JP2006089668A - Method for producing methane gas and method for generating electricity utilizing the method - Google Patents

Method for producing methane gas and method for generating electricity utilizing the method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing methane gas by using a lignin-containing cellulosic material, i.e., a lignocellulosic resource including a woody resource, as a raw material, while the lignin-containing cellulosic material comprises a material which is represented by a woody waste material occurring when a tree is cut, does not pass through a digestive tract of an animal, such as a domestic animal, does not subjected to processing, nor to a decomposition process, for the purpose of being industrially formed into food or fodder, and is unsuitable for the food or a raw material for the food, and to provide a method for generating electricity by utilizing the method. <P>SOLUTION: This method for producing the methane gas comprises forming an aggregate of small chips by crushing a lignocellulosic material, accumulating the aggregate of the chips while giving moisture under an aerobic condition for a prescribed period until at least a start of partial decay caused by attachment of decay fungi thereto is recognized, feeding the accumulated aggregate into a tank, adding water and at least 20 wt% based on a weight of the accumulated aggregate of mud or sludge to the accumulated aggregate, and culturing contents of the tank at a temperature suitable for methane fermentation under an anaerobic condition, wherein the mud or the sludge is cultured with pure agar and then at least a meat juice is added to the agar cultured from the pure agar therewith, before the mud or the sludge is added to the accumulated aggregate. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、メタンガスを生産する方法と、その方法を利用して電気を造り出す方法に関するものである。さらに詳しくは、樹木を切ったときに発生する木質系の廃材などに代表される材料であって、家畜等の動物の消化管を通ったことがなく、かつ、工業的に食品または飼料とするために加工又は分解工程を受けたことがなく、かつ、食品又は食品原料としては不適である、リグニン含有セルロース質材料、即ち木質系も含めたリグノセルロース系資源を原料としてメタンガスを生産する方法と、その方法を利用して電気を造り出す方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing methane gas and a method for producing electricity using the method. More specifically, it is a material typified by wood-based waste materials that are generated when the tree is cut, never passed through the digestive tract of animals such as livestock, and industrially used as food or feed A lignin-containing cellulosic material, i.e., a lignocellulosic resource including a woody material, which has not been subjected to a processing or decomposition step, and is unsuitable as a food or food raw material, and a method for producing methane gas , It relates to a method of creating electricity using this method.

リグノセルロースは地球上で最も多量に存在する有機物であり、構造性多糖のセルロース及びヘミセルロース、芳香族化合物の重合対のリグニンから構成される。なかでも、木質系の廃棄物質は燃やすと高温になるので、廃棄物処分業者にも引き取りをいやがられる存在であり、単に堆肥化するのも加熱を要したりして厄介である(例えば、特許文献1参照)。成形物に混ぜたり、熱分解したりして利用する場合もあるが、熱を加えない処理に関しては現状ではシロアリの利用が可能かどうかについて研究がなされている程度で、再利用できないようなものは焼却処分するか、放置するしかないのが現状である。
特開2002−326074号公報
Lignocellulose is the most abundant organic substance on earth, and is composed of cellulose and hemicellulose, which are structural polysaccharides, and lignin which is a polymer pair of aromatic compounds. Among them, wood-based waste materials become hot when burned, so they are annoying to waste disposal companies, and composting is troublesome because it requires heating (for example, Patent Document 1). There are cases where it is used after being mixed with a molded product or pyrolyzed, but with regard to the treatment that does not apply heat, there is currently research on whether termites can be used, and it cannot be reused. Is currently incinerated or left alone.
JP 2002-326074 A

有機物から生じ得るメタンガスは無制御状態で大気中に放出されると、二酸化炭素の約20倍もの温室効果を持つ温室効果ガスとして環境に悪影響を及ぼす。一方、タンク内でこれを廃棄物の処理工程として大気中に漏れ出ることがないように発生させれば、廃棄物の部分的処理と有用メタンガス生産の両方を一挙に実現出来るはずである。   When methane gas, which can be generated from organic matter, is released into the atmosphere in an uncontrolled state, it adversely affects the environment as a greenhouse gas having a greenhouse effect about 20 times that of carbon dioxide. On the other hand, if it is generated in the tank so that it does not leak into the atmosphere as a waste treatment process, it should be possible to realize both partial waste treatment and production of useful methane gas at once.

メタンガスの有用性は、燃料としてエネルギー源になり得ること、燃料電池で使用する改質反応や直接分解により水素を製造するための原料になり得ること、または直接バイオガス利用のリン酸型燃料電池に利用され得ること等にある。   The usefulness of methane gas is that it can be an energy source as a fuel, can be used as a raw material for producing hydrogen by reforming reaction and direct decomposition used in fuel cells, or a phosphoric acid fuel cell using direct biogas It can be used for

微生物作用によりメタン醗酵で有機物がメタンに変換されることは周知であり、消化ガスやバイオガス(メタンや二酸化炭素等の混合ガス)と呼ばれる廃棄物処理への応用も盛んになって来た。   It is well known that organic matter is converted to methane by methane fermentation by microbial action, and application to waste treatment called digestion gas or biogas (mixed gas of methane, carbon dioxide, etc.) has become popular.

これまで、メタン醗酵又は消化ガスやバイオガス生産における基質又は原料としては、生ゴミ、牛糞、豚糞、鶏糞その他の畜産糞尿、廃棄農作物、食品工業からの廃棄物などが知られている。また、セルロース質の原料を用いてメタンガスを発生することも、例えば、特許文献2に記載されている。
特開2002−248448号公報ただし、セルロース質の原料と言っても、動物の胃腸・内蔵を通り抜け種々の酵素作用を受けた後のものである畜産糞尿を用いた実例が知られているに過ぎない。ある情報(例えば、非特許文献1)によれば、畜産糞のリグニンは食べられた牧草のリグニンとは別のものである。 東北農試たよりNo.79、 1996年9月
So far, as raw materials or raw materials in methane fermentation or digestion gas or biogas production, raw garbage, cow dung, pig dung, chicken dung and other livestock dung, waste crops, food industry waste, and the like are known. Moreover, generating methane gas using a cellulosic raw material is also described in Patent Document 2, for example.
However, even if it is said to be a cellulosic raw material, there are only known examples using livestock manure that has passed through the gastrointestinal tract and internal organs of animals and has been subjected to various enzyme actions. Absent. According to some information (for example, Non-Patent Document 1), the lignin of livestock dung is different from the lignin of the grazing grass. No. from Tohoku agricultural trial 79, September 1996

また、非特許文献2には、大量(おそらく75%程度)の厨芥とわずかな量(おそらく4%程度)の草木屑の混合物をバイオガスの製造のための原料にすることが記載されているが、草木屑処分のために主に草木屑をバイオガスの製造の原料とすることは知られていない。(なお、非特許文献3も参照)。
堂野千里・浜嶋光洋、 「環境技術 生ごみバイオガス化技術(IMC) 29−9」、 第676〜681頁、 2000年 (株)栗本鐵工所 浜嶋 光洋・中村 幸子、 バブコック日立(株) 守 秀治・下平 和佳子、 「生ごみを対象としたメタン醗酵システムの開発」 http://www.kurimoto.co.jp/rd/pdf_ronbun/ron110.pdf
Non-Patent Document 2 describes that a mixture of a large amount (probably about 75%) of straw and a small amount (probably about 4%) of vegetation waste is used as a raw material for biogas production. However, it is not known that timber waste is mainly used as a raw material for biogas production for disposal of timber waste. (See also Non-Patent Document 3).
Chisato Dono, Mitsuhiro Hamajima, “Environmental Technology, Biogasification Technology for Garbage (IMC) 29-9”, pp. 676-681, 2000 Kurimoto Works, Mitsuhiro Hamajima, Sachiko Nakamura, Babcock-Hitachi Ltd. Hideharu Mori, Kazuko Shimohira, “Development of Methane Fermentation System for Garbage” http://www.kurimoto.co.jp/ rd / pdf_ronbun / ron110.pdf

