日本エネルギー学会機関誌 えねるみくす
第 99 巻 1 号 2020 年 1 月

目

次

巻頭言
2020 年を迎えて・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・牧野 尚夫 ・・・・・ 1

特集記事：［リサイクル・バイオマス・ガス化］三部会（RGB）シンポジウム―持続可能社会構築に向けた資源循環技術，バイオマス利用技術の最新動向―
海洋マイクロプラスチック問題とプラスチック循環経済・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・府川伊三郎 ・・・

2

プラスチック類の資源循環利用の現状・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・冨田

斉 ・・・ 10

難リサイクル性プラスチックのリサイクルに向けた研究開発
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 熊谷将吾，齋藤 優子，吉岡 敏明 ・・・ 17

バイオマス由来多糖誘導体の合成と高性能バイオプラスチック・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 榎本有希子，岩田忠久 ・・・ 22

石油系樹脂を使わないバイオマス三次元成形の取組 ～ウッドストローを例として～・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・野中

寛 ・・・ 27

特集記事：アナモックス処理
前書：アナモックス処理
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・山口東洋司 ・・・ 33

アナモックスプロセスの発展とトレンド・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 陳

玉潔，郭

延，李

玉友 ・・・ 34

アナモックスを用いた窒素除去のいまとこれから・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・寺田昭彦 ・・・ 42

固定床型アナモックスプロセスによる高効率窒素除去技術
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・高木

啓太 ・・・ 48

国内初の下水処理場でのアナモックス反応を利用した処理施設の建設・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・北田

剛 ・・・ 53

えねるみくす編集方針
エネルギーの分野に携わる人，あるいは，興味を持つ人を対象に専門外のエネルギー各分野を含めて幅広い知識を獲得する助けとなるような内容，
親しみやすい内容 とすることを目指す連載：石炭の研究・技術開発にとりくんで ―わたしの自慢―
魅力尽きぬ物質 ―石炭―・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・野村

正勝 ・・・ 59

投稿論文要旨（98 巻 12 号）
The Coordination Structure and Activity of Hollow Silica-alumina Composite Spheres                                      for Hydrogen Evolution from Aqueous Ammonia Borane Solution
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ Tetsuo UMEGAKI, Chinatsu HOSHI, Haruka OGAWA, Shinobu OHKI

Masataka TANSHO, Tadashi SHIMIZU, Yoshiyuki KOJIMA ・・・ 66
再生可能エネルギー熱技術を対象とした金額・物量ハイブリッド産業連関モデルの開発と                                                                                                                雇用分析への適用
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 森泉

由恵，本藤 祐樹，中野諭 ・・・ 67

Ring and Rod Media Combination Effects on Continuous Pulverization by Tandem Ring Mill・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ Takehiko TAKAHASHI ・・・ 68

多原料バイオコークスによる一般廃棄物処理施設及び産業用キュポラでの利用実証
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・角間崎純一，川畑秀駿，太田慧，井田 民男 ・・・ 69（99 巻 1 号）
Oxidative Cleavage of Linoleic and Linolenic Acids            Followed by Decarboxylation for Hydrocarbon Production
・・・・・・・・・・・・・
・・・ Kiky Corneliasari SEMBIRING, Eiji MINAMI, Haruo KAWAMOTO, Shiro SAKA ・・・ 70

軽油を溶媒とした木質バイオマスの熱分解反応におけるパラジウム活性炭触媒の水素供与効果
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・木村健太郎，新坂周平，角田 雄亮，栗原 清文 ・・・ 71

Catalytic Activity of Intercalated Montmorillonite Clay            for Glycerol Conversion to Oligomers via Microwave Irradiation
・・・・・・・・・・・・・ Muhammad SAJID, Muhammad AYOUB, Yoshimitsu UEMURA, Suzana YUSUP

Bawadi B ABDULLAH, Sami ULLAH, Aqsha AQSHA ・・・ 72
研究グループ紹介（北見工業大学工学部 機械電気系 エンジンシステム研究室）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 73
令和元年度 2019 年度「バイオマス夏の学校」実施報告 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 77
日本エネルギー学会天然ガス部会 輸送・貯蔵分科会シンポジウム
     「進化する天然ガス／ LNG サプライチェーンにおける輸送・貯蔵分野の最新動向」・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 83「天然ガス」部会輸送・貯蔵分科会施設見学会
     「LNG 受け入れから都市ガス送出まで，及び LNG 冷熱利用」・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 85
第 56 回石炭科学会議実施報告 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 87
エントロピー・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 90

