| 研究課題/領域番号 |
21K05842
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分41040:農業環境工学および農業情報工学関連
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| 研究機関 | 帯広畜産大学 |
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研究代表者 |
梅津 一孝 帯広畜産大学, 畜産学部, 教授 (20203581)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 畜産バイオマス / バイオプロセッシング / 再生可能エネルギー / 循環型社会 / 畜産廃棄物の利用 / 資源リサイクル / バイオプロセシング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
これまでに研究代表者らが開発に取り組んできた乾式メタン発酵技術を活用し，セルロース系乳牛糞尿からの高効率エネルギー回収手法の確立と発酵残渣を用いた新規再生敷料の開発を行う。さらに，これらの手法を家畜糞尿組成が類似している肉牛（黒毛和牛）糞尿に適用することにより，提案する乾式メタン発酵技術の水平展開の可能性を検証する。発酵残渣由来の再生敷料の有効性の実証は，セルロース系家畜糞尿に対して堆肥化以外の新たな資源循環プロセスの選択肢の実現につながり，得られる知見はつなぎ飼い酪農だけではなく，生産性向上が強く望まれている黒毛和牛（但馬牛）の持続可能な畜産経営に大きく寄与することが期待できる。
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| 研究実績の概要 |
小規模畜産農家向けの中小規模バイオガスプラント構築を目的としたメタン発酵処理プロセス，特に敷料を多く含むセルロース系乳牛糞尿あるいは固形分濃度の高い黒毛和牛糞尿の高度処理，処理残渣の再利用，さらに再生可能エネルギーの生産が可能である乾式メタン発酵処理プロセスの検討を行った。
一般的に固形分濃度の高い家畜糞尿処理には乾式メタン発酵が適しており，我々は高温乾式メタン発酵では敷料の有機物が部分的に分解されメタン生成が行われることを確認した。さらに，バイオオーグメンテーションを目的とした細菌分離株の取得を試みた。乳牛糞尿のメタン発酵残渣（消化液）からリグニン分解嫌気性菌およびセルロース分解嫌気性菌を取得するため，リグニンおよびセルロースを高濃度に含む培地を用いた分離培養を試みた。得られた分離株の中から10株を選別し，液体培地中のリグニンおよびセルロースに対する直接的な分解能を水素生成の有無により評価したが，いずれの分離株も当該条件における分解性は低い傾向にあった。本結果は，乾式メタン発酵のリグニンおよびセルロース分解能を否定するものではなく，優れたリグノセルロース分解菌の検出に課題があったと考えられる。検出方法の改善のためには，直接的な水素の検出以外の手法について検討を行う必要があると考えられた。
乾式メタン発酵は湿式と比較して処理可能な原料の含水率のレンジは広く，処理糞尿の固形分濃度を調整する必要が少ない。本研究課題では敷料混入等により固形分濃度の高い家畜糞尿の高度処理方法として乾式メタン発酵を提案し，消化液の衛生学的な安全性を示したが，一方でセルロースやリグニンからのエネルギー生産の高効率化が課題となった。
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