ところで、有機物のメタン化の容易度は、
易分解性有機物:糖、澱粉、水溶性タンパク質>中分解性有機物:菌体タンパク質、脂肪、ヘミセルロース、非結晶性セルロース>難分解性有機物:結晶性セルロース、リグノセルロース、リグニン、硬タンパク
の順であるとされている。また、バイオガスについて、「原料に向かないものは、ネギ、タマネギ、ニンニク、魚・獣類の腐肉や内臓、落花生、茶ガラ、大豆、わら、鋸屑、紙等である。」と述べられている。
By the way, the ease of methanation of organic matter is
Easily degradable organic matter: sugar, starch, water-soluble protein> moderately degradable organic matter: bacterial protein, fat, hemicellulose, non-crystalline cellulose> hardly degradable organic matter: crystalline cellulose, lignocellulose, lignin, hard protein in this order It is said that there is. Regarding biogas, it is stated that “things that are not suitable for raw materials are leeks, onions, garlic, carrots and internal organs of fish and animals, peanuts, brown tea, soybeans, straw, sawdust, paper, etc.” .

メタン化をしないで木質系廃棄物の腐朽を実施させることだけに関しても、前記特許文献1(特開2002−326074号公報)に、「木質系廃棄物は含水率が低く、リグニン質、セルロース、ヘミセルロース等の微生物分解が難しい成分を多く含むので、醗酵温度が上昇せず、コンポストの十分な腐熟が得難い問題点もある。腐熟とは、作物に生育障害を起こさない程度にまで有機質材を腐朽させることである。このため、特に寒冷地においては、コンポストを腐熟させるためにヒータ等で醗酵槽を加熱する必要があり、腐熟のためにさらにエネルギーの消費量が多くなる問題点が経験された。」と記載されるように、木質系廃棄物の処分は厄介な問題である。   Regarding only the decay of wood waste without methanation, the above-mentioned Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-326074) states that “wood waste has a low water content, lignin, cellulose, It contains many components that are difficult to microbially decompose, such as hemicellulose, so the fermentation temperature does not rise and it is difficult to obtain sufficient maturity of compost, which rots organic material to the extent that it does not cause crop damage. For this reason, particularly in cold regions, it is necessary to heat the fermenter with a heater or the like in order to ripen the compost, and there has been a problem that energy consumption is further increased due to ripening. ”Disposal of wooden waste is a troublesome problem.

上述したように、メタン醗酵やバイオガス製造の原料として(リグノセルロース系資源として畜産糞尿を含めた)種々の廃棄有機物が使用されているにもかかわらず、また、樹木等の成長が多量のリグノセルロース系資源としての廃棄物を生じるにもかかわらず、切り取ったままの樹木の枝など家畜の胃腸管を通ったことのないリグノセルロース系資源は、地球上で最も多量に存在する有機物の一形態でありながら、メタン醗酵又はバイオ生産の原料としてこれまで利用されなかった。さらに、これまで生ゴミ等を用いたバイオガスの製造はメタンの発生量がそれほどでもなかった。   As mentioned above, despite the use of various waste organic materials (including livestock manure as lignocellulosic resources) as raw materials for methane fermentation and biogas production, Lignocellulosic resources that do not pass through the gastrointestinal tract of livestock, such as branches of trees that have been cut off, despite the generation of waste as cellulosic resources, are one form of organic matter that exists in the largest amount on earth. However, it has not been used as a raw material for methane fermentation or bioproduction. Furthermore, until now, the production of biogas using garbage etc. has not produced much methane.

そこで、大量の原料が存在しているにもかかわらず、これまではメタンガスを発生させるための原料としては不適とされてきた樹木の枝など、家畜の胃腸管を通ったことのないリグニンの結合しているセルロース質を含んでいる材料又は廃物を、メタンガスを発生させるための原料として用いてメタンガスを製造することができれば、極めて価値があると言える。   Therefore, in spite of the presence of a large amount of raw materials, lignin binding that has not passed through the gastrointestinal tract of livestock, such as tree branches that have been considered unsuitable as a raw material for generating methane gas. It can be said that it is extremely valuable if methane gas can be produced using a cellulosic material or waste material used as a raw material for generating methane gas.

これらの目的を達成するため、本発明者は鋭意研究を重ねた結果、それを可能ならしめる技術開発に成功し、また、特許としてすでに出願を済ませている(出願番号:特願2003−034430、出願日:平成15年 2月12日)。ところで、それらの技術の要旨は、以下のようなものである。   In order to achieve these objects, as a result of intensive research, the present inventor has succeeded in developing a technology that makes it possible, and has already filed a patent application (Application No .: Japanese Patent Application No. 2003-034430, Application date: February 12, 2003). By the way, the gist of these techniques is as follows.

すなわち、植物体の一部をなしていた木質系部分を含む材料であって、家畜等の動物の消化管を通ったことがなく、かつ、工業的に食品または飼料とするために加工又は分解工程を受けたことがなく、かつ、食品又は食品原料として不適である、リグニンの結合しているセルロース質を含んでいる材料を用いる場合においては、その材料を粉砕して細かいチップの集合体とし、このチップの集合体を、湿り気を与えながら好気的条件下で、チップの形状をそのまま保持した状態で、少なくとも腐朽菌の付着により部分的に腐朽の開始が認められるまでの一定期間堆積し、この堆積物をタンクに入れ、水及び前記堆積物の重量に対して少なくとも20重量%の泥土又はヘドロを加え、前記タンク内容物をメタン醗酵に適した温度で嫌気的条件下で培養し、このタンクからメタンガスを取り出すところにある。   In other words, it is a material containing a woody part that was part of a plant body, never passed through the digestive tract of animals such as livestock, and processed or decomposed to make it industrially food or feed In the case of using a material containing cellulosic substance with lignin, which has not been subjected to the process and is not suitable as a food or food raw material, the material is pulverized into a fine chip aggregate. This chip aggregate is deposited for a certain period of time until the start of decay is recognized at least partially due to the attachment of decaying fungi, while maintaining the shape of the chip under aerobic conditions while applying moisture. Placing the deposit in a tank, adding water and at least 20% by weight mud or sludge to the weight of the deposit, and subjecting the tank contents to anaerobic conditions at a temperature suitable for methane fermentation. And culture, from the tank to the place to take out the methane gas.

また、生ゴミを原料として用いる場合においては、
(a) 搬入口から搬入される生ゴミを、必要ならば、生ゴミを粉砕した後、水性嫌気性菌に富んだ泥土又はヘドロと、攪拌槽で攪拌し、
(b) この攪拌物を嫌気的条件下のサイロに入れ、このサイロ中に一定期間保持して生ゴミを分解させ、
(c) 前記サイロ中で発生するメタンガスをサイロから取り出して収集する、
ところにある。
When using raw garbage as a raw material,
(a) If necessary, grind the raw garbage brought in from the carry-in entrance, and then stir it in a stirring tank with mud or sludge rich in aqueous anaerobic bacteria.
(b) Put this agitation into a silo under anaerobic conditions and hold it in this silo for a certain period of time to decompose garbage.
(c) collecting and collecting methane gas generated in the silo from the silo;
By the way.