学会カレンダー・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 91

前月開催会議・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 91

編集後記・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 94

索引日本エネルギー学会機関誌 えねるみくす，Vol.
99, No. 1, 2020
日本エネルギー学会機関誌
えねるみくす ，99, 2-9（2020）

2

特集記事：
［リサイクル・バイオマス・ガス化］三部会（RGB）シンポジウム―持続可能社会構築に向けた資源循環技術，バイオマス利用技術の最新動向―

海洋マイクロプラスチック問題とプラスチック循環経済
府川伊三郎

海洋プラスチックとシングルユース プラスチックが世界的に大きな問題になっている。そして，
PE・PP などのマイクロプラスチックはその生成と行方が解明されておらず，問題の全貌がわかっていない。日本は PET ボトルのマテリアルリサイクルは世界トップであるが，PE・PP・PSのリサイクルは進んでおらず，EU に後れを取っている。早急な技術開発と事業拡大が喫緊の課題である。

キ ーワ ード
マイクロプラスチック，プラスチックリサイクル（2019 年 11 月 2 日受理）

Marine Micro-plastics and Plastic Circular Economy
Isaburo FUKAWA

1.

まえがき

体としてはサーマルリサイクルに依存した体制である。

海洋プラスチックごみ問題がグローバルな環境問題

EU はマテリアルリサイクルを中心としたプラスチックとして注目されている。またこれがトリガーとなって，戦略を発表し，着々と実行に移している。これについプラスチック資源循環問題に拡大するとともに重点てどう考えるか，どう対応するかが問われている。

がそちらにシフトしている。国連の SDGsで言えば，SDG14 の海洋環境の保全から SDG12 の資源の有効利用（リサイクル）へのシフトである。
海洋プラスチックごみ問題については，マクロプラス

2. 海洋プラスチックごみとマイクロプラスチック
（MPs）
2.1

ポリマー生産と海洋プラスチックごみの量

チックとマイクロプラスチックの両方の最終的行方がよ

世界で 3 億 1,100 万トンのプラスチック・合成繊維・

くわかっておらず，まだ問題の全貌が見えていない。

合成ゴム・塗料・接着剤が生産され，毎年少なくとも

一方，リサイクル問題については，日本は PET のマ

800 万トンが海に排出される（ダボス会議，2016.1）。

テリアルリサイクルでは世界で一番進んでいるが，全

このうち，中国，インドネシア，フィリピンなどアジアの排出量が過半を占める。
2.2

世界的に問題視され，規制が始まったシング
ルユース プラスチック製品

容器包装などに短期間の１回使用で捨てられるもの
図１

SDG14 から SDG12 へのシフトと拡大

旭リサーチセンター〒100-0006 東京都千代田区有楽町 1-1-2
日比谷三井タワーをシングルユース プラスチックという。化石資源を消費して，しかも焼却処分すると温室効果ガス（CO2）を発生するため問題が多い。使われているのは，密度の 低い PE・PP・EPS（ 発 泡 PS）・PS 製 品や，空

日本エネルギー学会機関誌 えねるみくす，Vol.
99, No. 1, 2020
日本エネルギー学会機関誌
えねるみくす ，99, 10-16（2020）

10

特集記事：
［リサイクル・バイオマス・ガス化］三部会（RGB）シンポジウム―持続可能社会構築に向けた資源循環技術，バイオマス利用技術の最新動向―

プラスチック類の資源循環利用の現状
冨田斉

プラスチックの循環利用として，大きく，マテリアル，ケミカル，サーマルリサイクル（エネル
ギー回収）があり，廃プラスチックの排出先，性状，形態に応じて種々のリサイクル方法が開発，適用され，2017 年国内では廃プラスチック全体の 86％が有効利用されている。

キ ーワ ード
リサイクル，有効利用，フロー図，廃プラスチック，LCA（2019 年 10 月 30 日受理）

Current Status for Plastics Recycling in Japan
Hitoshi TOMITA

1.

