ワシントン州リッチランドで行われたパイロット研究では,ワシントン州立大学（WSU）が率いる研究チームが,下水汚泥をパイプライン品質のリニューエラブル天然ガスに効率よく変換する技術を成功裏に開発したと発表しました.この技術は,廃棄物を管理しながらエネルギーを生み出す可能性を秘めています.
研究チームは,近くの下水処理施設から得た汚泥を対象に,新たな処理法をテストしました.その結果,通常の方法と比較して再生可能天然ガスの生産量は200％増加し,最終処分コストはほぼ半分に抑えられることを確認しました.この研究は『Chemical Engineering Journal』に掲載されました.
下水処理施設では,市営下水の浄化に大量の電力を使用しており,米国全体の電力需要の3％から4％を占めています.特に小規模コミュニティでは,これらの施設が電力使用量の最大のユーザーとなっています.処理プロセスは地球温暖化に寄与し,年間約2,100万トンの温室効果ガスを大気中に排出しています.
米国の約15,000の下水処理施設の半数以上が,発酵によって汚泥を減らし,バイオガスを生み出す方法を採用していますが,このプロセスは効率が低く,複雑な分子を分解することができません.結果として得られるバイオガスは,炭酸ガスとメタンの混合物で,利用範囲が限られており,残った汚泥（バイオソリッド）はほとんどが廃棄処分されています.
WSUが率いる研究では,発酵前の汚泥に対して高温・高圧で酸素を加えて処理する新しい前処理ステップを導入しました.研究チームは,高圧下での少量の酸素が,長鎖のポリマーを分解する触媒となると説明しました.この前処理により,下水処理のコストは1トンあたり494ドルから253ドルに削減されました.
その後,研究チームは発見した特異な細菌株を用いて,バイオガスをアップグレードし,炭酸ガスと水素をメタンに変換することで,リニューエラブル天然ガスを生産しました.研究チームは,得られたガスが99％純メタンであることを確認しました.
「この細菌は,何も必要としません.働き者です.有機物の添加や特別なケアは必要ありません.水とビタミン剤があれば十分です」とアーリング教授は語りました.
アーリング教授は,この方法が,既存の汚泥からエネルギーへの変換システムの主な限界を解決するものだと説明しました.
「このアプローチは,炭素変換効率とメタン生産量を向上させ,パイプライン品質のリニューエラブル天然ガスを直接生産することができ,CO2の含有量を最小限に抑えています.これにより,既存の汚泥からエネルギーへの変換システムの2つの主要な制限を,単一で拡張可能な手法として解決しています.高度な前処理と生物学的バイオガスアップグレードを成功裏に橋渡しすることで,持続可能な汚泥処理の新たな統合的パラダイムを提供しています.」
研究チームは,WSUのイノベーションとイノベーション推進オフィスと提携し,この細菌株を特許出願しています.また,産業パートナーと協力して,大規模なプロジェクトの開発にも取り組んでいます.
Twitterの共有: ワシントン州立大下水汚泥からリニューエラブルガス開発
