【特
集:バ
イ オ マ ス系廃 棄 物 の 総 合利 用 技 術― バイオマス系廃棄物研究部会特集― 】
畜 産 廃 棄 物 バ イ オ マ ス と して の家 畜 ふ ん尿 の メ タ ン発 酵
羽
賀
清
典*
【要 旨】 家 畜 ふ ん 尿 は 日本 で最 大量 の 廃 棄物 バ イ オ マ ス で あ り,堆 肥 化 が 主 要 な処 理 ・利 用 法 とな っ て い る 。 メ タ ン発酵 は 家畜 ふ ん 尿 か ら燃 料(バ イ オ ガ ス)と 液肥(消 化 液)の 両 方 を生 産 す る 方法 で あ り,社 会情 勢 の 変化 に応 じて 何 回 か の興 亡 を繰 り返 し,研 究 蓄積 も多 い こ とか ら,古 くて新 しい技 術 と 呼 ば れ て きた 。最 近,廃 棄 物 バ イ オ マ ス の 資源 循 環 が重 要 視 され,家 畜 ふ ん尿 を含 む有 機 性 廃 棄 物 か ら のバ イ オ ガ ス生 産利 用 が 見 直 され,新 た な 実証 的研 究 も多 く行 わ れ て い る。 消 化 液 の液 肥 利 用 が重 要 だ が,ヨ ー ロ ッパ の成 功 例 と比 較 して,北 海 道 を 除 く 日本 の 農 家 で は,消 化 液 を液 肥 利 用 す る の に十 分 な 土 地 面 積 を持 た な い こ とが 多 い。 そ の た め,消 化 液 を河 川 に放 流 す る場 合 に は,汚 水 処 理 を しな け れ ば な らな い。 キ ー ワ ー ド:家 畜 ふ ん 尿 バ イ オ マ ス,メ タ ン 発 酵,バ イ オ ガ ス,消 化 液 1.は じ め に 生 物 起 源 の 有 機 廃 棄 物1,2)の中 で,家 畜 ふ ん 尿 は 量 が 多 く,潜 在 性 の 高 い 廃 棄 物 系 バ イ オ マ ス で あ る34)。有 機 物 に 富 み(乾 物 あ た り約80%), 4,000kcal/kg乾 物 (17MJ/kg乾 物)と い う高 い エ ネ ルギ ー 価 値 を持 って い る。 家 畜 ふ ん 尿 か らの エ ネ ル ギ ー 回 収 法 に は,直 接 燃 焼 ・熱 分 解 ガス ・石 油 化 ・堆 肥 の 発 酵 熱 回 収 ・メ タ ン発 酵(バ イ オ ガ ス)の5つ の 方 法 が あ る5)。そ の 中 で,プ ロ イ ラー の 鶏 ふ ん ボ イ ラー と メ タ ン発 酵 に よる バ イオ ガ ス 生 産 が 農 家 で 実 用 化 され て い る6)。 メ タ ン発 酵 法 は歴 史 あ る技 術 で あ り,古 くは1950年 か ら1960年 代 の 農 家 にお け る 新 しい ガ ス エ ネ ル ギ ー 生 産技 術 と して 注 目 を集 め た 。 当 時 メ タ ン発 酵 に つ い て 提 出 さ れ た特 許 と実 用 新 案 は,各 々48件 と178件 と記 され て い る7)。 しか し,よ りエ ネ ル ギ ー を 必 要 とす る 寒 い 冬季 の気 象 条件 下 で ガ ス 発生 量 が 少 な く,そ の 後 に 出 て きた 液 化 石 油 ガス(LPG)の 普 及 に よ っ て,メ タ ン発 酵 は ほ とん ど使 わ れ な くな っ た 。 2回 目 に注 目 され た 時 期 は,1973年 と1980年 の エ ネ ルギ ー危 機 が 引 き金 と な った 。 家 畜 ふ ん尿 か らの エ ネ ル ギ ー生 産 方 法 と して メ タ ン発 酵 法 が 再 注 目 され81,国 際 的 に も数 多 くの 研 究 が 行 わ れ た9-11)。国 内 で も20カ 所 以 上 の 県 立 試 験 場 で 効 率 よ くバ イ オ ガス を生 産 す る施 設 の 開 発 が 行 わ れ,1981年 の 調 査 で は34基 の メ タ ン発 酵 槽 が 稼 働 して い た 。 しか し,エ ネル ギ ー 価 格 が 好 転 す る に と もな い,ほ とん どの メ タ ン発 酵 槽 が 使 わ れ な くな っ た 。 