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好気性分解時の熱産生に基づく豚スラリー固形物の堆肥化のための地中海植物バイオマスの選択
Selection of Mediterranean plants biomass for the composting of pig slurry solids based on the heat production during aerobic degradation.
PMID: 31955050 DOI: 10.1016/j.wasman.2020.01.001.
抄録
近年、堆肥化プロセスからの熱回収とバイオエネルギー源としての利用が注目されている。本研究では、豚スラリー固形分の堆肥化に適した増量剤の選定を、有機物の好気的分解時の微生物活動による熱量に基づいて行った。地中海地域の典型的な5種の植物の残渣を増量剤として豚スラリーの固形分に混合した。残渣は、3種の一般的な栽培木の剪定物（オレンジ、パーム、オリーブ）と2種の草本植物のバイオマス（ミルクアザミとヒマワリ）であった。自己加熱試験は、保温された実験室規模の反応器で18日間実施し、反応器内の温度上昇から熱として放出されたエネルギーを計算した。実験の開始時と終了時に混合物をサンプリングし、好気性呼吸試験により微生物の安定性を評価した。発生した熱エネルギーは、ミルクアザミとの混合物が最も高く（18.3±1.78MJkgの全固形分-TS）、次いでオレンジの木の剪定物との混合物（16.0±1.094MJkgのTS）、オリーブの木の剪定物との混合物（6.3±0.23MJkgのTS）が最も低いことがわかった。混合物の微生物による生分解性と、異なる増量剤の物理化学的特性(主にC/N比,セルロース濃度,密度)が、生成する熱エネルギーを制御していることがわかった。オレンジの木の剪定物は、高い分解性とエネルギー回収能力を示したため、豚スラリー固形物の堆肥化に最も適した増量剤と考えられた。
Heat recovery from composting processes and its use as a source of bioenergy have come into prominence in recent years. In this study, the selection of an adequate bulking agent for the composting of the solid fraction of pig slurry has been based on the heat produced by the microbial activity during aerobic degradation of the organic matter. Residues of five plant species typical of the Mediterranean area were mixed with the solid fraction of pig slurry, as bulking agents. The residues were: the prunings of three common cultivated tree species (orange, palm, and olive) and the biomass of two herbaceous species (milk thistle and sunflower). Self-heating tests were run for 18 days in thermally insulated laboratory-scale reactors; the energy released as heat was calculated from the temperature increase inside the reactors. The mixtures were sampled at the beginning and end of the experiment, and the microbial stability was evaluated by aerobic respiration tests. The heat energy produced was highest in the mixture with milk thistle (18.3 ± 1.78 MJ kg of total solids -TS), followed by that with orange tree prunings (16.0 ± 1.094 MJ kg TS), and was lowest with olive tree prunings (6.3 ± 0.23 MJ kg TS). The microbial biodegradability of the mixtures and the physico-chemical characteristics (mainly the C/N ratio, cellulose concentration, and density) of the different bulking agents controlled the heat energy produced. The orange tree prunings were considered the most suitable bulking agent for composting of pig slurry solids as they showed high degradability and energy recovery potential.
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