| 研究課題/領域番号 |
16H05003
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
農業環境・情報工学
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| 研究機関 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
東城 清秀 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (40155495)
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| 研究分担者 |
帖佐 直 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (10355597)
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| 研究協力者 |
小林 薫
上田 恵
栗林 茉柚
ホイロン ミフタフル
劉 一特
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2018年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2017年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2016年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
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| キーワード | メタン発酵 / バイオガス生産 / 中間生成物 / pH / 微生物電池 / バイオフィルム / 有機酸 / pH緩衝能 / 水素－メタン2段発酵 / 発酵液pH / pHバッファ / アノード電極 / 発電 / 再生可能エネルギー / 異常検知 / メタン発酵消化液 / プロピオン酸 / クーロン効率 / 励起蛍光マトリックス / 発酵制御 |
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| 研究成果の概要 |
メタン発酵の発酵状態を適確に把握するため、中間生成物に着目して、その情報抽出の手法として3次元蛍光分析法を取り上げた。ピーク蛍光の波長帯と形状よりチロシン、トリプトファン、フミン酸に由来する物質が発酵状況を把握する上で有効な指標と考えられた。
微生物電池を用いて発酵液内のプロピオン酸を消費し、併せて発電することは可能であることが実証された。アノードのバイオフィルム培養法を工夫することで、発電効率が高まることが分かった。有機酸の蓄積によるpH低下は、pH緩衝能の高い原料の組合せでも調節できることが示された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来のメタン発酵の状態把握は、発酵液のpHや生成ガスの成分割合等で行われてきた。小型のプラントでは、有機酸の蓄積が進んでpHが低下し、発酵が酸敗に至ることがあった。このような変化をより事前に把握するため、メタン発酵過程の中間生成物に着目した。3次元蛍光分光分析を用いることで、実際にpHが低下するよりも早い時期に、pHの推移に影響を及ぼす物質の動態を観測できることが示された。
また、微生物電池は発酵過程で蓄積するプロピオン酸等を消費して発電することが実証され、メタン発酵の制御に微生物電池を組み入れた新たな発酵制御法の可能性が見いだされた。
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