加 えて,消 化 液 を液 肥 利 用 で きな い 畜 産 農 家 が 多 く,環 境 面 で の 課 題 が 残 っ た 。 そ して,3回 目 で あ る 。循 環 型社 会 形 成 推 進 基 本 法 が 1999年 に 成 立 し,大 量 生 産,大 量 消 費,大 量 廃 棄 の社 会 か ら脱 皮 し,循 環 型社 会へ の転 換 が 進 み,再 生 可 能 エ ネル ギ ー,廃 棄物 リサ イ クル,持 続 可 能 農業 な どの 見 直 しが 行 わ れ た 。 さ らに,2002年 に始 ま っ た バ イ オ マ ス ・ ニ ッポ ン総 合 戦 略12,13)の展 開 も含 め ,廃 棄 物 系 バ イ オ マ ス の 家 畜 ふ ん 尿 の メ タ ン発酵 が 注 目 され,農 家 な どに実 証 プ ラ ン トが 運 転 さ れ る よ う に な っ た14-16)。図1に 畜 産 農家 に お け る メ タ ン発 酵 シ ス テ ム の導 入 例 の フ ロ ー シ ー トを 示 す 。 畜 産 農 家 か らの ア ウ トプ ッ トと して乳 ・肉 ・ 卵,堆 肥 放 流 水 の ほ か,メ タ ン発 酵 シ ス テ ム に特 徴 的 な の は,液 肥 とバ イ オ ガ スが 資 源 利 用 で きる こ とで あ る。 こ の よ うに,社 会 情 勢 の変 化 に応 じて長 い 歴 史 を持 ち, 何 回 か の興 亡 を繰 り返 して い る メ タ ン発 酵 法 の,概 ね こ こ10年 の研 究 につ い て概 説 したい 。 原 稿 受付2008.10.17 *(独)農 研 機 構 畜 産 草 地 研 究 所 連絡先:〒305-0901茨 城 県つ くば市池の台2 E-mail:[email protected]258
羽 賀 清 典
図1家 畜 ふ ん 尿 の メ タ ン発 酵 シ ス テ ム 例2.メ タ ン発 酵条 件 の検 討
メ タ ン発 酵 は限 定 され た条 件 の 嫌 気 性 微 生 物 反 応 を主 体 と して い る ため,発 酵 条 件 の 整 備 が 重 要 で あ る。 した が っ て,発 酵 温 度 有 機 物 負 荷,投 入 物 の 有 機 物 濃 度 (最近 はCODc,濃 度 を 使 う こ とが 多 い)や 成 分 組 成,撹 拌,滞 留 時 間,バ イ オ ガ スの 発 生 量,ガ ス組 成 消 化 液 の組 成 な どに 関す る研 究 は多 い 。 2.1発 酵 温 度 メ タ ン 発 酵 に は 中温 発 酵(約35℃)と 高 温 発 酵(約 55℃)が あ り,発 酵 槽 の加 温 に要 す る エ ネ ル ギ ー と温 度 コ ン トロ ー ル が 重 要 な操 作 因 子 と な っ て い る。 そ こ で, 加 温 の た め の投 入 エ ネ ル ギ ー の 小 さい 低 温 発 酵171につ い て の研 究 も見 直 され て お り,寒 冷 地 向 きの実 規 模 の装 置 が 多 く運 転 され て い る18.19)。しか し,低 温 発 酵 で は,長 い 滞 留 時 間 と低 負荷 で の 発酵 を行 わ な け れ ば な らな い こ とは 否 め な い 。 発 酵 温 度5∼42.5℃ の 範 囲 で は,20℃ 以 下 に な る と効 率 が 顕 著 に低 下 し20), 35℃ が もっ と もガ ス 生 成 量 は高 い こ とが 示 さ れ21,22),家畜 ふ ん 尿 に は 中温 発 酵 が 多 く利 用 され て い る。 効 率 の 向 上 を 目指 して,高 濃 度(TS10%)の 牛 ふ ん 尿 ス ラ リ ー23)や,担 体 を投 入 し た 高 負 荷(有 機 物 負 荷10kg/m3・ 日)の 中 温 発 酵24)が 行 わ れ て い る 。 