微生物および生化学技術ジャーナル

概要

持続可能なバイオエネルギーバイオプロセス：バイオメタン生産、バイオ肥料としての消化物、藻類バイオ燃料の商業化を促進するための藻類栽培の補助飼料として

ジーン・ドレケケ・イヨヴォ、グオチェン・ドゥ、ジャン・チェン

この研究では、バイオメタン、バイオ肥料、バイオディーゼルを高収率で生産する持続可能なシステムを開発し、テストしました。これは、鶏糞（PM）、紙パルプ、藻類の廃棄スラッジを混合して共消化し、バイオメタンを生成し、消化物を濾過して半固体と水性のものを得ることで実現しました。前者はバイオ肥料として、後者はバイオディーゼル生産用の藻類バイオマスを強化するために藻類の栽培に使用されました。基質のさまざまな混合により、バイオメタンについて評価された炭素/窒素比（C/N）は26、30、31、34、37でした。 C/N 26 は 1045 ml/L/d (バイオメタン含有量 74%) という結果となり、これは他の C/N と比較して最高の収量でした。C/N 30 も同様の結果 (1010 ml/L/d) となり、これらの基質に最適なバイオメタンを得るための C/N 範囲は C/N 26 から 30 の間となりました。これに対して、C/N 31 から 37 はバイオメタン収量が低く、消化液の前処理により C/N 26 と 30 のバイオメタン収量が大幅に向上することがわかりました。C/N 26、30、31、34、37 のそれぞれの消化液について窒素の無機化に基づいて評価したところ、C/N 26 から 31 は栄養素が豊富であることが分かりました。消化物を濾過し、藻類の補助飼料として使用したところ、グルコースの減少は、栄養素が豊富な C/N 26 ～ 30 で最も低く (細胞の成長に十分に使用されるため) 直線的に減少していることもわかりました。予想どおり、C/N 34 および 37 の消化物を単回添加しても、同等の藻類収量が得られませんでした。その後、120 時間で C/N 26、30、31 の消化物から得た収量では、それぞれ乾燥細胞重量 (DCW) が 7.72、7.8、7.12 g/L になりました。藻類バイオマス収量を改善し、細胞脂質含有量とその最終収量を高めるために、C/N 26 および 30 の消化物を使用した 2 段階の補給給餌戦略を調査しました。成長期を示した消化物なしの培養に基づいて、ラグ指数関数期 (0-120 時間) および定常期 (120-180 時間) で消化物を追加しました。補給給餌の結果、120 で 9 g/L に達する急速なグルコース枯渇が起こり、180 時間後には脂質収量 3.77 g/L に達しました。この研究に基づくと、議論されたバイオ廃棄物または同様の性質のものを使用した循環システムを開発し、廃棄物処理、バイオガスから藻類バイオ燃料の機会まで、自立した持続可能なシステムを構成できると考えられます。研究された条件下での藻類栽培で採用された単純なアプローチは、微細藻類バイオ燃料が、家全体の収益を生み出す裏庭の存在として簡単に促進され、商品化できることをさらに示しました。微細藻類バイオ燃料の今後の方向性は、楽しい芸術としてより多くの人々を惹きつけ、増やしていくことです。