持続可能な科学: BYU の教授たちは特殊なバクテリアを使って廃棄物を再生可能エネルギーに変える

長年にわたり、全国の農業施設は嫌気性消化装置を利用して牛糞尿を再生可能エネルギーに変換してきました。 ただし、これらの蒸解缶の効率は 30 ～ 40% に限られています。 現在、BYU の教授チームが主導する画期的な研究によりプロセスに革命が起こり、特殊なバクテリアで廃棄物を前処理することでこれまでよりも迅速かつ効率的になりました。

BYU の教授たちは、通常は嫌気性消化槽から漏れ出てくる化学物質の抽出を強化するために、廃棄物の前処理を作成しました。 彼らの革新的な設計は、廃棄物を小さな鎖状分子のスラッジ状のスープに変換し、それを既存の消化釜にポンプで送り込んで利用可能な天然ガスを生成します。 このプロセスにより、メタンガスの回収効率が 80 ～ 85% に大幅に向上し、半分以下の時間で変換が完了します。 従来の 30 ～ 45 日の代わりに、困難な植物廃棄物を含む前処理廃棄物の前処理は 1 ～ 2 日だけで、完全に分解するには通常の蒸解釜で 5 ～ 7 日間かかります。

研究論文の共著者であるBYUの化学・生化学教授ジャロン・ハンセン氏は、「われわれは既存の技術を大幅に改善することができ、世界に恩恵をもたらすと考えている」と述べた。 「私たちは地球の良き管理者にならなければならないという理由で動機づけられました。」 前処理の隠し味？ 地球上の最も過酷な環境で繁栄する細菌と古細菌の組み合わせ。 超好熱菌は、華氏 170 ～ 230 度の範囲の温度で最もよく生存します。 これほど高温になると、廃棄物の前処理を開始する超好熱菌の 1 つがロシアの温泉でしか見つかりません。 これらの微生物は数千年前から存在していますが、廃棄物処理剤として新たに認識されました。

この廃棄物前処理技術の導入は、思っているほど簡単ではありません。 「細菌を混ぜて大きな水槽に放り込むほど簡単ではありません」と、論文の共著者であるBYUの植物野生生物科学教授ザック・アンデルド氏は言う。 「私たちは化学、遺伝学、配列決定を多用しています。 それは実際、目に見えない小さなものが私たちの生活や環境にどのように大きな影響を与えているかを理解することなのです。」

廃棄物は貯水池に保管されたり埋め立て地に捨てられたりすると自然にメタンを生成し、最終的には温室効果ガスの排出につながります。 この技術は、このメタン廃棄物を回収し、家庭の電力として使用することで、すでに環境に放出されているメタンを再利用します。 これは、老廃物とそれに伴う臭いを効果的に除去するのに最適な方法です。

「今後に向けて、私はこれが大きなメリットになると考えています」とアーデルド氏は語った。 「私たちは増え続ける人口によって生み出される廃棄物の量を削減し、直接利用できる再生可能な方法でエネルギーを生成しています。」

アアンデルド氏は、再生可能エネルギーは世界が化石燃料や水圧破砕などの温室効果ガス排出源への依存を減らすのに役立つと述べた。 廃棄物の清掃は、有毒物質の流出による水の汚染も防ぎます。

BYU の特許取得済みの廃棄物前処理プロセスは、実際の応用ですでに有望な結果を示しています。 インディアナ州とウィスコンシン州の酪農場はすでに日常業務に前処理を導入しており、それぞれが小さな都市に電力を供給するのに十分なエネルギーを生産しています。 ジェイコブズやアクア エンジニアリングなどのトップ エンジニアリング企業は、特許取得済みの設計を使用して都市廃棄物を天然ガスに変換し、持続可能なエネルギー生産にさらに貢献しています。

追加の利点として、新しい事前消化テクノロジーは、新しいインフラや高価なインフラを必要としません。 科学者たちは既存のタンクを使ってメタンを回収し、天然ガスを家庭に輸送するパイプに直接送り込むことができる。

BYU のハンセン教授とアーデルード教授は、30 名以上の学部生と 3 名の大学院生の協力を得て、7 年以上このプロジェクトに取り組んできました。 彼らの研究結果は 2021 年に出版され、権威あるバイオ燃料研究ジャーナルの表紙に掲載されました。 それ以来、グループはデザインの改善に取り組んできました。