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微生物燃料電池による廃水処理システム最前線

[コードNo.13NTS239]

■体裁/ B5判・254頁
■発行/ 2013年10月
(株)エヌ・ティー・エス
■定価/ 38,500円(税・送料込価格)
■ISBNコード/ 978-4-86469-077-5


●微生物燃料電池は嫌気処理で、通気にエネルギーを使わずかつ発電できるのが特徴。
 さらに、廃水や汚泥また食品残渣などから有機物を取り除ける点で、
 省エネ型の廃棄物・廃水処理プロセスとしても大変有望である。
●本書では、微生物燃料電池の開発から、廃水処理からのエネルギー回収と環境浄化を
 同時に行うシステム開発を中心に、技術動向を体系的に解説する。

監修者

渡邉一哉東京薬科大学

著者紹介

渡邉一哉東京薬科大学
石崎創北海道大学
岡部聡北海道大学
寺原猛東京海洋大学
今田千秋東京海洋大学
元田慎一東京海洋大学
二又裕之静岡大学
石井俊一J. Craig Venter Institute
関口勇地独立行政法人産業技術総合研究所
妻篤史東京薬科大学生命科学部
加藤創一郎独立行政法人産業技術総合研究所
東雅之大阪市立大学
山口隆司長岡技術科学大学
山口剛士長岡技術科学大学
幡本将史長岡技術科学大学
中村明靖長岡技術科学大学
川上周司阿南工業高等専門学校
久保田健吾東北大学
ラリサキセレバ沖縄科学技術大学院大学
ホンウマエジンバラ大学
イゴールゴリヤニン沖縄科学技術大学院大学
舘野寿丈産業技術大学院大学
角田陽国立東京工業高等専門学校
石井良和積水化学工業(株)
吉田奈央子名古屋工業大学
宮原盛雄東京薬科大学
神谷信行(株)KMラボ
渡邉智秀群馬大学
井上謙吾宮崎大学
柿薗俊英広島大学
日比野忠史広島大学
トウナロン広島大学
加来伸夫山形大学
珠坪一晃独立行政法人国立環境研究所
窪田恵一群馬大学
金美雅KORBI Co., Ltd.
玄文GKORBI Co., Ltd.

