WO2005077845A1 - バイオガスの製造方法 - Google Patents

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Yutaka Mitani
Naomichi Nishio
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Sapporo Breweries Limited
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    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/20—Sludge processing

Definitions

  • Anaerobic fermentation using microorganisms is known as a method for converting noomas such as organic waste and organic wastewater into energy.
  • Anaerobic fermentation is a fermentation type in which an acid production process from organic matter and a methane production process for producing methane from the organic acid produced by this acid production fermentation proceed in a parallel double fermentation. Fermentation gas as the main component can be obtained as energy gas.
  • Patent Document 1 JP-A-61-8200
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-149983
  • biomass as a raw material may contain contaminants such as lactic acid bacteria in addition to hydrogen-producing bacteria, and it has been reported that hydrogen fermentation is inhibited by these contaminants (Noike et al.). ., Inhibition of hydrogen fermentation of organic wastes by lactic acid bacteria, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 27, pp. 1367-1371, 2002) 0
  • Patent Document 3 discloses a method in which a biomass to be subjected to hydrogen fermentation is heated and heated in advance to inactivate the hydrogen fermentation inhibiting bacteria in the raw material. Powerful heating ⁇ Heating requires thermal energy and is not a fundamental solution.
  • Patent Documents 1 and 2 do not mention the above problem at all.
  • the primary purpose of fermentation treatment to recover energy gas from noomas as a raw material is to treat biomass waste or wastewater. Therefore, biomass must be decomposed to greatly reduce the volume and reduce the load due to wastewater. In this operation, due to the nature of waste treatment and wastewater treatment, excessive operation and energy input for treatment greatly reduce treatment efficiency and significantly hinder industrial utility.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and has been used in performing hydrogen fermentation by a microorganism for hydrogen fermentation using an organic substance such as biomass as a raw material, or in linking methane fermentation after hydrogen fermentation. Therefore, it is an object of the present invention to provide a biogas production method capable of performing hydrogen fermentation or hydrogen fermentation and methane fermentation sufficiently smoothly without performing a process involving consumption of heat energy such as heating and heating of the raw material. Aim.
  • the inventors of the present invention have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, firstly, the production of hydrogen by the microorganism for hydrogen fermentation and the growth of the microorganism for hydrogen fermentation, and the unfavorable effects on hydrogen fermentation. It has been found that whether the growth of microorganisms such as lactic acid bacteria giving fermentation or fermentation by these microorganisms is dominant depends on the concentration of a predetermined substrate contained in the treatment. Further investigations based on the strong knowledge revealed that, based on the correlation between the concentration of the substrate and the rate of consumption of the substrate by the microorganisms for hydrogen fermentation, the liquid to be treated when hydrogen fermentation was actually performed. The inventors have found that the above problems can be solved by maintaining the concentration of the substrate in an appropriate range, and have completed the present invention.
  • the method for producing biogas of the present invention provides a method for producing a hydrogen gas based on the correlation between the concentration of a predetermined substance in a liquid to be treated containing an organic substance and the rate of consumption of a substrate by a microorganism for hydrogen fermentation.
  • the first step of determining the maximum allowable concentration of the substrate that can be consumed by microorganisms, and the concentration of the substrate in the liquid to be treated is kept below the maximum allowable concentration determined in the first step, and the liquid to be treated is used for hydrogen fermentation.
  • the maximum allowable amount of substrate that can be consumed by the microorganism for hydrogen fermentation is determined.
  • the concentration and maintaining the concentration of the substrate in the liquid to be treated at or below the maximum allowable concentration during actual hydrogen fermentation the organic matter as the raw material is predominantly consumed by the hydrogen-fermenting microorganisms.
  • the growth and fermentation of microorganisms such as lactic acid bacteria that undesirably affect the growth or activity of the hydrogen fermentation microorganism are sufficiently suppressed. Therefore, according to the present invention, it is possible to sufficiently prevent inhibition of hydrogen fermentation by contaminating microorganisms and perform hydrogen fermentation sufficiently smoothly without performing a process involving consumption of heat energy such as heating and heating. It becomes possible.
  • the substrate serving as an indicator of hydrogen fermentation is preferably a saccharide.
  • the maximum allowable concentration is determined using carbohydrate as an index, and by actually maintaining the carbohydrate concentration at or below the maximum allowable concentration during hydrogen fermentation, the inhibition of hydrogen fermentation by contaminating microorganisms is improved. As a result, the hydrogen fermentation can be performed more smoothly.
  • the fermented solution after the hydrogen fermentation in the second step is subjected to methane fermentation by a methane fermentation microorganism to produce a fermentation gas containing methane as a main component.
  • the method further includes a third step of generating.
  • the water in the second step By subjecting the fermented liquor after elementary fermentation to methane fermentation, the inhibition of methane fermentation due to contaminated products is sufficiently suppressed. Therefore, both the fermentation gas containing hydrogen as a main component and the fermentation gas containing methane as a main component can be generated separately and sufficiently smoothly.
  • the provision of the third step is also very useful in reducing the volume of organic waste and reducing the environmental load caused by organic wastewater.
  • the method for producing biogas of the present invention comprises adding a hop or a hop component to a liquid to be treated containing an organic substance, and growing a microorganism for hydrogen fermentation without affecting the activity. It is characterized in that hydrogen fermentation is performed by inactivating polluting microorganisms that inhibit hydrogen, and biogas containing hydrogen as a main component is generated.
  • Hops or hop components are known to have antibacterial activity against a wide range of microorganisms.
  • Simpson and WJ et al. Reported antibacterial activity against lactic acid bacteria Lactobacillus brevis. Mpson, WJ et al., Factors affecting antibacterial activity of hops and their derivatives, J. Appl. Bacteriol., Vol. 72, pp. 327-334, 1992), Plollach, G. et al. It is reported that the production of lactic acid, nitrous acid, acetic acid, and butyric acid is suppressed. (Plollach G. et al., von Hophen occur als
  • microorganisms for hydrogen fermentation can be used. Effectively inhibits the activity of microorganisms that have an undesirable effect on the activity of hydrogen, and confirms that it does not inhibit the growth and activity of microorganisms for hydrogen fermentation.
  • the above-described method for producing biogas can sufficiently prevent hydrogen fermentation from being hindered by contaminating microorganisms and perform hydrogen fermentation sufficiently smoothly without performing a process involving consumption of heat energy such as heating and heating. It is now possible to do it.
  • the raw material when performing hydrogen fermentation by a microorganism for hydrogen fermentation using an organic substance as a raw material, the raw material is not subjected to a process involving heat energy consumption such as heating and heating. Fermentation can be performed sufficiently smoothly.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a biogas generator preferably used in the present invention.
  • FIG. 2 is a graph showing the correlation between the elapsed days of fermentation obtained in Example 1 and the concentrations of hydrogen and carbon dioxide in the fermentation gas.
  • FIG. 3 is a graph showing the correlation between the elapsed days of fermentation obtained in Example 3 and the concentrations of hydrogen and carbon dioxide in the fermentation gas.
  • FIG. 4 is a graph showing the correlation between the number of days of fermentation obtained in Example 4 and the amounts of hydrogen and carbon dioxide produced in the fermentation gas.
  • FIG. 5 is a graph showing a correlation between the number of fermentations obtained in Example 6 and the concentrations of hydrogen and carbon dioxide in the fermentation gas.
  • FIG. 6 is a graph showing the correlation between the elapsed fermentation days obtained in Example 8 and the amounts of hydrogen and carbon dioxide produced in the fermentation gas.
  • FIG. 7 is a graph showing the correlation between the type of the raw material supply liquid obtained in Example 9 and the amounts of hydrogen and carbon dioxide generated in the fermentation gas.
  • FIG. 8 is a graph showing the correlation between the number of days of fermentation obtained in Example 10 and the concentrations of methane and carbon dioxide in the fermentation gas.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a biogas production apparatus suitably used in the present invention.
  • the apparatus shown in FIG. 1 includes a hydrogen fermentation tank 1 and a methane fermentation tank 2, and performs two-stage hydrogen methane fermentation by continuous operation.
  • the hydrogen fermenter 1 is provided with a line L1, and the liquid to be treated containing organic matter is supplied to the hydrogen fermenter 1 through the line L1.
  • the liquid to be treated is not particularly limited as long as it contains an organic substance that can be hydrogen-fermented by the microorganism for hydrogen fermentation. Above all, it is useful for the treatment of biomass such as organic waste and organic wastewater for the purpose of obtaining energy gas from renewable organic resources, especially for the treatment of beer manufacturing wastewater and breadmaking waste. It is preferably applied.
  • Hydrogen-producing microorganisms are accommodated in the hydrogen fermenter 1, and hydrogen fermentation is performed from organic substances in the liquid to be treated by the hydrogen-producing microorganisms.
  • microorganisms for hydrogen fermentation include aerobic microorganisms such as iostnda, methylotropns, Methanogens, Rumen Bactena, and Archaebacteria; facultative anaerobic microorganisms such as Escherichia coli and Enterobacter; aerobic microorganisms such as Alcaligenes and Bacillus; photosynthetic bacteria; and Cyanobacteria. And the like.
  • the microorganism for hydrogen fermentation may be performed using an isolated microorganism, or a mixed microorganism group (microflora) suitable for hydrogen production.
  • a mixed microorganism group suitable for hydrogen production.
