高含水率植物バイオマスのメタン発酵におけるリグニンの除去と回収

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本研究は、リグニンを高濃度に含有する沈水植物のアルカリ処理液を用いて、電気凝集（EC）処理によるリグニン除去・回収効果を検討し、その処理液をメタン発酵するプロセスの有用性について研究開発することを目的とした。研究2年目である平成28年度は、EC処理したセンニンモのアルカリ処理液について半連続メタン発酵実験を実施し、メタン発酵処理特性を評価した。メタン発酵槽内の溶出リグニン濃度の推定値は無処理条件では経時的に増加して3.6 g-COD/Lに達したのに対し、EC処理条件では最大0.2 g-COD/Lと顕著に低い値となった。運転初期におけるEC処理液のメタン生成量は無処理液と比較して24%高い値であったが、運転後期には無処理液と比べて21%低い値を示した。無処理液の分解可能な有機物量あたりのメタン生成量は運転初期においてEC処理液と比べて19－47%低下しており、高濃度の溶出リグニンによってメタン発酵阻害を受けたことが示唆された。この結果から、EC処理により運転初期のリグニンによるメタン発酵阻害を回避できることが明らかとなった。一方、運転後期には無処理液の有機物量あたりのメタン生成量はEC処理液と同程度の値にまで回復し、微生物がリグニンに馴化した可能性が示唆された。これらの結果から、EC処理液のメタン生成量が運転後期に無処理液と比べて低い値になった原因は、メタン発酵プロセスの阻害ではなくEC処理時にリグニンとともに有機物が一部除去されたためであると考えられた。本研究の一連の結果より、高含水率植物バイオマスのアルカリ処理液のメタン発酵処理においてEC処理を前処理として用いることにより、リグニンの高効率回収、残渣液中に含まれる易分解性有機物の損失の最小化、残渣液からのメタン回収が可能となることが明らかとなり、本提案プロセスの有用性が示された。