これらの方法を採用することにより、従来の場合よりも効率的にメタンガスを生成することができることが判ったが、本発明者はさらに研究を進めてより大量のメタンガスを生成することができないかを模索し続けた。その結果、ついにその方法を見出すに至ったものである。   It has been found that by adopting these methods, methane gas can be generated more efficiently than in the conventional case. However, the present inventor has made further research to determine whether a larger amount of methane gas can be generated. I continued exploring. As a result, we finally came to find the method.

その方法とは、前記堆積物あるいは生ゴミもしくは粉砕後の生ゴミに泥土又はヘドロを加える前に、その泥土又はヘドロを純粋寒天培養するとともに、純粋寒天培養された寒天に少なくとも肉汁を添加し、この混合物を前記堆積物あるいは生ゴミもしくは粉砕後の生ゴミに加える点に特徴がある。すなわち、泥土又はヘドロを純粋寒天培養するとともに、純粋寒天培養された寒天に少なくとも肉汁を添加し、この混合物を前記堆積物あるいは前記生ゴミもしくは粉砕後の生ゴミに加えることにより、メタンガスの発生を促進させることができる。   The method is to add the mud or sludge to pure agar before adding the mud or sludge to the sediment or raw garbage or ground garbage after pulverization, and add at least gravy to the pure agar-cultivated agar, This mixture is characterized in that it is added to the deposits, garbage or crushed garbage. That is, in addition to culturing mud or sludge in pure agar, adding at least gravy to pure agar-cultured agar, and adding this mixture to the sediment, the garbage or the crushed garbage, the generation of methane gas Can be promoted.

純粋寒天培養された寒天に肉汁を添加した後、さらに培養するとよい。この培養により、メタンガスの発生をより促進させることができる。   After adding gravy to pure agar cultured agar, it may be further cultured. By this culture, generation of methane gas can be further promoted.

泥土又はヘドロを純粋寒天培養するに当っては、泥土又はヘドロを寒天培養床で一定の温度、例えば、35℃程度を保ち、一週間程度培養するのがよい。その場合における泥土又はヘドロの量は、寒天培養床2kgに対し500g〜1kg程度が好ましい。また、純粋寒天培養された寒天に肉汁を添加した後の培養期間も、一週間程度が好ましい。
「肉汁」とは、牛、豚、鶏その他各種の肉の脂身を煮詰めてゼラチン状にしたものをいい、その添加量は好ましくは10g程度である。
When the mud or sludge is cultured on pure agar, the mud or sludge is preferably cultured on the agar culture bed at a certain temperature, for example, about 35 ° C. for about a week. In that case, the amount of mud or sludge is preferably about 500 g to 1 kg with respect to 2 kg of the agar culture bed. Further, the culture period after adding the meat juice to pure agar cultured agar is preferably about one week.
“Meat broth” refers to a gelatinized form of boiled beef, pork, chicken and other various meat fats, and the amount added is preferably about 10 g.

前記泥土又はヘドロをより具体的にいうと、水素生成菌とメタン産生菌の両方の棲息に適していてこれらの菌を含んでいるもの、あるいは、水をはったレンコン畑の中の泥土又はヘドロ、生活排水や温泉浴場の排水等によりある程度有機物を含む河川の水のよどんだ所の底にある泥土又はヘドロ、及び有機物を多く含んでいる湖沼の底の泥土又はヘドロからなる群から選択される泥土又はヘドロを挙げることができる。   More specifically, the mud or sludge is suitable for the habitat of both hydrogen-producing bacteria and methane-producing bacteria and contains these fungi, or mud soil in a lotus field with water or It is selected from the group consisting of sludge, sludge or sludge at the bottom of stagnation of river water that contains organic matter to some extent due to sludge, domestic wastewater, hot spring bath drainage, etc., and sludge or sludge at the bottom of lakes that contain a lot of organic matter Muddy soil or sludge.

「泥土」とは、ぬかるみのような物性の水分の多い泥土を意味する。「ヘドロ」が水底に沈澱した有機物含有の泥を意味するときは、「泥土」に含まれ得る。また、「汚泥」も「泥土」に含まれる場合があり得る。粉砕物腐朽化チップの堆積物の重量に対するその様な泥土の重量パーセントが示される場合は、そのような水分を含んだものの重量%で示され、乾物のパーセントではない。   “Muddy soil” means a muddy soil with physical properties such as mud. When “sadro” means mud containing organic matter precipitated on the bottom of the water, it can be included in “mud”. “Sludge” may also be included in “mud”. Where a weight percentage of such mud relative to the weight of the ground decay decay chip deposit is indicated, it is expressed as a weight percentage of such moisture content and not a percentage of dry matter.

「水素生成菌とメタン産生菌の両方の棲息に適していてこれらの菌を含んでいる泥土」に関して、水素生成菌とメタン産生菌の利用する栄養は異なっているとされているが、嫌気性条件下水素生成菌のいる所にメタン産生菌もいると考えられる。
「水素生成菌とメタン産生菌の両方の棲息に適していてこれらの菌を含んでいる泥土又はヘドロ」については、一例として、土壌がタンパク質分解物又は有機物にもある程度富んでいる場所において、その土壌が嫌気性となっている(例えば、水底に存在する)場合であって、水が流れておらず澱んでおり、なおかつ、水が汚れていない(上の水が澄んでいる)場合に、そのような泥土又はヘドロは水素生成菌とメタン産生菌の両方の棲息に適していると考えられる。
水をはったレンコン畑の中の泥土又はヘドロ、生活排水や温泉浴場の排水等によりある程度有機物を含む河川の水のよどんだ所の底にある泥土又はヘドロ、及び有機物を多く含んでいる湖沼の底の泥土又はヘドロは、このような条件を満たすものである。
Regarding "mud soil suitable for the habitat of both hydrogen-producing bacteria and methane-producing bacteria and containing these bacteria", the nutrients used by hydrogen-producing bacteria and methane-producing bacteria are said to be different, but anaerobic It is thought that there are methane producing bacteria where hydrogen producing bacteria exist.
For “mud or sludge that is suitable for the habitat of both hydrogen-producing bacteria and methane-producing bacteria and contains these bacteria”, as an example, in a place where the soil is also rich in proteolysates or organic matter. If the soil is anaerobic (eg, at the bottom of the water), the water is not flowing and stagnant, and the water is not soiled (the water above is clear) Such mud or sludge is thought to be suitable for the habitat of both hydrogen producing and methane producing bacteria.
Mud or sludge in lotus field with water, mud or sludge at the bottom of river stagnation that contains organic matter to some extent due to domestic wastewater or hot spring bath drainage, etc. and lakes rich in organic matter The bottom mud or sludge meets these conditions.

木質の原料の例としては、樹木の枝や幹を切って生じた処分材、倒木や廃棄樹木及びそれらの一部、及び落葉からなる群から選択される1以上のもの、又はそれの実質的な量又は主要量と廃棄野菜、雑草ゴミ、ワラ、生ゴミからなる群から選択される1以上のものとの混合物を挙げることができる。木質の原料として、製材工程や解体で生じる廃木材及び木屑等も使用できる場合があるが、近年主流の外国産材木は海水が侵入していることにより、また、新建材は化学物質が含まれているので、適しない場合も多い。
木質材の粉砕は、8mmの篩の目に通る程度に粉砕するのが好ましい。木質系廃棄物は小枝を含んでいたり、繊維状で細長いものであるから、長さは8mmよりも長い断片のものも含まれる。例えば、あらかじめ2cm程度に粉砕しておいて、次に8mmの篩の目に通る程度に粉砕することができる。
Examples of woody materials include one or more selected from the group consisting of disposal materials generated by cutting branches and trunks of trees, fallen trees, discarded trees and parts thereof, and fallen leaves, or substantially Or a mixture of one or more selected from the group consisting of waste vegetables, weed garbage, straw, and raw garbage. Waste wood and wood chips generated in the lumbering process and demolition may be used as woody raw materials, but in recent years, mainstream foreign timber has been invaded by seawater, and new construction materials contain chemical substances. In many cases, it is not suitable.
The wood material is preferably crushed to such an extent that it can pass through the eyes of an 8 mm sieve. Since woody waste contains twigs or is fibrous and elongated, it also includes fragments with a length longer than 8 mm. For example, it can be pulverized to about 2 cm in advance, and then pulverized to such an extent that it passes through the eyes of an 8 mm sieve.