はじめに

長期目標を掲げ温室効果ガス排出削減目標の提出・

スチックの資源循環を総合的に推進するための「プラスチック資源循環戦略」が策定された。

更新を５年毎に各国に義務付ける「パリ協定」の採択，また，海洋ごみ問題への対応には，先進国のみならより包括的かつ新たな世界共通目標「SDGs」を中核

ず，アジア各国を含むすべての国が必要な対策をとるとする「持続可能な開発のための 2030 アジェンダ」

必要があるとの認識の下で 2017 年 G20 ドイツ・ハンの議決など，2015 年は地球環境を巡る歴史的な転換

ブルグサミットでは「海洋ごみ行動計画」が合意され，点ともいえる一年となった。

2018 年 11 月の ASEAN+3（日中韓）首脳会議では，

漂流プラスチックやマイクロプラスチックなどの海洋日本が提唱した「海洋プラスチックごみ協力アクション

ごみ問題についても，地球規模の脅威になりつつある・イニシアティブ」が採択された。このような経過を踏との認識が全世界で共有されるようになり，先進主要

まえ，2019 年６月の G20 大阪サミットでは，G20 大

各国では，2015 年 G7 エルマウサミットでの「海洋ご阪首脳宣言の中で 2050 年までに海洋プラスチックごみ問題に対処するための G7 行動計画」合意に続き，みによる追加的汚染をゼロにまで削減することを目指2016 年富山 G7 環境相会合，2017 年イタリア・ボロー

す「大阪ブルー・オーシャン・ビジョン」が合意された。

ニャ G7 環境相会合と，海洋ごみ問題との戦いに積極

国内の廃プラスチックに目を向けると，年間約 150

的に取り組むことが再確認された。2018 年 G7 カナダ

万トンの資源としての廃プラスチックを海外に輸出して・シャルルボアサミットでは，カナダと EU 各国が数値おり，その多くの輸出先の中国は，2017 年 12 月末の目標を含む「G7 海洋プラスチック憲章」を承認した。

非工業由来に加え 2018 年 12 月末からは工業由来に

わが国は，米国と共にこの憲章に承認しなかったもの

ついても禁輸措置を実施した。中国に代わるタイ，ベの，2018 年６月に閣議決定された「第四次循環型社

トナムなども同様の禁輸措置を実施，他の東南アジア会形成推進基本計画」に基づき，2019 年５月にプラ諸国も導入の動きがみられる。また，
2019 年５月には，一般社団法人 プラスチック循環利用協会
東京都中央区日本橋茅場町 3-7-6
茅場町スクエアピル 9F

スイス・ジュネーブで開催されたバーゼル条約締約国会議では，2021 年から汚れたプラスチックごみを条約の規制対象とし，輸出に当たっては輸出相手国の同17

日本エネルギー学会機関誌 えねるみくす ，99, 17-21（2020）

特集記事：［リサイクル・バイオマス・ガス化］三部会（RGB）シンポジウム―持続可能社会構築に向けた資源循環技術，バイオマス利用技術の最新動向―

難リサイクル性プラスチックのリサイクルに向けた研究開発
熊谷将吾，齋藤優子，吉岡敏明
近年，海洋プラスチック問題や中国を始めとするアジア諸国における廃プラスチック受入制
限等を契機に，世界中でプラスチック利用やリサイクルの在り方について大きな関心が寄せられている。今後，リユース・リサイクルが容易なデザインの製品設計や使用済み品の回収方法が検討されていくであろうが，現状，既存のリサイクル技術では再資源化が難しい廃プラスチック（本稿では“難リサイクル性プラスチック”と呼ぶ）はまだまだある。本稿では，著者らがこれまでに取り組んできた研究開発の一例として，プラスチックおよびバイオマスの共熱分解による化学原料化，およびワイヤーハーネス細線から被覆樹脂および銅を分離回収する剥離技術開発，の２テーマを中心に紹介する。

キ ーワ ード
プラスチックリサイクル，金属リサイクル，熱分解法（2019 年 10 月 28 日受理）

Research and Development toward Achievement of Hard-to-recycle Plastic Recycling
Shogo KUMAGAI, Yuko SAITO, and Toshiaki YOSHIOKA

１．はじめにるフタル酸エステル類の追加等，廃プラスチックの国

プラスチックは，私たちの社会に最も深く広く浸透境移動が一層制限され，我が国にとって，国内資源循

した経済性に優れる素材の一つである。それらの多様環体制の早期構築が喫緊の課題となっている。我が国化や高機能化を通じて私たちの生活は豊かになり，あでは，プラスチックに関連する幅広い課題に対応する

らゆる産業の技術イノベーションにも大きく貢献していため，2019 年３月に「プラスチック資源循環戦略」とる。また，軽量材料として輸送エネルギーやコストのして環境省が策定したものが 2019 年５月に国の戦略削減にも大きく貢献している。プラスチックは，これとして認められた。
「3R+Renewable（持続可能な資からも私たちの社会を支える最も重要な素材として，

