セルロース系家畜糞尿バイオマスの新規循環プロセスの創成と黒毛和牛生産への展開

纤维素畜禽粪便生物质循环工艺的创建及其在黑毛和牛生产中的应用

• 批准号: 21K05842
• 负责人: 梅津 一孝
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Obihiro University of Agriculture and Veterinary Medicine
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05842/
• 关键词: 畜産バイオマス; バイオプロセッシング; 再生可能エネルギー; 循環型社会; 畜産廃棄物の利用; 資源リサイクル; バイオプロセシング

小規模畜産農家向けの中小規模バイオガスプラントの実用化を目指し，乳牛排泄物のメタン発酵処理の高効率化に関する検討を行った。小規模畜産農家のつなぎ飼い牛舎から排出される乳牛排泄物は乾式メタン発酵の対象となるが，麦稈等の敷料が多く混合し，その主成分であるリグノセルロースは微生物による分解率が低く，そのため有機物負荷量に反してメタンガスの回収率が低い。一般的に固形分濃度の高い原料を処理するためのバイオガスプラントの発酵方式は乾式メタン発酵が適しているが，さらに高効率化を目指すためには微生物による固形分の効率的な分解が必要と考えられる。すなわち，メタン発酵におけるリグノセルロースの分解を効率的に行うための嫌気性菌あるいは通性嫌気性菌を利用したバイオオーグメンテーションが不可欠である。乾式バイオガスプラントからの高エネルギー回収法には高温発酵が有利であるため，令和4年度では高温乾式メタン発酵残渣（消化液）を固液分離し，液分からリグニン分解嫌気性菌およびセルロース分解嫌気性菌の分離培養を試み，分離株の分解活性の確認を行った。リグニンとセルロースは生物分解される際に水素が生成される。分離株の中から比較的増殖速度が速いと考えられた10株ずつを選別し，分離株懸濁液に木片，セルロース紙片を投入して14日間の高温嫌気培養を行って水素（気泡）生成の有無を確認したが，いずれの分離株からも水素の生成は確認されなかった。従って，これらの分離株は高温乾式バイオガスプラントで実用に供することのできる機能は有していないと判断された。

为了实际应用中小型沼气植物在小型牲畜农民中的实际应用，我们研究了奶牛排泄物的甲烷发酵处理的效率。从小型牲畜农民的谷仓中排出的奶牛排泄物受到干甲烷发酵的约束，但与大量床上用品（如小麦柱子）混合在一起，主要成分，木质纤维素，木质纤维素的分解速率低，因此微生物的分解速率低，因此，尽管甲烷气体的回收率低下，但有机含量低，有机含量的恢复速率。干甲烷发酵通常适用于沼气植物的发酵方法，用于治疗具有高固体含量的原材料，但是为了达到更高的效率，据称是微生物对固体含量的有效分解是必要的。换句话说，使用厌氧菌或兼性厌氧菌的生物启动对于在甲烷发酵过程中有效分解木质纤维素至关重要。高温发酵对于干燥沼气植物的高能量恢复方法是有利的，因此，在2022年，将高温干燥的甲烷发酵残基（消化液）分离为固液分离，并分离且培养的和培养的木质素蛋白质，使木质素和纤维素的动态分解是液化性细菌的液体分解，这些动态蛋白质是分离的，这些动物群体散布了无脑化的小动物群体，这些细菌散布了散热剂群体分裂的肉体分解群体分离物。当木质素和纤维素可生物降解时，会产生氢。在分离株中，选择了10种相对较高的生长速率的菌株，并将木制碎片和纤维素纸块添加到分离株悬浮液中，并进行了高温厌氧培养物14天，以确认是否产生了氢（气泡），但没有从任何分离株中确认氢气。因此，确定这些分离株没有可在高温干沼气植物中实际使用的功能。