また,前 段 に55℃ の 高 温 発 酵 を挿 入 し た 高 温― 中 温 発 酵 シ ス テ ム は,有 機 物 分 解 率 が 高 く大 腸 菌 群 を死 滅 させ る こ とが 示 され て い る25)。 2.2撹 拌 効 果 有 機 物 と微 生 物 の 接 触 確 率 を増 加 させ る意 味 で,撹 拌 は効 果 的 と考 え られ る。 牛 ふ ん尿 の メ タ ン発 酵 槽 にお い て,数 学 的 な 動 的 モ デ ル に 基 づ く撹 拌 パ ラ メ ー タ ー に よっ て,発 酵 槽 の性 能 を評 価 す る こ とが で きた26)。しか し,実 験 室 規 模 で の ガ ス循 環 撹 拌 の場 合,ガ ス 発 生量 が もっ と も高 い の は無 撹 拌 区 で あ り,撹 拌 用 の ガ ス 循環 量 が 増 加 す る ほ ど ガ ス 発 生 量 が 減 少 し た27)。い っ ぽ う, TS10%の 高 濃 度 投 入 物 の 場 合 は無 撹 拌 区 に 比 べ て撹 拌 区 で ガ ス 発 生 量 が15∼29%高 く28),高TSで は 撹 拌 効 果 が 明 らか とな っ て い る 。 しか し,撹 拌 は 装 置 や 動 力 に 経 費 が か る こ とか ら,従 来 か らの 簡 易 装 置 に は プ ラ グ フ ロー 式29)など無 撹 拌 装 置 が 多 い 。撹 拌 の効 果 は,発 酵 槽 の 形 状,TS濃 度,滞 留 時 間,維 持 管 理,経 費 な ど 多 方 面 か ら再 考 す る必 要 が あ ろ う。 2.3各 種 原 料 の 混 合 原 料 成 分 を 調 整 す る こ と に よ る効 率 向 上 を ね らっ て, 各 種 原 料 を混 合 す る メ タ ン発 酵 が 試 み られ て い る。 豚 ふ ん尿 と鶏 ふ ん を混 合 した メ タ ン発 酵 にお い て,単 独 で 発 酵 させ る よ りも,分 解 有 機 物 あ た りの バ イ オ ガス の 収 量 は200±30mg/g向 上 した30)。羊 と山 羊 と オ リー ブ 粕 の 混 合 メ タ ン発 酵 の 場 合 は,オ リー ブ粕 の 添 加 量 が 増 加 す る ほ どバ イ オ ガ ス 発生 量 が 減 少 した31)。また,山 羊 ふ ん よ りも羊 ふ んの ほ うが バ イ オ ガ ス発 生 量 が 多 か っ た。 各 種 廃 棄 物 バ イ オマ ス の メ タ ン発 酵 処 理 の適 性 を検 討 した結 果,豚35,000頭,肉 用 牛1,500頭,豚 内 臓4.2ton/ 日,み か ん 絞 り粕30ton/日 規 模 の メ タ ン発 酵 処 理 の ケ ー ス ス タ デ ィー が 可 能 と な り,6,400m3/日 の 余 剰 エ ネ ル ギ ー(バ イ オ ガ ス)と60ton/日 の 堆 肥 原 料(消 化 汚 泥) を得 た32)。 乳 牛650頭,豚1,500頭,オ カ ラ5ton/日 規 模 の 中温 メ タ ン発 酵 に お い て,平 均 有 機 物 負 荷1.6kg/m3日 で 有 機 物 除 去 率44.4%,投 入 有機 物 あ た りの バ イ オ ガ ス発 生 量 は32.4m3/ton,メ タ ン濃 度 は52∼60%で あ っ た33)。 さ らに,こ の 施 設 に 高温 メ タ ン発酵 を増 設 し中温 発 酵 と 併 設 運 転 を行 っ た と こ ろ,有 機 物 負 荷 が1.6kg/m3日 に 上 昇 し,バ イ オ ガス 発 生 量 が 増 加 した34)。高 温 発酵 を 導 入 した こ とに よっ て 消 化 液 中 の 大腸 菌 群 が 除 去 され,消 化 液 の 液 肥 利 用 に とっ て 衛 生 面 で も効 果 が あ っ た 。 この よ うに,現 場 の 実 証 施 設 で は 地 域 の 状 況 に 応 じて, 特 有 の 各種 廃 棄 物 バ イオ マ ス を混 合 利 用 した 多 様 な 施 設 が 増 え て い くで あ ろ う。 