源）」という基本原則の下，3R（リユース・リデュース

適材適所使われ続けていくことだろう。

・リサイクル）および適切なバイオマスプラスチックの

近年，海洋プラスチック問題に端を発して，社会全導入を強力に推進することを打ち出している。これらを体がプラスチック利用やリサイクルの在り方について強力に推進する上で，社会システムを整備していくこと

大きな関心を寄せ，ムーブメントにまで発展している。

が重要であることは然ることながら，リサイクル技術の海洋プラスチック問題も含め廃棄物問題への対応は研究開発が担う役割は実に大きいと著者らは考える。

SDGsでも求められており，世界全体の共通課題となっこれからは，リユース・リサイクル可能なデザインのている。アジア各国の輸入規制本格化，バーゼル条約

製品設計や使用済み品の回収方法が検討されていくでへの汚れた廃プラスチックの追加，RoHS2.0 におけあろうが，現状，既存のリサイクル技術では再資源化

東北大学大学院環境科学研究科〒 980-8579 宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉 6-6-07

が難しい廃プラスチック（本稿では“難リサイクル性プ
ラスチック”と呼ぶ）がまだまだある。本稿では，著

日本エネルギー学会機関誌 えねるみくす，Vol.
99, No. 1, 2020
日本エネルギー学会機関誌
えねるみくす ，99, 22-26（2020）

22

特集記事：
［リサイクル・バイオマス・ガス化］三部会（RGB）シンポジウム―持続可能社会構築に向けた資源循環技術，バイオマス利用技術の最新動向―

バイオマス由来多糖誘導体の合成と高性能バイオプラスチック
榎本有希子，岩田忠久
ヘミセルロースや微生物産生の多糖を原料とする様々な多糖のエステル誘導体を合成した。
さらに，その熱的性質や半結晶化時間などの基礎特性解析，フィルムやナノファイバーの作製と機械強度の測定を行った。多糖誘導体が，原料多糖やエステル基の化学構造などに依存して，結晶性，耐熱性，強度・靭性，添加剤効果，光学特性，接着性などで，特異な性質を示すこと明らかにし，高性能バイオプラスチックとしての利用可能性を提案した。

キ ーワ ード
多糖，エステル化，バイオマスプラスチック（2019 年 9 月 30 日受理）

Syntheses of Ester Derivatives from Natural Polysaccharides
and Their Application as Bio-based Plastic Material
Yukiko ENOMOTO and Tadahisa IWATA

1.

まえがき

やグルコマンナンなどが挙げられるが，この主要骨格

近年，石油資源の枯渇問題や二酸化炭素排出削減

に対して種々の糖単位が異なる組成や分岐構造で結合などの社会的要請から，再生産可能なバイオマス資源

し，アセチル基などの置換基を有するなど，複雑な構の材料としての有効利用の重要性が高まっている。木造を有している。その化学構造は，樹種によっても異質資源は，非可食性バイオマスとして豊富に存在し，なるため，プラスチックのように均質な材料特性を発デンプンなどの可食性バイオマスとは異なり，食糧と現させることが難しい。また，ヘミセルロースは，そ競合しない点でも，非常に重要である。

の分子量が数万程度と，セルロースに比べて低く，材

木質材料の細胞壁を構成する主要成分に，セルロー料として利用するには不十分と考えられてきた。ヘミセ

スや，キシランやグルコマンナンなどのヘミセルロース

ルロースは，大部分がパルプ生産過程などで除去され，といった多糖類が存在する（図１）。最も豊富に存在す

廃棄されてきており，プラスチックなどの材料としてのるセルロースは，グルコース単位が β（1 → 4）結合し利用はされてこなかった。

た多糖である。古くからその水酸基をエーテル化やエ

また，天然には微生物が産生するプルラン，カード

ステル化などにより誘導体化することで熱可塑性化合

ラン，デキストランなどの多糖も存在し，それぞれグル物へと変換され，フィルムや繊維などのプラスチック材

コースが異なる様式でグリコシド結合して構成される。

料として利用されてきた。ヘミセルロースは，木材な緑藻（ミドリムシ）からもパラミロンとよばれる多糖がどからアルカリ抽出により得られる低分子量の多糖の産生されている。これらは，食品添加剤や化粧品など総称であり，異なる構成糖により成るヘテロ多糖であとしての利用はされているが，プラスチック材料としてり，様々な種類が存在する。主要骨格としてキシラン利用された例はない。

