| 研究課題/領域番号 |
19K20474
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分64020:環境負荷低減技術および保全修復技術関連
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
小山 光彦 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 助教 (50794038)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | メタン発酵 / アンモニア低減 / 発酵阻害 / 微生物叢 / アンモニア除去 / 遊離アンモニア / 代謝物制御 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
窒素成分を豊富に含有する有機性廃棄物のメタン発酵処理では、アンモニアが高濃度に蓄積して微生物の活性を阻害するため、発酵過程におけるアンモニア除去技術の確立がプロセス高効率化の重要な課題である。本研究は、アンモニアを発酵槽内で“メタン発酵微生物を阻害せずに”ストリッピング除去する新規メタン発酵プロセスを研究開発する。高温メタン発酵においてメタン発酵代謝物の生産と消費/除去のタイミングを制御することにより、発酵槽内を短時間だけ高pH環境にして発酵槽内のアンモニア低減と微生物の維持を可能にする。
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| 研究成果の概要 |
食品廃棄物や家畜糞などのメタン発酵処理では、アンモニアが発酵槽内に蓄積して微生物を阻害する。本研究は、アンモニアを発酵槽内で“メタン発酵微生物を阻害せずに”ストリッピング除去する新規メタン発酵プロセスを研究開発した。CO2を分離除去したバイオガスをメタン発酵槽に曝気して溶存CO2を除去して高pH環境にすることでアンモニアを揮発・除去し、直後にCO2を返送・溶解させることにより速やかにpHを低下させた。本プロセスは、微生物を阻害する高pH環境を短時間化することにより、発酵槽内を短時間だけ高pH環境にして発酵槽内のアンモニア低減とメタン発酵微生物の活性維持ができることを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、メタン発酵槽内に短時間の高pH環境を作り出すことにより発酵阻害物を除去する世界で初めての研究となる。本研究により、アンモニアをメタン発酵槽内で高効率除去可能になり、有機態窒素を豊富に含む原料を安定してメタン発酵できるようになる。高温メタン発酵は従来の中温発酵と比べて原料分解速度が約2倍速いが、アンモニアの蓄積速度も速いためにプロセスが不安定化しやすく、これまで実用化が進んでこなかった。本研究により、高温メタン発酵の実用性が大きく向上し、有機性廃棄物のメタン発酵処理を格段に高速化できることが期待される。
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