2.4新 しい 方 式 ・装 置 研 究 開 発 の 進 展 に 伴 い,新 しい 方 式 の メ タ ン発 酵 に 関 す る研 究 が い くつ か 試 み られ て い る。 メ タ ン細 菌 の 増 殖 速 度 の 遅 い こ とが,メ タ ン発 酵 の 反 応 速 度 が 低 い 原 因 の 一 つ で あ る。そ こで,メ タン発酵槽内の微生物濃度 を高 め る運 転 管 理 に よ って,除 去 有 機 物 あ た りの バ イ オ ガ ス収 率 を1.18∼1.30倍 高 め る こ とが で きた35)。難 分 解 性 の 牛 ふ ん 有 機 物 の 生 分 解 性 を 高 め る た め に,熱 処 理 (160∼170℃, 30分)し て バ イ オ ガ ス の 発 生 量 を1.3倍 増 加 させ,処 理水 の 色 度 を低 減 す る こ とが で きた36)。比 較 的 濃 度 の 薄 い豚 舎 排 水 に つ い て は,嫌 気 性 回分 式 発 酵 槽(ASBRs)方 式 に よ っ て,滞 留 時 間 を長 く した 場 合, 発 酵 温 度35℃ よ り も20℃ の ほ うが 有 機 酸 の 除 去 率 が 高 く,臭 気 が 少 な か っ た371。二 相 式 メ タ ン発 酵 法 と生 物 学 的硝 化 脱 窒 法 を融 合 させ,メ タ ン発 酵 の酸 生 成 相 に脱 窒 機 能 を発 揮 させ る こ と も報 告 さ れ て い る38)。 メ タ ン発 酵 の 効 率 を上 げ る ため に,グ ラニ ュー ル(高 密 度 の メ タ ン細 菌 の 塊)を 利 用 した,上 向 流 嫌 気 性 汚 泥 床 法(UASB法)を 家 畜 ふ ん 尿 に も適 用 し,豚 舎 排 水39.401や,乳牛 ふ ん尿41)の処 理 に 効 果 を上 げ て い る。 従 来 か ら家 畜 ふ ん 尿 の よ うな 高SS排 水 に は適 さな い とい わ れ て い たUASB法 で あ るが,こ れ らの 報 告 で は と く に顕 著 な支 障 は 出 て い な い 。 一 方,固 形 物 濃 度 の 高 い 乾 式 メ タ ン 発 酵 法(dry anaerobic digestion)を 適 用 し,発 酵 槽 の容 積 を小 さ く, 発 酵 残 渣(消 化 液)の 量 を低 減 す る 試 み が あ る 。 豚 舎 汚 水 に 古 紙 な ど を原 料 とす る 低 水 分 バ イ オ マ ス を混 合 し, 効 率 よ くバ イ オ ガス を 発 生 させ,残 渣 か ら炭 を生 産 し, 排 水 は 出 して い な い42)。 3.消 化 液 の 処 理 ・利 用 3.1消 化 液 の処 理 メ タ ン発 酵 処 理 した あ との発 酵 処 理 液 を,一 般 的 に は 消 化 液 と呼 ぶ 。 消 化 液 は肥 料 利 用 が 主 体 と な るが,液 肥 利 用 で きな い場 合 に は,汚 濁 物 質濃 度 が 高 い ので,そ の ま ま 河 川 等 に放 流 す る こ と は で き な い。 前 述 の よ う に, 活 性 汚 泥 法 や 散 水 ろ床 法 な どの 汚 水 処 理 技 術 を適 用 す る 必 要 が あ る33-36 39-41)。 3.2消 化 液 の 肥 料 利 用 ヨ ー ロ ッパ に メ タ ン発 酵 シ ステ ム の 成 功 例 が 多 い の は, エ ネ ルギ ー 政 策 もあ るが ,消 化 液 を利 用 す る態 勢 が 整 備 され て い る こ とで あ る。 北 海 道 は ヨー ロ ッパ と同 じ くら い の 農 地 面 積 を有 す るの で ,消 化 液 は液 肥 利 用 され る こ とが 多 い 。 牛 ふ ん尿 の消 化 液 は 原料 よ りもpHが 上 昇 し, TSが 減 少 してC/Nは 低 下 し,NH4-N濃 度 が 高 ま り, 肥 料 効 果 は速 効 性 と な っ て い る43)。