イオン液体微生物燃料電池と微細藻類コンソーシアを用いた豚糞尿からの持続可能な回収

科学分野:

• 環境科学
• バイオテクノロジー
• 化学工学

背景:

• 豚糞尿管理は、集約的な畜産生産により、重大な環境問題となっています。
• 未処理の豚糞尿中の高い濁度は、栄養リサイクルのための微細藻類-細菌（MB）システムの直接適用を妨げます。
• 豚糞尿の汚染に対処し、資源を回収するためには、持続可能な技術が必要です。

研究 の 目的:

• 微生物燃料電池（MFC）とMBコンソーシアを組み合わせた革新的な2段階処理を、未処理の豚糞尿に対して開発すること。
• 高CODの豚糞尿からの汚染物質除去と資源回収を強化すること。
• エネルギー生成と前処理のためのイオン液体ベースのMFCの使用の実現可能性を評価すること。

主な方法:

• イオン液体ベースのMFCとMBコンソーシアを含む2段階処理プロセス。
• MFCは、プロトン交換媒体としてイオン液体[N8-10,8-10,8-10,1+][Cl-]を利用しました。
• バイオマス生産とさらなる精製のために、MFC流出液をMBコンソーシアで後処理しました。

主要な成果:

• MFCはCODを50%除去し、57.27 ± 10.99 mW·m⁻²の電力を生成しました。
• MBコンソーシアは、対照群と同等の0.1–0.2 g·L⁻¹·day⁻¹のバイオマス生産性を示しました。
• 組み合わせた処理により、CODを最大67%、N-NH₄⁺を>99%、P-PO₄³⁻を65–85%回収しました。

結論:

• MFCとMBコンソーシアの統合は、未処理の豚糞尿管理のための持続可能な戦略を提供します。
• このアプローチは、廃棄物を貴重なバイオリソースと再生可能エネルギーに変換します。
• イオン液体MFCは、効率的な前処理、エネルギー生成、および汚染物質削減のための有望性を示しています。