報告書番号

V12011

タイトル（和文）

メタン発酵処理による植物工場の農業廃棄物からのエネルギー回収－処理規模とエネルギー収支の評価－

タイトル（英文）

Energy recovery from agricultural wastes of plant factory by methane fermentation - Estimation of plant scale and energy balance -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

トマト栽培の植物工場からの植物残渣の処理として、メタン発酵の可能性を評価した。トマト栽培で発生した植物残渣を用いてメタン発酵を行ったところ、発酵温度55℃の固定床型発酵槽によるメタン発酵において安定した処理が可能であった。このときの植物残渣の分解率、バイオガスのメタン濃度などの結果を用い、トマトの長段養液栽培を行う植物工場を想定して、必要な発酵槽容量およびエネルギー収支を試算した。その結果、栽培面積1 haあたり植物残渣0.56 t-wet/dayが発生し、必要な発酵槽容量は7.8 m3と試算された。また、バイオガスによる発電と熱回収を想定した場合、栽培面積1ha以上の植物工場への適用により、回収されるバイオガスで発酵槽の温度維持、電力供給が可能であり、余剰エネルギーも確保できることが明らかとなり、植物工場からの植物残渣に対するメタン発酵の適用の可能性が示された。

概要 （英文）

Agricultural organic wastes are one of the most abundant materials in organic solid wastes and important source as a renewable energy. Methane fermentation is an anaerobic digestion capable of converting organic solid wastes to biogas. In this study, we investigated methane fermentation for treatment of agricultural wastes from plant factories of tomato. Methane fermentations with a residue from tomato-cultivation were carried out with a stirred tank reactor or a fixed-bed reactor at the temperature of 35, 45 or 55˚C. The most stable production of biogas was observed at thermophilic (55˚C) condition with the fixed-bed reactor. The carbon conversion of the residue was approximately 42% at 14 day of hydraulic retention time and methane content of the biogas was approximately 50%. From these results, we calculated reactor-scale of methane fermentation for treatment of agricultural wastes from plant factories and compared energy of the biogas with energy due to maintaining of the reactor. It was estimated that approximately 0.56 t/day of tomato residues as an agricultural organic waste were generated from 1 ha of cultivation area and 7.8 m3 of minimum reactor-volume for methane fermentation was necessary for the treatment of those residues. The production of electrical and thermal energy from the biogas and the consumption of energy due to maintaining of the reactor was calculated and compared. It was shown that the surplus energy of heat and electricity was obtained by the biogas produced from anaerobic digestions for the tomato residues from 1ha of cultivation area.

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