JPH0775588A - 微生物による水素製造法 - Google Patents
微生物による水素製造法Info
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Abstract
廃水等の基質を処理することにより、水素を生成せしめ
る。 【効果】 長期安定的にしかも高い効率で水素を製造で
きると同時に、廃水処理も行われる。
Description
ないクリーンエネルギーであるばかりでなく、単位重量
当たりの発熱エネルギーは石油の三倍もある。また、燃
料電池に供給することにより電気エネルギーとすること
もできる。
群)を使用し、各種の基質、例えば高濃度の有機性廃水
を処理する過程でこの水素を生産させるものであり、廃
水処理と水素生産の2つを兼ねるものである。したがっ
て、本発明は、水素の生産というエネルギー産業のみな
らず、廃水処理、公害防止産業においても重要な役割を
果すものである。
水を電気分解することで製造されている。しかし、これ
らの製造法は、化石燃料を消費するため、全体として
は、地球環境の改善には役立っていない。また、化石燃
料の使用は、将来的に削減されると考えられている。
成微生物を利用するものと、嫌気性微生物を利用するも
のの、2種類がある。前者は、光エネルギーに依存する
ため反応プロセス、装置が複雑、高価となるうえ、微生
物の水素生産速度がおそい。また、水素生産のための基
質が限定される等、問題点が多く、実用化には至ってい
ない(高原義昌「産業をひらく微生物−バイオテクノロ
ジーの主役−」白亜書房(昭58−12−25)p.1
82〜185)。
汚泥、ルーメン菌等のミクロフローラを使用するもの
と、純粋菌を使用するものがあるが、後者は基質が限定
されること、プロセスが無菌プロセスになること等、廃
水処理を目的としたシステムとしては実用化には程遠
い。
は、多種類の基質に適応でき、無菌操作の必要がないた
め、各種廃水を水素生産の基質にすることができる。ま
た、嫌気性ミクロフローラは、酸素を必要としないため
酸素供給にかかるエネルギー負担がない。
ラによる水素生成が報告されているが、その水素生成能
及び安定性の点で多くの問題をのこしてきた。
術の現状に鑑みてなされたものであって、長期的に安定
でしかも高効率に水素を生産できる新しいシステムの開
発を目的とすると同時に、各種の産業廃水も高効率的に
処理できる新しいシステムの開発を目的とするものであ
る。
に各方面から検討した結果、本発明は完成されたもので
あって、本発明は、汚泥コンポスト中の微生物をミクロ
フローラとして用いて水素を長期間に亘って安定的に且
つ高効率で生産する方法を基本的技術思想とするもので
ある。
汚泥を強制通気し、高速堆肥化したものをすべて指称す
るものである。汚泥コンポストは、各種の方法で製造す
ることができ、例えば、有機性廃水等の廃棄物の水分を
調節し、モミガラやオガ屑等の炭素源を必要に応じて添
加し、また更に必要あれば製品コンポストの一部を加
え、これらの混合物を発酵槽の上部から供給し、下部か
ら通気して堆肥化することにより粗コンポストを製造す
る。また、連続的に堆肥化する場合は、発酵槽の上部か
らの原料供給と下部からの粗コンポストの取り出しを同
調させればよい。このようにしてコンポスト化している
過程において、品温が上昇し、コンポスト化とともに有
害な病原菌は死滅する。発酵槽から取り出した粗コンポ
ストは、そのままでも本発明の汚泥コンポストとして使
用することができるけれども、更に1ヶ月〜数ヶ月野積
みする等の後発酵を行うと、完熟コンポストとなる。
は、粗コンポスト、完熟コンポストを問わず、酸素との
接触により死滅するメタン細菌を含有していないし、ま
た、水素を生成する嫌気性細菌の多くは、芽胞を有する
微生物または通性嫌気性細菌であるため、酸素と接触し
ても生きのこって死滅せず、コンポスト中に存在するこ
とになる。つまり、有機性廃水その他の基質を嫌気条件
下で処理した場合、水素生成菌の作用による水素の生成
が専ら行われ、廃水の嫌気処理で通常行われるメタン発
酵は行われない。したがって、本発明によれば水素の生
産が可能となるばかりでなく、きわめて高い効率で水素
生産が行われることになる。
有機廃水その他各種の基質と汚泥コンポストとを嫌気性
雰囲気下で充分に接触させれば、水素が生成するのでそ