  • an organic raw material such as biomass is supplied to a fermenter in the presence of a microorganism for hydrogen fermentation at a pH of about 6.0 to 7.5 and a temperature of about 20 to 70 ° C.
  • Hydrogen fermentation by these hydrogen-fermenting microorganisms mainly produces hydrogen (H) and carbon dioxide (CO).
  • Fermentation gas (biogas) is generated for 22 minutes, and organic acids such as acetic acid, butyric acid, and lactic acid are generated.
  • organic acids such as acetic acid, butyric acid, and lactic acid are generated.
  • glucose is decomposed into acetic acid (CH 2 COOH), hydrogen, and carbon dioxide by the action of a microorganism for hydrogen fermentation based on the following formula (1).
  • the substrate serving as an indicator is not particularly limited as long as it correlates with hydrogen production by the microorganism for hydrogen fermentation and growth of the microorganism for hydrogen fermentation.
  • Preferred substrates include carbohydrates.
  • the maximum allowable concentration of the substrate can be determined, for example, according to the following procedure. First, a plurality of liquids to be treated in which the concentration of the substrate is changed are prepared, hydrogen fermentation is performed using the liquids to be treated, and the amount of hydrogen generated at that time is measured. The concentration of the substrate can be adjusted by changing the dilution ratio of the liquid to be treated or by adding the substrate to the liquid to be treated.
  • the substrate used as an index is a saccharide
  • a high-molecular-weight polysaccharide such as cellulose, hemicellulose, or starch
  • an oligosaccharide such as maltose, maltotriose, cellobiose, or mouth triose, a pentose, or a hexose
  • the saccharide concentration in the liquid to be treated can be increased.
  • the measured value of the hydrogen generation amount is plotted against the substrate concentration to obtain a correlation curve between the substrate concentration and the hydrogen generation amount.
  • the amount of hydrogen evolution usually shows an increasing trend with increasing substrate concentration, then peaks at a certain concentration and then decreases. Since the amount of generated hydrogen depends on the consumption rate of the substrate by the microorganism for hydrogen fermentation, the concentration giving the maximum value of the amount of generated hydrogen in the correlation curve is the maximum allowable concentration of the substrate.
  • the activity of microorganisms such as lactic acid bacteria that have an unfavorable effect on hydrogen fermentation can be effectively suppressed.
  • the antibacterial effect of this hop or hop component affects the activity of the microorganism for hydrogen fermentation. Has no effect. Therefore, the maximum allowable concentration of the substrate can be increased by adding hops or hop components to the liquid to be treated, and the efficiency of the actual hydrogen fermentation can be further improved.
  • a liquid to be treated (fermented liquid) after hydrogen fermentation is provided for methane fermentation described below. If the fermented liquid contains hops or hop components, methane fermentation can be performed more smoothly.
  • hop cones hop pellets, hop extracts, isomerized hop pellets, chemically modified hops such as tetrahydroisohumulone, hop ⁇ -acid, hop j8 acid, and the like are preferably used.
  • the liquid to be treated is continuously supplied to the hydrogen fermentation tank and discharged continuously from the hydrogen fermentation tank, so that the inflow, outflow, and organic matter (or It is desirable to supply the liquid to be treated continuously based on the consumption of the substrate).
  • the microorganism fixation method is used, the influence of the fluctuation of the raw material concentration (that is, the substrate concentration) of the liquid to be treated (fermented liquid) in the hydrogen fermentation tank and the fluctuation of the inflow rate or the outflow rate of the liquid to be treated can be reduced. Instead, the microbial retention can be substantially constant.
  • V (dS / dt) FS -FS-V (-dS / dt) (2)
  • V is the volume of the liquid to be treated in the hydrogen fermenter
  • S is the base in the liquid to be treated.
  • S indicates the substrate concentration in the liquid to be treated
  • dSZdt indicates the amount of change in the substrate concentration per unit time.
  • the subscript C indicates that (-dS / dt) indicates that
  • F indicates the supply rate of the liquid to be treated and the outflow rate of the fermentation liquid, assuming a constant volume operation. That is, the left side of equation (2) represents the amount of substrate consumption fluctuation per unit time per fermentation tank, the first term on the right side represents the inflow amount of substrate, The second term on the right side shows the amount of substrate outflow, and the third term on the right side shows the amount of substrate consumed by microorganisms.
  • maintaining the concentration of the biomass raw material so that the biomass raw material is not used for the growth and fermentation of microorganisms such as lactic acid bacteria that have an undesirable effect on the microorganism for hydrogen fermentation means that the effluent Synonymous with keeping the substrate concentration S below the maximum allowable concentration.
  • Equation (2) becomes Equation (3a) or Equation (3a).
  • V and (one dSZdt) should be kept as constant as possible at the maximum value.
  • the supply rate of the raw material liquid and the outflow velocity F of the fermentation liquid are calculated from the right-hand side of equation (3b) with respect to the substrate concentration S in the input raw material liquid.
  • a fermentation gas (biogas) containing hydrogen and diacid carbon as main components is generated, and an organic compound such as acetic acid, butyric acid, and lactic acid is generated. An acid is formed.
  • the generated biogas is taken out of the hydrogen fermenter 1 through the line L2.
  • This biogas can be used for fuel cells and the like even as a mixed gas of hydrogen and carbon dioxide.
  • a membrane with a palladium membrane that transmits hydrogen but does not transmit carbon dioxide can be used. By using the separator, the mixed gas power can separate and recover high-purity hydrogen.
  • High-purity hydrogen can also be obtained by permeating a mixed gas into an alkaline solution and absorbing carbon dioxide into the alkaline solution.
  • the liquid to be treated (fermented liquid) after the hydrogen fermentation containing the organic acid is transferred to the methane fermentation tank 2 through the line L3, where it is subjected to methane fermentation.
  • the methane fermentation tank 2 contains methane fermentation microorganisms.
  • Microorganisms for methane fermentation are usually ecosystems where a large variety of methanogens are present. By inhabiting a variety of methane-producing bacteria such as "smell in the ecosystem", Metnanobactenum, Methanobrevibacter, ethanosarcina ⁇ Methanothrix, Methanogenium, and Methanoculles, methane production can be carried out efficiently.
  • the transferred liquid to be treated (fermented liquid) is decomposed into methane and carbon dioxide.Thus, providing a methane fermentation step after the hydrogen fermentation step is in addition to the fact that energy gas called methane is obtained. Therefore, it is very useful from the viewpoints of reducing the volume of organic waste and reducing the environmental burden due to organic wastewater.
  • the liquid to be treated (fermented liquid) to be subjected to methane fermentation preferably contains hops or hop components. It is preferable that hops or hop components are contained in the fermentation liquid because the activity of microorganisms that can inhibit methane fermentation by the microorganisms for methane fermentation can be effectively suppressed.
  • hops or hop components are added to the liquid to be treated during hydrogen fermentation, the hops or hop components are forced into the methane fermentation tank 2 together with the liquid to be treated. Hops or hop components may be added again when transferring the physical solution to the methane fermenter 2
  • Biogas generated by methane fermentation is a mixed gas of methane and carbon dioxide, and this biogas is taken out of methane fermentation tank 2 through line L4.
  • Biogas is a gas that can be used as an energy gas even as a mixed gas of methane and dioxygen carbon.
  • High-purity methane can be obtained by absorption of carbon into an alkaline solution or the like.
  • the fermentation liquid residue after methane fermentation is discharged from methane fermentation tank 2 through line L5. The residue of this fermentation liquor has been sufficiently reduced in volume or rendered harmless.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the above embodiment has a step of determining the maximum allowable concentration of the substrate that can be consumed by the microorganism for hydrogen fermentation based on the correlation with the consumption rate of the substrate by the microorganism for hydrogen fermentation.
  • This step is not necessarily required if hops or hop ingredients are added to the hops. That is, in the present invention, hops or hop components are added to the liquid to be treated containing organic substances to inactivate contaminating microorganisms that inhibit hydrogen production without affecting the growth or activity of the microorganisms for hydrogen fermentation.
  • biogas containing hydrogen as a main component can be effectively generated.
  • the raw material concentration is kept within an appropriate range.
  • the fermentation solution is continuously supplied and the solution in the fermenter is continuously discharged.
  • the purpose of fermentation to recover energy gas from biomass as raw material is to treat biomass waste or wastewater, such as organic resource waste and organic wastewater. Continuous operation is reasonable in terms of operating efficiency of the device.
  • Sludge collected from anaerobic sludge bed is added to beer production wastewater (pH4, COD; about 15000, sugar concentration (in terms of glucose); 4000mgZL-5000mgZL, lactic acid; about 4000mgZL, acetic acid; about 100mg / L) at 50 ° C.
  • the microorganisms for methane fermentation were removed, and a group of acid-producing fermentative microorganisms capable of performing hydrogen fermentation was accumulated.
  • continuous fermentation was conducted for about one month, supplying beer production wastewater as fermentation raw material liquid. The continuous fermentation was performed at 50 ° C. and pH 6.0-6.5.
  • the main components of the organic acids generated during hydrogen fermentation were about 1000 mg ZL of acetic acid, about 2000 mg ZL of butyric acid, and about 200 mg ZL of lactic acid.
  • Fermentation broth was collected from the continuous fermentation tank, and beer production wastewater was cultured at 50 ° C in a medium solidified with agar.
  • Several microbial colonies were detected as a preferred species in the culture broth.
