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Ⅰ．発電菌を利用した電池（微生物燃料電池）の研究開発動向と今後の展望
発電菌とは、有機物を酸化分解して発生する電子を細胞外の電極に渡すことによりエネルギーを得て生育する微生物である。発電菌を含む微生物群集を使った微生物燃料電池はバイオマス廃棄物や廃水を処理しながら発電できるので、バイオマスのエネルギー利用技術として、また省エネ型廃水処理技術として広く社会から期待されている。本講演では、発電菌の発電メカニズムから微生物燃料電池開発の現状まで、幅広く紹介する。
１．微生物発電のメカニズム
(1)微生物燃料電池の基本構造
(2)電池のメカニズム
(3)生物のエネルギー獲得メカニズム
(4)細胞外電子伝達系
(5)電気共生
２．微生物燃料電池の応用
(1)微生物燃料電池の応用分野
(2)バイオマス発電
(3)廃水処理
(4)小型電源
(5)田んぼ発電
３．微生物燃料電池の構造と研究開発の現状
(1)装置の形状
(2)アノード
(3)カソード
(4)セパレーターなど
４．廃水処理用微生物燃料電池の開発
(1)微生物燃料電池が必要な理由
(2)装置開発の現状
(3)発電メカニズムの解析
５．今後の展望等
(1)他の微生物燃料電気化学技術
６．質疑応答・名刺交換
（渡邉 氏）
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Ⅱ．下水実廃水を用いた浮遊型微生物燃料電池
微生物燃料電池は、電流生産菌（有機物を分解する際に生成した電子を電極に渡すことのできる特殊な微生物）を利用することにより、下水中に存在する有機物の分解と同時に発電することができます。また、有機物を分解する際に曝気を必要としないことから、省エネルギー対策として下水処理場への適用が期待されています。
本セミナーでは、微生物燃料電池の下水道処理施設への適用に向けた研究の現状と導入した場合の効果や適用可能性について説明させて頂きます。
１．研究目的と概要
２．微生物燃料電池の特徴
３．定電圧培養試験によるアノード性能評価
４．下水処理場での電力計測結果
５．導入効果の検討
６．質疑応答・名刺交換
（飯田 氏）
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Ⅲ．微生物燃料電池による有機物・窒素の同時除去手法と数理モデリングの展開
本講演では、微生物燃料電池による有機物・窒素除去手法についてレビューしたうえで、気体透過膜を導入した二槽式微生物燃料電池の研究開発について解説します。本手法ではアノード槽で有機物除去が達成される一方で、カソード槽に導入した気体透過膜を通して受動的に酸素が供給されるため、外部エネルギーを投入せずに硝化反応が起こり、生成した硝酸イオンを電子受容体として利用することにより窒素除去も達成できます。次に、微生物反応の数学的な表現を踏まえて、微生物燃料電池の設計や運転管理で有用となる数理モデルについて解説します。最後に、環礁国の沿岸水質対策に向けた微生物燃料電池の研究開発について紹介します。
１．微生物燃料電池における有機物・窒素除去
２．気体透過膜を導入した二槽式微生物燃料電池の開発
３．微生物反応の数学的表現
４．微生物燃料電池の数理モデル
５．環礁国の沿岸水質対策に向けた微生物燃料電池の活用
６．質疑応答・名刺交換
（藤田 氏）
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Ⅳ．生ゴミからの直接発電 ～生ゴミ処理型微生物燃料電池の解析と開発展望～
本研究は、微生物燃料電池（MFC）の実用化を想定し、これまで研究事例の少ない不均一系におけるMFCの電気化学的および微生物生態学的特性の解明を目的とした。時系列的に生ゴミ分解液を分析した結果、有機酸の組成および濃度は絶えず変化し、不均一系であることが判明した。約20日後に発電が観察され、徐々に電流密度が増加し、培養168日目に最大値210 mA m-2anodeに達した。電気化学的解析から、内部抵抗が2300Ωから110Ωへ低減しており、このことが電流密度向上に大きく貢献していると推察された。これら電気化学的特性の変化がどのような微生物生態系に基づくのかを把握するため、負極溶液中および電極上バイオフィルムの微生物群集構造解析を実施した。その結果、生ゴミ分解槽では、ランダムに変化したのに対して、MFC負極液中の微生物群集構造はそれらと異なり且つ或る平衡点を示した。負電極状のバイオフィルムは、それらと異なりダイナミックな変化とGeobacter属細菌の集積化を示した。これらMFC中の微生物群集構造は対照の開回路MFCのそれらとも大きく異なっていた。以上の結果から、不均一な系においても電気生産能力が維持・向上されること、電子フローに基づく特定の微生物群集構造が発達し、負極溶液中微生物群と電極上バイオフィルムには緩やかな共生系の構築が示された。
生ゴミ処理の効率化か電気生産の効率化を図るのかで切り口が異なる。効率化に向けた取り組みも含めて、微生物燃料電池の開発展望についても触れられればと考えている。
＜質疑応答・名刺交換＞
（二又 氏）
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－ 名 刺 交 換 な ど －
セミナー終了後、ご希望の方はお残りいただき、
講師とご受講者間での名刺交換ならびに講師へ個別質問をお受けいたします。
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