東京大学大学院農学生命科学研究科〒113-8657 東京都文京区弥生 1-1-1

筆者らは，これまでプラスチックとしては未利用であったヘミセルロースやその他の非セルロース系多糖

27

日本エネルギー学会機関誌 えねるみくす ，99, 27-32（2020）

特集記事：［リサイクル・バイオマス・ガス化］三部会（RGB）シンポジウム―持続可能社会構築に向けた資源循環技術，バイオマス利用技術の最新動向―

石油系樹脂を使わないバイオマス三次元成形の取組～ウッドストローを例として～
野中寛

近年海洋プラスチックごみ等が問題視され，プラ製品をバイオプラや紙製品へ置き換える動
きが加速している。バイオマス資源そのものは，太古より地球上に存在し，究極の環境調和性
材料ともいえるが，熱可塑性がないため，自由な成形が難しくプラスチック代替には限界がある。
本稿では，バイオマスを粉末・繊維化し，天然系増粘剤を混練するアプローチにより，バイオ
マスに成形性を付与し，三次元成形を実現する取組について紹介する。

キ ーワ ード
バイオマス，木，紙，押出成形，ストロー，プラスチック代替，バイオプラスチック，生分解性プラ（2019 年 11 月 1 日受理）

3D Biomass Molding without Using Oil-based Plastics-Wood Straw as an ExampleHiroshi NONAKA

1.

はじめに

態系の撹乱を引き起こさないことは必須であり，また2015 年 10 月 29 日 NHK クローズアップ現代にて，同時にパリ協定にも対応する必要があるため，「生分解「海に漂う“見えないゴミ”～マイクロプラスチックの性に富み，天然資源を原料とするプラスチック代替品」

脅威～」が放送された。世界中の石油系プラスチックを開発し，石油依存から脱却を図ることが急がれる。

が紫外線等で分解され，大きさ 5 mm 以下の「マイク筆者は，リグノセルロース系バイオマス（木材，竹，

ロプラスチック」となって大量に海中に漂い，高濃度

稲わらなど）の主成分であるセルロース，ヘミセルローに油性物質を吸着し生物濃縮が懸念されるなど，状ス，リグニンのすべてを利活用することを目指し，新況は深刻化しつつあるという 1）。鼻にプラスチックスト

規成分分離プロセスの開発を行っているが，それらにローがささったウミガメの動画 が拡散，マクドナルド

加えて「バイオマスをわざわざ成分分離せず，三次元

3）やスターバックスがプラストローの廃止を打ち出し ，成形する研究」を本格的に開始している 5）。近年，木さらには海鳥やクジラの胃に大量のプラスチックが詰粉や竹粉，コーヒーかすを，パイプ状に押出成形してまっているなどショッキングな報道も増えている 4）。海ストローを製作し，様々な媒体でご報道いただいたの洋ゴミ問題やマイクロプラスチック問題の解決には，

で，コンセプトや技術的なエッセンスを紹介する。

2）

世界各国でゴミ収集やプラスチック回収を徹底し，ポ
イ捨てや不法投棄が起こらない社会システムの構築す2.

様々なバイオプラスチック

ることが最重要であろう。しかし，意図せず海洋に流

日本では，廃棄物問題（再資源化の難しさ，嵩高くれ着くケースがある限り，海洋中で分解するなどして生埋立地不足を招くなど）の解決から生分解性プラスチッ

三重大学大学院生物資源学研究科〒 514-8507 三重県津市栗真町屋町 1577

クが，地球温暖化問題や化石資源枯渇への懸念よりバイオマスを原料とするプラスチックの研究開発が行わ33

日本エネルギー学会機関誌 えねるみくす ，99, 33（2020）

特集記事：アナモックス処理

前書：アナモックス処理
山口東洋司（2019 年 12 月 13 日受理）

Preface: Anammox (Anaerobic Ammonium Oxidation) Process
Toyoji YAMAGUCHI

水域の富栄養化対策として実施されている，アンモ本特集では，アナモックス菌を用いた窒素含有廃水

ニア性窒素等の窒素を含有する廃水の処理は，従来，処理について，最先端でご活躍の４名の専門家の方に微生物の働きを利用した硝化・脱窒素処理が主流でご執筆いただいた。

あった。有機体窒素等はアンモニアに変換され，曝気東北大学の陳先生らには，アナモックス反応の詳細，により酸素が十分に供給された好気的条件下で亜硝反応条件等を概観いただくとともに，最新の研究動向

酸，硝酸へと酸化される。その後，無酸素条件下でとして，アンモニアの部分硝化を行う菌とアナモックス

還元され，窒素ガスとして大気中に放散されることで菌を共生させる研究等についてご紹介いただいた。

廃水から窒素を除去している。この処理は，下水や各

東京農工大学の寺田先生には，アナモックス菌の特種工業廃水処理に対して広く適用されているが，窒素性や，生活排水処理の嫌気性硝化槽の脱離液にアナの処理に多量の酸素が必要であるため，反応に必要なモックスプロセスを適用した実用化の状況等をご紹介

