獨(dú)自の「藻」を発見(jiàn)し、バイオガス発電の課題である排水処理コストを低減

脫炭素社會(huì)、循環(huán)型社會(huì)の実現(xiàn)に向けて、再生可能エネルギーの普及?促進(jìn)が求められています。中でも國(guó)內(nèi)外で導(dǎo)入され始めているバイオガス発電は、廃棄物の削減とエネルギーの創(chuàng)出が同時(shí)に行える、二つのメリットを兼ね備えた再生可能エネルギーとして注目されています。大和ハウス工業(yè)では、バイオガス発電の普及を促進(jìn)するため、排水処理コストの削減に著目。獨(dú)自の「藻（微細(xì)藻類）」を用いた畫(huà)期的な排水処理システムを開(kāi)発しました。

「藻」というとワカメやコンブのような大型藻類が思い浮かびますが、今回ご紹介するのは體長(zhǎng)1mmにも満たない微細(xì)藻類です。微細(xì)藻類の多くは植物と同様に二酸化炭素や窒素、リン、カリウム、ミネラルといった無(wú)機(jī)物を取り込みながら光合成によって増え、種々の化合物を合成します。微細(xì)藻類が生み出す化合物は、各産業(yè)の原料として利用でき、例えば醫(yī)療、食品、エネルギーといったさまざまな産業(yè)分野に展開(kāi)され、市場(chǎng)も拡大しています。
本記事では、當(dāng)社獨(dú)自の「藻」を活用したバイオガス発電の排水処理システムについて、詳しくご紹介します。

二つのメリットを兼ね備えた再生可能エネルギー「バイオガス発電」とは？

バイオガス発電はバイオマス発電の一種であり、バイオマス原料（家畜糞尿や食品殘?jiān)胜嗓斡袡C(jī)性廃棄物）をメタン発酵させ、得られたバイオガスを燃料として発電を行います。バイオガス発電により、有機(jī)性廃棄物の削減とエネルギーの創(chuàng)出を同時(shí)に実現(xiàn)できるため、國(guó)內(nèi)外で導(dǎo)入が始まっています。

しかし、バイオガス発電では副生成物である排水（消化液）の処理コストが高額であり、この點(diǎn)が普及拡大を妨げる一因となっていました。そこで大和ハウス工業(yè)は、バイオガス発電における排水処理コストを低減させる技術(shù)の開(kāi)発を目指し、研究に取り組むことを決めました。この研究テーマを起案したバイオテクノロジーの研究員2名が金沢大學(xué)と2年間の共同研究を行って実現(xiàn)したのが、今回ご紹介する新しい排水処理システムです。

獨(dú)自の微細(xì)藻類を用い、今までにないバイオガス発電排水処理システムを開(kāi)発

バイオガス回収後の排水が減り、大幅なコスト削減につながる

バイオガス発電システムでは、バイオマス原料をメタン発酵させてバイオガス（燃料）を回収、発電を行います。その際、アンモニア濃度が高いいメタン発酵排水が大量に発生します。従來(lái)のシステムでは、この排水を処理するために大規(guī)模な処理施設(shè)が必要となり、多大なコストがかかっていました。

これに対して、當(dāng)社が開(kāi)発した新システムでは、獨(dú)自の微細(xì)藻類によって排水中の窒素（アンモニア）?リンを吸収させることでアンモニア濃度を低減でき、排水の大部分をバイオマス原料の希釈水に還元することができます。これにより、処理すべき排水量を大幅に低減できるため、排水処理システムの小規(guī)?；?省力化が可能となり、排水処理コストの大幅な削減につなげることができます。

新しいバイオガス発電排水処理システムの要は、當(dāng)社オリジナルの微細(xì)藻類

新システムの鍵を握る微細(xì)藻類は、當(dāng)社と金沢大學(xué)が獨(dú)自に発見(jiàn)した藻類です。その名稱はDesmodesmus sp.（イカダモ）と、Chlorella sp.（クロレラ）。アンモニア濃度が高い排水中で弱光環(huán)境下でも生育でき、アンモニア濃度を低減できる新株です（特許取得済み）。

メタン発酵排?処理が可能な微細(xì)藻類2株

微細(xì)藻類に著?したきっかけ

「獨(dú)自の微細(xì)藻類を発見(jiàn)し、バイオガス発電の新しい排水処理システムを作る」というテーマに取り組むことになったきっかけの一つは、現(xiàn)場(chǎng)に足繁く通っていた研究員がバイオガス発電施設(shè)の片隅で藻類を見(jiàn)つけたことでした?！弗啸ぅ拱k電施設(shè)で自然に藻類が生えているのだから、高いアンモニア濃度の排水で生育する藻類もいるのではないか」と考えたのです。