牧草(オ ー チ ャー ド グ ラス)に 対 す る肥 料 効 果 は,従 来 の 液状 ふ ん 尿(液 状 厩 肥)や 化 学 肥料 と本 質 的 に は 大 差 は な い が,ア ンモ ニ ア と して揮 散 す る 窒 素 を差 し引 い た 正 味 の 窒素 量 に,肥 効 は 依 存 す る44)。 乳 牛,豚,鶏,生 ご み の 混 合 物 の 高 温 メ タ ン発 酵 消 化 液 を,口 径0.4μmの 精 密 ろ過 膜 処 理 した ろ 液 は,畑 土 壌 で 容 易 に 硝 化 され45),ト マ ト生 育 の ため の養 液 土 耕 に 適 して い る が,Na+やCl-の 集 積 に注 意 す る 必 要 が あ る46,47)。ろ 液 は貯 蔵 中 に溶 存CO2やHCO3-が 揮 散 し, pHが 上 昇 して ア ン モ ニ アが 損 失 す る の で,pHを5.5程 度 に調 整 して ア ンモ ニ ア損 失 を 防止 す る こ とが 重 要 で あ る48)。こ の よ うな 消化 液 か らの ア ンモ ニ アの 損 失 は前 述 の 牛 ふ ん 尿 消 化 液43,44)の場 合 と同 様 で あ り,消 化 液 の 液 肥 利 用 の 際 の 留 意 点 で あ る。 消 化 液 の 肥 料 利 用 は季 節 性 が あ るの で,一 次 貯 留 が 必 要 と な り,貯 留 中 の 環 境 負 荷 ガ ス の揮 散 が 問 題 とな る。 メ タ ン発 酵 消 化 液 か ら は,メ タ ンや ア ンモ ニ ア な どの 環 境 負 荷 ガス の 揮 散 が 発 酵 前 よ りも多 くな るが,撥 水 加 工 肥 料 資 材 に よ って,メ タ ンや ア ンモ ニ アの 揮 散 量 を低 減 す る こ とが で きた49)。 3.3消 化 液 の 安 全性 消 化 液 に は サ ル モ ネ ラな どの 病 原 菌 が 残存 す る リス ク が あ り,そ れ を回 避 す る 手段 と して,温 度 が重 要 な フ ァ ク タ ー とな る501。ヨー ロ ッパ の 規 制EC1774/2002に 基 づ く,55℃, 60分 の 熱 処 理 で は 不 十 分 で あ り,70℃, 30分 ない しは60分 で 病 原 菌 や 回 虫 卵 は 死 滅 す る51)。し か し,こ の 程 度 の 殺 菌 処 理 で は ク ロ ス トリ ジ ウ ム の 胞 子 や耐 熱 性 の ウ ィル ス の不 活 性 化 に は不 十分 で あ る。 ま た,高 温(58℃)と 中温(38℃)の 二 段 階処 理 の発 酵 槽 (TPAD)に よ っ て,乳 牛 の ふ ん 便1生大 腸 菌 や サ ル モ ネ ラ に つ い て は,ア メ リカ の規 制USEPAのClass A基 準 以 下 にす る こ とが で きた52)。 乳 牛 ふ ん 尿 の メ タ ン発 酵 に お い て作 物 病 原 菌 を90% 死 滅 させ る 温 度 と時 間 は,バ ー テ ィ シ リ ウ ム菌 が37℃ で7.7日,55℃ で0.6日,メ ロ ンつ る割 れ病 菌 は37℃ で 0.5日,55℃ で15分 で あ り,55℃ の 高 温 発 酵 で は死 滅 効 果 が 高 か った53)。 この よ う に,衛 生 的 で 安 全 な消 化 液 を得 るに は,55℃ 以 上 の 高 温 メ タ ン発 酵 は有 効 だ が,よ り安 全 を考 え る と 70℃ の 加 温 が 必 要 と な って くる。
4.エ ネ ル ギ ー お よ び経 済 性 の評 価
メ タ ン発 酵 法 は 前 述 の よ うに社 会 情 勢 に応 じて,変 化 して きた 。 代 替 の バ イ オ エ ネ ル ギ ー 生 産 とい う華 々 し く 見 え る 側 面 を持 つ い っ ぽ う,ま た,ガ ス 生 産 ・利 用 に投 入 しな け れ ば な らな い化 石 エ ネ ル ギ ー もあ り,さ らに投 入 液 とほ ぼ等 量 の 消 化 液 が 出 て くる の で,そ の処 理 ・利 用 も考 慮 しな け れ ば な らな い。260
