Development of urine treatment technology on the Moon by lunar regolith immersion and microalgal-aggregated nitrifying bacterial consortium system

月球风化层浸泡和微藻聚集硝化细菌群落系统的月球尿液处理技术开发

• 批准号: 21H03665
• 负责人: 秋月 真一
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Soka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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-21H03665/
• 关键词: 微小重力環境; 資源循環; 尿処理; 微細藻類; 硝化; 共生系; 共生系プロセス; 汚水処理

本課題では、「月レゴリス申請－微細藻類・硝化菌共存系システム」による月面居住地での資源循環型処理技術の確立に向けて、微小重力環境が微細藻類と硝化菌の物質代謝に及ぼす影響の解明と、微細藻類培養に適した月レゴリスの尿中浸漬条件の最適化を行う。本年度は、三次元的に試料を回転させることで模擬的に微小重力環境を作り出す3-D回転装置を用い、異なる重量環境が硝化菌活性に与える影響を評価した。反応槽には有効容積110 mLのセーラム瓶を、種汚泥には約2か月間一定環境下（人工アンモニア含有廃水、25±1℃、溶存酸素濃度>2 mg/L）で事前順養した硝化汚泥を用いた。3-D回転装置をインキュベーター内に設置し、1/1000 g条件（国際宇宙ステーション）と1/6 g条件（月面）とした条件と、通常重力（1 g）として恒温振盪槽内に置いた条件を設けた。初期汚泥投入量を350 mg-VSS (volatile suspended solids：揮発性浮遊固形物濃度)/Lとし、25±1℃で48時間の回分活性試験を4連で実施した。その結果、1、1/6、1/1000 g条件で0.37±0.06、0.40±0.06、0.46±0.06 mg-N/g-VSS/hourの活性を示し、重力低下に伴い活性が高まる傾向を示した。しかし、多重比較検定（Turkey法）ではいずれの条件間でも有意差は確認されず、重力差による影響の有無は明確には示されなかった。この結果は、月面でも地上と同程度の硝化活性が得られることを示唆し、提案システムを構築する上で硝化菌活性に関しては特段問題が生じない可能性が示された。しかし、数十日から数か月以上の長期的な運転を行った際の活性に与える影響については未知であり、これについては来年度以降に評価を行う予定である。

This project aims at establishing resource recycling treatment technology for lunar settlements, understanding the effects of microgravity environment on the metabolism of microalgae and nitrobacteria, and optimizing the immersion conditions for microalgae culture in urine. This year, the impact of three-dimensional sample return on nitrobacteria activity was evaluated in the simulated microgravity environment. The anaerobic tank has a capacity of 110 mL, and the seed sludge is used in a certain environment for about 2 months (artificial sewage containing water, 25±1℃, dissolved acid concentration>2 mg/L). 3-D return device: 1/1000 g condition (international universe), 1/6 g condition (lunar surface), normal gravity (1 g), and 1/6 g condition (constant temperature oscillation tank) Initial sludge input: 350 mg-VSS (volatile suspended solids: volatile suspended solids concentration)/L: 25±1℃: 48 hours of recovery activity test: 4 consecutive applications: The results showed that the activity was 0.37±0.06, 0.40±0.06 and 0.46±0.06 mg-N/g-VSS/hour at 1, 1/6 and 1/1000 g, and the activity tended to be high at low gravity. Multiple comparison method (Turkey method) is used to determine whether there is a definite difference between the conditions and whether there is a definite difference between the conditions. The results show that the activity of nitrifying bacteria is related to the construction of special stage. For a long period of time, dozens of days, months or more, the activity of the movement is unknown, and the impact of the movement is unknown.