2023 Fiscal Year Research-status Report
Development of efficient and resource circular anaerobic digestion using marine biomass
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22K12448
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University |
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Principal Investigator |
黒田 桂菜 大阪公立大学, 大学院現代システム科学研究科, 准教授 (70708023)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | メタン発酵 / 消化液 / 微量金属 / 牡蠣殻 / 循環資源 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大阪湾などの富栄養海域で大量発生する緑藻類アオサや漁網に混獲された市場価値の低い魚は，漁村地域で厄介者として扱われ，廃棄処分となっている。また，漁業系廃棄物であるカキ殻の再利用は，一部に留まっているのが現状である。
本研究の目的は，アオサや魚由来のメタン発酵残渣に豊富に含まれる鉄などの微量金属とカキ殻の主成分である炭酸カルシウムに着目し，海産バイオマスを核としたメタン発酵の高効率化の有効性および実用化に向けた実験的知見を得ることである。そのため，海産バイオマス由来のメタン発酵残渣（固相）の返送およびカキ殻の添加がおよぼす発酵過程への影響について，メタンや有機酸の分析および微生物群集の解析を基に，発酵経路を詳しく調べる。さらに，漁村地域の廃棄バイオマス量を基に，長期的な連続メタン発酵実験を行い，運用条件の最適化を行う。
2023年度は，2022年度で得られた実験結果について，微生物群集の解析等を通して，残渣（固相）の返送やカキ殻がメタン発酵過程に及ぼす影響について考察を行った。具体的には，細菌叢の変化が牡蠣殻および固相添加において確認され，固相添加によってpHの安定が増していることが確認された。これらのことから，牡蠣殻および固相返送がメタン発酵の効率化に寄与している可能性を示すことができた。さらに，対象地域を新たに加え，今治市（愛媛県）およびコスメル島（メキシコ）の現地調査を行うとともに，それぞれの地域の状況に応じたシナリオを検討し，メタン生成量などの基礎的な特性把握を行った。
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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
１Lフラスコを用いた連続メタン発酵実験を通して，下記に挙げる，牡蠣殻や固相返送によるメタン発酵過程への影響が徐々に明らかになってきた。①牡蠣殻の投入により，アンモニア態窒素や酢酸，酪酸の生成が促されていたことから，牡蠣殻投入が有機物の分解を促すことが確認できた。②微生物群集の解析により，牡蠣殻投入による加水分解および酸生成過程の細菌叢の変化を確認した。③アオサ由来の固相を添加することで，メタン発生量が20%増加した。④アオサ由来の固相添加によりpHの変化が緩衝され，pHの維持に寄与している。⑤アオサ由来の固相添加により，アーキアおよびバクテリアの多様度指数の違いが明らかになった。現地調査を通して，各地域における課題（廃棄バイオマスの違い，廃棄バイオマス収集の課題，メタン発酵槽の規模）が明らかになり，最終年度の持続可能性評価に向けた基礎データが収集できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度は，長期運用を想定したメタン発酵実験を通して，各地域への適用を想定した実験データを収集し，本研究で提案する実験法の効果を検証するとともに，得られた実験的知見を基に各地域を対象にした持続可能性評価を行い，本研究で提案するメタン発酵法の適用可能性を定量的に示す予定である。
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| Causes of Carryover |
対象地域が新たに加わったことを踏まえ，メタン発酵実験系を再構築しており，当初予定していた大型の装置の購入を見送ったため，計画との差が生じた。
2024年度は，円滑に実験を進めることに注力し，サンプル数を確保することを前提にした実験系の構築に必要な備品に支出予定である。
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