難分解有機性廃棄物を原料とする水素生成ミクロフローラのデザイン

以持久性有机废物为原料的产氢微生物区系设计

基本信息

批准号：
20658058
负责人：
東城清秀
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では優良なミクロフローラを簡便に優占化する手法を開発し、難分解性の有機性廃棄物を原料とした安定的な水素発酵を可能とする細菌群を作出し、その菌叢制御法について検討することを目的とした。難分解有機性廃棄物として稲わら(水稲品種:リーフスクー)をモデル原料にして、実験を進めた。ミクロフローラ源として、メタン発酵消化液、牛糞堆肥(東京農工大学附属FSセンター)、下水汚泥(府中市)を供試して、それぞれに熱ストレス(105℃、2時間)を与え、水素生細菌群を優占化したミクロフローラを作出した。原料として供試した稲わらは粉砕して使用するため、粉砕機による粉砕の程度を粗粉砕(平均粒径2mm)と微粉砕(平均粒径80μm)の2段階に変えて、粉砕前処理が水素発酵に及ぼす影響を検討した。ミクロフローラの水素生成能の評価および難分解有機性廃棄物の粉砕前処理の効果をバッチ型水素発酵試験で行い、水素生成量および有機酸生成量を測定して、評価した。実験の結果、供試したミクロフローラ源の中では下水汚泥に熱ストレスをかけて作出したミクロフローラが安定した水素生成能を示すことが判明した。また、粗粉砕と微粉砕の粉砕前処理の効果は微粉砕の方が水素発生までのタイムラグが短く、積算水素生成量も約15%多くなった。また、有機酸分析からpH低下は酢酸の蓄積による影響と考えられ、安定発酵のためには酢酸を効果的に分離する手法の開発が必要であることが分かった。PCRによる菌叢解析の結果、作出したミクロフローラで菌叢の違いが明確にはならなかったことから、今後は定量的な菌叢解析を進める必要性が認められた。

在本研究中，我们开发了一种容易使优良微生物群占优势的方法，以持久性有机废物为原料创建了能够进行稳定氢发酵的细菌群，并检查了细菌群落的规律。该实验以持久性有机废物稻草（水稻品种：Leaf Suku）为模型原料进行。作为菌群来源，对甲烷发酵消化液、牛粪堆肥（东京农工大学FS中心）和下水道污泥（府中市）进行了测试，并对每种物质进行热应激（105℃、2小时），产氢细菌群被分离出来，我们创建了一个以以下细菌为主的微生物群。由于作为原料的稻草是破碎后使用的，因此破碎机的破碎程度改为两级：粗破碎（平均粒径2毫米）和细破碎（平均粒度80微米），并预-进行粉碎处理对氢发酵的影响。通过批量氢发酵试验，测定产氢量和有机酸产量，评价微生物菌群的产氢能力以及难分解有机废弃物预粉碎处理的效果。实验结果发现，在所测试的微生物群来源中，通过对污水污泥施加热应激而产生的微生物群表现出稳定的产氢能力。另外，粗粉碎和细粉碎的预粉碎处理的效果是，细粉碎到氢气产生的时间延迟更短，并且累计产生的氢气量高出约15%。此外，有机酸分析表明pH下降被认为是由于乙酸的积累造成的，因此有必要开发一种有效分离乙酸的方法以实现稳定发酵。使用PCR进行细菌区系分析的结果是，所产生的微生物区系之间的细菌区系差异并不明显，因此认识到将来有必要进行定量细菌区系分析。