  • Eight kinds of microorganisms which account for the majority of the colonies, were cultured on an agar medium for anaerobic fermentation, and the nucleotide sequences of the genes of the growing colonies were analyzed. It was a microorganism. The same eight microorganisms were cultured on an agar medium for lactic acid bacteria detection, but the lactic acid bacteria did not proliferate.
  • Lactic acid bacteria detection medium modified GAM medium from Nissui Pharmaceutical Co., Ltd.
  • Example 1 a fermentation broth was used as a fermentation raw material liquid, and a fermentation broth obtained by performing continuous fermentation at 50 ° C and pH 6.0-6.5 for about one month was used as a fermentation fungus.
  • the raw material solution was inoculated, and batch fermentation was repeated at 50 ° C every 24 hours.
  • Microorganisms from the third batch culture were glucose, yeast extract, peptone, malt extract, and agar medium with NaHCO power (15 g of agar was used as fermentation broth material).
  • Example 1 Comparison between Example 1 and Comparative Example 1 showed that, even when the same inoculum was used, if the properties of the raw materials were different, the predominantly proliferating microorganism groups were different.
  • the major difference between these two liquids is the sugar concentration. That is, it was suggested that the microorganism species that grows preferentially affects the sugar concentration in the fermentation broth.
  • Example 2 Using the same culture solution as in Example 1 as a seed bacterium, the dilution rate of the stock solution prepared by adding maltose and starch as easily as catabolite to beer manufacturing wastewater was changed, and hydrogen fermentation by continuous operation was performed. went.
  • the sugar concentration of the raw material liquid was about 10,000 mgZL, and the dilution rate of the continuous fermentation was 1. OZd.
  • the carbohydrate concentration in the hydrogen fermentation tank stabilized at around 800 mgZL, and hydrogen fermentation proceeded smoothly.
  • the sugar concentration in the hydrogen fermenter slightly increased to around lOOOOmgZL. Hydrogen fermentation proceeded smoothly.
  • FIG. 3 shows the correlation between the number of elapsed days of fermentation in the above-mentioned hydrogen fermentation and the concentrations of hydrogen and carbon dioxide in the fermentation gas.
  • Table 2 shows the carbohydrate concentration, dilution ratio, carbohydrate concentration in the hydrogen fermentation tank, and the concentrations of organic acids (acetic acid, butyric acid, and lactic acid) in the hydrogen fermentation tank during each time period.
  • the carbohydrate concentration and the organic acid concentration in the hydrogen fermenter in Table 2 are representative values during the elapsed period. The results indicated that hydrogen fermentation was maintained smoothly as long as the sugar concentration in the hydrogen fermenter did not exceed 4000 mg ZL.
  • Figure 4 shows the correlation between the number of days of fermentation in the above-mentioned hydrogen fermentation and the concentrations of hydrogen and carbon dioxide in the fermentation gas.
  • Table 3 shows the carbohydrate concentration, dilution rate, carbohydrate concentration in the hydrogen fermenter, and the concentrations of organic acids (acetic acid, butyric acid, and lactic acid) in the hydrogen fermenter during each time period. From these results, it was proved that hydrogen fermentation could be maintained smoothly by maintaining the concentration of the raw material liquid to be supplied in the hydrogen fermentation tank at an appropriate level.
  • hydrogen fermentation can be smoothly maintained by supplying the raw material liquid such that the substrate concentration in the fermenter, particularly the saccharide concentration, is used as an index so that the concentration is adjusted to a suitable range.
  • the sugar concentration of the fermentation liquor in the fermenter below approximately 4000 mg ZL significantly inhibits hydrogen-fermenting microorganisms.
  • Hydrogen fermentation can be smoothly maintained by suppressing the preferential increase of lactic acid bacteria showing harmful effects.
  • the feed rate is controlled in accordance with the change in the sugar concentration of the fermentation stock solution, and the sugar concentration in the hydrogen fermenter is maintained at 3000 mg ZL at 50 ° C and pH 6.0-6.5.
  • Hydrogen fermentation was performed. Specifically, using a culture solution similar to that of Comparative Example 1 as a seed bacterium, first, in order to increase the concentration of microorganisms in the fermenter, a raw material liquid prepared by additionally adding maltose and starch to beer production wastewater (raw material liquid) The fermentation was carried out for about one month at a total carbohydrate concentration of 10710mgZL-18390mgZL).
  • the liquid supply rate is controlled to control the liquid supply rate in the fermenter.
  • a continuous hydrogen fermentation was carried out to keep the sugar concentration of the soil constant.
  • the fermentation capacity of this fermentation system (1 dSZdt) in the fermentation for about one month performed before the continuous fermentation with liquid supply rate control
  • Table 4 shows the values of the number of elapsed days of fermentation on the third and fourth days after switching the raw material solution.
  • the actual dilution ratio in Table 4 is a value calculated from the actual raw material liquid supply amount.
  • the carbohydrate concentration in the fermenter was near the initial target of 3000 mg ZL, and the amount of hydrogen produced was almost proportional to the carbohydrate consumption. This indicated that the hydrogen fermentation was maintained smoothly.
  • the fermented liquor of Example 6 was collected, and the bitterness value (the definition of bitterness value; European Brewery Convention. Analytica-EBC 4th ed., P.E137, 1987.) was measured.
  • the bitterness was about 13. From this, it was found that the hop component inhibits the activity of undesirable microorganisms that suppress the growth or hydrogen production of hydrogen-fermenting microorganisms at a bitterness of around 13, and does not inhibit the activity of hydrogen-producing microorganisms.
  • Carbohydrate concentration (mg / L)
  • Glucose manufactured by Wako Pure Chemical, reagent grade 35 g, yeast extract (manufactured by DIFCO) 3 g, peptone (manufactured by DIFCO) 5 g, malt extract (manufactured by DIFCO) 3 g, and any one of the hop components shown in Table 7 were used. After being dissolved in 1 L of tap water, the solution was subjected to wet heat sterilization at 121 ° C. for 15 minutes to prepare fermentation raw material liquids AF. Also, a fermentation raw material liquid G was prepared in the same manner except that no hop component was added.
  • Example 2 the same culture solution as in Example 1 was used as a seed fungus, inoculated into each of the fermentation raw material solutions A to G, and repeated batch fermentation was performed four times every 24 hours.
  • the hydrogen production decreased sharply and the lactic acid increased, whereas in the hop component-supplement pulp section, the hydrogen production did not decrease, and in all batch fermentations, about 400 ml of hydrogen and about 2% of carbon dioxide were used. Hydrogen production was maintained at 350 ml (Fig. 7).
  • the cascades with hop ingredients all increased their lactic acid content (Table 8).
  • the addition amount of hop components is 10 or more in terms of bitterness, which inhibits the activity of microorganisms that have an unfavorable effect on suppressing the growth of hydrogen-fermenting microorganisms or hydrogen production. And did not inhibit the activity of hydrogen-producing microorganisms!
  • Beta acid inhibits the growth of hydrogen-fermenting microorganisms or inhibits the activity of microorganisms that have an unfavorable effect on hydrogen production and does not inhibit the activity of hydrogen-producing microorganisms at a dosage of 10 / zL / L fermentation broth It has been found.
  • methane fermentation can be maintained smoothly even when the fermented broth obtained after hydrogen fermentation by adding or including hops or hop components to the noomas raw material is subjected to methane fermentation by a methane fermentation microorganism.
  • the hydrogen fermentation material containing hop pellets was supplied to the fermentation system of Example 8 in which hydrogen fermentation was contaminated by the microorganisms inhibiting hydrogen fermentation and hydrogen production was reduced, and the hydrogen fermentation was restored.
  • the hydrogen fermentation effluent is subjected to methane fermentation by methane fermentation microorganisms, A force test was conducted to maintain the tan fermentation smoothly.
  • Example 4 the fermentation effluent of Example 4 in which hydrogen fermentation proceeded normally without the addition of hop components was subjected to methane fermentation at 37 ° C and pH 7.0-7.5. That is, methane fermentation was performed using the effluents on the fifth and sixth days of the hydrogen fermentation of Example 4 as the effluent of hydrogen fermentation (the raw material liquid for methane fermentation). The dilution rate when supplying the raw material liquid to the methane fermentation was set to 0.43 Zd. The results obtained are shown in FIG. 8 (day 5 ′ and day 6 ′ in FIG. 8).
  • the hydrogen fermentation effluent after performing the hydrogen fermentation using the fermentation raw material liquid A of Example 8 was subjected to methane fermentation. That is, methane fermentation was carried out using the effluent from the 16th to 21st days of the hydrogen fermentation of Example 8 as the hydrogen fermentation effluent (that is, the raw material liquid for methane fermentation).
  • the dilution rate was set to 0.40 Zd when supplying the raw material liquid to methane fermentation. The results obtained are shown in FIG. 8 (day 16′—21 ′ in FIG. 8).

