東京薬科大など、実用レベルの排水処理が可能な微生物燃料電池を開発

新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)は5月29日、東京薬科大学などの研究グループが、微生物を利用した創電型の廃水処理に適した微生物燃料電池装置を開発し、実験室サイズの装置を用いた模擬廃水処理実験により、従来方式の廃水処理法である活性汚泥法と同等の処理速度が実現可能であり、微生物燃料電池の廃水処理性能が実用レベルに達したことを示したと発表した。

同成果は同大 生命科学部 生命エネルギー工学研究室の渡邉一哉 教授、東京大学、積水化学工業、パナソニックらによるもので、NEDOの基盤技術開発プロジェクトの一環として研究が行われた。

生活下水や工場廃水の処理には活性汚泥法という微生物処理法が用いられているが、活性汚泥法は、曝気(微生物に酸素を供給すること)に多大な電気エネルギーが必要となっている。また、21世紀に入り有機物を分解して電気を発生させる微生物(発電菌)が発見されたことから、微生物を使った燃料電池(微生物燃料電池)が考案され、汚濁廃水中の有機物から電気エネルギーが回収され、また曝気も不要であるため、これを廃水処理に適用させようという動きがあるが、従来の技術では、活性汚泥法に比べ、微生物燃料電池法の廃水処理性能が数分の1程度と低いことが問題となっていた。

今回、研究グループは、廃水処理に適した新たな微生物燃料電池装置として、絶縁膜(プロトン交換膜)を挟んで正極と負極を一体化した"カセット電極"を作成し、このカセット電極を微生物反応槽に複数挿入することで、スラローム型流路を形成した微生物燃料電池を開発した。

スラローム流式カセット電極型微生物燃料電池の概要。(A)がカセット電極型微生物燃料電池の模式図、(B)がカセット電極の構造、(C)がスラローム型流路の概念図

実際に容積約1lの実験室サイズの装置を用いた模擬廃水処理実験を実施したところ、水滞留時間9時間、有機物処理速度1.3kg-COD m-3 day-1という、活性汚泥法による模擬廃水処理と同程度の効率を達成したという。

左が実際の実験に用いられた微生物燃料電池装置。右が微生物燃料電池の模式図(Mは電子メディエータ)

なお、研究グループは今後、スケールアップ技術の開発や低コスト電極製造技術の開発、ベンチスケールでの実証実験など、実用化に向けた技術開発を進めていく計画としている。



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