多機能性複合材を活用した畜産系廃棄物の高度嫌気性消化技術開発

利用多功能复合材料开发畜禽粪便先进厌氧消化技术

• 批准号: 22KF0140
• 负责人: 藤井 学
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KF0140/
• 关键词: 嫌気性消化; バイオガス; 畜産系廃棄物; バイオ炭

家畜糞尿などの有機性廃棄物の嫌気性消化において、バイオガスの生産（水素やメタンガスの生成を促進するとともに基質の分解や新興汚染物質の除去などを向上させることは技術上重要な課題である。本研究では、嫌気性消化においてバイオ炭や活性炭、グラフェンを含むカーボン材料を活用することで、上述の処理向上・効率化を図る。研究初年度では、特に粉末活性炭、多層カーボンナノチューブ、グラフェンに着目し、バイオガス生成やその基礎となる嫌気性微生物群に及ぼす影響について調べた。電子顕微鏡やフーリエ変換赤外分光法によりカーボン材料の物性分析も併せて実施した。結果の一例を示すと、グラフェン30mg/Lや粉末活性炭100mg /Lの添加系において、メタン生成量がそれぞれ約28％および約27％の改善を示した。上述のカーボン材料が特に高い濃度の場合は生成量が下がったことから、カーボン材料が有する導電性により微生物間の電子伝達が促進される一方で、カーボン材料が潜在的に有する毒性の影響も示唆された。さらに、嫌気性消化プロセスに関わる微生物叢解析では、共起ネットワーク解析を実施し、バイオガスの生産性向上に寄与すると考えられる微生物叢の抽出を行った。以上のカーボン材料に加え、畜産系廃棄物由来のバイオ炭をニッケルフェライト粒子で修飾した新たな機能複合材の開発準備にも着手した。上記の合成プロセスでは、水熱温度や粒子添加量などの反応条件を制御することで、導電率、表面積など物性の異なるバイオ炭の精製を試みる。

This is a technically important issue concerning the promotion of the production of organic wastes from livestock waste, the decomposition of substrates, and the removal of emerging pollutants. In this study, we studied the use of carbon activated carbon and carbon containing materials for anaerobic digestion, and the improvement of efficiency of the above principles. At the beginning of the study, there were special powder activated carbon, multi-layer activated carbon, and organic carbon. Electronic Microscopy (EM) and Infrared Spectroscopy (IR) are used to analyze the physical properties of materials. The results showed that the amount of activated carbon produced by adding 30mg/L powdered activated carbon to 100mg /L was about 28% higher than that by adding 27 mg/L powdered activated carbon. The amount of the above-mentioned organic material produced in the case of high concentration is lower than that of the organic material, and the conductivity of the organic material is higher than that of the organic material, and the potential toxicity of the organic material is higher than that of the organic material. Microbiota analysis, co-generation, microbiota extraction, microbiota production, microbiota production, microbiota extraction, micro The preparation for the development of new functional composite materials was started with the addition of the above materials and the origin of livestock waste. The synthesis conditions mentioned above include hydrothermal temperature, particle addition, reaction conditions, conductivity, surface area, physical properties, and carbon purification.