羽 賀 清 典
酪 農 学 園 大 学 の バ イ オ ガ ス プ ラ ン ト(メ タ ン発 酵 施 設)を モ デ ル に,総 合 的 な エ ネ ル ギ ー 評 価 を行 っ た と ころ54),エ ネル ギ ー 的 償 還 年 数 は,利 用 可 能 エ ネ ル ギ ー (電気 や 熱)の み で は 約59年,消 化 液 の 化 学 肥 料等 当価 エ ネ ル ギ ー を組 み 入 れ る と15年 で あ っ た。 さ らに,農 家 の 簡 易 な メ タ ン発 酵 施 設 の 場 合 に は,利 用 可 能 エ ネ ル ギ ー の み で は 約7年,化 学 肥 料 等 当 価 エ ネル ギ ー を組 み 入 れ る と3年 と な った 。 この よ うに,消 化 液 の 肥 料 利 用 は,化 学 肥 料 の 経 費 節 減 だ け で な くエ ネ ル ギ ー 的 に も重 要 な フ ァ ク ター を 占め て い る。 い っ ぽ う,メ タ ン発 酵 施 設 設 置 の 感 想 を農 家 に聞 い た ア ン ケ ー ト結 果 で は55),従 来 の 自動撹 拌 式 堆 肥 化 施 設 と 比 較 して,メ タ ン発 酵 施 設 は建 設 費 用 と維 持 管 理 費 は安 い が,管 理 時 間 は20%増 加 し,ト ラ ブ ル 発 生 時 の 手 間 が か か る と い う問 題 点 が 指 摘 され てい る。 こ の よ う に,バ イ オ ガ ス プ ラ ン トが 継 続 して い くた め に は,維 持 管 理 の簡 易 化 とと もに,経 済 的 ま た は環 境 的 条 件 の整 備 が 重 要 で あ り56),北 海 道 の 酪 農 にお け るバ イ オ ガ ス シ ス テ ム の社 会 的 ・経 済的 評 価 や 可 能性 につ い て の成 書 が ま とめ られ て い る57)。5.バ
イ オ ガ スの 生 産 可 能 量 の 試 算
家 畜 ふ ん 尿 の メ タ ン発酵 に よる バ イ オ ガ ス の生 産可 能 量 を,い くつ か の 前提 条 件 の も とに 図2の よ うに 試 算 し た58)。あ くま で 最 大 限 見 積 も っ て の 生 産 可 能 量 で あ り, 実 際 に は 状 況 に よっ て この 試 算量 よ り も少 な くな る 。 発 酵 温 度 は 一 般 的 な 中 温 発 酵35℃ を適 用 す る 。 家 畜1頭 ・ 図2家 畜 ふ ん尿 か らの バ イ オ ガス 総 生 産 量 の 試 算 例58) 1日 あ た りの バ イ オ ガ ス 生 産 量 は,中 温 発 酵 の場 合,牛 を1m3/頭 ・日,豚 を200L/頭 ・日 とす る。 鶏 ふ ん は水 分 が 少 な く,窒 素 や 無機 物 が 多 い の で メ タ ン発酵 に は あ ま り利 用 され な い の で,こ こで は 試算 に 入 れ な い 。 飼 養頭 数 は 乳 牛 約170万 頭,豚 約970万 頭 と した 。 肉 牛280万 頭 は メ タ ン発 酵 に 適 さな い 飼 養 方 法 で 堆 肥 化 さ れ る こ とが 多 い の で,こ こで は試 算 に入 れ な い 。 乳 牛 ・ 豚 両 方 合 わせ て,年 間 約13億m3の バ イ オ ガ ス が 採 れ る試 算 に な っ た。 東 京 ドー ム の容 積 が124万m3で あ る か ら,13億m3の バ イ オ ガ ス は 東 京 ドー ム 約1,000杯 分 に な る 。 バ イ オ ガ ス の 発 熱 量 を5,000kcal/m3,石 油 の 発 熱 量 を1,000万kcal/kLと す る と,バ イ オ ガ ス13億 m3は 石 油65万kLに 相 当 す る。 