酸素を供給するための曝気動力が多大となる。消費すいただき，部分亜硝酸化など，アナモックスプロセス

る電力は，廃水処理施設全体の電力消費量の多くの実用化の課題についても執筆いただいた。

部分を占める。近年，このような課題を解決する処理

タクマの高木様には，
国土交通省 B-DASH プロジェ法として，アナモックス菌という特殊な細菌を用いたクトで実施されている，嫌気性消化汚泥脱水ろ液から窒素除去法が注目されている。この細菌は，アンモニの窒素除去に関する実規模実証実験の概要，実験結

アと亜硝酸から窒素ガスを生成することが可能である果等についてご紹介いただいた。

ため，窒素を硝酸まで酸化する必要がなくなり，反応

メタウォーターの北田様には，実下水処理場に納入に必要な酸素が大きく低減される。結果として廃水処した消化汚泥脱水分離液の処理施設について，開発

理施設に必要な投入エネルギーが大幅に削減されるた

経緯，設備仕様，ユーティリティ使用実績まで含めた

め，新しい窒素含有廃水処理法として期待されている。

運転状況をご紹介いただいている。

アナモックス菌は，増殖速度が低い，反応阻害物質

最新の研究，開発動向のよくわかる内容となっていに対する感受性が強い等の課題があったが，発見からる。エネルギー学会員の皆様のアナモックス反応を用

25 年程度経過し，開発が進み，実用化事例も見られいた廃水処理に対する理解の一助になれば幸甚です。

るようになってきた。

JFE スチール株式会社 環境プロセス研究部〒 210-0855 川崎市川崎区南渡田町 1番 1号

日本エネルギー学会機関誌 えねるみくす，Vol.
99, No. 1, 2020
日本エネルギー学会機関誌
えねるみくす ，99, 34-41（2020）34

特集記事：アナモックス処理

アナモックスプロセスの発展とトレンド
陳

玉潔，郭

延，李

玉友

アナモックス法は省エネルギー的，低炭素型窒素処理技術として注目を集めている一方，菌体培養が難しく，運転が不安定などの問題があり，また普及に至っていない。本稿では，
アナモッ
クス反応，細菌および培養条件に関する関する新しい知見をまとめたとともに，プロセス開発の成果を総説しつつ，今後の研究方向性を展望した。

キ ーワ ード
アナモックス，窒素除去，AOB，リン回収，HAP（2019 年 11 月 18 日受理）

Development and Trend of Anammox Process
Yujie CHEN, Yan GUO, and Yu-you LI

1.

はじめに

モニア酸化細菌）による亜硝化作用，NOB（亜硝酸酸

近年，独立栄養性細菌であるアナモックス菌を用い化細菌）による硝化作用の後に，脱窒菌が有機炭素

た窒素含有排水の生物学的処理法は省エネルギー的源を利用しつつ硝酸を窒素ガスに還元する。1977 年

で低炭素型新技術として世界的に注目されている。ア

に Broda は熱力学計算に基づいて亜硝酸塩を用いてナモックスに関する基礎的・応用的研究が盛んに行わ

アンモニアを窒素に酸化するアナモックス反応を触媒

れてきており，様々応用プロセスも提案している。しかできる化学合成細菌の存在を予測した。1990 年代にし，アナモックス法の実用化は徐々に進展しているも流動床反応器に従来の脱窒反応と異なるアナモックスのの，スタートアップの問題やプロセス安定性の課題（Anaerobic Ammonium Oxidation, Anammox）とがあり，依然として大幅な応用拡大や普及に至っていいう新規の窒素代謝経路である「嫌気性アンモニア酸

ない。一方，最近の研究では低濃度アンモニア排水へ化」反応（図１）が発見された。

の応用を初めて，アナモックスとリン回収を組み合わせ

アナモックスプロセスは従来の硝化脱窒法と比較した新技術の開発など，新しい知見が報告されている。

て，外部有機炭素源の添加が不要であり，酸素の供本論文では近年の研究を踏まえ，アナモックス菌とアナモックスプロセスの特徴，最近の成果およびトレンドを総説し，将来の研究開発と応用を展望した。

2.

