成長促進細菌を利用した高生産性・高CO2削減性ウキクサバイオリファイナリーの開発

• 研究課題/領域番号: 15H02861
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 持続可能システム
• 研究機関: 山梨大学
• 研究代表者: 遠山 忠 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (60431392)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 13,910千円 (直接経費: 10,700千円、間接経費: 3,210千円); 2017年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2016年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2015年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
• キーワード: バイオマス利活用 / バイオリファイナリー / ウキクサ / デンプンバイオマス / バイオマス利用 / ライフサイクル評価

研究成果の概要

水生植物ウキクサはデンプンを蓄積する新たなバイオ燃料植物資源として期待されている。本研究では、ウキクサの増殖を2倍以上促進する植物成長促進細菌（PGPB）を数多く分離することに成功し、その増殖促進作用機構の一部を解明することができた。さらに、実排水を用いたウキクサ培養実証試験において、PGPBを利用したウキクサ培養によって、ウキクサのバイオマス生産性を2倍以上高めることに成功した。また、そのバイオマスからエタノールとメタンなどの燃料を効率的に生産することにも成功した。これらの結果から、PGPBを利用したウキクサ培養は、ウキクサバイオリファイナリーによる燃料生産の効率を高められることが示された。

研究成果

• [雑誌論文] Comprehensive evaluation of nitrogen removal rate and biomass, ethanol, and methane production yields by combination of four major duckweeds and three types of wastewater effluent (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Toyama,T. Hanaoka, Y. Tanaka, M. Morikawa, K. Mori
  • 雑誌名: Bioresource Technology 巻: 250 ページ: 464-473
  • DOI: 10.1016/j.biortech.2017.11.054
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] マイクロバイオームを活用した植物・微細藻類バイオマス生産 (2018)
  • 著者名/発表者名: 遠山忠
  • 雑誌名: アグリバイオ 巻: 2 ページ: 73-75
  • NAID: 40021808273
• [雑誌論文] 植物マイクロバイオームとその利用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 遠山忠、田中靖浩、森一博
  • 雑誌名: 化学工業 巻: 69 ページ: 14-18
• [雑誌論文] 排水処理施設でのウキクサバイオマス生産とバイオ燃料生産 (2018)
  • 著者名/発表者名: 遠山忠
  • 雑誌名: アグリバイオ 巻: 2 ページ: 605-609
  • NAID: 40021808463
• [雑誌論文] Enhanced biomass production of duckweeds by inoculating a plant growth-promoting bacterium, Acinetobacter calcoaceticus P23, in sterile medium and non-sterile environmental waters (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Toyama, M. Kuroda, Y. Ogata, Y. Hachiya, A. Quach, K. Tokura, Y. Tanaka, K. Mori, M. Morikawa, M. Ike
  • 雑誌名: Water Science and Technology 巻: 76 号: 6 ページ: 1418-1428
  • DOI: 10.2166/wst.2017.296
  • 査読あり
• [雑誌論文] 排水処理プロセスにおけるウキクサバイオリファイナリー (2017)
  • 著者名/発表者名: 遠山忠、森一博
  • 雑誌名: アグリバイオ 巻: 1 ページ: 1306-1310
  • NAID: 40021807909
• [雑誌論文] 解説：汚水を用いたウキクサバイオマス生産とバイオリファイナリーへの応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 遠山忠、森一博、池道彦、森川正章
  • 雑誌名: バイオサイエンスとインダストリー 巻: 74 ページ: 203-207
• [学会発表] 宿主ウキクサの成長を促進する共生細菌の特徴 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高木航平、遠山忠、田中靖浩、森一博
  • 学会等名: 第52回日本水環境学会年会
• [学会発表] Ethanol and methane production from duckweed biomass grown in wastewater effluents (2018)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Toyama, Yasuhiro Tanaka, Kazuhiro Mori
  • 学会等名: Grand Renewable Energy 2018 (GRE2018) international conference
  • 国際学会
• [学会発表] ウキクサ亜科植物を用いた廃水からのエネルギー生産性の評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高木航平，花岡翼，森一博，遠山忠
  • 学会等名: 第51回日本水環境学会年会
  • 発表場所: 熊本大学, 熊本県熊本市
  • 年月日: 2017-03-15
• [学会発表] Characterization of duckweed growth promoting bacteria and their effects on duckweed biomass production (2017)
  • 著者名/発表者名: Kohei Takagi, Yasuhiro Tanaka, Kazuhiro Mori, Tadashi Toyama
  • 学会等名: Water and Environment Technology Conference (WET) 2017
  • 国際学会
