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乳酸発酵および光合成微生物による小規模地域内の資源・エネルギー循環の促進

研究課題

研究課題/領域番号 20H04386
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分64050:循環型社会システム関連
研究機関京都大学

研究代表者

日高 平  京都大学, 工学研究科, 准教授 (30346093)

研究分担者 戸苅 丈仁  公立鳥取環境大学, 環境学部, 准教授 (60803830)
中村 真人  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農村工学研究部門, 上級研究員 (60414463)
山岡 賢  琉球大学, 農学部, 教授 (70373222)
吉田 弦  神戸大学, 農学研究科, 助教 (60729789)
佐野 修司  摂南大学, 農学部, 准教授 (00443523)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
キーワードメタン発酵 / バイオマス / 浄化槽汚泥 / 生ごみ / 光照射培養 / 栽培試験 / バイオガス / 下水汚泥 / 模擬生ごみ / 浄化槽 / 液肥 / 太陽光
研究開始時の研究の概要

地方の小規模施設を対象に生活排水および廃棄物(生ごみなど)の個別処理の仕組みを抜本的に見直し、「集約メタン発酵を核としたバイオガス回収・直接肥料利用などを組み合わせた地域内の資源・エネルギー循環システム」の実現を目指す。新たな微生物活用手法として、乳酸発酵による浄化槽汚泥と生ごみの回収一体化、および光合成微生物によるメタン発酵汚泥の肥料価値向上に取り組み、導入効果を評価する。

研究成果の概要

浄化槽汚泥や生ごみなどの有機性廃棄物は、エネルギー化・肥料化に活用しうるバイオマス資源である。拠点となる施設での集約メタン発酵を核として、バイオガス回収・メタン発酵汚泥の直接肥料利用などを組み合わせることで、地域内の資源・エネルギー循環が促進される。その中での新たな微生物活用手法として、乳酸発酵を活用した浄化槽汚泥と生ごみの回収一体化、および光合成微生物によるメタン発酵汚泥の肥料価値向上について、現場調査および実験室規模の実験を行いながら、その実現に向けた微生物反応の基礎的特性を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

生活排水汚泥からのエネルギー回収の促進に向けて、乳酸発酵条件を活用する浄化槽汚泥および模擬生ごみの貯蔵実験により、メタン発酵によるエネルギー回収効率が向上することが示された。メタン発酵汚泥の肥料利用の促進に向けて、光合成微生物をメタン発酵汚泥に含まれる栄養塩を用いて培養できることや有価物が生産されることが、微生物の増殖特性のモデル化や遺伝子解析を含めて示された。地域で発生する排水・廃棄物に含まれる資源・エネルギーの循環を促進する新たな技術が提示され、脱炭素社会の構築に向けた技術につながることが期待される。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Development of separation and recovery technology of cultured Euglena gracilis using activated sludge for anaerobic digestion2024

    • 著者名/発表者名
      Horikoshi Shoichiro、Hidaka Taira、Nishimura Fumitake、Kishimoto Naoyuki
    • 雑誌名

      Bioresource Technology Reports

      巻: 25 ページ: 101790-101790

    • DOI

      10.1016/j.biteb.2024.101790

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 廃水中での光合成細菌培養による高付加価値物質生産に及ぼすアンモニアの影響2023

    • 著者名/発表者名
      KAWABATA Ryota、HIDAKA Taira、NOMURA Youhei、FUJIWARA Taku
    • 雑誌名

      土木学会論文集

      巻: 79 号: 25 ページ: n/a

    • DOI

      10.2208/jscejj.23-25033

    • ISSN
      2436-6021
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparative anaerobic digestion of sewage sludge at different temperatures with and without heat pre-treatment2022

    • 著者名/発表者名
      Hidaka Taira、Nakamura Masato、Oritate Fumiko、Nishimura Fumitake
    • 雑誌名

      Chemosphere

      巻: 307 ページ: 135808-135808

    • DOI

      10.1016/j.chemosphere.2022.135808

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth Characteristics of Photosynthetic Bacteria Cultured in Anaerobic Digestate of Sewage Sludge to be Used as Fertilizer2022