木質材粉砕物チップを堆積して腐朽化させる際の堆積物全体の水分は60%程度が好ましい。堆積して腐朽化させる段階では、水を撒き好気性にするために通気すればよく、それ以外に混ぜ物をする必要はない。混ぜ物をすると逆効果となる場合もあり得る。例えば、茸(ナメコ及びシメジ)の菌の残渣を混入して腐朽を試みた場合、後のメタン醗酵段階に悪影響がみられた。堆積段階で温度は50〜60℃程度に上昇することが認められた。堆積期間は20〜30日が良い。すなわち、腐朽の開始の認められた程度から少し腐朽が進行した程度の時点であり、チップの形状は維持された状態のままとする。   About 60% of the moisture content of the entire sediment when the wood material crushed chips are deposited and decayed is preferable. At the stage of sedimentation and decay, it is only necessary to ventilate the water to make it aerobic, and no other mixing is necessary. Mixing can be counterproductive. For example, when rot was attempted by mixing residues of the fungi of sea bream (nameko and shimeji), there was an adverse effect on the subsequent methane fermentation stage. It was observed that the temperature rose to about 50-60 ° C. during the deposition stage. The deposition period is preferably 20-30 days. In other words, it is the time when the decay has started a little after the start of decay, and the shape of the chip is maintained.

木質材粉砕物腐朽化チップを原料として用いる場合における本発明の効率の良いメタン生産は、次のようなプロセスを経るものと推測される。木質材の粉砕物の好気的な条件下での堆積により木材腐朽菌が粉砕物の表面に付着し、部分的な腐朽が進行した粉砕物が水中に浸漬されることによって、好気性の腐朽菌は粉砕物表面で細かい気泡を生じる。気泡の酸素を消費し尽くした状態で腐朽菌は死滅し、それに代わって気泡と水との界面に泥土又はヘドロ中の嫌気性の水素生成菌が繁殖しやすい状態になる。水素生成菌はセルロース、ヘミセルロース等を分解し、リグニンとセルロースとの結合は破壊されて粉砕物は柔らかくなり、水素生成菌の繁殖によりそれを栄養とする泥土又はヘドロ中に存在したメタン産生菌が繁殖し、メタンを生成すると考えられる。   It is estimated that the efficient methane production of the present invention in the case where the wood material pulverized material decay chip is used as a raw material undergoes the following process. Aerobic decay is caused by the fact that the wood decay fungus adheres to the surface of the ground material due to the accumulation of the ground material of the wood material under aerobic conditions, and the ground material that has been partially decayed is immersed in water. Bacteria produce fine bubbles on the surface of the pulverized product. In the state where the oxygen in the bubble is exhausted, the decaying bacteria die, and instead, the anaerobic hydrogen-producing bacteria in the mud or sludge are easily propagated at the interface between the bubble and water. Hydrogen-producing bacteria break down cellulose, hemicellulose, etc., the bond between lignin and cellulose is destroyed and the pulverized product becomes soft, and the methane-producing bacteria that existed in the mud or sludge that nourished it by the growth of hydrogen-producing bacteria It is thought to breed and produce methane.

一方、生ゴミを原料として用いる場合における本発明の効率の良いメタン生産も、水素生成菌の繁殖により生ゴミが分解され、水素生成菌を栄養とする泥土又はヘドロ中に存在していたメタン産生菌が繁殖し、メタンを生成すると考えられる。   On the other hand, the efficient methane production of the present invention when raw garbage is used as a raw material is also produced by the production of methane that was present in the mud or sludge that is nourished by the hydrogen-producing bacteria, and the garbage is decomposed by the reproduction of hydrogen-producing bacteria. It is thought that fungi propagate and produce methane.

そして、前記タンク中の堆積物あるいは前記攪拌槽中の生ゴミもしくは粉砕後の生ゴミに泥土又はヘドロを加える前に、その泥土又はヘドロを純粋寒天培養するとともに、純粋寒天培養された寒天に少なくとも肉汁を添加し、この混合物を前記タンク中の堆積物あるいは前記攪拌槽中の生ゴミもしくは粉砕後の生ゴミに加えることにより、メタンガスの発生を促進させることができる。   Before adding the mud or sludge to the sediment in the tank or the garbage in the stirring tank or the ground garbage after pulverization, the mud or sludge is cultured in pure agar, and at least the agar cultured in pure agar Generation of methane gas can be promoted by adding gravy and adding this mixture to the deposits in the tank, the garbage in the stirring tank or the garbage after pulverization.

生成したメタンを貯蔵するために、水を吸着させた活性炭に、生じたメタンを吸着させるとよい。このようにすると、生成したメタンを効率的に、しかも、安全に貯蔵することができる。   In order to store the produced methane, the produced methane is adsorbed on activated carbon on which water is adsorbed. In this way, the produced methane can be stored efficiently and safely.

電気を生じさせるために、メタンガスを燃料電池のための原料に供給するとよい。このようにすると、メタンの製造を直に燃料電池へ組み合わせて利用することができるので、極めて便利である。   In order to generate electricity, methane gas may be supplied to the raw material for the fuel cell. This is very convenient because the production of methane can be used directly in combination with a fuel cell.

請求項1記載の方法によれば、原料コストがかからず、かつ、入手しやすい、リグノセルロース系資源と泥土又はヘドロとを用いて、メタンガスを効率良く、しかも、大量に生成することができる。   According to the method of claim 1, methane gas can be produced efficiently and in large quantities using lignocellulosic resources and mud or sludge, which are inexpensive and easy to obtain. .

請求項2記載の方法によれば、生ゴミを原料として、泥土又はヘドロを用いて、メタンガスを効率良く、しかも、大量に生成することができる。   According to the method of Claim 2, methane gas can be efficiently produced | generated in large quantities using a raw soil as a raw material and using mud or sludge.

請求項3記載の方法によれば、メタンガスの発生をより促進させることができる。   According to the method of Claim 3, generation | occurrence | production of methane gas can be promoted more.

請求項4記載の方法によれば、原料コストがかからず、かつ、入手しやすく、また、使用しても枯渇の心配がない泥土又はヘドロを用いて、メタンガスを効率良く、しかも、大量に生成することができる。   According to the method of claim 4, the methane gas is efficiently produced in a large amount by using mud or sludge that does not incur raw material costs, is easily available, and does not have to worry about depletion even when used. Can be generated.

請求項5記載の方法によれば、原料コストがかからず、かつ、入手しやすい材料を用いて、メタンガスを効率良く、しかも、大量に生成することができる。   According to the method of claim 5, methane gas can be generated efficiently and in a large amount using a material that is inexpensive and easily available.

請求項6記載の方法は、木質材粉砕物の腐朽化に適している。   The method according to claim 6 is suitable for decaying a pulverized wood material.

請求項7記載の方法は、木質材粉砕物の腐朽化に適している。   The method according to claim 7 is suitable for decaying a pulverized wood material.

