| 研究課題/領域番号 |
20KK0249
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| 研究種目 |
国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分64:環境保全対策およびその関連分野
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| 研究機関 | 創価大学 |
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研究代表者 |
井田 旬一 創価大学, 理工学部, 教授 (20409783)
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| 研究分担者 |
小山 光彦 長崎大学, 水産・環境科学総合研究科(環境), 准教授 (50794038)
中國 正寿 香川大学, 農学部, 協力研究員 (90822643)
秋月 真一 創価大学, プランクトン工学研究所, 講師 (60772340)
西 健斗 創価大学, 理工学部, 助教 (80980771)
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| 研究期間 (年度) |
2020-10-27 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
18,850千円 (直接経費: 14,500千円、間接経費: 4,350千円)
2023年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2022年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
2021年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | 微細藻類-硝化菌固定化遮光ゲル共存系構築 / 窒素含有排水処理 / 遮光ゲル / 途上国での水処理 / 微細藻類-硝化菌共存系 / 途上国 / ゲル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高アンモニア含有排水の低コスト処理法として、微細藻類の光合成由来の酸素を用いる「微細藻類-硝化菌」共存系が注目されているが、硝化菌が光照射下で阻害を受けることが実用化の課題である。申請者らは、硝化菌を「遮光化したゲルビーズ」に包括固定化（硝化菌固定化遮光ゲルと呼ぶ）することで、この課題を解決し、途上国への普及が可能な省エネルギーかつ低コストな高アンモニア含有排水処理法の確立を試みる。
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| 研究実績の概要 |
本課題では、メキシコをフィールドとし、「微細藻類-硝化菌固定化遮光ゲル」共存系による高アンモニア含有排水の低コスト処理の実現を目的としている。4年目である今年度は、まず長期連続実験に耐えうる高耐久性の硝化菌固定化遮光ゲルの開発を行い、ポリビニルアルコールとアルギン酸の複合ゲルを用いることで、これを達成した。その後、これまで基質として人工排水を用いていたが、実排水であるてメタン発酵消化液を用いて、低濃度から高濃度までのアンモニアの除去を行なった。高濃度アンモニアで馴養した硝化菌固定化遮光ゲルを用いることで高濃度アンモニア条件下でも高い除去率を示すことが分かった。
そのため、次に日本の屋内において、提案共存系を用いた長期連続処理（113日）を行い、課題の洗い出しを行なった。その結果、100日以上の長期実験においても、ゲルの耐久性および遮光性に問題がないことが明らかとなった。またpHやDO濃度の調整を行っていないにも関わらず、本研究で提案した共存系プロセスは長期にわたって安定的に運転が可能であり、かつ、高光下、高アンモニア負荷という過酷な条件に対する耐久性があることが明らかとなった。その一方で、本共存系システムにおいて、亜硝酸の蓄積が長期間続き、安定して硝酸が発生したのは実験開始から約40日後であった。既存研究と比較して時間がかかったことが課題であると考えられる。したがって、メキシコでの屋外長期連続実験では、より短期間で硝化反応が始まるように硝化菌固定化遮光ゲルの投入量を増加させて実験を行うこととした。
そこでリアクターの検討、作成を行なった後、最後に提案共存系を用い、現地のメタン発酵消化液を基質とし、メキシコの屋外環境下で長期のアンモニア除去実験を実施した。その結果、77日間の実験期間を通して安定して70.8%のアンモニア態窒素の除去を達成することができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
初年度、2年度がコロナにより現地での研究が遅れたのが響き、元々予定していた研究実施期間内では、サブテーマ3の「最適化された硝化菌固定化遮光ゲルを用いた長期連続排水処理性能評価」までしか終了しなかった。しかし、サブテーマ3までは概ね目標としていた結果が出ている。そのため、プロジェクトの1年延長を申請し、許可された。
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| 今後の研究の推進方策 |
まだ未実施である、サブテーマ4 「回収バイオマスの安全性・有用性評価」を実施する。：テーマ3で回収した処理懸濁物（処理水とバイオマスの混合）を固液分離し、固形分を乾燥させ、餌料・飼料成分（脂質・炭水化物・タンパク質）、肥料成分（全炭素、全窒素、全リン、栄養塩、カリウム、カルシウム他）、有害物質成分（ヒ素、カドミウム、残留農薬他）、病原菌の有無を測定する。結果をメキシコで定められた肥料・餌料取締法の基準値と比較する。
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