• [学会発表] 植物成長促進細菌と塩ストレスによるウキクサのエネルギー生産性の向上 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高木航平、田中亮伍、森一博、遠山忠
  • 学会等名: 日本水処理生物学会第54回大会
• [学会発表] 成長促進細菌を利用した植物バイオマスの生産 (2017)
  • 著者名/発表者名: 遠山忠
  • 学会等名: 日本水処理生物学会第54回大会
  • 招待講演
• [学会発表] 排水を用いたウキクサバイオマスの生産 と塩ストレス制御によるウキクサバイオマス中のデンプン高蓄積 (2016)
  • 著者名/発表者名: 遠山忠, 髙木航平, 田中靖浩, 森一博
  • 学会等名: 日本水処理生物学会第53回大会
  • 発表場所: 千葉工業大学, 千葉県習志野市
  • 年月日: 2016-11-10
• [学会発表] 塩ストレス下におけるウキクサデンプン合成代謝の特徴とそのデンプン増産への応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高木 航平, 李 彦, 遠山 忠, 森 一博
  • 学会等名: 第68回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 富山国際会議場, 富山県富山市
  • 年月日: 2016-09-28
• [学会発表] Nitrogen removal ability and biomass productivity by various duckweeds in different wastewaters (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Hanaoka, T. Toyama, Y. Li, Y. Tanaka, K. Mori
  • 学会等名: Water and Environment Technology Conference 2016
  • 発表場所: Chuo University, Tokyo, Japan
  • 年月日: 2016-08-27
  • 国際学会
• [学会発表] Enhancing starch production ability of duckweed by using plant growth promoting bacteria (PGPB) and salinity stress treatment (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Takagi, T. Toyama, Y. Li, Y. Tanaka, K. Mori
  • 学会等名: Water and Environment Technology Conference 2016
  • 発表場所: Chuo University, Tokyo, Japan
  • 年月日: 2016-08-27
  • 国際学会
• [学会発表] Nitrogen removal ability and biomass productivity by various duckweeds in different wastewaters (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Hanaoka, T. Toyama, Y. Li, Y. Tanaka, K. Mori
  • 学会等名: 9th Advanced Engineering Technology for Environment and Energy ―Environment, Energy and Sustainable Development
  • 発表場所: Osaka University, Osaka, Japan
  • 年月日: 2016-08-01
  • 国際学会
• [学会発表] Nitrogen removal ability and biomass productivity by various duckweeds in different wastewaters (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Toyama, T. Hanaoka, Le Thi Song Thao, W. Khanitchaidecha, Y. Tanaka, K. Mori
  • 学会等名: 3rd IWA Specialize International Conference Ecotechnologies for Wastewater Treatment
  • 発表場所: Cambridge, United Kingdom
  • 年月日: 2016-06-27
  • 国際学会
• [学会発表] Sinorhizobium sp. SP4によるウキクサ亜科植物成長促進の分子基盤解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 遠山忠、田中靖浩、森川正章、森一博
  • 学会等名: 第67回 日本生物工学会大会
  • 発表場所: 鹿児島市、城山観光ホテル
  • 年月日: 2015-10-26
• [学会発表] Plant growth-promoting bacteria (PGPB)-induced accelerated growth, increased chlorophylls and enhanced photosynthesis of duckweed (Spirodela polyrhiza) (2015)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Toyama, Yasuhiro Tanaka, Kazuhiro Mori
  • 学会等名: The Third International Conference on Duckweed Research and Application
  • 発表場所: Kyoto University, Kyoto, Japan
  • 年月日: 2015-07-03
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of environmental bacterial community on growth of duckweeds (2015)
  • 著者名/発表者名: Kouhei Takagi, Tsubasa Hanaoka, Tadashi Toyama, Kazuhiro Mori
  • 学会等名: The Third International Conference on Duckweed Research and Application
  • 発表場所: Kyoto University, Kyoto, Japan
  • 年月日: 2015-07-03
  • 国際学会
• [備考] 山梨大学環境保全研究室 森・遠山研究室
  • URL: http://www.ccn.yamanashi.ac.jp/~5lab/
• [備考] 山梨大学 環境保全研究室 森・遠山研究室
  • URL: http://www.ccn.yamanashi.ac.jp/~5lab/
• [備考] 山梨大学 環境保全研究室 森・遠山研究室
  • URL: http://www.ccn.yamanashi.ac.jp/~5lab/mori_toyama/index.html