バイオガス発電 (メタン発酵)とは ?
食品廃棄物による
バイオマス発電(バイオガス発電)とは
弊社のバイオガス発電設備は、食品廃棄物を中心に、家畜糞尿、下水汚泥を「原料」として活用する、食品ロスの低減に貢献できる発電方式です。食品廃棄物や家畜糞尿のことを一般に「有機性廃棄物」と呼びますが、簡単に申し上げると「植物や動物から生まれた再生できる(自然界に戻る)資源」と言えます。昨今、プラスチックによる海洋汚染がニュースで報じられることも多くなりましたが、「有機性プラスチック」という言葉も同時に耳にするようになりました。土に還る(自然界に戻る)資源として、海や海の生物に被害を与えることのないサスティナブルなプラスチックとして注目を浴びています。このようにバイオガス発電は、有機性の物質のみを集めて発電を行う再生可能エネルギーです。
これらの食品廃棄物や家畜糞尿のことを「バイオマス資源」と呼んでいます。バイオマスとは、生物を表す「Bio」と、量を示す「Mass」の二つをあわせた合成語です。但し、森林を伐採しチップ化した木材(これも有機性物質)を燃焼させタービンを回し発電する仕組みも「(木質)バイオマス発電」と称されることから、それらと区別する意味で「バイオガス発電」と呼ばれています。
バイオマス資源はこれまでコンポスト化することでたい肥として利用されてきましたが、現在では、たい肥の原料ではなく、地球温暖化の原因である温室効果ガス(二酸化炭素)を多量に排出する化石燃料(石炭・石油・天然ガス)の代わりとなる、二酸化炭素を増やさない「エネルギーを生み出す原料」として着目されています。その中で最も注目されている発電方式が「メタン発酵によるバイオガス発電」です。
メタン発酵によるバイオガス発電は、前述の食品廃棄物をはじめとする有機性廃棄物を原料として、微生物の働きによりバイオガスを発生させます。このバイオガス(メタンガスなど)のチカラで、バイオガスエンジンを動かし発電を行います。そして作られた電気は電力会社を介して、皆様のご家庭や、工場、学校、施設等、様々な用途での電力として活用されていきます。繰り返しになりますが、「食品廃棄物、家畜糞尿、下水汚泥」が電気を生み出していく、他の再生可能エネルギーにはない画期的な発電方式です。
※コンポストとは=
有機物(食品廃棄物[生ごみ]など)を、微生物の働きを活用して発酵・分解し堆肥化する、日本で昔から伝承されてきた自然循環の仕組み
一般的な
バイオガス発電の仕組み
発酵とは？
発酵は、私たちの生活では様々なものに利用されています。食品だったりお酒を作ったり、たい肥を発酵させるなどあります。発酵とは有機物が微生物の働きにより分解され、別の物へ変化すること事で、下記の二つの種類が有ります。
好気性発酵=
微生物が酸素を消費しながら有機物を分解・発酵
嫌気性発酵=
無酸素でも生育できる微生物により有機物を分解・発酵
また、嫌気性の微生物は更に2種類に分かれます。
偏性嫌気性の微生物=
空気があると生きていけない微生物(メタン発酵菌など)
通性嫌気性の微生物=
空気が有っても無くても生きていける微生物(乳酸菌や酵母菌など)
メタン発酵とは？
メタン発酵は「バイオガス化」や「嫌気性消化」ともよばれています。メタン発酵では有機物が酸素の無い嫌気性の条件で様々な微生物の働きによりメタンガスと二酸化炭素のバイオガスを発生させる反応です。下水や有機物を多く含んだ工場排水を処理する時に、微生物の力を使い廃棄物からメタンガスへ変換することができます。空気が無い状態で有機物が微生物によって分解されると様々な物質に分解されながら、最終的にはメタンガスが生成されます。これをメタン発酵と呼び、メタンガスを作り出すのがメタン菌です。
メタン発酵は、有機物からバイオガスへの分解と発酵は、下図に示すようなプロセスで進みます。メタン菌は酸素がある環境では生きられませんが、酸素が無い川や沼の泥、牛やヤギなどの反芻動物の胃の中に生息してメタンガスを発生させています。
メタン発酵に使われる原料をもう少し詳しく見てみると、「炭水化物」、「タンパク質」、「脂質」、「繊維素（セルロース系）」となり、多くの原料は私たちが食べる食材に似ています。このような原料はすぐにメタンガスに変換するのではなく、メタン菌が働く前にほかの微生物が有機物を分解してもらう必要があります。主に、有機物を「酢酸」（つまり、お酢）などのメタン菌が食べられる物質に分解してもらう必要があります。メタン発酵はそのような有機物分解菌とメタン菌の共同作業によって成り立っています。
しかし、メタン発酵で処理できない物も多くあります。例えば、食品廃棄物に混じっている骨や卵の殻、ビニールやプラスチックはバイオガスへ変換することができません。これらは微生物が分解することができないほか、大量に含まれるとメタン発酵槽以降の配管が詰まり、ポンプの故障を引き起こす原因となるので、前段の工程で除去する必要があります。
