農家圃場における　　　メタン発酵消化液を用いた　　　　　　　　　　　　　栽培実証試験

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さみこけい
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1 バイオガス事業推進協議会第 2 回バイオガス事業経営研究会山田バイオマスプラントの取組みと液肥利用の課題 2015 年 1 月 23 日株式会社和郷相原秀基

2 メタン発酵プラントの取組みと液肥利用の課題 1 メタン発酵プラントの維持管理について a. エネルギーとしてのガス生産 b. 速効性肥料としての消化液生産 2 消化液肥と野菜生産現場のリンクについて 3 植物工場とメタン発酵槽の可能性について

4 バイオガスバイオガス流量脱硫後のバイオガス流量の積算流速バイオガス濃度分析 60% メタン CH4 40% 二酸化炭素 CO2 系外へ : 二酸化炭素 CO2 原料発酵槽の温度 34~37 を維持 ( 一般は 30~37 ) 系外へ : 水分系外へ : 硫化水素 3000ppm ph 測定 ph:7.2~7.7( 一般 6.5~8.2) EC 測定アンモニア態窒素に相関含水率計 TS 98% 含水率ガスタンク : 98% メタン ph 測定 ph:3.6~4.0 含水率計 TS バイオ消化液肥 95% 含水率 98%: 水分消化液投入量無機物 (N P K) 有機物 ( 未分解 C 炭素 3 4~9m3 / 日 ) CH4

5 メタン発酵槽

6 脱硫

7 バイオガス (PSA とガス貯蔵 )

8 バイオガスでの発電機

9 メタン発酵で肥料成分で変化するのは主にタンパク質からの窒素有機物微細化加水分解酸生成酢酸生成メタン生成有機物炭水化物タンパク質脂質単糖アミノ酸高級脂肪酸揮発性脂肪酸酪酸プロピオン酸酢酸水素 ( 菌体 ) 揮発性脂肪酸吉草酸酪酸プロピオン酸酢酸水素 ( 菌体 ) 吉草酸酪酸プロピオン酸 ( 高級脂肪酸 ) 酢酸水素 ( 菌体 ) 酢酸水素 ( 菌体 ) 酢酸水素メタン ( 菌体 )

10 メタン発酵消化液の成分 ( 山田バイオマスプラントの例 ) 原料が乳牛ふん尿 (50%)+ 野菜残渣 (50%) の場合成分消化液 1t あたりの含有量含水率 97.4 % ph 7.4 EC 1.4 S/m 全窒素 1,800 mg/l (0.18%) 1.8 kg アンモニア 730mg/L 態窒素 (0.073%) 0.73 kg 硝酸態窒素 <1 mg/l (<0.01%) 0 kg リン酸 1,000mg/L (0.10%) 1.0 kg カリ 3,100 mg/l (0.31%) 3.1 kg 消化液は速効性の窒素成分を含み, 化学肥料を代替できる. ( 農工研, 中村氏資料 )

11 メタン発酵プラントの取組みと液肥利用の課題 1 メタン発酵プラントの維持管理についてエネルギーとしてのガス生産速効性肥料としての消化液生産 2 消化液肥と野菜生産現場のリンクについて 3 植物工場とメタン発酵槽の可能性について

12 畑での消化液肥散布

13 散布方法と実績液体肥料の日量の生産量は 4t から 6t で和郷園での消化液散布の肥料投入設定は 10a あたり T-N 計算で 10kg を基準としている液肥散布量 (t) 2008 液肥散布量 (t) 2009 液肥散布量 (t) 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月消化液の散布量

14 消化液の利点 ( 液体 ) 液体であればバキューム車による送液であり堆肥などでの大型シャベルやダンプなどの特殊操作はあまりないので運用の利点にもつながるたい肥液肥 13

15 消化液の利点 ( 液体 ) 液体であればバキューム車による送液であり堆肥などでの大型シャベルやダンプなどの特殊操作はあまりないので運用の利点にもつながるたい肥液肥