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Abstract

　本発明のバイオガスの製造方法は、水素発酵用微生物を用いて有機物を含む被処理液からの水素発酵を行うに際し、被処理液中の所定基質の濃度と水素発酵用微生物による基質の消費速度との相関に基づいて、水素発酵用微生物により消費可能な基質の最大許容濃度を予め決定し、実際の水素発酵工程において被処理液中の基質の濃度を最大許容濃度以下に保持するものである。本発明のバイオガスの製造方法によれば、原料について加熱・加温などの熱エネルギーの消費を伴う処理を実施せずとも、水素発酵を十分に円滑に行うことが可能となる。

Description

明 細 書
バイオガスの製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、エネルギーガスとして有用なバイオガスの製造方法に関する。
背景技術
[0002] 有機性廃棄物、有機性廃水などのノィォマスをエネルギーに変換する方法として、 微生物を用いた嫌気性発酵が知られている。嫌気性発酵は、通常、有機物からの酸 生成工程と、この酸生成発酵によって生成した有機酸からメタンを生成するメタン生 成工程とが、並行複発酵的に進行する発酵形式であり、メタンを主成分とする発酵ガ スをエネルギーガスとして得ることができる。
[0003] しかし、メタンのボイラー燃焼は得られるエネルギーが熱であるため、その用途は、 燃焼熱を直接利用する用途か、あるいは、蒸気へ変換して使用する用途などに限定 され、熱利用を必要としない用途には適さない。なお、メタンの燃料電池利用は得ら れるエネルギーを電力とするので、用途範囲は熱利用より広いが、メタン力 水素を 生成させるための、いわゆる、改質反応には改質器及び原料メタンガスの加熱を必 要とする。通常、このための熱源にはメタンの燃焼熱が利用され、その熱エネルギー は、エネルギーの有効利用という観点力 温水製造などの手法で回収される。すな わち、結果的には、メタンの燃料電池利用においても熱エネルギーの利用が必要と なる。
[0004] 一方、嫌気性発酵の酸生成工程にお!ヽて、水素を主成分とする発酵ガスが発生す ることが知られている。水素はメタンのような熱エネルギーに関する課題を有さないた め、非常に有用である。例えば、燃料電池利用に際して、改質反応を行う必要がなく 、生成水素の大部分を燃料電池に供給して電力に変換し得ると 、う利点を有する。 そこで、嫌気性発酵の際に、水素を主成分とする発酵ガスと、メタンを主成分とする 発酵ガスとを別個に発生させる技術が提案されている (例えば、特許文献 1、 2及び 3 を参照)。
特許文献 1：特開昭 61-8200号公報 特許文献 2：特開 2001— 149983号公報
特許文献 3 :特開 2003— 135089号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] し力しながら、上記従来の方法であっても、水素発酵を実用レベルで円滑に行うこ とは必ずしも容易ではない。すなわち、原料となるバイオマス中には水素生成菌以外 に乳酸菌等の汚染菌が含まれることがあり、これら汚染菌によって水素発酵が阻害さ れてしまつことか報告されて ヽる (Noike et al.， Inhibition of hydrogen fermentation of organic wastes by lactic acid bacteria, International Journal of Hydrogen Energy, Vol.27, pp.1367- 1371, 2002) 0
[0006] この問題を解決する方法として、上記特許文献 3には、水素発酵に供するバイオマ スを予め加熱'加温処理して原料中の水素発酵阻害菌を不活性化する方法が開示 されている力 力かる加熱 ·加温処理には熱エネルギーが必要となるため、根本的な 解決策とはならない。また、特許文献 1、 2には上記問題について何ら言及されてい ない。すなわち、ノィォマスを原料としてエネルギーガスを回収する発酵処理の目的 は、バイオマスの廃棄物処理あるいは廃水処理を第一の目的とする。従って、バイオ マスを分解して大幅な減容化及び廃水による負荷の低減がなされなければならな 、 。この操作においては、廃棄物処理及び廃水処理の性格上、過剰な操作や処理の ためのエネルギー投入は、処理効率を大幅に低下させ、産業上の有用性を著しく阻 害すること〖こなる。
[0007] 本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、バイオマス等の有機物を原 料として水素発酵用微生物による水素発酵を行うに際し、あるいは水素発酵後にメタ ン発酵を連動させるに際し、原料について加熱'加温などの熱エネルギーの消費を 伴う処理を実施せずとも、水素発酵あるいは水素発酵とメタン発酵を十分に円滑に 行うことが可能なバイオガスの製造方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0008] 本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、先ず、水素発酵用微生 物による水素生成及び水素発酵用微生物の増殖と、水素発酵に好まし力 ざる影響 を与える乳酸菌などの微生物群の増殖及びこれらの微生物群による発酵とのどちら が支配的となるかは、被処理中に含まれる所定基質の濃度によることを見出した。そ して、力かる知見に基づき更に検討を重ねた結果、その基質の濃度と水素発酵用微 生物による基質の消費速度との相関に基づいて、実際に水素発酵を行う際に被処 理液中の基質の濃度を適性範囲に保持することにより上記課題が解決されることを 見出し、本発明を完成するに至った。
[0009] すなわち、本発明のバイオガスの製造方法は、有機物を含む被処理液中の所定基 質の濃度と、水素発酵用微生物による基質の消費速度との相関に基づいて、水素発 酵用微生物により消費可能な基質の最大許容濃度を決定する第 1ステップと、被処 理液中の基質の濃度を第 1ステップで決定した最大許容濃度以下に保持し、その被 処理液を水素発酵用微生物により水素発酵させて、水素を主成分とするバイオガス を発生させる第 2ステップと、を備えることを特徴とする。
[0010] このように、有機物を含む被処理液中の所定基質の濃度と、水素発酵用微生物に よる基質の消費速度との相関に基づいて、水素発酵用微生物により消費可能な基質 の最大許容濃度を予め決定し、実際に水素発酵を行う際には被処理液中の基質の 濃度を当該最大許容濃度以下に保持することによって、原料である有機物は水素発 酵用微生物により優勢に消費され、水素発酵用微生物の増殖又は活性に好まし力 ざる影響を与える乳酸菌などの微生物 (汚染性微生物)の増殖及びそれによる発酵 が十分に抑制される。したがって、本発明によって、加熱 '加温などの熱エネルギー の消費を伴う処理を実施せずとも、汚染性微生物による水素発酵の阻害を十分に防 止し、水素発酵を十分に円滑に行うことが可能となる。
[0011] 本発明においては、水素発酵の指標となる基質が糖質であることが好ましい。この ように、糖質を指標としてその最大許容濃度を決定し、実際に水素発酵を行う際に糖 質濃度を最大許容濃度以下に保持することで、汚染性微生物による水素発酵の阻 害をより確実に防止することができ、水素発酵をより円滑に行うことが可能となる。
[0012] また、本発明のバイオガスの製造方法は、好ましくは、第 2ステップにおける水素発 酵後の発酵液を、メタン発酵用微生物によりメタン発酵させて、メタンを主成分とする 発酵ガスを発生させる第 3ステップを更に備える。このように第 2ステップにおける水 素発酵後の発酵液をメタン発酵に供することで、メタン発酵においても汚染生成物に よる阻害が十分に抑制される。そのため、水素を主成分とする発酵ガスとメタンを主 成分とする発酵ガスとの双方を別個に且つ十分に円滑に発生させることができる。ま た、上記第 3ステップを設けることは、有機性廃棄物の減容化、有機性廃水による環 境負荷の低減などの点でも非常に有用である。
[0013] また、本発明のバイオガスの製造方法は、有機物を含む被処理液中にホップ又は ホップ成分を添加し、水素発酵用微生物の増殖ある 、は活性に影響を与えることなく 、水素生成を阻害する汚染性微生物を不活性化させて水素発酵を行い、水素を主 成分とするバイオガスを発生させることを特徴とする。
[0014] ホップ又はホップ成分については、広範囲の微生物に対して抗菌作用を有すること が知られており、例えば、 Simpson, W.J.らの乳酸菌 Lactobacillus brevisに対する抗菌 7舌'性 不すと ヽっ報告 (； mpson, W.J. et al., Factors affecting antibacterial activity of hops and their derivatives, J. Appl. Bacteriol., vol.72, pp.327- 334, 1992)、 Plollach, G.らのホップベータ酸は微生物による乳酸、亜硝酸、酢酸、酪酸の生成を 抑帘 Uすると ヽっ報告 (Plollach G. et al., Einsatz von Hophenprodukten als
