炭化繊維布の投入による直接電子伝達の促進と緩速撹拌によるメタン発酵の効率化

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本研究では廃棄物系バイオマスのメタン発酵の効率化のため、槽内を緩速撹拌（10 rpm）することで菌体など固形物を反応槽底部に沈降させ、菌体の高濃度化と固形物同士の長時間接触により、発酵の効率化を図る。さらに槽内へ導電性の多孔質炭化繊維布を投入することで、細菌間の直接電子伝達を促進し、より円滑な発酵を目指す。令和4年度は導電性炭化繊維布（直径6 mmの円型に加工）の添加効果の確認と最適添加量を求めるため、回分実験をおこなった。添加量は液相部の重量パーセントで0 %、0.1 %、1 %とし、基質にはプロピオン酸ナトリウム、可溶性でんぷん、ろ紙粉末を用いた。実験の結果、メタン生成ポテンシャルに関してはいずれの基質とも炭化繊維布添加による効果は見られなかったが、一次反応速度定数に関してはプロピオン酸ナトリウムでは0.1 ％添加で14 %、1 ％添加で10 %、可溶性でんぷんでは0.1 ％添加で7 %、1 ％添加で11 %、、ろ紙粉末では0.1 ％添加で28 %、1 ％添加で15 %と添加による速度定数の増大が確認された。なお菌叢は基質の種類や炭化繊維布添加により、変化した。また緩速撹拌条件（撹拌子回転速度:10 rpm）での処理が、溶解性有機物排水処理でも問題ないかを調べるため、可溶性でんぷんを基質に用い、撹拌子回転速度10 rpmおよび完全混合状態になる100 rpmで連続実験をおこなった。運転pHはでんぷんのメタン発酵の至適pHである6.6とした。実験の結果、回転速度10 rpmでのメタン転換率は77 ％、回転速度100 rpmでの転換率は72 ％となり、溶解性有機物排水の処理でも緩速撹拌で完全混合状態と同等な処理性能が得られた。菌叢に関しては、pH 7.1でのメタン発酵では両回転速度ともBacteroidotaが寡占していた（pH 6.6に関しては5年度に解析する）。