請求項8記載の方法は、メタンガスを生産するのに適した環境でメタンガスを生産することができる。   The method according to claim 8 can produce methane gas in an environment suitable for producing methane gas.

請求項9記載の方法によれば、生成したメタンを効率的に、しかも、安全に貯蔵することができる。   According to the method of the ninth aspect, the produced methane can be efficiently and safely stored.

請求項10記載の方法によれば、メタンの製造を直に燃料電池へ組み合わせて利用することができるので、極めて便利である。   According to the method of claim 10, since the production of methane can be directly combined with the fuel cell and used, it is very convenient.

以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。ただし、以下に示す例はあくまでも一例を示すものであって、それらに限定されるということではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the example shown below shows an example to the last, and is not limited to them.

(1) 木質原料の選定
同一出願人に係る先の出願(出願番号:特願2003−034430、出願日:平成15年 2月12日)において、木質原料として、針葉樹と広葉樹の両方のもの、そして、針葉樹と広葉樹の両方のものを全て含んでいる廃樹木、切り枝、及び葉(通常の庭木の剪定で生じる割合)や、杉の葉と幹、落葉樹、落ち葉、檜の葉と幹、松の葉と幹などを用いると良いことが実証されている。そして、それらを粉砕機で粉砕して8mmの目の篩を通る寸法の粉砕物(チップ)にする。一度での粉砕が困難な場合には、一旦粗い粉砕物にしてから再び細かく粉砕すれば良い。
(1) Selection of wood raw materials In the previous application (Application No .: Japanese Patent Application No. 2003-034430, filing date: February 12, 2003) related to the same applicant, both wooden conifers and broad-leaved trees are used as wooden raw materials. And abandoned trees, cuts and leaves (percentage of normal garden tree pruning), including cedar leaves and trunks, deciduous trees, fallen leaves, oak leaves and trunks, all containing both coniferous and broadleaf trees It has been proven that pine needles and trunks can be used. Then, they are pulverized by a pulverizer to obtain a pulverized product (chip) having a size passing through an 8 mm sieve. If pulverization at one time is difficult, a coarsely pulverized product may be used and then finely pulverized again.

(2) 木質原料の部分的腐朽化処理
同一出願人に係る先の出願(出願番号:特願2003−034430、出願日:平成15年 2月12日)において、上記粉砕物チップを堆積させ、2日に1回の間隔で湿り気を与えながら、20日〜1ケ月保つと良いことが実証されている。内部温度が約50〜60℃となること、及び、内部で好気性従属栄養最近(主に白色腐朽菌及び糸状腐朽菌)が自然に(1週間程度で)付着し始めることを目視確認している。酸素を供給した場合には、上記の好気性菌の活性化により好気性菌のより早い付着が認められることも確認している。大規模生産において、この腐朽菌処理工程は時々水をかけるだけであって、屋外の堆積で良く、比較的場所を選ばないから、20日〜1ケ月という期間はプロセスの能率を悪化させることにはならない。
(2) Partial decay processing of wooden raw material In the previous application (application number: Japanese Patent Application No. 2003-034430, filing date: February 12, 2003) pertaining to the same applicant, It has been proved that it is good to keep it for 20 days to 1 month while giving wetness at intervals of once every two days. Visually confirm that the internal temperature is about 50 to 60 ° C. and that aerobic heterotrophs recently (mainly white rot fungi and filamentous rot fungi) begin to attach naturally (in about a week). Yes. It has also been confirmed that when oxygen is supplied, earlier attachment of aerobic bacteria is recognized by activation of the aerobic bacteria. In large-scale production, this decaying fungus treatment process only requires water from time to time, and can be deposited outdoors, so it can be used in a relatively small area, so the period of 20 days to 1 month will deteriorate the efficiency of the process. Must not.

(3) 泥土の選定
また、同一出願人に係る先の出願(出願番号:特願2003−034430、出願日:平成15年 2月12日)では、前記ステップ(2)、すなわち、木質原料の部分的腐朽化処理工程で得られた部分的に腐朽化が進行している腐朽菌の付着したままの木質材粉砕物腐朽化チップ(以下、粉砕物腐朽化チップ又は木質材粉砕物腐朽化チップと称する)1kgを、10リットルの容器に入れ、粉砕物腐朽化チップの重量に対し50重量%の水を加え、さらに、粉砕物腐朽化チップ重量に対し30重量%〜50重量%の種々の泥土を加え、それぞれの試料についてメタンガスの発生量を調べることを試みた。その結果、泥土成分としては、レンコン畑の泥土が最も適しており、その次に、濁川下流の泥土が適していることが実証されている。そして、この度の実験では、メタンガスの発生のために使用し得る泥土成分のうち、最も成績の良かったレンコン畑の泥土と、その次に成績の良かった濁川下流の泥土の二種類を、泥土成分として使用する。なお、濁川下流の泥土とは、温泉街のすぐ下流の泥土のことをいう。
(3) Selection of mud In the previous application related to the same applicant (application number: Japanese Patent Application No. 2003-034430, filing date: February 12, 2003), the above step (2), that is, the wood raw material Wood material pulverized chips decayed chips with decaying fungi that have been partially decayed obtained in the partial decay treatment process (hereinafter referred to as crushed product decay chips or wood material crushed decay chips 1 kg) is put into a 10 liter container, 50% by weight of water is added to the weight of the crushed decayed chips, and various weights of 30% to 50% by weight are added to the weight of the crushed decayed chips. We tried to investigate the amount of methane gas generated for each sample by adding mud. As a result, it has been proved that the mud in the lotus root field is the most suitable as the mud component, and the mud in the downstream of the Muddy River is the second most suitable. In this experiment, among the mud components that can be used for the generation of methane gas, two types of mud in the lotus field, which had the best results, and the mud in the downstream of the Nakugawa, which had the best results, were used. Use as In addition, the mud in the downstream of Muddy River refers to the mud immediately downstream of the hot spring town.

(4) 泥土の純粋寒天培養
本発明においては、上記粉砕物腐朽化チップに泥土又はヘドロ(以下、単に泥土と称する)を加える前に、その泥土を純粋寒天培養する。泥土を純粋寒天培養するに当っては、その泥土を寒天培養床で一定の温度、例えば、35℃程度を保ち、一週間程度培養するのが良い。その場合における泥土の量は、寒天培養床2kgに対し500g〜1kg程度とするのが良い。
(4) Pure Agar Culture of Mud In the present invention, the mud is subjected to pure agar culture before adding the mud or sludge (hereinafter simply referred to as mud) to the crushed material decay chip. When the mud is cultivated in pure agar, the mud is preferably cultivated for about a week while maintaining a constant temperature, for example, about 35 ° C., on the agar culture bed. In this case, the amount of mud is preferably about 500 g to 1 kg with respect to 2 kg of the agar culture bed.

(5) 肉汁の添加
純粋寒天培養された寒天に、少なくとも肉汁を添加する。「肉汁」とは、牛、豚、鶏その他各種の肉の脂身を煮詰めてゼラチン状にしたものをいい、その添加量は好ましくは10g程度である。純粋寒天培養された寒天に肉汁を添加した後、一定の温度、例えば、35℃程度を保ち、さらに一週間程度培養するのが良い。
(5) Addition of gravy Add at least gravy to agar cultured on pure agar. “Meat broth” refers to a gelatinized form of boiled beef, pork, chicken and other various meat fats, and the amount added is preferably about 10 g. After adding gravy to pure agar-cultured agar, it is preferable to maintain a certain temperature, for example, about 35 ° C., and further culture for about one week.