Bacteriostaticum in der Zuckerindustrie, Zuckerindustrie, vol.121, pp.919— 926, 1996; Hein, W. et al., Neue Erkenntnisse beim Einsatz von Hopfenprodukten in der Zuckerindustrie, Zuckerindustrie, vol.122, pp.940 - 949, 1997; Plollach, G. et al" Neue Erkenntnisse zur Losungmikrobieller Probleme in Zuckerfaonken,
Zuckerindustrie, vol.124, pp.622- 637, 1999)等があるが、一方、抵抗性を有する場 合についても報告されており、従来、必ずしも有効な機能として確立されていない。 例えば、 Simpson, W.J.らの Pediococcus及び Lactobacillus属はホップ抵抗性を有する との報告; 0ある (； mpson, W.J. et ai., Cambridge Prize Lecture, Studies on the Sensitivity of Lactic Acid Bacteria to Hop Bitter Acids, J. Inst. Brew., vol.99, pp.405-411, 1993)及び佐見学の Lactobacillus brevis株はホップ抵抗性を示すという 報告 (佐見学、ビールを変敗させる乳酸菌、 日本醸造協会誌、 vol.94, pp.2-9, 1999) 等がある。この点については、本発明者による研究の結果、ホップ又はホップ成分の 利用方法あるいは使用量等の条件を適切に設定することにより、水素発酵用微生物 の活性に好ましからざる影響を与える微生物に対して有効にその活性を抑制し、力 つ、水素発酵用微生物の増殖及び活性を阻害しないことを確認し、ホップ又はホップ 成分の水素発酵への有効利用の可能性が明ら力となった。そして、上記バイオガス の製造方法により、加熱'加温などの熱エネルギーの消費を伴う処理を実施せずとも 、汚染性微生物による水素発酵の阻害を十分に防止し、水素発酵を十分に円滑に 行うことが可能となった。
発明の効果
[0015] 上述の通り、本発明によれば、有機物を原料として水素発酵用微生物による水素 発酵を行うに際し、原料について加熱'加温などの熱エネルギーの消費を伴う処理を 実施せずとも、水素発酵を十分に円滑に行うことが可能となる。
図面の簡単な説明
[0016] [図 1]本発明において好ましく使用されるバイオガス発生装置の一例を示すブロック 図である。
[図 2]実施例 1で得られた発酵経過日数と発酵ガス中の水素及び二酸化炭素の濃度 との相関を示すグラフである。
[図 3]実施例 3で得られた発酵経過日数と発酵ガス中の水素及び二酸化炭素の濃度 との相関を示すグラフである。
[図 4]実施例 4で得られた発酵経過日数と発酵ガス中の水素及び二酸化炭素の生成 量との相関を示すグラフである。
[図 5]実施例 6で得られた発酵回数と発酵ガス中の水素及び二酸ィ匕炭素の濃度との 相関を示すグラフである。
[図 6]実施例 8で得られた発酵経過日数と発酵ガス中の水素及び二酸化炭素の生成 量との相関を示すグラフである。
[図 7]実施例 9で得られた原料供給液の種類と発酵ガス中の水素及び二酸化炭素の 生成量との相関を示すグラフである。
[図 8]実施例 10で得られた発酵経過日数と発酵ガス中のメタン及び二酸ィ匕炭素の濃 度との相関を示すグラフである。
符号の説明 [0017] 1…水素発酵槽、 2· · ·メタン発酵槽、 L1一 L5" 'ライン。
発明を実施するための最良の形態
[0018] 以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
[0019] 図 1は本発明にお 、て好適に使用されるバイオガス製造装置の一例を示すブロッ ク図である。図 1に示した装置は水素発酵槽 1及びメタン発酵槽 2を備えるもので、こ の装置では連続操作による水素'メタン二段発酵が行われる。
[0020] 水素発酵槽 1にはライン L1が設けられており、有機物を含む被処理液はライン L1 を通って水素発酵槽 1に供給される。被処理液は、水素発酵用微生物により水素発 酵させることが可能な有機物を含んでいれば特に制限されない。中でも、再生可能 有機性資源からのエネルギーガスの獲得を目的とした、有機質廃棄物や有機性廃 水などのバイオマスの処理に有用であり、特に、ビール製造廃水や製パン廃棄物な どの処理に好ましく適用される。
[0021] 水素発酵槽 1内には水素生成微生物が収容されており、この水素発酵用微生物に より被処理液中の有機物からの水素発酵が行われる。水素発酵用微生物としては、 し iostnda、 Methylotropns、 Methanogens、 Rumen Bactena、 Archaebacteria等の ¾気 性微生物、 Escherichia coli、 Enterobacter等の通性嫌気性微生物、 Alcaligenes、 Bacillus等の好気性微生物、光合成細菌、 Cyanobacteriaなどが挙げられる。水素発 酵用微生物は、単離された微生物によって行ってもよいし、水素生産に適した混合 微生物群 (ミクロフローラ)を用いてもよい。例えば、嫌気性の微生物群による水素発 酵は、バイオマスなどの有機質原料を水素発酵用微生物存在下の発酵槽に供給し 、 pH6.0— 7.5程度、温度 20— 70°C程度の条件下で実施することができる。これらの水 素発酵用微生物による水素発酵を行うと、水素 (H )及び二酸化炭素 (CO )を主成
2 2 分とする発酵ガス (バイオガス）が発生すると共に、酢酸、酪酸、乳酸などの有機酸と が生成する。例えばグルコースは、水素発酵用微生物の作用により、下記式（1)に 基づいて酢酸 (CH COOH)と水素と二酸ィ匕炭素に分解する。
3
C H O + 2H O → 2CH COOH + 2CO +4H (1)
6 12 6 2 3 2 2
[0022] 本発明においては、水素発酵用微生物による水素発酵を行うに際し、先ず、被処 理液中の所定基質の濃度と、水素発酵用微生物による基質の消費速度との相関に 基づいて、水素発酵用微生物により消費可能な基質の最大許容濃度を決定する。こ こで、指標となる基質は、水素発酵用微生物による水素生成及び水素発酵用微生物 の増殖と相関するものであれば特に制限されない。好ましい基質としては、糖質が挙 げられる。
[0023] また、「基質の最大許容濃度」とは、その基質が水素発酵用微生物による水素発酵 に優勢に消費されるための基質の濃度の最大値を意味する。すなわち、水素発酵槽 1内の被処理液中の基質の濃度を最大許容濃度以下に保持することによって、その 基質の水素発酵用微生物による消費が優勢となるため、水素発酵を十分に円滑に 行うことができる。なお、基質の濃度が最大許容濃度を超えると、バイオマスなどの有 機物中に存在する乳酸菌などにより、水素発酵の活動が著しく阻害され、水素生成 あるいは水素発酵用微生物の増殖が抑制されてしまう。
[0024] 基質の最大許容濃度の決定は、例えば以下の手順に従って行うことができる。先ず 、基質の濃度を変化させた複数の被処理液を準備し、それらの被処理液を用いて水 素発酵を行い、そのときの水素発生量を測定する。なお、基質の濃度の調整は、被 処理液の希釈率を変化させること、あるいは基質を被処理液に添加することにより行 うことができる。例えば指標とする基質が糖質である場合には、セルロース、へミセル ロース、デンプン等の高分子多糖類、マルトース、マルトトリオース、セロビオース、セ 口トリオース等のオリゴ糖、ペントース、へキソース等の単糖類などを添加することによ つて、被処理液中の糖質濃度を増大させることができる。
[0025] 次に、水素発生量の測定値を基質の濃度に対してプロットし、基質の濃度と水素発 生量との相関曲線を得る。力かる相関曲線において、水素発生量は、通常、基質の 濃度の増加に伴い増加傾向を示し、ある濃度において最大となった後、減少傾向を 示す。この水素発生量は水素発酵用微生物による基質の消費速度に依存するので 、相関曲線において水素発生量の最大値を与える濃度が基質の最大許容濃度とな る。
[0026] ここで、被処理液にホップ又はホップ成分を添加すると、水素発酵に好まし力 ざる 影響を与える乳酸菌などの微生物群に対して有効にその活動を抑制することができ る。また、このホップ又はホップ成分による抗菌作用は水素発酵用微生物の活動に 影響を及ぼさない。したがって、被処理液へのホップ又はホップ成分の添カ卩により、 基質の最大許容濃度を高めることができ、実際に水素発酵を行うときの効率を一層 向上させることができる。さらに、後述するメタン発酵には、水素発酵後の被処理液（ 発酵液)が供されるが、この発酵液がホップ又はホップ成分を含有すると、メタン発酵 をより円滑に行うことができる。
[0027] ホップ又はホップ成分としては、ホップ毬花、ホップペレット、ホップエキス、イソ化ホ ップペレット、テトラハイドロイソフムロンなどの化学修飾ホップ、ホップ α酸、ホップ j8 酸などが好ましく使用される。
[0028] このようにして決定した最大許容濃度に基づき、実際の水素発酵を行う。すなわち 、水素発酵槽 1内の基質の濃度が最大許容濃度以下となるように、供給される被処 理液中の基質の濃度、被処理液の流入速度及び流出速度などを調整し、さらに必 要に応じてホップ又はホップ成分を添加して、水素発酵用微生物による水素発酵を 行う。原料である有機物が実質的に同質であり、水素発酵槽内の温度、 pHなどの発 酵条件が変動しなければ、増殖微生物の水素発酵槽内での存在量は実質的に一定 に保持される。なお、連続操作の場合、被処理液が水素発酵槽に連続的に供給され ると共に、水素発酵槽力 連続的に排出されるので、被処理液の流入、流出、微生 物による有機物 (又は基質)の消費などを踏まえて被処理液の連続供給を行うことが 望ましい。また、微生物固定ィ匕法を利用すれば、水素発酵槽内の被処理液 (発酵液 )の原料濃度 (すなわち基質濃度)の変動や、被処理液の流入速度又は流出速度の 変動の影響を受けずに、微生物保持量を実質的に一定とすることができる。