16 散布機器の適正サイズ圃場の面積や農道の幅と輸送散布の車両のサイズが重要運用の際にも効率面で大きな違いがでる最適な機械サイズの検討が必要

17 地域の皆様との環境コミュニケーション環境コミュニケーションの視点を取り入れ外部への消化液肥を液体肥料としての認知度を上げる活動を行う

18 消化液肥の出荷野菜への利用 1 土壌分析を行い前作の残留肥料を確認後消化液肥 +α での液肥利用を考える 2 α は他の肥料を入れて作物ごとの肥料要求量を満たすように調整して利用することでリサイクル利用出荷予定日時に製品重になるように計画畑作は消化液肥 10kg 入れて肥料を加える水田は消化液肥を量を絞って散布利用する

19 1 土壌分析による残肥の確認施肥設計ソフトの画面

20 2 レタスの場合消化液肥だけでは同じ日数では出荷重に到達できない ( 時間かければ栽培できるが納入時期に間に合わず ) 消化液肥 + 鶏糞堆肥 ( 適量 ) 消化液肥 + 鶏糞堆肥 ( 適量の 1/2 量 ) 消化液肥のみ ( 出荷重量でない )

21 和郷園で栽培した品目実績 ( 野菜以外も含む ) オオバカボチャギニアグラスキュウリゴボウコマツナサトイモサンチュシバ ( 芝生 ) ジャガイモショウガソルガムダイコンニンジンハスブロッコリーホウレンソウミツバミニハクサイムギヤマトイモラッカセイレタス飼料稲水稲キャベツエダマメ

22 今後の消化液利用について消化液 +α で足りない肥料は補って野菜を生産する消化液を利用しやすい受け入れやすい体制を整える生産者の要望をかなえる散布条件と散布量マーケットで求められているものを検討して有機肥料にも登録できる速効性肥料の消化液を経営者である生産者が選択できる状況を構築する

23 メタン発酵プラントの取組みと液肥利用の課題 1 メタン発酵プラントの維持管理についてエネルギーとしてのガス生産速効性肥料としての消化液生産 2 消化液肥と野菜生産現場のリンクについて 3 植物工場とメタン発酵槽の可能性について

24 バイオマスと植物工場食品事業者食品加工業者運搬業者和郷園和郷食材生ごみ産業廃棄物収集運搬リサイクルセンター野菜植物工場メタンガス発電再生可能エネルギー生ゴミ液化破砕機圃場液体肥料メタン発酵生ゴミ液化

25 人工光型植物工場 ( 結球レタス栽培 ) 農林水産省植物工場実証展示研修事業千葉大学拠点 ( 柏の葉キャンハス )

26 植物工場で生産される野菜の例 ( 生産される作物により残さ量は異なる ) 結球レタスラディッキオ類彩り香りはもっと身近になれる素材ビート類 ( バルバビエートラ ) 彩りのきれいなイタリア野菜サラダにピザにパスタに赤キャベツホウレンソウ類 ( スイスチャード ) 薬味ネギセロリ類コールラビ

27 農業施設からの残渣処理について近年の企業による農業参入が多くなり産業としての農業施設 ( 農業ハウス ) から排出される残渣の適正な廃棄物処理が必要となった既存の処理方法と新たな処理方法を比較してこれからの農業ハウスへの導入についてトマトハウスを例として説明と今後の課題の整理 1 既存の処理方法 ( 産業廃棄物としての燃焼処理重量での評価 ) 2 新たな処理方法 ( 微生物分解での現場処理成分での評価 ) 3 今後の課題 ( 重量ではなく成分 ( 有機物負荷 ) による適正な評価へ )

28 農業用ハウス ( 太陽光利用型植物工場 ) 27

トマトの部位ごとの残渣処理について ( 既存処理と新たな処理の最適化ポイント ) トマトの残渣は作替えで排出される茎根に関しては繊維の含有率が高く

通常の野菜と同じ性状であり問題なく可溶化での処理が可能である ( 葉の短い繊維質や種子は残存する ) トマトハウス茎や根は繊維長く通常の廃棄物処理摘芽 + 摘葉 +

