| 研究課題/領域番号 |
17H01905
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| 研究機関 | 国立研究開発法人国立環境研究所 |
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研究代表者 |
倉持 秀敏 国立研究開発法人国立環境研究所, 資源循環・廃棄物研究センター, 室長 (50353537)
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| 研究分担者 |
前田 光治 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (00264838)
小林 拓朗 国立研究開発法人国立環境研究所, 資源循環・廃棄物研究センター, 主任研究員 (10583172)
松神 秀徳 国立研究開発法人国立環境研究所, 資源循環・廃棄物研究センター, 研究員 (10639040)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | バイオガス / 廃棄物再資源化 / メタン発酵 / 残留性有機汚染物質 / 多媒体モデル / 運命予測 / 分配係数 / 微生物分解 |
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| 研究実績の概要 |
複数のバイオガス化施設を対象にして、環境汚染物質、つまり、ポリ臭素化ジフェニルエーテル類(PBDEs)等の残留性有機汚染物質(POPs) 及びシロキサン類等の運転阻害物質の挙動(媒体中濃度及びフロー)を把握することを目的として、運転実績をヒアリングするとともに、施設内から液状物及びガスを採取し、各サンプルに含まれる汚染物質濃度を測定した。処理対象物によって汚染物質の濃度レベルが異なることがわかった。POPs様の物質に関しては発酵残渣に分配・濃縮され易く、シロキサン類は分子量によって分配性が異なっていた。
環境汚染物質のメタン発酵における分解特性を把握する実験を行い、温度が高いほど分解率が高いことが示唆された。 汚染物質の挙動を予測する多媒体モデルの構築では、まず、メタン発酵槽(バイオガス生成槽)をモデル化し、計算結果の妥当性を評価した。汚染物質の一般的な物理化学パラメータ（各種媒体間の分配性を示すパラメータ）に加えて、発酵液中の溶存有機炭素への吸着を加味することが重要であることがわかった。そこで、溶存有機炭素への吸着を考慮して一般的なバイオガス化施設に対して多媒体モデルを構築した。モデルを用いてバイオガス化施設における様々な汚染物質や運転阻害物質の濃度及び運転温度等が与える影響を推定した。
個別の汚染物質について、物理化学パラメータとその温度依存性を整備するとともに、物理化学パラメータを迅速に測定する装置を作成し、装置の健全性評価に着手した。また、溶存有機炭素と水相におけるPBDEsの分配係数を測定した。溶存有機炭素の存在により汚染物質の溶解性が明らかに増大し、臭素数が多いほどその効果が大きい傾向にあった。また、その効果かが高温メタン発酵で顕著であることが示唆された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
目的としたバイオガス化施設においてサンプリング調査を実施して、POPs等の濃度レベルを把握するとともに、発酵原料の種類が与える影響もある程度把握できた。 また、バイオガス化施設におけるPOPs等の挙動を予測するための多媒体モデルを構築し、調査結果と似たような計算結果が得られた。多媒体モデルで必要となる溶存有機炭素/水分配係数については多くのデータが取得できており、期待以上の成果が得られた。メタン発酵におけるPOPsの分解速度の測定では、測定に多くの時間を要することから、実験方法を修正し、検討しているところ。
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| 今後の研究の推進方策 |
バイオガス化施設の調査では、より多様な原料を扱う施設を対象する。また、バイオガス化施設には、湿式と乾式及び中温や高温のタイプがあり、網羅的に調査を行い、発酵方法のタイプごとに挙動等の特徴を整理する。 メタン発酵における汚染物質の分解挙動の把握では、簡易かつ迅速に経時変化を測定できる方法を検討する。また、分解特性を明らかにして、汚染物質の分解を目的とした分解菌の集積を進める。 汚染物質の物理化学パラメータの測定と推算では、発酵施設ごとに溶存有機炭素(DOC)/水分配係数(KDOC)等を明らかにする。また、KDOCの値とDOC中の官能基等との関係について解析を試みる。一方、新規迅速物性測定法の開発については、新規物性測定技術として確立する。
多媒体モデルの開発では、 前年度構築した多媒体モデルを調査施設へ適用し、バイオガス化施設の調査結果と比較して、実施設を再現できるように多媒体モデルをチューニングする。
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