[0029] 連続操作の場合の水素発酵槽 1内の物質収支は下記式 (2)で表すことができる。
V (dS/dt) =FS -FS-V (-dS/dt) (2)
0 c
[0030] 式（2)中、 Vは水素発酵槽内の被処理液の体積、 Sは流入する被処理液中の基
0
質濃度、 Sは流出する被処理液中の基質濃度、 dSZdtは単位時間当たりの基質濃 度の変動量をそれぞれ示す。また、添え字 Cは、 (-dS/dt) が微生物による消費に
C
由来する変動量であることを示している。また、 Fは、定容操作を前提としたときの被 処理液の供給速度及び発酵液の流出速度を示す。すなわち、式（2)の左辺は、発 酵槽当りの単位時間当りの基質消費変動量を表し、右辺第 1項は基質の流入量、右 辺第 2項は基質の流出量、右辺第 3項は微生物による基質の消費量をそれぞれ表し ている。
[0031] バイオマスカ エネルギーガスを生産する発酵操作ではエネルギーガスの生成速 度を発酵槽容器当りで最大化することが重要である。その意味では、発酵槽中の微 生物保持量を可及的に最大量保持すること、発酵槽容積を可及的に最大限利用す ることが発酵速度の点力も望ましい。よって、発酵操作が一定温度、一定 pHで管理 される場合、毒性物質の混入や必須栄養素の欠乏などの外乱要素がなければ、微 生物による基質消費速度は、発酵槽中の微生物保持量に依存するので、実際的に は、右辺第 3項の V (— dSZdt) は可及的最大値に維持される。なお、発酵槽中の
C
微生物保持量を可及的に最大量保持する手法としては、微生物担持担体などに微 生物を固定化する手法や凝集性を持つ微生物集塊を形成させてこれらを発酵槽中 に充填させたり浮遊させる手法がある。微生物を固定化せずに浮遊状態で高濃度に 増殖維持する手法もあるが、原料液の流入及び発酵液の流出速度に微生物濃度が 影響を受けやす 、ので、微生物固定ィ匕手法を採るのが望ま 、。
[0032] また、バイオマスなど力もエネルギーガスを生産する発酵操作では、発酵原料であ るバイオマスを長期間安定して処理して、発酵ガスを安定に生産することが装置効率 上重要である。さらに、廃水処理などの観点からは流出水中の負荷濃度が変動する ことは避けねばならない。したがって、式（2)の左辺の変動項が不安定に変動するの は望ましくなぐ変動ゼロの運転が重要である。
[0033] ここで、水素発酵用微生物に好まし力 ざる影響を与える乳酸菌などの微生物群の 増殖及び発酵に、バイオマス原料が使用されることがないようにバイオマス原料濃度 を維持するとは、流出液中の基質濃度 Sを最大許容濃度以下に保つことと同義であ る。
[0034] 前述の見解に基づき、式（2)の左辺の変動をゼロと置くと、式（2)は式（3a)又は式
(3b)のように書き換えることができる。
(S-S ) / (-dS/dt) =V/F (3a)
o c
F=V X (-dS/dt) / (S-S ) (3b)
C 0
[0035] 前述のごとぐ V及び (一 dSZdt) は可及的に最大値で一定に保つべきことより一 定とみなすと、流出液中の基質濃度 sを所定レベルに保ち、且つ、発酵槽当りの基 質消費変動項 (式 (2)の左辺）を変動しな!、ように操作するには、流入原料液中の基 質濃度 Sに対して原料液の供給及び発酵液の流出速度 Fを式（3b)の右辺から算
0
出されるように制御すればょ 、。
[0036] このようにして水素発酵用微生物による水素発酵を行うことにより、水素及び二酸ィ匕 炭素を主成分とした発酵ガス (バイオガス）が発生すると共に、酢酸、酪酸、乳酸など の有機酸が生成する。発生したバイオガスはライン L2を通って水素発酵槽 1の外部 に取り出される。このバイオガスは水素と二酸ィ匕炭素との混合ガスのままでも燃料電 池などに利用することができるが、水素を透過させ二酸ィ匕炭素を透過させないパラジ ゥム膜などを備える膜分離器を用いることによって、混合ガス力も高純度の水素を分 離し回収することができる。また、混合ガスをアルカリ溶液に透過させ、二酸化炭素を アルカリ溶液に吸収させることによつても、高純度の水素を得ることができる。一方、 有機酸を含む水素発酵後の被処理液 (発酵液）は、ライン L3を通ってメタン発酵槽 2 に移送され、メタン発酵に供される。
[0037] メタン発酵槽 2にはメタン発酵用微生物が収容されている。メタン発酵用の微生物 群は、通常、多種類のメタン生成細菌が存在する生態系である。当該生態系におい " 、 Metnanobactenum、 Methanobrevibacter、 ethanosarcina^ Methanothrix、 Methanogenium, Methanocullesなど様々なメタン生成細菌を棲息させることで、メタン 生成を効率よく行うことができる。これにより、水素発酵後にメタン発酵槽 2に移送され る被処理液 (発酵液）はメタンと二酸化炭素とに分解される。このように、水素発酵ェ 程の後段にメタン発酵工程を設けることは、メタンというエネルギーガスが得られる点 に加えて、有機性廃棄物の減容化、有機性廃水による環境負荷の低減などの観点 からも非常に有用である。
[0038] また、メタン発酵に供される被処理液 (発酵液）はホップ又はホップ成分を含有する ことが好ましい。発酵液にホップ又はホップ成分が含まれると、メタン発酵用微生物に よるメタン発酵を阻害し得る微生物の活動を効果的に抑制することができるので好ま しい。なお、水素発酵の際に被処理液にホップ又はホップ成分が添加された場合に は、ホップ又はホップ成分は被処理液と共にメタン発酵槽 2に持ち込まれる力 被処 理液をメタン発酵槽 2に移送する際に改めてホップ又はホップ成分を添加してもよい
[0039] メタン発酵により発生したバイオガスはメタンと二酸ィ匕炭素との混合ガスであり、この バイオガスはライン L4を通ってメタン発酵槽 2の外部に取り出される。バイオガスは、 メタンと二酸ィ匕炭素との混合ガスのままでもエネルギーガスとして利用可能である力 メタンを透過させ二酸ィ匕炭素を透過させな ヽ膜分離器の使用、ある ヽは二酸化炭素 のアルカリ溶液への吸収等により、高純度のメタンを得ることができる。一方、メタン発 酵後の発酵液残渣は、ライン L5を通ってメタン発酵槽 2から排出される。この発酵液 残渣は十分に減容化又は無害化されたものである。
[0040] なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではな 、。例えば、上記実施形態 は、水素発酵用微生物による基質の消費速度との相関に基づいて、水素発酵用微 生物により消費可能な基質の最大許容濃度を決定するステップを有するものである 力 被処理液にホップ又はホップ成分を添加する場合にはこのステップは必ずしも設 けなくてもよい。すなわち、本発明においては、有機物を含む被処理液中にホップ又 はホップ成分を添加し、水素発酵用微生物の増殖あるいは活性に影響を与えること なぐ水素生成を阻害する汚染性微生物を不活性化させて水素発酵を行うことで、水 素を主成分とするバイオガスを効果的に発生させることができる。
[0041] また、上記実施形態では連続操作による水素'メタン二段発酵について説明したが 、水素発酵用微生物の発酵'培養操作は、連続操作の他、回分操作、半回分操作な どであってもよい。半回分操作とは、反応中、ある特定の制限基質を反応器へ供給 するが、目的生成物は収穫時まで抜き取らない操作であり、流加法とも呼ばれる。回 分操作及び半回分操作の場合、発酵原料液中の基質濃度は添加液量、添加液中 の基質濃度、発酵槽中の培養液量及びその液中の基質濃度より容易に算出される ので、原料濃度を適正範囲に保つ点では好適である。連続操作の場合、発酵原料 液が連続的に供給されると共に、発酵槽内溶液が連続的に排出されるので、流入、 排出、微生物による原料消費を踏まえた発酵原料液の連続供給を行う必要がある。 一般に、バイオマスを原料としてエネルギーガスを回収する発酵の目的は、有機性 資源ゴミゃ有機性廃水などのバイオマス類の廃棄物処理あるいは廃水処理であり、 連続操作は装置の稼動効率の点で合理的である。
実施例
[0042] 以下、実施例に基づき本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施 例に何ら限定されるものではな 、。
[0043] L酸菌による水素発酵の阻害作用]
(実施例 1)
嫌気汚泥床より採取した汚泥をビール製造廃水 (pH4、 COD ;約 15000、糖質濃 度（グルコース換算）； 4000mgZL— 5000mgZL、乳酸；約 4000mgZL、酢酸；約 100mg/L)に 50°Cにて馴養し、メタン発酵用微生物を除去して水素発酵の実施が 可能な酸生成発酵微生物群を集積した。この集積微生物群を種菌とし、ビール製造 廃水を発酵原料液として供給する連続発酵を約 1ヶ月間行った。なお、当該連続発 酵は、 50°C、 pH6. 0-6. 5の条件下で行った。このときの発酵経過日数と発酵ガス 中の水素及び二酸ィ匕炭素の濃度との相関を図 2に示した。また、水素発酵の際に生 成した有機酸の主成分は酢酸約 1000mgZL、酪酸約 2000mgZL、乳酸約 200m gZLであった。連続発酵槽より発酵液を採取し、ビール製造廃水を寒天で固めた培 地にて 50°Cで培養したところ、培養液中に数種の微生物コロニーが優先種として検 出された。このコロニーの中で多くを占める 8種の微生物を嫌気発酵用の寒天培地に て培養し、増殖して来たコロニーの遺伝子の塩基配列を解析したところ、 8種のうち 5 種が Clostridium属の微生物であった。同じ 8種の微生物を乳酸菌検出用の寒天培 地にて培養したが、乳酸菌は増殖しな力つた。（乳酸菌検出用培地：日水製薬株式 会社の変法 GAM培地）
