バイオものづくり由来の廃棄物と廃水をまとめて処理してエネルギー回収 -嫌気性微生物による有機物分解とメタンガス生成が効率的に進む新型反応器を開発-

2026-07-08 産業技術総合研究所

産業技術総合研究所(産総研)と鹿児島工業高等専門学校の研究グループは、バイオものづくりで発生する固形有機性廃棄物(糖化残渣)と高濃度有機性廃水を一括処理し、メタンガスとしてエネルギーを回収できる新型反応器「ABCS(Anaerobic Baffled Continuous Stirred)反応器」を開発した。反応器内部を撹拌部と流路部に分けることで、固形有機物の加水分解から有機酸生成、メタン生成までを段階的かつ効率的に進行させ、固形物の蓄積を抑制した。100日以上の連続運転試験では、従来の嫌気性バッフル反応器(ABR)と比べてメタン生成速度が1.62倍に向上し、長期間の安定運転を実証した。微生物解析では、セルロース分解細菌が反応器内で優占化し、有機物分解が促進されたことが確認された。本技術は、廃棄物処理設備の省スペース化や運転効率向上に加え、廃棄物からのエネルギー回収を可能にする循環型技術として、バイオものづくりや化学リサイクル分野への展開が期待される。

バイオものづくり由来の廃棄物と廃水をまとめて処理してエネルギー回収 -嫌気性微生物による有機物分解とメタンガス生成が効率的に進む新型反応器を開発-
図1 開発したABCS反応器の構造と反応器内で進行する微生物反応の模式図
※原論文の図を引用・改変したものを使用しています。

<関連情報>

合成高濃度廃水と固体有機廃棄物の共消化のための嫌気性バッフル付き連続攪拌(ABCS)リアクターの開発 Development of an anaerobic baffled continuous stirring (ABCS) reactor for co-digestion of synthetic high-strength wastewater and solid organic waste

Rino Isshiki, Masayoshi Yamada, Tomo Aoyagi, Tomoyuki Hori, Masahito Yamauchi, Takashi Narihiro, Kyohei Kuroda
Journal of Environmental Chemical Engineering
Available online 29 June 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.jece.2026.123885

Highlights

  • ABCS reactor enables high-rate co-digestion of solid organic waste and wastewater.
  • Integrated stirring and baffled stages enhance solubilization and methanogenesis.
  • ABCS reactor achieved a 1.62-fold higher methane production rate than ABR.
  • Solid accumulation was not observed in ABCS reactor.
  • Putative cellulose-degrading bacteria were more abundant in ABCS reactor.

Abstract

To establish high-rate treatment process for co-digestion of high-strength wastewater and solid organic waste, we developed a novel bioreactor system: an anaerobic baffled continuous stirring (ABCS) reactor. This reactor integrates continuous stirring stage with baffled compartments. The first continuously stirred stage promotes solubilization of organic compounds and the second baffled compartment stage contained high concentration of anaerobic sludge. This design enables immediate methanogenesis of solubilized organic matter. In this study, we compared the reactor performance of the ABCS reactor with that of a conventional anaerobic baffled reactor (ABR) during continuous operation for over 100 days, treating identical wastewater derived from a bio-manufacturing process. The ABCS reactor achieved high methane production rates of 2.51 kgCOD m–3 d–1, representing a 1.62-fold increase compared to the ABR. Furthermore, cellulose in the wastewater accumulated in the upstream baffled compartments of ABR, whereas no noticeable accumulation was observed in the ABCS reactor. In addition, the abundance of putative cellulose degraders was much higher in the ABCS reactor than in the ABR, suggesting that these bacteria may contribute to the mineralization of solid organic waste in the baffled compartment. These results demonstrate the successful development of a novel and high-rate treatment system for co-digestion of high-strength wastewater and solid organic waste.

1103廃棄物管理
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