れを採取すればよい。また、基質として廃水を用いる場
合には、水素の生成と同時に廃水処理も行うことがで
き、本発明は実用面においてもきわめて有効である。
ように(もちろんこれのみに限定されるものではな
い)、発酵槽ないしバイオリアクターに基質を入れ、こ
れに汚泥コンポストを添加して(その量に格別の限定は
ないけれども、0.01〜20%(W/V)、好ましく
は0.5〜5%(W/V)程度)、気相部分をN2ガス
等の不活性ガスでシールする等常法にしたがって嫌気雰
囲気となし、汚泥コンポストの生育温度(その種類によ
って相違するが、通常40〜70℃程度)に保持し、必
要あれば攪拌しながら反応させる。
れをエネルギーとして回収し、一方、基質の方は分解が
進行し、基質として例えば廃水を使用した場合は廃水が
処理されてきれいな処理水が得られる。
炭素源、窒素源、ミネラル、ビタミンその他からなる人
工基質のほか、農産工場、ジュース工場、食品工場、化
学工場等の各種製造工場から排出される廃水、及び、下
水、屎尿等有機性の各種廃水が使用できる。これらの基
質は、必要に応じて希釈、混合したり、必要な成分を添
加して、水素の生成や廃水の処理がスムースに行われる
よう適宜調整する。
明する。
2O 4.2g、NH4Cl 0.5g、MgCl2・6
H2O 0.18g、酵母エキス5g、セルロースパウ
ダー10g、蒸留水1リットルからなる人工廃水に汚泥
コンポストを1%量(W/V)添加し、気相部分をN2
ガスでシールし、嫌気雰囲気下で60℃に保持した。
パウダーが分解、除去され、1908mlの水素ガスが
生成した。本実施例における水素生成効率は、分解した
セルロース1モル当たり1.89モルだった。
を6.5に維持しながら処理した結果、120時間でセ
ルロースパウダーが約98%分解し、2613mlの水
素ガスが生成した。
40000mg/l)、1m3/dayに汚泥コンポ
ストを接種し、嫌気性処理を行なった。対流時間6日
で、pHを6.5に維持しながら連続運転した。
3.18m3/day生成した。また、廃水中の糖類の
除去率は99%以上であった。
セルSF)を炭素源としたCT培地3リットルに、ミク
ロフローラとして汚泥コンポストを0.5%量(W/
V)接種し、60℃、嫌気雰囲気下で攪拌培養した。
SS(不溶性有機物)を下水試験法、C2〜C6の低級脂
肪酸をガスクロマトグラフFID法、TOC(全有機炭
素)を全有機炭素計で、それぞれ測定した。生成したガ
スは、pH3以下の水を用いた水上置換法で定量し、組
成をガスクロマトグラフTCD法で分析した。
時間でほぼ可溶化、発酵し、9507mlのガスを生成
した。ガスの組成は、水素59%、炭酸ガス41%であ
った。また、ガスの生成にともない、pHが6.82か
ら4.78に低下した。低級脂肪酸としては、主に酢酸
と酪酸が生成した。これらの結果から、その詳細な水素
生成のメカニズムは今後の研究にまたねばならないが、
現時点では、酢酸と酪酸の混酸発酵の際に水素が生成す
るものと推定された。
産させる方法に関するものである。そのひとつの態様と
して、有機性廃水処理の過程で水素を生産させる方法が
例示される。従来、嫌気性廃水処理では一次的に発生し
た水素は、メタン細菌により最終的にメタンに合成さ
れ、メタン発酵が成立した。
ーラを使用して嫌気性処理を行なうと、廃水は、水素と
炭酸ガス及び有機酸にまで分解された後、メタンは生成
されない。
ン細菌を含まないので、有機性廃水を処理する過程で水
素を回収するのに適したミクロフローラといえる。
じめて着目し、長期間安定してしかも非常に高い効率で
水素を生産することに成功したものであって、特にエネ
ルギーの面での効果ははかりしれないものがある。そし
て、汚泥コンポストの基質として有機性廃水を使用すれ
ば、水素の生成のみならず効率的に廃水処理も行われ、
本発明はエネルギー生成技術のほか公害防止技術として
も非常にすぐれている。
Claims (2)
- 【請求項1】 汚泥コンポスト中の微生物を使用するこ
とを特徴とする微生物による水素製造法。 - 【請求項2】 嫌気性雰囲気のもとで有機性廃水を汚泥
コンポストで処理することを特徴とする微生物による水
素製造法。
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