植物体の特徴繊維が長いため破砕が必要機械に絡まり内にかなり残存かよって新たな処理方法は適さず既存の処理方法が適する芽葉果実を可溶化処理すると

29 トマトの部位ごとの残渣処理について ( 既存処理と新たな処理の最適化ポイント ) トマトの残渣は作替えで排出される茎根に関しては繊維の含有率が高く残渣の大半が処理機内部に残存する可能性がある一度に大量の排出されることもあり可溶化処理は困難である一方日常管理で排出される芽葉果実に関しては通常の野菜と同じ性状であり問題なく可溶化での処理が可能である ( 葉の短い繊維質や種子は残存する ) トマトハウス茎や根は繊維長く通常の廃棄物処理摘芽 + 摘葉 + 果実が処理可能である茎根を可溶化処理すると投入タイミング一度に作替えし大量 (300t) に排出するため新たな処理方法 ( 可溶化処理 ) には向かない植物体の特徴繊維が長いため破砕が必要機械に絡まり内にかなり残存かよって新たな処理方法は適さず既存の処理方法が適する芽葉果実を可溶化処理すると投入タイミング 1 日 35kg/10a であり想定では 1.5t/ 日植物体の特徴繊維は少々残存する可能性あり果実の種子は機械内に残存かよって芽葉果実は新たな処理方法 ( 可溶化微生物分解処理方法 ) により残渣処理が可能である

追記農業施設からの残渣処理についてハウスが多い郊外でのメタン発酵案ハウスなどが多い郊外では

薄い部分を再生水利用かトマトハウスその他既存の処理生トマト 1 摘芽 2 摘葉 3 果実乾燥トマト有機物散水投入可溶化

再利用の詳細検討が必要である排水を沈降分離し濃縮するメタン発酵肥料 N P K のバランス植物由来成分微生物生産物評価肥料として

メタン発酵負荷沈降上澄み水の評価は有機物負荷の確認必要投入野菜の注意野菜は分解が進んでいないため

30 追記農業施設からの残渣処理についてハウスが多い郊外でのメタン発酵案ハウスなどが多い郊外では排水をメタン発酵により肥料化の可能性を試験する方向性もあるその際は肥料成分評価のため排液の濃縮が必要沈降分離で濃い部分を農業利用薄い部分を再生水利用かトマトハウスその他既存の処理生トマト 1 摘芽 2 摘葉 3 果実乾燥トマト有機物散水投入可溶化新規分解処理重さや体積は違えど有機物負荷は同じハウスの多い郊外の場合資源としての利用も検討されるトマト残渣のため再利用の詳細検討が必要である排水を沈降分離し濃縮するメタン発酵肥料 N P K のバランス植物由来成分微生物生産物評価肥料として後処理 ( 嫌気発酵 ) 嫌気発酵で液体肥料を作る場合肥料成分評価のため成分濃縮をする濃縮により処理槽サイズの縮小沈降分離濃縮の際にもメタン発酵負荷沈降上澄み水の評価は有機物負荷の確認必要投入野菜の注意野菜は分解が進んでいないため見た目の悪いが分解進んだ動物のふん尿よりも有機物負荷が高い含水率が変動しても有機物負荷は変化しない ( 例 : 生トマトと乾燥トマト ) メタン発酵により農業資材として再利用する場合は疑義資材にならないように肥料としては原料の成分を検討しながら検討が必要

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<82BD82A294EC82C697CE94EC82CC B835796DA> 窒素による環境負荷窒素は肥料やたい肥などに含まれており作物を育てる重要な養分ですが環境負荷物質の一つでもあります窒素は土壌中で微生物の働きによって硝酸態窒素の形に変わり雨などで地下に浸透して井戸水や河川に流入します地下水における硝酸態窒素及び亜硝酸態窒素の環境基準は 10 mg/l 以下と定められています自然環境における窒素の動き硝酸態窒素による環境負荷を減らすためには土づくりのためにたい肥を施用し

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