    • 著者名/発表者名
      Hidaka Taira, Suzuki Satoshi, Nishimura Fumitake
    • 雑誌名

      Waste and Biomass Valorization

      巻: 13 号: 3 ページ: 1579-1588

    • DOI

      10.1007/s12649-021-01598-5

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 肥料価値向上を目的とした下水汚泥の嫌気性消化脱水分離液の光照射培養2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木 慧, 日高 平, 佐野 修司, 吉田 弦, 西村 文武
    • 雑誌名

      水環境学会誌

      巻: 44 号: 1 ページ: 27-33

    • DOI

      10.2965/jswe.44.27

    • NAID

      130007966933

    • ISSN
      0916-8958, 1881-3690
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of using lactic acid bacteria in the storage and subsequent anaerobic co-digestion of crushed kitchen garbage2021

    • 著者名/発表者名
      Shogo Tamaki, Taira Hidaka, Fumitake Nishimura
    • 雑誌名

      Bioresource Technology Reports

      巻: 13 ページ: 100640-100640

    • DOI

      10.1016/j.biteb.2021.100640

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] メタン発酵を目的とした破砕生ごみの浄化槽における乳酸発酵貯蔵技術の開発2020

    • 著者名/発表者名
      玉置 将吾, 日高 平, 西村 文武
    • 雑誌名

      土木学会論文集G(環境)

      巻: 76 号: 7 ページ: III_491-III_501

    • DOI

      10.2208/jscejer.76.7_III_491

    • NAID

      130007999632

    • ISSN
      2185-6648
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Regional Resource and Energy Circulation by Anaerobic Digestion of Sewage Sludge: Current Status in Japan and Research Challenges2023

    • 著者名/発表者名
      Taira HIDAKA
    • 学会等名
      2023 International Symposium on Agricultural Net-Zero Carbon Technology and Management Innovation
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 光合成細菌を含む下水の嫌気性消化汚泥の微生物解析2023

    • 著者名/発表者名
      日高平, 西村文武
    • 学会等名
      第26回日本水環境学会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Effect of oxidation reduction potential on methane emission from anaerobic septic systems2022

    • 著者名/発表者名
      AA Tiareti, M Matsumura, T Hidaka, F Nishimura, Y Nomura, T Fujiwara
    • 学会等名
      11th IWA International Symposium on Waste Management Problems in Agro Industry, Gdask, Poland
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of Oxidation Reduction Potential for the Mitigation of Methane Emissions from Septic Systems2022

    • 著者名/発表者名
      Areke Alexander TIARETI, Megumi MATSUMURA, Taira HIDAKA, Fumitake NISHIMURA, Yohei NOMURA, Taku FUJIWARA
    • 学会等名
      The Water and Environment Technology Conference Online 2022 (WET2022-online)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 廃水中での光合成細菌の増殖特性に及ぼす基質濃度の影響2022

    • 著者名/発表者名
      川端涼太, 日高平, 西村文武
    • 学会等名
      第56回日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 乳酸発酵を利用した破砕生ごみの貯蔵における生活廃水中のセルロースの分解特性2022

    • 著者名/発表者名
      松村萌実, 日高平, 西村文武
    • 学会等名
      第56回日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 熱処理を組み合わせた下水汚泥の無加温嫌気性消化特性2021

    • 著者名/発表者名
      日高平, 西村文武, 中村真人, 折立文子
    • 学会等名
      第24回日本水環境学会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Comparative anaerobic digestion of sewage sludge at different temperatures with or without heat pretreatment2021

    • 著者名/発表者名
      Taira Hidaka, Masato Nakamura, Fumiko Oritate, Fumitake Nishimura
    • 学会等名
      The 14th Annual Conference on the Challenges in Environmental Science and Engineering (CESE-2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Regional Resource and Energy Circulation By Anaerobic Digestion of Organic Wastes with Lactic Acid and Photosynthetic Bacteria2020

    • 著者名/発表者名
      Taira Hidaka, Taketo Togari, Masato Nakamura, Masaru Yamaoka, Gen Yoshida, Shuji Sano
    • 学会等名
      2nd Sustainable Waste Management Conference
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Regional Resource and Energy Circulation by Anaerobic Co-digestion of Wastewater Sludge and Organic Wastes2020

    • 著者名/発表者名
      Taira Hidaka
    • 学会等名
      Kyoto University International ONLINE Symposium 2020 on Education and Research in Global Environmental Studies in Asia
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 微生物で小規模地域内での循環、 捨てるものを無くしたい。

    • URL

      https://seeds.t.kyoto-u.ac.jp/seeds/hidaka/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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