検討した。基質は模擬厨芥とし、前処理系は糖化・エタノール化を行い、対照系は前処理を行わずにメタン発酵槽へ投入した。また、現場の投入条件に近づけるため、本年度から新たに基質タンクを設置し、一定時間おきに一日複数回の基質投入を行った。
基質である模擬厨芥の組成・濃度は昨年度と同様とし、前処理としての糖化・エタノール化条件も同様とした。運転条件はHRT40日から開始し、運転が安定することを確認してから5日ごとにHRTを下げてメタン発酵を行った。
対照系ではHRT15日の条件で槽内VFA濃度の上昇によりpHが6以下に低下してバイオガスが発生しなくなる、いわゆる酸敗状態となったため、装置が破たんしたと判断した。一方で前処理系では同条件でもVFAはほとんど認められずpHも8前後で安定し、投入基質当たりのメタン生成量も安定していた。このことから、対照系での運転可能HRTは20日、前処理系では15日となり、約25%の短縮、すなわち小型化が可能であることがわかった。運転可能な負荷量に換算すると対照系で5.0 kg/m3/日、前処理系で6.7 kg/m3/日であり、1.3倍の高負荷での運転が可能であることがわかった。加えて、バイオガス中のメタン濃度はすべての条件で70%後半であり、対照系の50%と比べると15%以上向上し、前年度と同様の結果が得られた。汚泥生成量は対照系よりも70～80%減少、基質分解率は10～15%向上などの効果も得られた。
次世代シーケンサを用いた菌叢解析を行った結果、古細菌の比率は両系とも似た値であった。優占細菌類はいずれもメタン発酵で存在する細菌であり、対照系と前処理系で違いがみられた。
以上のことから糖化・エタノール化を行うことにより、昨年度得られた成果に加えてメタン発酵槽の小型化が可能であることを示すことができた。
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