日本 の 年 間石 油 消 費 量 に比 べ る と0.16%程 度 で あ る 。 6.お わ り に 家 畜 ふ ん尿 の メ タ ン発 酵 は,社 会 情 勢 の変 化 に応 じて 研 究 が 行 わ れ,蓄 積 も多 い こ とか ら古 くて新 しい技 術 と い わ れ るが,そ の現 状 は 次 の よ うに要 約 さ れ る。 (1)メ タ ン 発 酵 は,家 畜 ふ ん 尿 か ら メ タ ン ガ ス(バ イ オ ガ ス)と 液 肥(消 化 液)の 両 方 を 生 産 す る 微 生 物 反 応 で あ り,研 究 や 実 施 例 も 多 く,地 域 バ イ オ マ ス の 特 性 に 合 っ た,い くつ か の バ イ オ ガ ス プ ラ ン トが 稼 働 して い る。 (2)消 化 液 は 液 肥 利 用 す る こ とが 望 ま し く,北 海 道 を 中 心 に 実 施 例 が あ る。 液 肥 利 用 で き な い 場 合 に は,排 水 基 準 に 合 う よ う に処 理 して,周 辺 水 域 等 に 放 流 す る こ と を 考 え な け れ ば な らず,こ れ に つ い て も実 施例 が あ る 。 (3)バ イ オ ガ ス は メ タ ン を約60%含 み,ガ ス 燃 料 と して エ ネ ル ギ ー 利 用 す る こ とが で き る。 地 域 特 性 や 個 別 農 家 の ニ ー ズ に 応 じた 利 活 用 が 図 られ て い る が,わ が 国 に お け る 総 生 産 可 能 量 は最 大 限 見 積 も っ て,年 間 石 油 消 費 量 の0.16%程 度 と な る。 参 考 文 献 1) 堀 津 浩 章:生 物 生 産 系 廃 棄 物 の 有 効 利 用 に つ い て,廃 棄 物 学 会 誌 第2巻,第2号,pp.131-142 (1991) 2) 廃 棄 物 処 理 ・再 資 源 化 技 術 ハ ン ドブ ッ ク 編 集 委 員 会: 廃 棄 物 処 理 ・再 資 源 化 技 術 ハ ン ドブ ッ ク,建 設 産 業 調 査 会,pp.1-890 (1993) 3) 有 機 質 資 源 化 推 進 会 議 編:有 機 廃 棄 物 資 源 化 大 事 典, 農 山漁 村 文化 協 会,pp.1-511 (1997) 4) 生 物 系 廃 棄 物 リサ イ ク ル研 究 会:生 物 系 廃 棄 物 の リサ イ ク ル の 現状 と課 題― 循 環 型 経 済 社 会 へ の ナ ビ ゲ ータ ー と して―,pp.1-85 (1999) 5) 羽 賀 清 典:家 畜 ふ ん尿 の利 用 の種 類 畜 産 環境 保 全 論 , 押 田敏 雄,柿 市 徳 英,羽 賀 清 典 共 編,養 賢 堂,pp.122-124 (1998) 6) 羽 賀 清 典:エ ネ ル ギ ー 利 用 シ ス テ ム の 着 眼 点 と技 術, 畜 産 環 境 対 策 大 事 典 第2版,農 山漁 村 文 化 協 会,pp. 489-495 (2004) 7) 小 野 二 良:メ タ ン ガ ス利 用 の 基 礎 と実 際,文 雅 堂 書 店, pp.1-271 (1963) 8) 羽 賀 清 典:家 畜 ・家 禽 排 泄 物 の メ タ ン発 酵,日 本 畜 産 学 会 報 第53巻 第4号,pp.235-250 (1982)
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Methane
Fermentation
of Animal
Manure
as Biomass
from
Livestock
Wastes
Kiyonori Haga
National Institute of Livestock and Grassland Science, National Agricultural and Food Research Organization
(2-Ikenodai, Tsukuba city, Ibaraki 305-0901 Japan)
Abstract