(6) メタンガス発生
1kgの粉砕物腐朽化チップを10リットルの容器に入れ、粉砕物腐朽化チップの重量に対し50重量%の水を加え、さらに、肉汁添加後一週間程度培養した寒天を粉砕物腐朽化チップ重量に対し50重量%加え、窒素によるエアーパージを行った。その際、容器内は低酸素状態にあるが、その中の温度を35℃に保ち、以降1週間から約8週間後迄メタンガスの発生量を測定した。メタンガスの測定は、JIS K 2301ガスクロマトグラフィー(TCD)法に基づいて行った。なお、水道水は殺菌作用がある可能性があるから、ここで使用する水は井戸水(軟水)を使用した。
(6) Methane gas generation Put 1kg of crushed decay chips into a 10-liter container, add 50% water by weight with respect to the weight of the crushed decay chips, and crush agar cultured for about a week after adding meat juice 50% by weight was added to the weight of the decayed chip and air purge with nitrogen was performed. At that time, although the inside of the container was in a low oxygen state, the temperature therein was kept at 35 ° C., and the amount of methane gas generated was measured from 1 week to about 8 weeks later. The measurement of methane gas was performed based on the JIS K 2301 gas chromatography (TCD) method. In addition, since tap water may have a bactericidal action, the water used here used well water (soft water).

(7) メタンガスの採集
メタンガスの採集実験を10リットルのポリタンクで行った。そして、仕込みから約8週間にわたり1週間ないし2週間あるいはその期間のある1回の値を、結果として記録した。
(7) Collection of methane gas The methane gas collection experiment was conducted in a 10-liter plastic tank. Then, a value of one time of one week to two weeks or the period of about 8 weeks from the preparation was recorded as a result.

(実施例1、2)
実施例1、実施例2の場合の数値を、表1と図1(グラフ)に示す。実施例1では、レンコン畑の泥土を純粋寒天培養し、その寒天に肉汁を添加した後、さらに培養した寒天を用い、実施例2では、濁川の泥土を純粋寒天培養し、その寒天に肉汁を添加した後、さらに培養した寒天を用いた。
(Examples 1 and 2)
The numerical values in the case of Example 1 and Example 2 are shown in Table 1 and FIG. 1 (graph). In Example 1, pure agar culture of the lotus field mud is added, and after adding gravy to the agar, further cultured agar is used. In Example 2, the mud of Mudagawa is pure agar cultured, and gravy is added to the agar. After the addition, further cultured agar was used.

Figure 2006089668
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(比較例1)
粉砕物腐朽化チップに純粋寒天培養されていない泥土を加えても、メタンガスの発生が認められることは、同一出願人に係る先の出願(出願番号:特願2003−034430、出願日:平成15年 2月12日)ですでに実証されており、そのデータを比較例1として表2に示す。
(Comparative Example 1)
The fact that generation of methane gas is recognized even when mud soil that has not been subjected to pure agar culture is added to the crushed material decay chip indicates that an earlier application related to the same applicant (application number: Japanese Patent Application No. 2003-344430, application date: 2003) (February 12, 2012). The data is shown in Table 2 as Comparative Example 1.

Figure 2006089668
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表1と表2とから明らかなように、実施例1、2の場合(泥土を純粋寒天培養し、その寒天に肉汁を添加した場合)には、純粋寒天培養されていない泥土(肉汁無添加)を用いた場合に比べて、メタンガスの発生量が大きく増加することが実証された。 As is clear from Table 1 and Table 2, in the case of Examples 1 and 2 (when mud was cultured in pure agar and gravy was added to the agar), mud that was not cultured in pure agar (without gravy added) Compared to the case of using), it was demonstrated that the amount of methane gas generated was greatly increased.

(比較例2、3)
肉汁を添加することの良否を実証するために、レンコン畑の泥土を純粋寒天培養し、その寒天に、実施例1、2における肉汁に代えてそれと同じ量のポテト(片栗粉)を添加し、その後さらに培養した寒天を用いて、実施例1、2の場合と同じようにメタンガスの採集実験を行った。また、濁川の泥土を純粋寒天培養し、その寒天に、実施例1、2における肉汁に代えてそれと同じ量のポテトを添加し、その後さらに培養した寒天を用いて、実施例1、2の場合と同じようにメタンガスの採集実験を行った。それらの結果を、比較例2及び比較例3として、表3に示す。また、表3の結果を図2にグラフで示す。
(Comparative Examples 2 and 3)
In order to demonstrate the quality of the addition of the gravy, the lotus soil in the lotus root is cultured on pure agar, and the same amount of potato (starch flour) is added to the agar instead of the gravy in Examples 1 and 2, and then Further, using the cultured agar, a methane gas collection experiment was performed in the same manner as in Examples 1 and 2. In addition, in the case of Examples 1 and 2, pure mud of mud river was cultured in pure agar, and the same amount of potato was added to the agar instead of the gravy in Examples 1 and 2, and then further cultured agar was used. The methane gas collection experiment was conducted in the same way as the above. The results are shown in Table 3 as Comparative Example 2 and Comparative Example 3. Moreover, the result of Table 3 is shown with a graph in FIG.

Figure 2006089668
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表1と表3、図1と図2からも明らかなように、実施例1、2の場合(肉汁を添加した場合)には、泥土を純粋寒天培養し、その寒天に実施例1、2における肉汁に代えてポテト(片栗粉)を添加した場合に比べて、メタンガスの発生量が大きく増加することが実証された。 As is clear from Tables 1 and 3 and FIGS. 1 and 2, in the case of Examples 1 and 2 (when meat juice was added), the mud was subjected to pure agar culture, and Examples 1 and 2 were applied to the agar. It was demonstrated that the amount of methane gas generated was greatly increased compared to the case where potato (potato starch) was added in place of the meat juice.

(比較例4〜10)
一方、粉砕物腐朽化チップを用いることの良否を実証するために、粉砕物腐朽化チップに代えて以下に示す各種の有機質を用い、実施例1、2の場合と同じようにメタンガスの採集実験を行った。それらの結果を、比較例4〜10として表4〜表7に示す。
各種の有機質:オカラ、キノコ(ナメコ)、キノコ(シメジ)、キノコ(エノキ)、米ヌカ、モミガラ、残飯
(Comparative Examples 4 to 10)
On the other hand, in order to demonstrate the quality of using the pulverized material decay chip, various organic substances shown below were used instead of the pulverized material decay chip, and the methane gas collection experiment was performed in the same manner as in Examples 1 and 2. Went. The results are shown in Tables 4 to 7 as Comparative Examples 4 to 10.
Various organic materials: Okara, mushrooms (nameko), mushrooms (shimeji), mushrooms (enoki), rice bran, rice bran, leftovers

Figure 2006089668
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表4〜表7からも明らかなように、粉砕物腐朽化チップ以外の有機質では、たとえ泥土を純粋寒天培養し、その寒天を用いても、メタンガスの発生量が極めて少ないか、あるいは、採取不能であることが実証された。 As is clear from Tables 4 to 7, organic matter other than crushed and decayed chips, even if mud is subjected to pure agar culture and the agar is used, the amount of methane gas generated is very small or cannot be collected. It was proved that.

(比較例11)
また、上述の有機質に代えて以下に示す有機質を用い、実施例1、2の場合と同じようにメタンガスの採集実験を行った。その結果を、比較例11として表8に示す。
有機質:河川のアオコ
(Comparative Example 11)
Further, using the organic materials shown below instead of the organic materials described above, a methane gas collection experiment was performed in the same manner as in Examples 1 and 2. The results are shown in Table 8 as Comparative Example 11.
Organic quality: Aoko of the river

Figure 2006089668
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表8からも明らかなように、自然界で発生するこの種の有機質を用いても、メタンガスの発生量が極めて少ないことが実証された。 As is clear from Table 8, it was demonstrated that the amount of methane gas generated was extremely small even when this kind of organic matter generated in nature was used.

