| 研究課題/領域番号 |
19J23558
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分22060:土木環境システム関連
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| 研究機関 | 長岡技術科学大学 |
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研究代表者 |
惣中 英章 長岡技術科学大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
採択後辞退 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2020年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2019年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
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| キーワード | 導電体 / 集積培養 / 嫌気性処理 / マグネタイト |
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| 研究開始時の研究の概要 |
有機物のメタン発酵過程における中間代謝物であるプロピオン酸、酪酸、エタノール、アセトンなどは通常、異種間水素電達により分解される反応律速物質である。本研究では、微生物が導電体を介して電子を授受する直接的種間電子伝達（Direct Interspecies Electron Transfer: DIET）現象に着目した。本現象により、これら物質の分解を促進・それを制御する手法を確立できれば、プロセス全体の有機物分解速度を大幅に上昇させるブレイクスルーとなりうる。
そこで本研究では、DIET現象を能動的に利用する新規のメタン発酵技術の確立を目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究課題の目的は、微生物が導電体を介して電子を授受する直接的種間電子伝達を能動的に利用した新規のメタン発酵技術の開発である。上記の目的を達成するため、以下の3種類の実験を遂行する：①導電性材料を担体としたプロピオン酸を基質とする集積培養試験。②有機物源および培養温度がDIET現象による分解促進に与える影響の解明。③DIET現象を能動的に活用可能な新規のメタン発酵処理装置（リアクター）の開発および連続処理実験。上記のうち、①、②において得られた最適な導電体の種類や形状、DIET反応を行う微生物の最適な培養条件などに関する知見を、③のリアクターによる連続処理実験に反映することにより、最終的にはメタン発酵処理におけるボトルネックの解消を目指す。
本年度は、直接的電子伝達を活用する新規メタン発酵プロセスの開発を目的として、集積培養試験を実施した。植種源はUASB保持汚泥とし、アセトンを有機物源として、導電性酸化鉄（マグネタイト）添加系および非添加系においてメタン生成速度を比較した。
1ヶ月間の集積培養を行った結果、マグネタイト添加系において、非添加系と比較して約1.5倍のメタン生成速度を得た。加えて、アセトン分解の阻害剤として水素を添加した際の、マグネタイト添加系と非添加系におけるアセトン分解速度を調査した。その結果、非添加系についてはアセトンの2-プロパノール（IPA）への還元および蓄積が確認されたが、添加系についてはIPAの蓄積は確認されず、遅滞なく分解が進行していた。このことから、マグネタイト添加により、水素生成を伴う通常のメタン生成経路とは異なる経路によってアセトンが分解されていることが示唆された。
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| 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。
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| 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。
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