TX テクノロジー・ショーケース in つくば 2010 環境 P-27 温室効果とオゾン層破壊をもたらす亜酸化窒素(N2O) の発生が少ない豚ぷん堆肥化技術 ■ はじめに 亜酸化窒素(N2O)は、温暖化係数がCO2の310倍ある 温室効果ガスであり、最も重要なオゾン層破壊物質です。 農業は最大の人為的N2O排出源ですが、特に家畜排せ つ物由来のものは大きな割合を占めています。堆肥化は 家畜排せつ物の基幹的な処理法ですが、その過程で発 生するN2Oに関してはこれまで有効な抑制法がありません でした。そこで本研究では、堆肥化が必須となっている豚 ぷんに注目してN2O抑制法の開発を試みました。 ■ 堆肥化におけるN2O生成メカニズム 生物学的に、N2Oは硝化作用の副産物か、脱窒の中間 代謝物として生成されますが、排せつ直後の家畜ふんに は脱窒の材料となる硝酸塩が含まれていないため、N2O が発生するためには最初に硝化作用(アンモニア[NH3] が亜硝酸[NO2-]を経て硝酸[NO3-]まで酸化される微生物 による作用)が起こる必要があります。硝化は2種類の微生 物(アンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌)の連携作業 によって進行しますが、豚ぷんの堆肥化では、亜硝酸酸 化細菌の増殖開始がアンモニア酸化細菌よりも大きく遅 れるため、硝化の中間生成物であるNO2-が長期間蓄積す る場合があります。NO2-の存在はN2Oの生成を促進するこ とが知られており、そのため長期間のNO2-蓄積はN2O発 生量を増大させます。 進することでNO2-蓄積を解消すれば、NH3蓄積などの問 題を起こすことなくN2Oの発生を抑制できるのではないか と考え、亜硝酸酸化細菌を多く含み堆肥生産現場で容易 に入手できる熟成堆肥を堆肥化途中の豚ぷんに添加し、 NO2-の酸化とN2O発生に及ぼす影響を検証しました。 試験の結果、堆肥化の高温発酵後に熟成堆肥を添加 することで酸化が促進され、速やかにNO2-蓄積が解消し、 これに連動するようにN2Oの発生も終息しました。これまで に行った小規模の堆肥化試験では、N2Oの発生量を平均 で60%、最大80%削減することができ、本方法が豚ぷん堆 肥化からのN2O発生を抑制する上で有効な手段であるこ とが証明されました。 ■ まとめ 豚ぷんでは、堆肥化の過程で硝化作用が不完全となっ てNO2-が蓄積し、これがN2Oの生成を促進していますが、 亜硝酸酸化細菌を含む熟成堆肥を適時添加することによ りNO2-蓄積が解消され、N2Oの発生量を顕著に削減でき ることがわかりました。今後は、実用化のため、より実規模 に近い堆肥化試験による検証などを予定しています。 ■ 亜硝酸酸化細菌の添加によるN2Oの発生制御 豚ぷん堆肥化では長期間のNO2-蓄積がN2O発生量を 増大させているため、堆肥化の過程でNO2-を蓄積させな いことが、N2Oを抑制するための重要なカギとなります。薬 剤によりNH3の酸化を抑制してNO2-蓄積を回避する方法 がありますが、処理コストとNH3蓄積による悪臭問題の増 加が懸念されるため、家畜排せつ物処理の場面では適当 ではありません。そこで、逆にNO2-からNO3-への酸化を促 代表発表者 �� ����く�� ����� 所 (独)農業・食品産業技術総合研究機構 畜産草地研究所 浄化システム研究チーム 属 問合せ先 〒305-0901 茨城県つくば市池の台 2 TEL: 029-838-8677, FAX: 029-838-8606 yasuyuki@affrc.go.jp −29− ■ キーワード: (1) 亜酸化窒素 (2) 豚ぷん堆肥化 (3) 地球温暖化
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