新規の窒素除去技術であるアナモックス

2.1

アナモックスの発現および化学量論式

図１に主な窒素反応を示している。従来の知見ではアンモニアを窒素ガスに変換するためには AOB（アン
東北大学大学院工学研究科〒 980-8579 仙台市青葉区荒巻字青葉 6-6-06

図１

主な窒素の循環日本エネルギー学会機関誌 えねるみくす，Vol.
99, No. 1, 2020
日本エネルギー学会機関誌
えねるみくす ，99, 42-47（2020）42

特集記事：アナモックス処理

アナモックスを用いた窒素除去のいまとこれから
寺田

昭彦

嫌気性アンモニア酸化（Anammox）反応が発見されて 25 年が経過した。Anammox 細菌の生き様が次々と明らかになり，排水の省エネ型窒素除去プロセスの世界的な普及が期待されている。

キ ーワ ード
Anammox，排水処理プロセス，窒素除去，省エネ化，部分亜硝酸化（2019 年 11 月 28 日受理）

Current Status and Perspectives of Anaerobic Ammonium Oxidation (Anammox)
as a Cost-effective Nitrogen Removal from Wastewaters
Akihiko TERADA

1.

はじめに

で Anammox プロセスの実用化が進んでいる状況であオランダのデルフト工科大学の研究グループは，嫌る。本稿では，Anammox 細菌の生理学的特性，プ

気状態でアンモニアが窒素ガスに変換される嫌気性

ロセスの特徴，実用化の状況，更なる普及に向けた課

アンモニア 酸 化（Anaerobic ammonium oxidation,

題について紹介する。

Anammox）と呼ばれる画期 的な発見を 1994 年にFEMS Microbial Ecology 誌に投稿した。論文が掲載

2.

Anammox 細菌の生理学的特性

可になったのがこの解説を執筆している今からちょうAnammox 細菌の系統学的研究により，Anammox

ど 25 年前のことである（実際に掲載されたのは 1995

細菌は Planctomycetes 門に属することが知られてい年の３月） 。彼らは嫌気条件で窒素ガスに変換するる。いまだに，完全に分離された Anammox が存在し脱窒のための流動床リアクターを開発し，有機物やアていないため，暫定的な地位（Candidatus）として５つのンモニアを含むイースト製造工場からの廃水に硝酸イ属（Ca. Brocadia, Ca. Kuenenia, Ca. Anammoxoglobus,

オンを混合させた溶液を通水した。14 ヶ月後にアンCa. Jettenia, Ca. Anammoximicrobium, Ca. Scalindua）

モニアが無酸素条件で“消失する”というユニークなに分類されている。最初に見つかった Anammox 細菌は現象を発見し，この反応が Anammox によるもので

Ca. Kuenenia の１種であるが，様々な環境で異なる種類あることを報告した。その後，Anammox 反応を担うの Anammox 細菌が検出されている。Ca. Scalindua に細菌の高集積化に成功し，硝酸イオンではなく亜硝

関しては，高い塩濃度のみで棲息が見られる種類であり，酸イオンを電子受容体として，アンモニアを酸化する

海洋性の Anammox として着目されている。

1）

Planctomycetes 門の Anammox 細菌の存在を証明しAnammox 細菌は化学合成独立栄要性の嫌気性細た 2）。これが引き金となり，Anammox 細菌を用いた菌である。有機物ではなく，炭酸などの無機炭素源を窒素除去プロセスの開発が進められ，現在では全世界用いて細胞合成を行う。酸素の無い条件で電子受容体

東京農工大学大学院工学研究院〒184-8588 東京都小金井市中町 2-24-16

として亜硝酸イオンを，電子供与体としてアンモニアを用いて窒素ガスおよび硝酸イオンを以下の化学量論で

日本エネルギー学会機関誌 えねるみくす，Vol.
99, No. 1, 2020
日本エネルギー学会機関誌
えねるみくす ，99, 48-52（2020）48

特集記事：アナモックス処理

固定床型アナモックスプロセスによる高効率窒素除去技術高木啓太

固定床型アナモックスプロセスは，国土交通省 B-DASH プロジェクトの平成 24 年度採択
技術の一つである。下水道施設における本技術の導入推進を目的として，熊本市東部浄化センター内に実規模実証施設を建設し，返流水（嫌気性消化汚泥脱水ろ液）からの窒素除去に係る各種データ採取を行なった。本研究成果を基に，
国土交通省国土技術政策総合研究所（国総研）にて技術導入に係るガイドラインが策定され，国総研 HP上でも一般公開されている。
なお，B-DASH（平成 24，25 年度の２ヶ年）終了後も実証施設の運転は継続しており，本技術の低コスト化や安定化のためのデータ採取を行なっている。

キ ーワ ード
窒素除去，嫌気性消化，返流水対策（2019 年 11 月 11 日受理）

High-efficiency Nitrogen Removal Technology by Fixed-bed Anammox Process
Keita TAKAKI

1.

