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革新的底質浄化を可能とする堆積物微生物燃料電池の栄養塩溶出抑制ポテンシャルの解明

研究課題

研究課題/領域番号 16K16205
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 環境技術・環境負荷低減
研究機関群馬大学

研究代表者

窪田 恵一  群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (50707510)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード微生物燃料電池 / 閉鎖性水域 / 底質改善 / 栄養塩採溶出抑制 / 底生環境 / 堆積物微生物燃料電池 / 栄養塩溶出 / 底質汚染 / 底質改善技術 / 環境 / 微生物 / 環境技術 / 土木環境システム
研究成果の概要

本研究は、堆積物微生物燃料電池(SMFC)の底質からの栄養塩再溶出の抑制ポテンシャルの解明を試みた。SMFC適用により、窒素成分は2~3割程度、リン成分では1割程度、それぞれ再溶出の抑制可能であった。この再溶出抑制効果はSMFCの発電性能が影響し、高い発電性能ほど高い効果が得られたが、生分解由来のアンモニアなどは抑制効果が低くなる傾向が見られ、安定的な溶出抑制効果の発揮には発電性能の制御が必要であることが示唆された。また、再溶出しやすい水温30℃や再溶出しにくい水温10℃のいずれにおいてもSMFCの抑制効果が発揮された。長期的な運転においてもSMFCの栄養塩溶出抑制効果は維持されていた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

閉鎖性水域などで顕在化している底質汚染は底生環境に多大な悪影響をおよぼしている。なかでも汚染底質からの栄養塩類の再溶出は、更なる環境悪化を招いてしまう。本研究は、新規底質改善技術のSMFCの栄養塩溶出抑制効果に着目した。本研究成果より、SMFCは窒素やリンの再溶出の抑制が可能であることが示された。また、水温変化や長期運転による性能変化を明らかとし、実環境への適用の可能性を示した。SMFCは、底質改善のみならず栄養塩類の再溶出抑制も可能とし、複合的に底質環境の改善を可能とする新規の底質改善技術であり、閉鎖性水域などで生じている問題の効率的な解決に寄与することが出来る。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Operation of sediment microbial fuel cells in Tokyo Bay, an extremely eutrophicated coastal sea2019

    • 著者名/発表者名
      Kubota Keiichi、Watanabe Tomohide、Maki Hideaki、Kanaya Gen、Higashi Hironori、Syutsubo Kazuaki
    • 雑誌名

      Bioresource Technology Reports

      巻: 6 ページ: 39-45

    • DOI

      10.1016/j.biteb.2019.02.001

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 堆積物微生物燃料電池による底質改善とアノード設置深度の影響2017

    • 著者名/発表者名
      窪田 恵一, 楠 和也, 渡邉 智秀, 牧 秀明, 珠坪 一晃
    • 雑誌名

      水環境学会誌

      巻: 40 号: 2 ページ: 51-57

    • DOI

      10.2965/jswe.40.51

    • NAID

      130005439538

    • ISSN
      0916-8958, 1881-3690
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 堆積物微生物燃料電池が底質に及ぼす影響の調査2019

    • 著者名/発表者名
      柴田陽平, 竹村泰幸, 渡邉智秀, 高津文人, 珠坪一晃, 窪田恵一
    • 学会等名
      第53回日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Sediment remediation with harvesting energy by Sediment Microbial Fuel Cell2018

    • 著者名/発表者名
      K. Kubota, K. Syutsubo, T. Watanabe
    • 学会等名
      12th International Symposium on Green Energy in 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 堆積物微生物燃料電池の適用による底質周辺への影響2018

    • 著者名/発表者名
      窪田恵一, 塩原大晟, 渡邉智秀, 珠坪一晃
    • 学会等名
      第21回日本水環境学会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Suppression Of Nutrient Release In Eutrophic Sediment By Sediment Microbial Fuel Cells2018

    • 著者名/発表者名
      K. Kubota, H. Maki, T. Watanabe, K. Syutsubo
    • 学会等名
      World Water Congress & Exhibition 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 堆積物微生物燃料電池による海水中の栄養塩動態と溶出抑制効果2018

    • 著者名/発表者名
      塩原大晟, 渡邉智秀, 珠坪一晃, 牧秀明, 窪田恵一
    • 学会等名
      第55回環境工学研究フォーラム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 堆積物微生物燃料電池の適用が底質内の水質に与える影響2018

    • 著者名/発表者名
      柴田陽平, 竹村泰幸, 渡邉智秀, 高津文人, 珠坪一晃, 窪田恵一
    • 学会等名
      第55回環境工学研究フォーラム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 堆積物微生物燃料電池の発電特性と海水への栄養塩溶出抑制効果の検討2018

    • 著者名/発表者名
      塩原大晟, 渡邉智秀, 珠坪一晃, 牧秀明, 窪田恵一
    • 学会等名
      第52回日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 東京湾奥部運河域における堆積物微生物燃料電池の現場適用試験2018

    • 著者名/発表者名
      窪田恵一, 渡邉智秀, 牧秀明, 珠坪一晃
    • 学会等名
      第52回日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 堆積物微生物燃料電池による栄養塩溶出抑制効果の調査2017

    • 著者名/発表者名
      深井康暁,渡邉智秀,牧秀明,珠坪一晃, 窪田恵一
    • 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
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 閉鎖性水域を対象とした堆積物微生物燃料電池による環境改善技術の評価2017

    • 著者名/発表者名
      窪田恵一,渡邉智秀,牧秀明,珠坪一晃
    • 学会等名
      第20回日本水環境学会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 東京湾を対象とした堆積物微生物燃料電池の現地環境への適用の試み2016

    • 著者名/発表者名
      窪田恵一,渡邉智秀,牧秀明,珠坪一晃
    • 学会等名
      第19回日本水環境学会シンポジウム
    • 発表場所
      秋田県立大学(秋田県秋田市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Relationship between the Electrical Performance and Sediment Remediation Potential of Sediment Microbial Fuel Cells.2016

    • 著者名/発表者名
      KUBOTA, K., KUSUNOKI, K., WATANABE, T., MAKI, H., SYUTSUBO, K
    • 学会等名
      Water and Environment Technology Conference 2016
    • 発表場所
      Tokyo (Japan)
    • 年月日
      2016-08-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 群馬大学 渡邉・窪田研究室 ホームページ

    • URL

      http://environ.ees.st.gunma-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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