構成および内容

序論 微生物燃料電池開発の現状と今後の展望(渡邉一哉)
第1編 微生物機能解析と探索
第1章生物機能解析
第1節微生物燃料電池の高出力化に向けての生態学機能解析(石崎創、岡部聡)
1.はじめに
2.アノードバイオフィルムの構造
3.アノードバイオフィルムの微生物生態系
4.外部抵抗値の影響─電子生産量の調節
5.電圧印加─スタートアップの短縮、電気生産細菌の集積
6.アノードバイオフィルムの酸性化防止策
7.まとめ
第2節海洋微生物燃料電池の出力に関与するバイオフィルム中微生物の遺伝子解析(寺原猛、今田千秋、元田慎一)
1.はじめに
2.海洋微生物燃料電池とは
3.PCR-DGGE法を用いたバイオフィルム中微生物の群集構造解析
4.まとめと今後の展望
第3節微生物燃料電池における微生物共生システムの解明(二又裕之)
1.はじめに
2.電子供与体は電気生産微生物を左右する
3.負電極上におけるGeobacter属細菌の特異的集積
4.負極槽における微生物生態系の特徴
5.おわりに
第4節微生物燃料電池内の微生物群集の遺伝子発現解析(石井俊一、関口勇地)
1.はじめに
2.刺激応答型遺伝子発現解析の準備
3.微生物群集のゲノム解析
4.微生物群集の遺伝子発現解析
5.今後の展望
第5節微生物の細胞外電子伝達の分子メカニズム(妻篤史)
1.はじめに
2.電極呼吸のメカニズム
3.Shewanellaの細胞外電子伝達機構
4.Geobacterの細胞外電子伝達機構
5.おわりに
第6節細菌のエネルギー代謝メカニズムと電気共生(加藤創一郎)
1.はじめに
2.生物のエネルギー代謝
3.電流消費微生物・電流産生微生物のエネルギー代謝
4.電流を介した微生物間共生(電気共生)
5.おわりに
第2章微生物燃料電池向け電気生成微生物探索
第1節微生物燃料電池向け酵母の開発(東雅之)
1.はじめに
2.微生物燃料電池の研究背景
3.電池に使用される各種微生物
4.酵母による発電
第2節微生物検出向け新規高感度FISH法の開発(山口隆司、山口剛士、幡本将史、中村明靖、川上周司、久保田賢吾)
1.はじめに
2.rRNA含有量が少ない環境微生物を検出するin situ HCR法の開発
3.微生物の機能遺伝子を検出するtwo-pass TSA-FISH法
4.総括
第2編 微生物燃料電池効率化技術
第1章メタゲノムによる微生物燃料電池群集構造解析(ラリサキセレバ、ホンウマ、イゴールゴリヤニン)Abstract
1.Introduction
2.Anodic biofilm microbial communities diversity and structure studied by gene-targeted PCR-based approaches
3.Bioprospecting of metagenomics
4.Metagenomic analysis of microbial community structure in lab-scale acetate-fed MFC
5.Conclusion remarks
第2章超音波による微生物の操作を利用した微生物燃料電池の高性能化技術(舘野寿丈、角田陽)
1.超音波の微生物燃料電池への応用可能性
2.微生物の超音波耐性
3.超音波によるMEA洗浄
4.超音波定在波による微生物の搬送・集積
5.超音波発振の電力の課題
第3章微生物燃料電池用アノードの開発(石井良和)
1.はじめに
2.電極性能の評価パラメータと解析手法
3.研究動向と性能向上のメカニズム
4.おわりに
第4章電流生産微生物を集積・パッケージングする炭素分子アノード(吉田奈央子)
1.はじめに
2.MFC電極に利用される炭素材料
3.酸化グラフェン(GO)によるMFC電流生産の促進効果
4.まとめと将来展望
第5章微生物燃料電池用カソードの開発(宮原盛雄、神谷信行)
1.微生物燃料電池に用いる電極
2.カソード反応の概論
3.微生物燃料電池用カソードの開発の現状
4.総括と展望
第3編 バイオマス型微生物燃料電池の開発
第1章廃水処理向け微生物燃料電池開発
第1節水処理用微生物燃料電池の開発(宮原盛雄)
1.微生物燃料電池の水処理への応用
2.水処理用微生物燃料電池の開発
3.課題と今後の展望
第2節脱窒バイオカソードを用いた微生物燃料電池(渡邉智秀)
1.はじめに
2.カソード反応
3.脱窒バイオカソードを用いたMFCの特性
4.含窒素有機性廃水処理への展開
5.おわりに
第2章牛糞を原料とする微生物燃料電池の開発(井上謙吾)
1.燃料としての牛糞
2.牛糞を原料とする微生物燃料電池
3.牛糞を用いた微生物燃料電池の微生物群集構造
4.おわりに
第3章バイオマス活用型微生物燃料電池(柿薗俊英)
1.下水処理場の現状
2.下水を浄化して電力変換するMFC
3.MFCのしくみ
4.MFCでデンプン廃水を浄化処理する
5.低炭素社会では、化石燃料を使わない廃棄物処理が必須である
第4編 微生物燃料電池による廃水処理システム開発
第1章微生物燃料電池によるヘドロ浄化システムの開発(日比野忠史、トウナロン)
1.はじめに
2.燃料となる堆積有機泥に付着する有機物の分解特性
3.SMFCによる堆積有機泥の浄化
4.SMFCの性能評価手法
5.ヘドロ浄化システムの将来性
第2章微生物燃料電池技術を用いた環境モニタリング用電源(水田発電)(加来伸夫)
1.はじめに
2.水田生態系の特徴
3.PF-MFCにおける出力密度の季節変化と水管理の影響
4.太陽光が発電に与える影響
5.植物の種類が発電に与える影響
6.負極の位置や素材、外部抵抗値が発電に与える影響
7.負極微生物
8.PF-MFCが水稲の生育に与える影響
9.PF-MFCの設置が水田からのメタン放出量に与える影響
10.おわりに
第3章スタック型微生物燃料電池による省・創エネルギー排水処理システムの開発(珠坪一晃、窪田恵一)
1.はじめに
2.微生物燃料電池の出力性能とスタック化
3.排水処理技術の確立に向けて
4.まとめ
第4章微生物燃料電池を用いた水質センサの開発(金美雅、玄文G)
1.微生物燃料電池を用いた水質センサの概要─無媒介体型の微生物燃料電池と電気化学的活性微生物
2.微生物燃料電池を用いたBODの測定技術
3.微生物燃料電池を用いた生物監視技術
4.まとめ─展望



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