Biogas production reactor using anaerobic groundwater containing a subterranean microbial community associated with the accretionary prism

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付加体は、海洋プレートが大陸プレートの下に沈み込む際に海底堆積物が大陸プレートの側面に付加してできた厚い堆積層である。付加体の堆積層の多くは泥岩砂岩互層からなり、泥岩層には多くの有機物が含まれている。一方、砂岩層には水が多く含まれており、地下水を貯えた帯水層となる。付加体の深部地下圏の帯水層には、地熱によって温められた嫌気性の地下水とメタンが蓄えられている。これまでの研究において、西南日本の付加体が分布する地域に構築された温泉用掘削井を介して深部帯水層に由来する地下水とメタンを採取した。そして、付加体の深部帯水層におけるメタン生成メカニズムを明らかにしてきた。本研究課題では、これらの深部帯水層に由来するメタン、地下水、微生物群集を活用した分散型エネルギー生成システムを創成する。特に、地下水に含まれる水素発生型発酵細菌と水素資化性メタン生成菌を用いたメタン生成リアクターおよび水素ガス生成リアクターを構築する。そして、温室効果ガス排出削減、エネルギーの地産地消、分散型エネルギー生産、災害時ライフライン供給システムの開発に貢献する。令和3年度は、静岡市内の深度910メートルの温泉用掘削井から嫌気性の地下水を採取し、１トン型バイオリアクターに添加した。その後、食品廃棄物等の有機基質を加え、最適化した温度にてリアクターをインキュベートし、水素ガス生成を試みた。同時にガス流量計を用いたバイオガス生成量の測定及びガスクロマトグラフを用いたガス組成分析を実施した。その結果、１日あたり2.3 Nm3の水素ガス生成に成功した。また、バイオリアクター内にて増殖した微生物群集の16S rRNA遺伝子を対象としたアンプリコンシーケンス解析も実施した。その結果、バイオリクター内にてメタン生成菌の増殖が阻害され、一方、多様な水素発生型発酵細菌が増殖していたことを確認した。