新規嫌気性ハイタン生産プロセスの開発

新型厌氧高鞣生产工艺的开发

• 批准号: 16J02584
• 负责人: 覃 宇
• 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: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J02584/
• 关键词: 食品廃棄物; ハイタン; 水素; メタン; モデリング; 微生物; 環境負荷低減; 嫌気性発酵; 廃棄物; 生ごみ

燃料の多様化および安定で安価に提供できる技術の開発・実用化は必至である。食品廃棄物を活用し、嫌気性発酵を用いたハイタン生産プロセスの安定化・最適化が求められている。平成２９年度には、前年度の研究進捗を踏まえて、引き続きプロセスの連続運転、数理モデリングによる模擬、微生物群集構造の解析およびシステムの評価について、以下の課題に取り込んだ。１【新規嫌気性ハイタン生産プロセスの連続運転（続き）】　ハイタン生産プロセスにおける二槽の容積比について実験を行った。また、排出されたメタン発酵槽の消化液循環による水素発酵への影響について連続実験を行った。水素発酵の安定化を目指して消化液循環比の最適化制御対策を提案した。２【数理モデリングによるプロセス変動傾向のシミュレーション】　最初条件変動によるプロセスの変動傾向を考察するため、循環のある二槽プロセスの時間常数の解析解を求めた。このモデルを用いて、水素とメタンの連続発酵における動力的定数を求め、短期的なデータに基づいて長期的な変動傾向を予測できるようになった。３【分子生物学的手法で微生物群集構造の分布と遷移の解析】　新規ハイタン発酵プロセスの連続運転に及ぼす二相容積比、消化液循環比、有機物除去負荷の影響について、分子生物学的手法で微生物群集構造を解析した。４【新規プロセスの経済性と環境負荷についての評価】　これまで蓄積されたデータに基づいて、有機廃棄物の低価値バイオマスより、低コストの嫌気性発酵を用いて高価値燃料ガスのハイタンを生産するプロセスに対して、その経済性と環境負荷を定量化するために、本研究の新規ハイタン発酵プロセスについて LCA評価を行い、本研究の新規ハイタン発酵システムの有用性と持続可能な社会への寄与効果を定量的に検証した。

不可避免的是，可以在稳定且廉价的水平上提供的燃料多样性和技术将被开发出来，并将其用于实际使用。有必要使用食物浪费使用厌氧发酵来稳定和优化海顿生产过程。在2017年，根据上一年的研究进展，我们继续纳入有关过程连续运行，使用数学建模，微生物社区结构分析和系统评估的仿真的以下问题。 1 [新的厌氧高水箱生产过程（续）的连续运行]在高水箱生产过程中对两个储罐的体积比进行了实验。此外，进行了一系列实验，以确定排放的甲烷发酵罐对氢发酵的消化循环的影响。我们提出了优化消化流体循环比以稳定氢发酵的措施。 2 [使用数学建模模拟过程波动趋势]，以考虑由于初始条件波动而引起的过程波动趋势，计算了循环循环的两根立方体过程的分析解决方案。使用此模型，我们可以确定氢和甲烷连续发酵的动态常数，并根据短期数据预测波动的长期趋势。 3 [使用分子生物学方法分析微生物群落结构的分布和过渡]使用分子生物学方法分析微生物群落结构，以实现双相体积比率，消化流体循环率和有机物物质去除载荷对新型Hitan发酵过程连续运行的影响。 4 [评估新过程的经济学和环境影响]基于到目前为止积累的数据，以量化产生高价值的燃气高tan的经济学和环境影响，使用低成本厌氧发酵，在LCA中评估了该研究的新型高棕褐色发酵过程，并在LCA中评估了一个可持续性的贡献，并量身定量了一项可持续性和量身定量的高级及其对新技术的贡献。

项目成果

Comparison of hyper-thermophilic-mesophilic two-stage with single-stage mesophilic anaerobic digestion of waste activated sludge: Process performance and microbial community analysis

• DOI: 10.1016/j.cej.2016.01.067
• 发表时间: 2016-04
• 期刊: Chemical Engineering Journal
• 影响因子: 15.1
• 作者: Li-Jie Wu;Atsushi Higashimori;Yu Qin;Toshimasa Hojo;K. Kubota;Y. Li

Upgrading of mesophilic anaerobic digestion of waste activated sludge by thermophilic pre-fermentation and recycle: Process performance and microbial community analysis

• DOI: 10.1016/j.fuel.2015.11.091
• 发表时间: 2016-04
• 期刊: Fuel
• 影响因子: 7.4
• 作者: Li-Jie Wu;Atsushi Higashimori;Yu Qin;Toshimasa Hojo;K. Kubota;Y. Li

Biohythane production with the recirculated two-phase anaerobic digestion (R-TPAD) of food waste (FW) by adjusting the recirculation ratio

通过调整再循环比率，通过食物垃圾 (FW) 的再循环两相厌氧消化 (R-TPAD) 生产生物乙烷

• 发表时间: 2017
• 作者: 沖 啓輔;山上 健;永田麻梨子;高島夏希;真柳浩太;白井 剛;石野園子;石野良純;小河 穂波;Yu Qin
• 通讯作者: Yu Qin

The performance and kinetic characterization of the three metabolic reactions in the thermophilic hydrogen and acidic fermentation of cassava residue

• DOI: 10.1016/j.ijhydene.2017.01.061
• 发表时间: 2017-02-02
• 期刊: INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY
• 影响因子: 7.2
• 作者: Jiang, Hongyu;Qin, Yu;Li, Yu-You
• 通讯作者: Li, Yu-You

Two-stage Anaerobic Process Treating Municipal Solid Waste (MSW) with Increasing Contents of Paper Waste

两级厌氧工艺处理城市固体废物（MSW）并增加废纸含量

• 发表时间: 2017
• 作者: Keisuke Oki;Takeshi Yamagami;Mariko Nagata;Natsuki Takashima;Kouta Mayanagi;Sonoko Ishino;and Yoshizumi Ishino.;Honami Ogoh;Yu Qin
• 通讯作者: Yu Qin