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J-GLOBAL ID：202104016530185522
Research Project code：16769220
先端発酵と精製技術を用いた生ごみの清潔処理によるバイオガス生成の実証研究
先端発酵と精製技術を用いた生ごみの清潔処理によるバイオガス生成の実証研究
Study period：2016 - 2018
Organization (1)：
Principal investigator：
(
, 工学研究科, 教授 )
Research overview：
本研究は都市廃棄物のリサイクル処理システムの確立を最終目的として、都市生ごみの清潔処理とバイオエネルギーの回収を目指したバイオガス生産システムを開発するために、日中の共同研究により先端発酵プロセスとバイオガス精製技術を組合せた新しい総合システムを開発する。生ごみ処理能力100トン/日、バイオガス生成能力7000m3/dの実証プラントを建設することによりその総合性能を評価する。本研究は次のような工夫と新規ポイントがある。1.従来の生ごみメタン発酵システムは加水分解やメタン生成速度が遅く、効率性に限界がある。本研究は無加水や高温水素生成性酸生成細菌による前処理を工夫することにより後続のメタン発酵効率を大幅に向上させることができる。2.水素生成性酸発酵微生物とメタン生成相微生物のデザインと制御により水素生成細菌(HPB)とメタン生成古細菌(MPA)の最適組合を工夫することで、塩分、油脂分、アンモニアなどの阻害因子に強い発酵系を構築する。3.生ごみのpH低下がHPBの代謝活性を阻害し、水素生成、酸生成の不安定性を招くことに鑑み、本研究ではアルカリ度の高いメタン発酵液を返送して希釈混合とともにpHを調整して酸発酵の効率を高めるとともに、プロセス全体のエネルギー変換効率を改善する。4.バイオ天然ガスを得るために、CO2の分離除去によるバイオマスの精製が必要である。本研究ではアミン系吸着材料の開発利用により精製ユニットの性能を改良する。この新しい方法は従来の吸着方法よりCO2除去能力、吸着剤再生エネルギー消費において優れている。具体的には、日本側は(1)二相循環式先端発酵システムの採用による無加水発酵と速度促進や(2)発酵微生物群集のデザインと制御に関する基礎的研究を行い、中国側は(3)新しい吸着材料の改良によるバイオガス精製ユニットの改良および(4)中国で生ごみ処理能力100トン/日実証プラントの設計や建設に取り組み、両方が連携しつつ性能評価を行う。本研究では定期的な技術と人的交流を通じて相互的に得意分野を取り組むことで、生ごみのバイオガス化に関する新規高効率システムを確立するとともに、実証プラントの建設を通して両国および世界における都市ごみ問題の解決や生ごみのエネルギー利用に応用するリサイクル技術の確立が期待される。
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Research program：
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Parent Research Project：
Research and Development to Find Solutions to Environmental and Energy Issues in Urban Areas
Organization with control over the research：
Japan Science and Technology Agency
