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廃棄物系バイオマスのバイオエネルギー生産システムの革新と効率化

研究課題

研究課題/領域番号 18F18124
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 環境技術・環境負荷低減
研究機関東北大学

研究代表者

李 玉友  東北大学, 工学研究科, 教授 (30201106)

研究分担者 QIN YU  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2020-03-31
研究課題ステータス 採択後辞退 (2019年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2019年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2018年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード環境保全 / バイオマス / 水素発酵 / メタン発酵 / バイオガス / ハイタン / ごみ処理 / バイオエネルギー
研究実績の概要

バイオマスの水素発酵またはメタン発酵によってバイオ燃料を生産できることが知られ、世界的に注目されている。本研究の目的は、水素発酵とメタン発酵を組合せて発酵液循環による無加水発酵、可溶化促進およびアナッモクス後処理などの新しい工夫により、地域で発生するバイオマスの統合的エネルギー化システムを構築しようとしたものである。具体的には次の研究項目に取り込むこととした:(1)水素・メタン循環二段発酵技術の融合最適化、(2)熱処理による消化残渣可溶化促進の最適化、(3)担体添加型一槽式Anammoxを用いた廃棄物消化液の高度処理、(4)地域バイオマスのエネルギー化センターの効率化およびLCA, LCA手法を用いたシステム評価。最終的には。低環境負荷でバイオエネルギー回収を実現する革新的廃棄物系バイオマスの燃料化システムおよびその評価手法を開発することである。
平成30年度は主に都市ごみを対象とした水素・メタン循環二段発酵技術の融合最適化について実験的検討を行った。具体的には、循環式二相消化プロセスを組み立て、生ごみと廃紙を実験原料として用いて温度、容積負荷と循環率などを変化させて連続実験を行うことで、水素・メタン生成工程の状況変動を把握した。運転条件の最適化より得られた先端発酵システムは水素・メタン生成機能を備え、性状変動範囲が広く多種類の廃棄物に対して安定した水素とメタンのバイオ燃料生成状況が得られた。なお、分子生物学手法を用いてこの先端発酵システムにおける微生物群集構造と生化学反応との相互関係を解明した。本研究により、都市廃棄物の減量化を実現する同時に水素・メタンを連続的に生産できる先端システムを開発し、未来の循環型社会と低炭素/水素社会の構築に大きく寄与できるものである。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Characterization of microbial community and main functional groups of prokaryotes in thermophilic anaerobic co-digestion of food waste and paper waste2019

    • 著者名/発表者名
      Lu Li, Yu Qin, Zhe Kong, Jing Wu, Kengo Kubota, Yu-You Li
    • 雑誌名

      Science of The total Environmental

      巻: 652 ページ: 709-717

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2018.10.292

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Co-production of biohydrogen and biomethane from food waste and paper waste via recirculated two-phase anaerobic digestion process: Bioenergy yields and metabolic distribution2019

    • 著者名/発表者名
      Yu Qin, Lu Li, Jing Wu, Benyi Xiao, Toshimasa Hojo, Kengo Kubota, Jun Cheng
    • 雑誌名

      Bioresource Technology

      巻: 276 ページ: 325-334

    • DOI

      10.1016/j.biortech.2019.01.004

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Biogas recovery from two-phase anaerobic digestion of food waste and paper waste: Optimization of paper waste addition2018

    • 著者名/発表者名
      Qin Yu、Wu Jing、Xiao Benyi、Hojo Toshimasa、Li Yu-You
    • 雑誌名

      Science of The Total Environment

      巻: 634 ページ: 1222-1230

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2018.03.341

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Feasibility of Hythane Recovery from Recirculated Two-Phase Anaerobic Digestion of Food Waste and Paper Waste2018

    • 著者名/発表者名
      Yu Qi, Benyi Xiao, Jing Wu, Toshimasa Hojo, Yu-You Li
    • 学会等名
      Water and Environment Technology Conference 2018 (WET2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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