(比較例12〜14)
一方、メタンガスを発生させるに当って、家畜の糞を利用することが発案されており、それが果たして可能なのか否かを確認するために、牛糞、豚糞、鶏糞を用いてメタンガスの採集実験を行ってみた。それぞれの結果を、比較例12〜14として表9、表10に示す。また、表9、表10の結果を図3にグラフで示す。
(Comparative Examples 12-14)
On the other hand, it has been proposed to use feces of livestock to generate methane gas, and in order to confirm whether it is possible or not, methane gas collection experiment using cow dung, pig dung and chicken dung. I went. The respective results are shown in Tables 9 and 10 as Comparative Examples 12 to 14. The results of Tables 9 and 10 are shown in a graph in FIG.

Figure 2006089668
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Figure 2006089668
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表1、表2と表9、表10とから、及び図1と図3とから明らかなように、粉砕物腐朽化チップに泥土を加えてメタンガスを発生させるに当って、泥土を加える前に、その泥土を純粋寒天培養するとともに、純粋寒天培養された寒天に少なくとも肉汁を添加すれば、牛糞、豚糞、鶏糞を用いた場合ほどではないが十分な成果が得られることが実証された。 As shown in Table 1, Table 2, Table 9, Table 10, and FIG. 1 and FIG. 3, before adding mud, when adding mud to the crushed material decay chip and generating methane gas, In addition to culturing the mud with pure agar and adding at least gravy to pure agar-cultivated agar, it has been demonstrated that sufficient results can be obtained, although not as much as with cow dung, pig dung, and chicken dung.

次に、上記試料Bについて、以下に示す方法で直接計数法により、試料B中の細菌数を計数した。   Next, for the sample B, the number of bacteria in the sample B was counted by a direct counting method by the method shown below.

(試料の前処理)
検体から約5gを分取し、抽出バッファー(100mM Tris−HCL[pH9.0],50mM EDTA)を加え、ホモジナイザー(エースホモジナイザー[日本精機製作所製、東京])(15000rpm,15分)で分散後、殺菌済み50mLチューブに移した。
(Pretreatment of sample)
About 5 g was collected from the sample, added with an extraction buffer (100 mM Tris-HCL [pH 9.0], 50 mM EDTA), and dispersed with a homogenizer (ACE homogenizer [Nippon Seiki Seisakusho, Tokyo]) (15000 rpm, 15 minutes). And transferred to a sterilized 50 mL tube.

(検体中の細菌数の計数)
前処理を行った検体を原液として滅菌水で希釈液を作製し、あらかじめズダンブラックで黒暗色に染色した孔径0.2μmのヌクレポアフィルターでろ過し、検体中の懸濁液を回収した。フィルターは1試料あたり2枚用意した。スライドグラス上にマウントした、ろ過済みのフィルターを無蛍光エマルジョンオイルを用い、落射型蛍光顕微鏡(オリンパスAX80[オリンパス光学工業製、東京])に100倍の対物レンズ(UplanApo 100xOI)を装着して検鏡した。メタン菌の持つF−420自家蛍光を観察するためのフィルターキューブとして、BV励起観察用オリンパスU−MWBV(ダイクロイックミラーDM455、励起フィルターBP400−440、吸収フィルターBA475)を使用した。
接眼レンズ側に計数用グリッド(10×10マス、方形状、1マスの辺の長さは10μm)を入れ、任意の区画数あたりの細菌数を数取り器で計数した。1枚のフィルターあたり、10視野について計数を行い、計数に用いた区画数、細菌数を記録した。2枚のフィルターについて得られた細菌数の平均から、次式により検体1mL中のメタン菌の割合(菌数)を求めた。
(Counting the number of bacteria in the sample)
A diluted solution was prepared with sterilized water using the pretreated sample as a stock solution, and filtered through a Nuclepore filter having a pore diameter of 0.2 μm that had been stained in black with Sudan Black in advance, and the suspension in the sample was recovered. Two filters were prepared for each sample. A filtered filter mounted on a slide glass is examined using a non-fluorescent emulsion oil and an epifluorescence microscope (Olympus AX80 [Olympus Optical Co., Ltd., Tokyo]) mounted with a 100 × objective lens (UplanApo 100xOI). Mirrored. Olympus U-MWBV for BV excitation observation (dichroic mirror DM455, excitation filter BP400-440, absorption filter BA475) was used as a filter cube for observing F-420 autofluorescence possessed by methane bacteria.
A counting grid (10 × 10 squares, square shape, side length of 10 μm was 10 μm) was placed on the eyepiece side, and the number of bacteria per arbitrary number of compartments was counted with a counter. Counting was performed for 10 fields per filter, and the number of compartments and the number of bacteria used for counting were recorded. From the average of the number of bacteria obtained for the two filters, the proportion of methane bacteria (number of bacteria) in 1 mL of the sample was determined by the following formula.

Figure 2006089668
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この場合に用いたシートを表11に示す。なお、計数用フィルター作製で用いた希釈試料の最終量は、原液1μLであった。また、フィルターろ過面積は193.5mm2であった。上記式から直接計数法による検体1mLあたりのメタン菌の割合を計算すると、次のようになる。
全メタン菌数 = 1.46×109
Table 11 shows the sheet used in this case. Note that the final amount of the diluted sample used in the production of the filter for counting was 1 μL of the stock solution. The filter filtration area was 193.5 mm 2 . When the ratio of methane bacteria per mL of the sample by the direct counting method is calculated from the above formula, it is as follows.
Total number of methane bacteria = 1.46 × 10 9

Figure 2006089668
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以上から明らかなように、レンコン畑の泥土を純粋寒天培養し、あるいは、濁川の泥土を純粋寒天培養し、その寒天に肉汁を添加し、そのいずれかを粉砕物腐朽化チップに加えた場合には、純粋寒天培養されていない泥土(肉汁無添加)を用いた場合に比べて、メタンガスの発生量が大きく増加することを確認することができた。   As can be seen from the above, when lotus soil in a lotus root is cultured in pure agar, or in mud of pure muddy river, and gravy is added to the agar, and either of them is added to the crushed decay chips. Was able to confirm that the amount of methane gas generated was greatly increased compared to the case of using mud soil without pure agar culture (without meat juice).

なお、泥土(促進剤)の量を変えても、メタン発生量が変わらないことは、同一出願人に係る先の出願(出願番号:特願2003−034430、出願日:平成15年 2月12日)において実証されており、本発明の場合にも適用され得る。すなわち、泥土は必要十分量が供給された状態でその量が変化しても、メタン生成量の変化に大きく関係してこない。このことは、泥土がメタンの原料としてよりも、ある範囲の量でメタン発生を促進するように作用していると考えられる。例えば、微生物の供給に寄与するものとの考え方が成り立つと思われる。   It should be noted that even if the amount of mud (accelerator) is changed, the amount of methane generated does not change because the previous application related to the same applicant (application number: Japanese Patent Application No. 2003-034430, filing date: February 12, 2003). And can be applied to the present invention. That is, even if the amount of mud is changed while a necessary and sufficient amount is supplied, it does not greatly affect the change in the amount of methane produced. This is thought that mud works to promote methane generation in a certain range rather than as a raw material for methane. For example, the idea that it contributes to the supply of microorganisms seems to hold.

