| 研究概要 |
これまでの研究から牛糞に元々内在している水素生産細菌を利用して水素発酵が可能であり、その水素発生の温度ピークは60℃と75℃に2つ存在すること、さらにその温度での発酵に関与すると推測される細菌叢をDGGE法で解析した。これらの結果から牛糞からの水素発酵の基礎条件は明らかになったものの、牛糞のみを原料とした水素発酵ではその発生量が少なく、実用化に向けた課題として残された。そこで、牛糞に含まれている水素生産細菌を種菌として活用し、食品系残渣と牛糞を混合したものを原料として用いることで水素発生量の増加を目的とした連続水素発酵の試験を実施した。
食品残渣や食品加工場からの廃液を想定した模擬人工残渣(10g/Lセルロース、2.1g/Lマルトース一水和物、1.2g/L NaH_2PO_4,4.4g/L Na_2HPO_4,1g/Lペプトン、2g/L酵母抽出液)を使用した。牛糞の水素発酵では75℃よりも60℃の方が水素発生量が多いので、発酵温度は60℃に設定した。滞留時間(HRT)を0.4-5.0日に設定して各HRTにおける水素発生量を定量した。HRTを1.2日に設定して連続培養を開始したところ、順調に水素の発生(230-290mL/L/d)が認められた。HRTを1.0日にシフトしたところ水素発生量(301-390mL/L/d)はやや増加した。次にHRTを5日にシフトさせたところ、水素の発生は停止してメタンが発生した。メタン菌等の水素消費細菌をウォッシュアウトするためにHRTを短く(1.0日)させたが水素発生は回復しなかった。HPTをさらに短く(0.4日)させたところ水素生産が復活した。このことより、牛糞を種汚泥とした水素発酵では水素生産細菌の増殖速度は水素消費細菌よりも早く、HRTを短く設定することで水素消費細菌を不活化させつつ水素生産が可能であることが分った。
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