[0044] (比較例 1)
グルコース（和光純薬製） 20g、酵母エキス（DIFCO製） 3g、ペプトン（DIFCO製） 5g、麦芽エキス（DIFCO製） 3g及び NaHCO (和光純薬製） 5gを 1Lの水道水に溶
3
解させた後、 121°Cで 15分の湿熱滅菌処理をして発酵原料液を調製した。次に、実 施例 1においてビール製造廃水を発酵原料液として 50°C、 pH6. 0-6. 5の条件下 で約 1ヶ月間連続発酵を行って得られた培養液を、種菌として発酵原料液に接種し、 24時間ごとの繰り返し回分発酵を 50°Cで行った。 1回目の回分発酵では水素約 60 %、二酸化炭素約 40%、第 2回の回分発酵では水素約 50%、二酸化炭素約 50%、 第 3回の回分発酵では水素約 35%、二酸ィ匕炭素約 65%となり、急速に水素生産が 減少した。また、発酵液原料の発酵前及び 1一 3回目の回分発酵終了時の酢酸、酪 酸及び乳酸の生成量を分析したところ、表 1に示すように、第 3回の回分発酵で乳酸 が増加していることが分力つた。第 3回の回分培養の微生物群をグルコース、酵母ェ キス、ペプトン、麦芽エキス、 NaHCO力もなる寒天培地 (発酵液原料に寒天を 15g
3
追加したもの）にて 50°Cで嫌気的に培養したところ、数種の微生物コロニーが優先種 として検出された。このコロニーの中で多くを占める 9種の微生物を乳酸菌検出用の 寒天培地にて培養し、増殖して来たコロニーの遺伝子の塩基配列を解析したところ、 9種のうち 2種が Lactococcus lactis、 9種のうち 2種が Enterococcus faecalis、 9種のう ち 1種力 ¾nterococcus aviumなどの近縁種と判明した。このことより、乳酸菌群の増加 と、水素生産の抑制が連動することが示された。
[0045] [表 1]
Figure imgf000014_0001
[0046] 実施例 1と比較例 1との比較により、同じ種菌を用いても、原料の性状が異なると優 勢に増殖する微生物群が異なることが示された。この 2種の原料液の大きな違いは糖 質濃度である。すなわち、優先的に増殖する微生物種は発酵液の糖質濃度に影響 することが示唆された。
[0047] [ビール製造廃水を用いた水素発酵]
(実施例 3)
実施例 1と同様の培養液を種菌として、ビール製造廃水にマルトース及びデンプン 力 なる易資化性の糖質を追加添加して調製した原料液の希釈率を変化させ、連続 操作による水素発酵を行った。
[0048] 先ず、原料液の糖質濃度を約 10000mgZL、連続発酵の希釈率を 1. OZdとして 水素発酵を行ったところ（1一 7日目）、水素発酵槽内の糖質濃度は 800mgZL付近 で安定し、水素発酵は順調に推移した。その後、原料液の糖質濃度を約 22000mg ZL、希釈率を 0. 4Zdとすると (8— 13日目）、水素発酵槽内の糖質濃度は若干上 昇して lOOOmgZL付近となったが、水素発酵は順調に推移した。さらに、同程度の 糖質濃度を有する原料液について希釈率を 1. 2Zdとすると（14一 17日目）、水素 発酵槽内の糖質濃度は 3800mgZL付近となり、水素発生量が急減した。すなわち 、水素発酵槽内の糖質が消費しきれずに残存してくると、水素発生量が減少し乳酸 濃度が上昇した。上記の水素発酵における発酵経過日数と発酵ガス中の水素及び 二酸ィ匕炭素の濃度との相関を図 3に示す。また、各経過期間における原料液の糖質 濃度、希釈率、水素発酵槽内の糖質濃度、並びに水素発酵槽内の有機酸 (酢酸、 酪酸及び乳酸)の濃度を表 2に示す。なお、表 2中の水素発酵槽内の糖質濃度並び に有機酸濃度は経過期間中の代表値である。この結果より、水素発酵槽中の糖質濃 度が 4000mgZLを超えない範囲では水素発酵が円滑に維持されることが分力つた
[0049] [表 2]
Figure imgf000015_0001
[0050] [製パン廃棄物を用いた水素発酵]
(実施例 4)
比較例 1と同様の培養液を種菌として、製パン廃棄物を種々の濃度で水に懸濁し た液を原料として 50°C、 pH6. 0-6. 5の条件下で連続水素発酵を行った。
[0051] 先ず、原料液の糖質濃度を約 llOOOmgZL、連続発酵の希釈率 0. 7Zdとして水 素発酵を行ったところ（1一 6日目）、発酵槽内糖質濃度は 3000— 4000mgZLで推 移し、水素発酵は順調になされた。次に、製パン廃棄物濃度の高い原料液 (原料液 の糖質濃度:約 35000mgZL)を供給したところ（7— 12日目）、高濃度原料液供給 の 8日目までは水素生成が旺盛に起こった力 9日目以降、水素生産量は減少し乳 酸濃度が上昇した。水素生産量が減少せず、円滑に水素発酵がなされた発酵経過 期間（1一 6日目）の発酵液中の糖質濃度は 3000— 4000mgZLであった。上記の 水素発酵における発酵経過日数と発酵ガス中の水素及び二酸ィヒ炭素の濃度との相 関を図 4に示す。また、各経過期間における原料液の糖質濃度、希釈率、水素発酵 槽内の糖質濃度、並びに水素発酵槽内の有機酸 (酢酸、酪酸及び乳酸)の濃度を 表 3に示す。この結果より、供給する原料液の水素発酵槽中における原料濃度を適 正に保つことによって、水素発酵を円滑に維持できることがわ力つた。
[表 3]
Figure imgf000016_0001
このように、発酵槽中の基質濃度、特に、糖質濃度を指標として、これが好適範囲 に調節されるように原料液を供給することで水素発酵を円滑に維持できる。具体的に は、ビール製造廃水や製パン廃棄物による水素発酵微生物の場合、発酵槽中の発 酵液の糖質濃度を凡そ 4000mgZL以下に維持すれば水素発酵微生物に著しい阻 害効果を示す乳酸菌群の優先的増加を抑制して、水素発酵を円滑に維持できる。
[0054] (実施例 5)
発酵原料液の糖質濃度の変化に対応して原料液供給速度を制御し、水素発酵槽 内の糖質濃度を 3000mgZLに保持して 50°C、 pH6. 0-6. 5の条件下で水素発 酵を行った。具体的には、比較例 1と同様の培養液を種菌として、先ず、発酵槽中の 微生物濃度を高めるために、ビール製造廃水にマルトース及びデンプンを追加添カロ して調製した原料液 (原料液中の全糖質濃度、 10710mgZL— 18390mgZL)で約 1 ヶ月間の連続発酵を実施した。この後、ビール製造廃水にマルトース及びデンプンを 追加添加して調整した原料液あるいは製パン廃棄物を種々濃度で水に懸濁した原 料液を用いて、液供給速度を制御して発酵槽中の糖質濃度を一定に保たせる連続 水素発酵を行った。液供給速度制御の連続発酵を実施する前に行った約 1ヶ月間の 発酵において、本発酵系の糖質消費能力 (一 dSZdt)
Cとして約 7500mgZLZ日が 得られたので、式（3b)の原料液供給速度 Fの制御値決定にあたってはこれを用いた 。また、実施例 3及び実施例 4より、発酵槽中の糖質濃度は約 4000mgZLを越えな いことが水素発酵維持の要件であったので、発酵槽中の制御糖質濃度 Sを 3000mg ZLに設定した。これらの値と供給原料液糖質濃度から式 (3b)を用いて、発酵槽へ 供給する原料液供給速度の制御指標値が算出された。表 4に原料液糖質濃度に対 する制御指標値を示した。原料液供給速度を制御した水素発酵では、 1原料液につ いて 4日間の連続発酵を行った後、続けて異なる濃度の原料液に切り替えた。表 4に は、発酵経過日数として原料液切り替え後の 3日目と 4日目のときの各値を示した。 表 4中の実際の希釈率は、実際の原料液供給量より算出した値である。発酵槽内の 糖質濃度は当初目標とした 3000mgZL付近となり、水素生成量は糖質消費量にほ ぼ比例した。このことより、水素発酵は円滑に維持されることが示された。
[0055] [表 4] 原料液の 制御指標 実際の 発酵槽内の 水素 糖質の単位消費量 発酵経過
糖質濃度 希釈率 希釈率 糖質濃度 生成量 当たりの水素生成量 日数
(mg/L) (1 /d) (1 /d) (mg/L) (mL) (mし/ mg)
1 1 160 0.92 3曰目 0.90 2689 1410 0.20
1 1 160 0.92 4曰目 0.90 3038 1366 0.18
8820 1.29 3曰目 1.21 3120 1269 0.19
8820 1.29 4曰目 1.21 3314 1328 0.20
10560 0.99 3曰目 0.95 2823 1259 0.17
10560 0.99 4曰目 0.95 2771 1366 0.19
22360 0.39 3曰目 0.37 2984 1479 0.21
22360 0.39 4曰目 0.37 3136 1383 0.19
38280 0.21 3曰目 0.20 3359 1410 0.21
38280 0.21 4曰目 0.20 3549 1527 0.21
[0056] [ホップ及びホップ成分の有効性]
(実施例 6)