他社の研究で、薄いアンモニア濃度の排水で生育できる藻類はすでに発見(jiàn)されていましたが、私たちは、さらに高いアンモニア濃度の排水中でも生育し、窒素（アンモニア）?リンを吸収できる株を探し出すことを目標(biāo)に掲げました。

そこで、（國(guó)研）科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)のセンター?オブ?イノベーションプログラム（COI）で連攜していた金沢大學(xué)に相談したところ、同大學(xué)の環(huán)境リスク制御工學(xué)研究室で藻類の研究をされている本多 了準(zhǔn)教授?野口 愛(ài)特任助教（現(xiàn)?茨城大學(xué)）をご紹介いただきました。
こうして、金沢大學(xué)の知見(jiàn)とノウハウ、當(dāng)社のバイオ研究の技術(shù)と実績(jī)を生かした新株探索のプロジェクトがスタートしました。

獨(dú)自の微細(xì)藻類を探すという大きなチャレンジ

プロジェクトには、當(dāng)社から2名、金沢大學(xué)から2名の研究員が參加。サンプルとなる藻類の提供は金沢大學(xué)、その中からアンモニアや排水への耐性が高い藻類を探索するのは當(dāng)社、探索した藻類の遺伝子解析は金沢大學(xué)が行うなど、まさに二人三腳で研究は進(jìn)められました。

獨(dú)自の微細(xì)藻類を探索する過(guò)程では、さまざまな苦労がありました。培養(yǎng)した藻類を流し込んだ緑一色のプールに排水を徐々に加えていくと、プールはすぐに茶色く濁ってしまいます?！副井?dāng)にこの中で藻類が生きられるのだろうか」と、研究員はプールを見(jiàn)つめながらハラハラしたといいます。また、藻類を入れるプールをどのような寸法、深さ、形狀で設(shè)計(jì)すれば、最も効率的に光を取り入れることができ、適正な溫度が保たれるか、研究員は試行錯(cuò)誤を重ねました。似たような見(jiàn)た目、形狀の藻類から目的にかなった1種類をピックアップするのは、まるで寶探しのようでした。
困難の連続でしたが、研究員は「求めている藻さえ見(jiàn)つかれば、システムができる」という信念がありました。

こうして、國(guó)內(nèi)の農(nóng)業(yè)排水、工場(chǎng)排水、河川などから取得された82サンプルをもとに、條件に合わせて何十回とスクリーニングを?qū)g施しました。そして、選抜した12サンプルを遺伝子解析した結(jié)果、新規(guī)性?進(jìn)歩性が認(rèn)められる株として、最終的に前述の2株を選抜することができました。

バイオガス発電の新しい排水処理システムを開(kāi)発した結(jié)果、従來(lái)の発電システムに比べて大幅なコストダウンが見(jiàn)込め、當(dāng)社としても想定以上の成果が得られたと確かな手応えを感じています。

本技術(shù)に関して7件の特許を取得済みで、研究機(jī)関や企業(yè)からの問(wèn)い合わせもいただいています。今後、実用レベルへのスケールアップを含めて開(kāi)発を検討し、バイオガス発電の普及?促進(jìn)に貢獻(xiàn)していきたいと考えています。

今回の研究では、金沢大學(xué)と當(dāng)社の技術(shù)を掛け合わせることによって、想定以上の成果が得られました。さまざまな苦労を乗り越えて今回の開(kāi)発をやり遂げられたことは、當(dāng)社にとっても研究員自身にとっても貴重な経験になりました。
當(dāng)社では、外部パートナーとのオープンイノベーションに積極的に取り組んでおり、多くの大學(xué)、企業(yè)との協(xié)力関係を大切にしています。引き続き、さまざまなパートナーとの協(xié)力関係を深めていきたいと考えています。

バイオガス発電は、大きな可能性を秘めたクリーンエネルギーの一つであり、世界から大きな注目を集めています。今回の技術(shù)開(kāi)発が、バイオガス発電のさらなる普及?促進(jìn)につながると確信しています。
當(dāng)社では、今回取り上げたバイオ領(lǐng)域、再生可能エネルギー領(lǐng)域以外にも、さまざまな研究員が在籍しており、アイデアを出し合ってフラットに議論?連攜しながら社會(huì)課題を解決するべく研究を続けています。豊かな発想力、創(chuàng)造力と力強(qiáng)い実行力をもとに、よりよい未來(lái)を創(chuàng)るためにチャレンジする私たちに、今後もぜひご期待ください。

• ※ 記載內(nèi)容は2022年10?時(shí)點(diǎn)のものです。