硫黄循環を考慮した食品廃棄物処理およびエネルギー回収システムの開発

考虑硫循环的餐厨垃圾处理及能量回收系统的开发

• 批准号: 21K19874
• 负责人: 中野 陽一
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Ube National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K19874/
• 关键词: 食品廃棄物処理; 硫酸還元菌; 全固体電池; 硫化リチウム; 炭酸リチウム; 硫化水素; 硫黄循環

本研究の目的は、食品廃棄物の処理に硫酸還元菌を活用し、その過程で発生する消化ガス中の硫化水素と二酸化炭素を二次電池の材料として合成することである。昨年度の研究では、まず食品廃棄物からの硫化水素発生実験を行った。具体的には、模擬食品廃棄物と硫化物を異なる方法で供給した2系列と、模擬食品廃棄物を加えずに乳酸ナトリウムを供給した系列で、硫酸還元菌の培養を実施した。その結果、乳酸ナトリウムを供給した系列では消化ガス中の硫化水素濃度が7%で安定した。しかし、硫化水素濃度が目標の30%に達することはなく、またガス発生の安定性に課題があった。次に、硫化リチウムの合成についての実験を行った。管型反応器を用いて混合ガスと水酸化リチウムの反応による硫化リチウムの合成を試みた。その結果、硫化水素濃度が高いほど硫化リチウムの生成が容易であることが確認された。特に、硫化水素濃度が90%で供給量が2倍の場合、高い収率を示すことが確認された。しかしながら、消化ガスを硫化水素に濃縮しようとした試みでは、二酸化炭素が優先的に反応し、炭酸リチウムのみが生成した。以上の結果から、今後の課題としては、硫化水素濃度を目標値まで上昇させるための新たな方法と、硫化リチウムの効率的な合成方法の開発が求められる。これらの課題を解決することで、食品廃棄物の有効利用と、新たなエネルギー源としての硫化リチウム電池の開発に寄与することが期待される。

这项研究的目的是使用硫酸细菌来治疗食物浪费，并合成在此过程中产生的消化气中硫化物作为二级电池的材料。在去年的研究中，我们首先从食物废物上进行了硫化氢实验。具体而言，以另一种方法提供了两条模拟的食物垃圾和硫化物线，并在一系列乳酸钠中实现了硫酸还原细菌的培养，而无需添加模拟的食物浪费。结果，在与乳酸钠相关的附属关系中，消化中的硫化氢浓度为7％，为7％。但是，硫化氢浓度未达到靶标的30％，并且气体稳定性存在问题。接下来，对硫化锂的合成进行了一个实验。我们试图通过使用管型反应器反应混合气和氢氧化锂来合成硫化物锂。结果，已经证实，硫化氢浓度越高，产生硫化锂的越容易。特别是，当硫化氢的氢浓度为90％并且供应量增加一倍时，已证实显示了高收率。但是，为了在硫化氢中浓缩消化气，二氧化碳优先反应，并且仅产生二氧化碳二氧化碳。基于上述结果，需要未来的问题来开发一种将硫化氢浓度提高到目标值的新方法，以及硫化锂有效合成方法的发展。通过解决这些问题，预计将有助于有效利用食物浪费以及将锂硫化物电池作为新的能源的开发。

项目成果

Development of Recycling Technology for Hydrogen Sulfide Generated by Organic Waste Treatment with Sulfate-Reducing Bacteria

硫酸盐还原菌处理有机废弃物产生的硫化氢回收技术开发

• 发表时间: 2022
• 作者: So Sakamoto1+;Naoya Hamawaki1;Miku Matumura1;Hinaka Nakagawa1;Yoichi Nakano1*
• 通讯作者: Yoichi Nakano1*

硫酸還元菌による有機性廃棄物処理から発生させた硫化水素の再利用技術の開発

硫酸盐还原菌处理有机废弃物产生的硫化氢回用技术开发

• 发表时间: 2022
• 作者: 松村 海玖;中川 雛花;濱脇 直哉;坂本 壮;中野 陽一
• 通讯作者: 中野 陽一