粉砕物腐朽化チップに泥土を加える前にその泥土を純粋寒天培養するとともに、純粋寒天培養された寒天に肉汁を添加した後、さらに培養した寒天を用いてメタンガスを発生させた場合の結果を示すグラフである。Before adding mud to the crushed material decay chip, the mud is pure agar cultured, and after adding gravy to pure agar cultured agar, methane gas is generated using the cultured agar. It is a graph. 粉砕物腐朽化チップに純粋寒天培養されていない泥土を加えても、メタンガスの発生が認められることを、比較例として示すグラフである。It is a graph which shows that generation | occurrence | production of methane gas is recognized even if the mud soil which is not cultivated in pure agar is added to the crushed material decay chip. 牛糞、豚糞、鶏糞を用いてメタンガスの採集実験を行った結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having conducted the collection experiment of methane gas using cow dung, pig dung, and chicken dung.

Claims (10)

植物体の一部をなしていた木質系部分を含む材料であって、家畜等の動物の消化管を通ったことがなく、かつ、工業的に食品または飼料とするために加工又は分解工程を受けたことがなく、かつ、食品又は食品原料として不適である、リグニンの結合しているセルロース質を含んでいる材料を粉砕して細かいチップの集合体とし、
このチップの集合体を、湿り気を与えながら好気的条件下で、チップの形状をそのまま保持した状態で、少なくとも腐朽菌の付着により部分的に腐朽の開始が認められるまでの一定期間堆積し、
この堆積物をタンクに入れ、水及び前記堆積物の重量に対して少なくとも20重量%の泥土又はヘドロを加え、
前記タンク内容物をメタン醗酵に適した温度で嫌気的条件下で培養し、
このタンクからメタンガスを取り出すに際して、
前記堆積物に泥土又はヘドロを加える前に、その泥土又はヘドロを純粋寒天培養するとともに、純粋寒天培養された寒天に少なくとも肉汁を添加し、
この混合物を前記堆積物に加えてメタンガスの発生を促進させる、
ことを特徴とする、メタンガスを生産する方法。
A material containing a woody part that was part of the plant body, never passed through the digestive tract of animals such as livestock, and processed or decomposed to produce food or feed industrially A crushed material containing cellulosic lignin, which has not been received and is unsuitable as a food or food ingredient, to form an aggregate of fine chips,
This aggregate of chips is deposited for a certain period of time until at least partial start of decay due to adhesion of decaying fungi, with the shape of the chip maintained as it is under aerobic conditions while giving moisture.
Place this deposit in a tank and add water and at least 20% by weight mud or sludge, based on the weight of the deposit,
Culturing the tank contents under anaerobic conditions at a temperature suitable for methane fermentation,
When removing methane gas from this tank,
Before adding mud or sludge to the sediment, the mud or sludge is cultured in pure agar, and at least gravy is added to the agar cultured in pure agar.
Adding this mixture to the deposit to promote the generation of methane gas,
A method for producing methane gas, characterized in that
(a) 搬入口から搬入される生ゴミを、必要ならば、生ゴミを粉砕した後、水性嫌気性菌に富んだ泥土又はヘドロと、攪拌槽で攪拌し、
(b) この攪拌物を嫌気的条件下のサイロに入れ、このサイロ中に一定期間保持して生ゴミを分解させ、
(c) 前記サイロ中で発生するメタンガスをサイロから取り出して収集し、
(d) 前記サイロ中に残る残渣を排出して、空になったサイロは再び上記ステップ(b)のために用いるステップを含む、
メタンガスを生産する方法において、
泥土又はヘドロを加える前に、その泥土又はヘドロを純粋寒天培養するとともに、純粋寒天培養された寒天に少なくとも肉汁を添加し、
この混合物を前記生ゴミもしくは粉砕後の生ゴミに加えてメタンガスの発生を促進させる、
ことを特徴とする、メタンガスを生産する方法。
(a) If necessary, grind the raw garbage brought in from the carry-in entrance, and then stir it in a stirring tank with mud or sludge rich in aqueous anaerobic bacteria.
(b) Put this agitation into a silo under anaerobic conditions and hold it in this silo for a certain period of time to decompose garbage.
(c) collecting and collecting methane gas generated in the silo from the silo;
(d) discharging the residue remaining in the silo, and the empty silo again comprises the step of using for the step (b),
In a method for producing methane gas,
Before adding the mud or sludge, the mud or sludge is cultured with pure agar, and at least gravy is added to the agar cultured with pure agar.
Add this mixture to the garbage or crushed garbage to promote the generation of methane gas,
A method for producing methane gas, characterized in that
純粋寒天培養された寒天に肉汁を添加した後、さらに培養することを特徴とする、請求項1又は2記載のメタンガスを生産する方法。   The method for producing methane gas according to claim 1 or 2, further comprising culturing after adding the meat juice to the agar which has been subjected to pure agar culture. 泥土又はヘドロとして、水素生成菌とメタン産生菌の両方の棲息に適していてこれらの菌を含んでいるものを使用するか、あるいは、水をはったレンコン畑の中の泥土又はヘドロ、生活排水や温泉浴場の排水等によりある程度有機物を含む河川の水のよどんだ所の底にある泥土又はヘドロ、及び有機物を多く含んでいる湖沼の底の泥土又はヘドロからなる群から選択される泥土又はヘドロを使用することを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載のメタンガスを生産する方法。   Use mud or sludge, which is suitable for the habitat of both hydrogen-producing bacteria and methane-producing bacteria, and contains these fungi, or mud or sludge in a lotus field with water, living Mud or sludge selected from the group consisting of mud or sludge at the bottom of river water stagnation that contains organic matter to some extent due to drainage or hot spring bath drainage, etc., and mud or sludge at the bottom of lakes and lakes that contain a lot of organic matter The method for producing methane gas according to any one of claims 1 to 3, wherein sludge is used. 木質系部分を含む材料が、樹木の枝や幹を切って生じた処分材、倒木や廃棄樹木及びそれらの一部、及び落葉からなる群から選択される1以上のもの、又はそれの実質的な量又は主要量と廃棄野菜、雑草ゴミ、ワラ、生ゴミからなる群から選択される1以上のものとの混合物である、請求項1記載のメタンガスを生産する方法。   One or more materials selected from the group consisting of disposal materials generated by cutting tree branches and trunks, fallen trees, discarded trees and parts thereof, and deciduous leaves, or a substantial amount thereof The method for producing methane gas according to claim 1, which is a mixture of a small amount or a main amount and at least one selected from the group consisting of waste vegetables, weed garbage, straw, and raw garbage. チップの寸法が8mmの篩を通過させたものである、請求項1記載のメタンガスを生産する方法。   The method for producing methane gas according to claim 1, wherein the chip is passed through a sieve having a size of 8 mm. 堆積期間が20〜30日である、請求項1記載のメタンガスを生産する方法。   The method for producing methane gas according to claim 1, wherein the deposition period is 20 to 30 days. メタン醗酵に適した温度が25℃以上である、請求項1記載のメタンガスを生産する方法。   The method for producing methane gas according to claim 1, wherein the temperature suitable for methane fermentation is 25 ° C or higher. 貯蔵のために水を吸着させた活性炭に、生じたメタンを吸着させるステップを含む請求項1〜8のいずれかに記載のメタンガスを生産する方法。   The method for producing methane gas according to any one of claims 1 to 8, further comprising the step of adsorbing the produced methane on activated carbon adsorbed with water for storage. 電気を生じさせるために、メタンガスを燃料電池のための原料に供給するステップを含む請求項1〜9のいずれかに記載のメタンガスを生産する方法を利用して電気を造り出す方法。   A method for producing electricity using the method for producing methane gas according to any one of claims 1 to 9, comprising the step of supplying methane gas to a raw material for a fuel cell to generate electricity.
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