2018 Fiscal Year Annual Research Report
Carbon-metal nanocomposites for enhancement of biofuel production from waste activated sludge
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18F18061
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
藤井 学 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 特任准教授 (30598503)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
ELREEDY AHMED 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2020-03-31
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| Keywords | 嫌気性消化 / バイオガス / ナノ金属粒子 / カーボン材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、廃棄活性汚泥からの生物燃料生産効率化を可能とする革新的ナノ複合材料の開発を目指す。具体的には、廃棄活性汚泥の嫌気消化効率の向上を目的として、カーボン材料や金属ナノ粒子を活用した複合材料を探索・評価する。平成30年度における研究では、
まず、異なる金属ナノ粒子（ヘマタイト、酸化ニッケル、酸化亜鉛）が水素ガス生成や反応槽内の嫌気性微生物群集構造、さらに微生物が作り出す可溶性代謝物に及ぼす影響を調べた。金属ナノ粒子は導電性を有することで微生物の酵素活性を高め、またバイオガス生産に係る微生物群の増殖を高める働きがある一方、高濃度で存在すると毒性を発揮することから、バイオガスを最大にする最適な金属ナノ粒子が存在することが明らかとなった。さらに、嫌気性消化からの水素・メタン生産を最適化するための運転条件を探索する目的で、温度、有機物負荷率、塩分および基質組成などのパラメーターを変化させ、嫌気性消化処理効率を調べた。その結果、塩分濃度に依存して微生物群集構造が大きく変化することで、処理効率が影響を受けることが明らかとなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成30年度の研究では、特に金属ナノ粒子が嫌気性消化の処理効率に及ぼす影響を対象とした実験を実施し、種々のパラメータが微生物活性やバイオガス生産に及ぼす影響を明らかにした。当該研究は、当初の予定通り実施され、研究進捗はおおむね順調であると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成31年度の研究では、廃棄活性汚泥からの水素・メタンガス生成に及ぼすカーボン材料（活性炭、グラフェン、酸化グラフェン、カーボンナノチューブ等）の影響を比較検討する。これにより、嫌気性消化の観点から採用すべき最良なカーボン材料を選定する。そして、前年度のナノ金属に関する知見に加え、廃棄活性汚泥からのバイオガス生成に及ぼすカーボンと金属の重量比の影響などについても検討を行うことで、嫌気消化効率の向上を可能とするカーボン-金属複合材料を開発する。
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