グルコース（和光純薬製、試薬特級） 20g、酵母エキス（DIFCO製） 3g、ペプトン（ DIFCO製） 5g、麦芽エキス（DIFCO製） 3g、ホップペレット（Botanix製、 Hop Pellet Type 90) lgを 1Lの水道水に溶解させた後、 121°Cで 15分の湿熱滅菌処理をして発 酵原料液を調製した。次に、比較例 1と同様の培養液を種菌として、発酵原料液に接 種し、 24時間ごとの繰り返し回分発酵を 50°Cにて 8回行ったところ、発酵ガス組成は 全ての回分発酵を通じて水素約 53%、二酸ィ匕炭素約 40%となり、水素生産は維持 された（図 5)。このときの生成した有機酸の組成を分析したところ、 8回の回分発酵で 大きな変化がな力つた (表 5)。発酵液の糖質濃度が高!ヽにもかかわらず水素発酵に 汚染性の微生物群は増えず水素発酵に支障を来たすことはな力つた。このことから、 比較例 1と異なり、ホップ成分の添加が、水素発酵微生物の増殖あるいは水素生成 を抑制する好ましくな 、影響を与える微生物群の活動を阻害し、しかも水素生産微 生物の活動を阻害しないことが判明した。
[0057] [表 5] 発酵後の 発酵後の有機酸濃度
発酵回数 糖質;辰度 (mg/L)
(mg/L) 酢酸 酪酸 乳酸
2回目 7528 1843 2363 80
4回目 7267 2369 2532 0
6回目 未分析 2040 2538 1 16
7回目 9334 2042 2648 0
8回目 未分析 21 75 2708 75
[0058] (実施例 7)
実施例 6の発酵液を採取し、苦味価（苦味価の定義; European Brewery Convention. Analytica- EBC 4th ed.， p.E137, 1987.)を測定した。苦味価は約 13で あった。このことから、ホップ成分は苦味価として 13付近で水素発酵微生物の増殖あ るいは水素生成を抑制する好ましくない微生物群の活動を阻害し、しかも水素生産 微生物の活動を阻害しないことが判明した。
[0059] (実施例 8)
実施例 4の水素生成量が急減した培養系に、ホップ成分を添加することによって水 素生成の復旧を行った。
[0060] 具体的には、先ず、実施例 4の培養系に 13日目より供給液の糖質濃度を低減した 原料液を供給して 3日間（13日一 15日）の運転を行った。しかし、この操作では水素 発酵は回復せず、水素ガスの生成量は復旧しな力つた。そこで、 16日目にホップべ レット（Botanix製、 Hop Pellets Type 90)を発酵液 1L当たり lgの添カ卩量となるように、 発酵槽及び供給液に添加した。水素生産は 17日目以降回復傾向を示し、 20日目 には高濃度原料供給液開始時の水準にまで復旧した（図 6)。また、 19日目以降の 生成有機酸組成は高濃度原料供給液開始時の水準にまで復旧した (表 6)。このこと より、ホップはペレットとして発酵液 1L当たり lgの濃度で水素発酵微生物の増殖ある いは水素生成を抑制する好ましくない微生物群の活動を阻害し、し力も水素生産微 生物の活動を阻害しないことが判明した。
[0061] [表 6] 原料液の 発酵槽内の 発酵槽内の有機酸濃度
希釈率
経過期間 糖質濃度 糖質濃度 (mg/L)
(1/d)
(mg/L) (mg/L) 酢酸 酪酸 乳酸
13曰目 17010 0.55 未分析 1089 4028 3393
14曰目 17010 0.55 4468 1310 3330 3055
15曰目 17010 0.55 未分析 1490 3768 3459
16曰目 17010 0.55 3959 1614 3794 2706
17曰目 17010 0.55 未分析 1445 3393 1975
18曰目 17010 0.55 8926 1446 3514 936
19曰目 17010 0.55 未分析 1522 3307 175
20曰目 17010 0.55 未分析 2154 3345 92
21 曰目 17010 0.55 6344 2679 3122 72
[0062] (実施例 9)
種々のホップ成分について水素発酵を円滑に維持する効果を調べた。
[0063] グルコース（和光純薬製、試薬特級） 35g、酵母エキス（DIFCO製） 3g、ペプトン（ DIFCO製） 5g、麦芽エキス（DIFCO製） 3g、表 7に示すホップ成分のいずれ力 1種を 1Lの水道水に溶解させた後、 121°Cで 15分間の湿熱滅菌処理を施して発酵原料 液 A— Fを調製した。また、ホップ成分を添加しな力つたこと以外は同様にして、発酵 原料液 Gを調製した。
[0064] [表 7] 発酵 発酵原料液の ホップ成分 添カロ量
原料液 苦味価
ホップペレツ卜
A 1g 13
(Botanix製、 Pellet Type 90)
B ホップエキス (Kalsec製、 EX) 3.5g 12
イソ ί匕ホップペレツ卜
C 0.5g 11
(Botanix製、 Isomerised Hop Pellets;
D 丁トフホップ (Kalsec製、 Tetralone) 180 jUL 11
E ホップひ酸 (Botanix製、 Isohop) 50jUL 12
F ホップ/ S酸 (BetaTec製、 BetaStab 10A) 10juL -
G 無添加 ― 0 [0065] 次に、実施例 1と同様の培養液を種菌として発酵原料液 A— Gのそれぞれに接種し 、 24時間ごとの繰り返し回分発酵を 4回ずつ行った。ホップ成分の無添力卩区は水素 生産が急減し乳酸が増加したのに対して、ホップ成分添力卩区は水素生産が低下する ことがなく全ての回分発酵で水素約 400ml、二酸化炭素約 350mlとなり、水素生産 は維持された（図 7)。また、ホップ成分添カ卩区はいずれも乳酸が増カロしな力つた (表 8)。このことから、苦味価を示さないベータ酸を除いて、ホップ成分の添加量は苦味 価で 10以上で、水素発酵微生物の増殖あるいは水素生成を抑制する好ましくない 影響を与える微生物群の活動を阻害し、しかも水素生産微生物の活動を阻害しな!、 ことが判明した。ベータ酸は、 1Lの発酵液当り 10 /z Lの添加量で水素発酵微生物の 増殖あるいは水素生成を抑制する好ましくない影響を与える微生物群の活動を阻害 し、しかも水素生産微生物の活動を阻害しないことが判明した。
[0066] [表 8]
Figure imgf000021_0001
[0067] (実施例 10)
ノィォマス原料にホップあるいはホップ成分を添加あるいは含ませて水素発酵を行 つた後の発酵液を、メタン発酵用微生物によるメタン発酵に供してもメタン発酵を円 滑に維持することが判明したので示す。
[0068] 実施例 8の、水素発酵に阻害の微生物によって水素発酵が汚染されて水素生成が 低下した発酵系に、ホップペレットを含有させた水素発酵原料を供給して水素発酵 の復旧を行った水素発酵排出液をメタン発酵用微生物によるメタン発酵に供して、メ タン発酵を円滑に維持する力試験した。
[0069] 先ず、実施例 4の、ホップ成分無添加で正常に水素発酵が進行した発酵排出液を 、 37°C、 pH7. 0-7. 5の状態でメタン発酵に供した。すなわち、水素発酵排出液 (メ タン発酵の原料液）として、実施例 4の水素発酵の 5日目及び 6日目の排出液を使用 し、メタン発酵を行った。メタン発酵への原料液供給の際の希釈率は 0.43Zdとした 。得られた結果を図 8に示す（図 8の 5'日目及び 6'日目）。
[0070] その後、実施例 8の発酵原料液 A (ホップペレットを添加したもの）を用いて水素発 酵を行った後の水素発酵排出液をメタン発酵に供した。すなわち、水素発酵排出液 ( 即ち、メタン発酵の原料液）として、実施例 8の水素発酵の 16日目一 21日目の排出 液を使用し、メタン発酵を行った。メタン発酵への原料液の供給の際には希釈率を 0. 40Zdとした。得られた結果を図 8に示す（図 8の 16 '— 21 '日目）。
[0071] 図 8に示すように、メタン発酵用微生物によるメタン発酵は、ホップペレットを含有さ せた水素発酵原料によって水素発酵を行った後の排出液を用いても、メタン生成量 に異常を示さなかった。このこと力ら、バイオマス原料にホップあるいはホップ成分を 添加あるいは含ませて水素発酵を行った後の発酵液を、メタン発酵用微生物によるメ タン発酵に供してもメタン発酵を円滑に維持することが判明した。

Claims

請求の範囲
[1] 有機物を含む被処理液中の所定基質の濃度と、水素発酵用微生物による前記基質 の消費速度との相関に基づいて、前記水素発酵用微生物により消費可能な前記基 質の最大許容濃度を決定する第 1ステップと、
前記被処理液中の前記基質の濃度を前記最大許容濃度以下に保持し、その被処 理液を前記水素発酵用微生物により水素発酵させて、水素を主成分とするバイオガ スを発生させる第 2ステップと、
を備えることを特徴とするバイオガスの製造方法。
[2] 前記基質が糖質であることを特徴とする、請求項 1に記載のバイオガスの製造方法。
[3] 前記第 2ステップにおける水素発酵後の発酵液を、メタン発酵用微生物によりメタン 発酵させて、メタンを主成分とする発酵ガスを発生させる第 3ステップを更に備えるこ とを特徴とする、請求項 1又は 2に記載のバイオガスの製造方法。
[4] 有機物を含む被処理液中にホップ又はホップ成分を添加し、水素発酵用微生物の 増殖あるいは活性に影響を与えることなぐ水素生成を阻害する汚染性微生物を不 活性化させて水素発酵を行!ヽ、水素を主成分とするバイオガスを発生させることを特 徴とするバイオガスの製造方法。
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