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公開番号2025116518
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-08
出願番号2024010990
出願日2024-01-29
発明の名称バイオマス処理装置
出願人株式会社タクマ,国立大学法人北海道大学,国立大学法人京都大学,東邦瓦斯株式会社
代理人個人
主分類C12M 1/00 20060101AFI20250801BHJP(生化学;ビール;酒精;ぶどう酒;酢;微生物学;酵素学;突然変異または遺伝子工学)
要約【課題】バイオガス中のメタン濃度を高めることができ、これによってバイオガスを多様な用途に利用することができるバイオマス処理装置を提供する。
【解決手段】バイオマスを発酵させてバイオガスBGを生成するバイオマス処理装置1Aであって、バイオマスを流動させながら発酵させた発酵液FLを貯留するプラグフロー方式の発酵槽2と、発酵液FLに水素含有ガスを供給するガス供給部4とを備えるものとする。発酵液FLを濾過して濾液を排出するとともに濾物を発酵槽2に戻す再利用装置6を設けることが好ましい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
バイオマスを発酵させてバイオガスを生成するバイオマス処理装置であって、
前記バイオマスを流動させながら発酵させた発酵液を貯留するプラグフロー方式の発酵槽と、
前記発酵液に水素含有ガスを供給するガス供給部と、
を備えるバイオマス処理装置。
続きを表示（約 660 文字）【請求項２】
前記発酵槽は、酸発酵ゾーンとメタン発酵ゾーンとを有し、
前記ガス供給部は、前記メタン発酵ゾーンに前記水素含有ガスを供給する請求項１に記載のバイオマス処理装置。
【請求項３】
前記発酵槽は、前記水素含有ガスが供給される水素供給エリアと、前記水素含有ガスが供給されない水素非供給エリアとを有する請求項１に記載のバイオマス処理装置。
【請求項４】
前記発酵液が収容される部分を、前記発酵液が前記バイオマスの流動方向に流動可能に当該流動方向の上流側と下流側とに区切る隔壁部が前記発酵槽内に配設される請求項１に記載のバイオマス処理装置。
【請求項５】
前記バイオマスの流動方向における前記隔壁部の位置を調節可能に構成してある請求項４に記載のバイオマス処理装置。
【請求項６】
前記発酵槽は、前記バイオガスを収容するバイオガス収容部を有し、
前記バイオガス収容部内の前記バイオガスの一部を前記ガス供給部に戻して循環させる循環回路を設けてある請求項１～５の何れか一項に記載のバイオマス処理装置。
【請求項７】
前記バイオガス収容部は、前記バイオマスの流動方向に沿って連通状態で配設される複数の区画室を含む請求項６に記載のバイオマス処理装置。
【請求項８】
前記発酵液を濾過して濾液を排出するとともに濾物を前記発酵槽に戻す再利用装置を設けてある請求項１～５の何れか一項に記載のバイオマス処理装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマスを発酵させてバイオガスを生成するバイオマス処理装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
バイオガスの利用は、環境汚染の防止及びエネルギーの再生産という観点から注目されている。
【０００３】
生物由来の有機性資源（バイオマス）は、嫌気発酵することにより、最終的に、メタンと二酸化炭素とを主成分とする可燃性のバイオガスが発生する。バイオマスの嫌気発酵は、大きく分けると、加水分解菌、酸生成菌による可溶化工程と、メタン生成菌によるメタン発酵工程との二段階の生化学反応からなっている。タンパク質、炭水化物、脂肪等の高分子有機化合物は、加水分解菌などによって低分子化されて高級脂肪酸、アミノ酸、糖類となる。低分子化された有機物は、酸生成菌によって水素、ＣＯ
２
、有機酸（酢酸、酪酸、プロピオン酸、ピルビン酸、ギ酸、乳酸、コハク酸等）に分解される。有機酸は、メタン生成菌によってメタン発酵に供され、メタンが生成する。
【０００４】
上記のような嫌気発酵によりメタン等を含むバイオガスを生成するバイオマス処理装置として、発酵槽内でバイオマスを横方向に流動させながら可溶化工程とメタン発酵工程とを行うプラグフロー式反応装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１９－８４５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のバイオマス処理装置では、酸生成菌による低分子有機物の分解によって不可避的に生じるＣＯ
２
がバイオガス中に含まれるため、発生するバイオガス中のメタン濃度が約５０～６０％と低く、バイオガスを限られた用途にしか利用できないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、バイオガス中のメタン濃度を高めることができ、これによってバイオガスを多様な用途に利用することができるバイオマス処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明に係るバイオマス処理装置の特徴構成は、
バイオマスを発酵させてバイオガスを生成するバイオマス処理装置であって、
前記バイオマスを流動させながら発酵させた発酵液を貯留するプラグフロー方式の発酵槽と、
前記発酵液に水素含有ガスを供給するガス供給部と、
を備えることにある。
【０００９】
本構成のバイオマス処理装置においては、最終的にはメタン生成菌によって、酢酸、並びに水素及びＣＯ
２
から、メタンが生成される。特許文献１に代表される酢酸を基質としてメタンを生成する反応は、酢酸分解メタン生成反応であり、この反応は、酢酸分解メタン生成菌によるものである。一方、水素及びＣＯ
２
を基質としてメタンを生成する反応は、ＣＯ
２
還元メタン生成反応であり、この反応は、水素資化性メタン生成菌によるものである。本構成のバイオマス処理装置によれば、ガス供給部によって水素含有ガスが発酵槽内の発酵液に供給されるので、酸生成菌による低分子有機物の分解によって生じた水素とは別に、ガス供給部によって供給された水素含有ガスに由来する水素が発酵液に含まれることになる。そして、この水素含有ガスに由来する水素と、酸生成菌による低分子有機物の分解によって不可避的に生じるＣＯ
２
とを基質として、水素資化性メタン生成菌によるＣＯ
２
還元メタン生成反応により、メタンが生成される。こうして、ＣＯ
２
を水素で還元して、バイオガス中のメタン濃度を高めることができ、これによってバイオガスを多様な用途に利用することができる。
【００１０】
本発明に係るバイオマス処理装置において、
前記発酵槽は、酸発酵ゾーンとメタン発酵ゾーンとを有し、
前記ガス供給部は、前記メタン発酵ゾーンに前記水素含有ガスを供給することが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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