寒冷地メタン発酵による家畜糞尿の低コスト処理システムの開発と設計基準の確立

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第3年目の課題は家畜糞尿を原料とするメタン発酵システムの装置コストの低減とその設計基準を明らかにすることであった。また、最終年度でもあるので、平成16年11月に施行の「家畜排泄物法」の実施を考えて、農家1戸が各々家畜糞尿メタン発酵装置をもつ方法である分散型とするか、複数農家がひとつのメタン発酵装置を維持管理する集中型とするかについて検討を加えた。また、これらの検討に当たって、北海道大学農学部において2002年8月18日〜25日に「地球温暖化防止におけるバイオマスエネルギーの活用」に関するワークショップを開催した。さらに、「循環型社会形成のための家畜糞尿の再資源化技術」と題したセミナーを、研究代表者が幹事となっている農業施設学会の主催で、2003年1月31日に開催し、103名の専門家、企業、市民の参加のもとに意見交換を行なった。次に昨年から継続している高濃度メタンに変換するメタネーションシステムの検討ならびに2相式メタン発酵システムの設計法の確立と2相式プラグフロー型の装置の基本設計を実施した。得られた成果は以下のとおりである。1)分散型・集中型の検討:北海道別海町の分散型メタン発酵システム(2相式プラグフロー型メタン発酵装置)とT社開発の集中型メタン発酵システムとを比較検討した結果、集中型は糞尿運搬の横持ちコストが大きくなり分散型より不利であることが判明した。2)高濃度メタンガスの転換におけるCO_2/H_2資化メタン菌によるメタネーション実験の結果、この転換速度はH_2の供給速度に律速されることが判明した。3)昨年実施した設計計算書を再検討し、物質収支とバイオマスの分解率を考慮したメタン発酵槽の設計計算法を確立した。4)3)の計算結果を参考に2相式プラグフロー型メタン発酵装置の設計の基本的考え方を整理した。5)文部科学省の「産学官連携事業として霞ヶ浦浄化プロジェクト」を立ち上げるために本研究で得られた成果を活用した。