プラスチックの炭化リサイクルによる新たな農業用土壌改良材の開発

Research Project

Project/Area Number	22K05878
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 41030:Rural environmental engineering and planning-related
Research Institution	Hirosaki University
Principal Investigator	丸居篤弘前大学, 農学生命科学部, 教授 (80412451)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	大嶺聖長崎大学, 工学研究科, 教授 (60248474)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000) Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywords	プラスチック炭化物 / 保水性 / 土壌改良 / 炭素貯留 / 透水性
Outline of Research at the Start	廃プラスチックはマイクロプラスチック問題等の環境汚染を引き起こしており、日本の年間プラスチック廃棄物940万トンのうちリサイクルは25％である。本研究では、廃プラスチックのうち主にPET（ポリエチレンテレフタレート）を炭化し、土壌改良材として応用する技術を提案する。プラスチック炭化物を新たな土壌改良材として土壌劣化地や排水不良農地等に利用できれば、土壌物理性の改善による収量および品質の向上、さらに、炭素貯留による温室効果ガス削減が期待できる。今回は炭化物作製温度と安全性および土壌改良効果の関係性を明らかにし、安価で簡易に炭化物を作製できる方法の提案を行う。
Outline of Annual Research Achievements	近年、土壌改良材として、また、温室効果ガス削減のためにバイオ炭（Biochar）の利用が進んでいる。有機物の増加による土壌微生物の増加、土壌の保水性改善、排水不良地の透水性改善や土壌への炭素貯留が見込めるためである。本研究では、廃プラスチック（とくにポリエチレンテレフタレート;PET）の炭化物による土壌改良効果について検討した。実験室内のマッフル炉（FUW232PB, ADVANTEC社）においてステンレス製容器内に入れた状態で、900℃および600℃で60分間燃焼し、PET炭化物を作成した。砂質土壌（珪砂７号）に作成した各PET炭化物を質量比1％，3％および5％で混入し、変水位透水試験および水分特性曲線作成を行った。その結果、PET炭化物には強い撥水性が見られ，乾燥密度1.4g/cm3に調整した試料では飽和透水係数が若干低下した。水分特性曲線を作成した結果，砂質土壌のみの場合と比べ，PET炭１％，5％の混入で容易有効水分量はそれぞれ1.6％，2.8％増加し，有効水分量はそれぞれ2.7％，3.8％増加した。砂質土壌（珪砂７号）を充填したポットに各種のPET炭化物，市販のヤシガラ炭を質量比1％で混入し、2か月間のコマツナの栽培試験を行った。コントロール（砂質土壌のみ）と比べPET炭を混入したポットの収穫量は約２倍，微生物活性は約３倍となり，ヤシガラ炭と同等の値であった。PET炭化物の土壌改良材としての有用性が示された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason PETの炭化方法を確立し，粘性土壌および砂質土壌における栽培実験は実施済である。
Strategy for Future Research Activity	引き続き異なる設定で栽培実験を行い、PET炭混入が土壌の理化学性や微生物活性に与える影響を調査する。また，フィールドにおいて実証実験を行う。