はじめに

た新しい生物学的窒素除去技術で，有機物を必要とせ

下水道施設では処理の高度化や低コスト化に加え，ずに低コスト・省エネルギーで廃水からの窒素除去を

地球温暖化対策として省エネルギー・創エネルギーが行なうことができる。本技術を C/N 比（窒素量に対す求められている。下水汚泥減容化の目的で行なわれてる有機物量の比）が小さい返流水の個別処理に導入すきた嫌気性消化（メタン発酵）は，下水汚泥をバイオることで，低コストで省エネルギーな返流水対策が可マスとして活用しエネルギーを回収する技術として改め能となる（図１）。当社は，熊本市，日本下水道事業団て見直されているが，同技術の普及を難しくしていると共同で，平成 24 年度国土交通省下水道革新的技術

課題の一つに，高濃度の窒素・りんを含む返流水（嫌実証事業（B-DASH プロジェクト）1）に参画し，下水道

気性消化汚泥脱水ろ液）の問題がある。消化反応の施設における本技術の導入推進を目的として実証研究

過程で有機物に含まれる窒素・りんが液中に溶出し，を実施した。

これが返流水として水処理施設へ返送され，その結果，

本稿では，新しい窒素除去技術「アナモックスプロ

水処理施設への窒素・りんの流入負荷量が増加し，処セス」について概説するとともに，B-DASH 実証事業

理水濃度の上昇を引き起こす要因となる。場合によっの概要を紹介し今後の展開について述べる。

ては，流入負荷量を低減するために，曝気設備などの2.

消費電力の増加やさらには高度処理施設の増設を伴うこともある。
アナモックスプロセスはアナモックス細菌を利用し株式会社タクマ〒 660-0806 兵庫県尼崎市金楽寺町 2-2-33

2.1

特アナモックスプロセス

徴

アナモックス反応（anaerobic ammonium oxidation；
嫌気性アンモニア酸化）は 1990 年代にオランダで発見された微生物による窒素変換反応である 2）。従来の

53

日本エネルギー学会機関誌 えねるみくす ，99, 53-58（2020）

特集記事：アナモックス処理

国内初の下水処理場でのアナモックス反応を利用した処理施設の建設
北田剛

メタウォーター株式会社は 2019 年３月にアナモックス反応を利用した消化汚泥脱水分離液の処理施設を大阪市平野下水処理場に納入した。本報では施設仕様及び運転状況について概説するとともに，メタウォーターが実施設納入に至るまでの開発経緯について紹介する。

キ ーワ ード
嫌気性消化，アナモックス処理（2019 年 11 月 11 日受理）

The First Construction of Anammox Treatment Plant at the Wastewater Treatment Plant in Japan
Go KITADA

1.

はじめに

2019 年３月 31 日，大阪市建設局による約５年間に及ぶ「平野下水処理場脱水分離液処理施設整備事業」が完了し，４月１日からは大阪市から委託を受けたクリアウォーター OSAKA 株式会社が施設の運転管理を行い，現在まで順調に運転を継続している。
本施設は，日本国内の下水処理場の実施設としては初のアナモックス反応を利用した窒素除去技術による高濃度窒素排水処理施設である。図１に施設全景を示す。

図１

メタウォーター株式会社（以降メタウォーター）は，

脱水分離液処理施設

全景

基礎調査及び研究を継続してきた。そして，2007 年度には中浜下水処理場にて実廃水における適用について大阪市と共同研究を実施し，下水分野における課題や対処方法に関する知見を収集した。

2. 下水処理場におけるアナモックス処理導入の背景
一般的に下水処理場では，流入する下水を活性汚泥

本報では，メタウォーターにおけるアナモックス処法という生物処理により下水中に含まれる有機物を分理技術の開発経緯，平野下水処理場における脱水分

解し，清澄な処理水に転換して公共水域に放流してい離液処理施設の設備概要とその運転成績について紹る。この生物反応において，活性汚泥という微生物群介する。

が有機物を基質として，自身の増殖と代謝物として二酸化炭素を排出することで，水中の有機物を除去する。

メタウォーター株式会社
エンジニアリング事業本部水再生技術部〒 530-0018 大阪市北区小松原町 2 番 4 号

図２は下水処理場の一般的なフローである。
下水の処理を担う活性汚泥は下水の流入に応じて増殖し続けるため，定期的に増殖した汚泥を引き抜き（余