廃棄物系バイオマスのバイオエネルギー生産システムの革新と効率化

废弃生物质生物能源生产系统的创新与效率

基本信息

批准号：
18F18124
负责人：
李玉友
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

バイオマスの水素発酵またはメタン発酵によってバイオ燃料を生産できることが知られ、世界的に注目されている。本研究の目的は、水素発酵とメタン発酵を組合せて発酵液循環による無加水発酵、可溶化促進およびアナッモクス後処理などの新しい工夫により、地域で発生するバイオマスの統合的エネルギー化システムを構築しようとしたものである。具体的には次の研究項目に取り込むこととした：(1)水素・メタン循環二段発酵技術の融合最適化、(2)熱処理による消化残渣可溶化促進の最適化、(3)担体添加型一槽式Anammoxを用いた廃棄物消化液の高度処理、(4)地域バイオマスのエネルギー化センターの効率化およびLCA, LCA手法を用いたシステム評価。最終的には。低環境負荷でバイオエネルギー回収を実現する革新的廃棄物系バイオマスの燃料化システムおよびその評価手法を開発することである。平成30年度は主に都市ごみを対象とした水素・メタン循環二段発酵技術の融合最適化について実験的検討を行った。具体的には、循環式二相消化プロセスを組み立て、生ごみと廃紙を実験原料として用いて温度、容積負荷と循環率などを変化させて連続実験を行うことで、水素・メタン生成工程の状況変動を把握した。運転条件の最適化より得られた先端発酵システムは水素・メタン生成機能を備え、性状変動範囲が広く多種類の廃棄物に対して安定した水素とメタンのバイオ燃料生成状況が得られた。なお、分子生物学手法を用いてこの先端発酵システムにおける微生物群集構造と生化学反応との相互関係を解明した。本研究により、都市廃棄物の減量化を実現する同時に水素・メタンを連続的に生産できる先端システムを開発し、未来の循環型社会と低炭素/水素社会の構築に大きく寄与できるものである。

众所周知，生物燃料可以通过生物量的氢或甲烷发酵产生，并且在全球引起人们的注意。这项研究的目的是通过结合氢发酵和甲烷发酵来创建一种为在该地区产生的生物质的综合能量系统，从而创建了一种新方法，例如通过发酵液循环，促进溶解化和Anachmox的后处理。具体而言，包括以下研究项目：（1）融合优化氢和甲烷循环两阶段发酵技术，（2）通过热处理优化促进消化残基的溶解化，（3）使用携带者添加的单糖蛋白ANAMMOX（4）使用规范中心的效率和系统来改善载液液和系统的方法来促进废物消化液体的先进处理。最终。目的是开发一种创新的基于废物的生物量加油系统和评估方法，该方法实现了生物能源恢复，环境影响较低。在2018财年，我们对氢和甲烷循环两阶段发酵技术的融合优化进行了实验研究，主要针对城市废物。具体而言，组装了循环的两阶段消化过程，并使用食物浪费和废纸作为实验材料进行连续实验，以改变温度，体积负荷，循环速率等，以掌握氢和甲烷生产过程的变化。通过优化工作条件获得的高级发酵系统具有生成氢和甲烷的功能，并且具有广泛的特性，并且具有稳定的氢和甲烷生物燃料生成的情况，可用于多种废物。此外，使用分子生物学技术来阐明该高级发酵系统中微生物群落结构与生化反应之间的关系。这项研究将开发出一种先进的系统，该系统可以同时生产氢和甲烷，从而减少城市废物，并为建立未来的回收导向社会和低碳/氢社会做出重大贡献。