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廃棄物バイオリファイナリーにおける微生物経路：グリーンエネルギーと生化学物質の生産を促進

Microbial pathways in waste biorefineries: driving green energy and biochemical production (原題)

Omprakash Sarkar

Academia Green Energy📚 査読済 / ジャーナル2026-06-10#エネルギー転換Origin: Global
DOI: 10.20935/acadenergy8328
原典: https://doi.org/10.20935/acadenergy8328

🤖 gxceed AI 要約

日本語

本レビューは、廃棄物からのエネルギー回収における嫌気性バイオプロセシング経路を検討し、酸生成/酢酸生成発酵による水素と揮発性脂肪酸の生成、およびメタン生成によるバイオメタンの生成を強調する。これらの経路を統合して、資源回収とエネルギー生成を強化し、化石燃料依存を低減する多出力バイオリファイナリープラットフォームを構築することを提唱する。収率とエネルギー回収に関する定量的データを提供し、スケーラブルなカーボンニュートラルエネルギーシステムを推進する。

English

This review examines anaerobic bioprocessing pathways for waste-to-energy, highlighting acidogenic/acetogenic fermentation producing hydrogen and volatile fatty acids, and methanogenesis producing biomethane. It argues for integrating these pathways to create a multi-output biorefinery platform that enhances resource recovery and energy generation while reducing reliance on fossil fuels. The paper provides quantitative data on yields and energy recovery, advocating for scalable carbon-neutral energy systems.

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

📝 gxceed 編集解説 — Why this matters

日本のGX文脈において

日本は廃棄物管理が高度に発展しており、水素社会の実現を目指している。本論文は廃棄物からの水素およびバイオメタン生産を定量的に評価しており、日本のバイオリファイナリー研究と水素政策に直接的な示唆を与える。

In the global GX context

Globally, this review addresses the critical gap between renewable capacity additions and actual primary energy share by proposing scalable waste-to-energy pathways. It provides quantitative benchmarks for hydrogen and biomethane yields, supporting the integration of biorefineries into energy infrastructure. This contributes to the circular bioeconomy and decarbonization efforts.

👥 読者別の含意

🔬研究者:Provides quantitative data on yields and energy recovery from anaerobic pathways, useful for biorefinery design and optimization.

🏢実務担当者:Can guide waste management companies and energy firms on selecting and integrating anaerobic digestion technologies for biofuel production.

🏛政策担当者:Supports policies promoting waste-to-energy and hydrogen infrastructure as part of national energy transition strategies.

📄 抄録（日本語訳）

世界のエネルギー需要は、現在年間600 EJを超えており、急速な電化と産業拡大に伴い増加し続けている一方、再生可能エネルギーは、近年の設備容量増加分の大部分を占めているにもかかわらず、一次エネルギーの総供給量のわずか約15%に留まっている。この格差は、発電だけでなく廃棄物の流れを価値化することもできる、拡張可能でカーボンニュートラルなエネルギーシステムの必要性という、重大なギャップを示している。この文脈において、嫌気性バイオプロセスは、酸生成/酢酸生成経路とメタン生成経路を通じて二経路型バイオエネルギー枠組みを確立することにより、変革的な解決策を提供する。本レビューは、グリーンエネルギー回収に対する酸生成/酢酸生成経路とメタン生成経路の、明確かつ相補的な貢献を批判的に評価する。酸生成および酢酸生成発酵は、複雑な有機物をグリーン水素や揮発性脂肪酸（SCCA/MCCA）などの価値あるバイオ燃料へと効率的に変換することにより、持続可能な廃棄物管理において重要な役割を果たす。この高速な炭素解放は、資源回収（廃棄物1トンあたり345～589 kgの揮発性脂肪酸（VFA））を強化するだけでなく、エネルギー生成（廃棄物1トンあたり3～10.3 kgのH2；334～1123 MJ）にも貢献し、専門的実践における将来のエネルギー需要と環境持続可能性の目標に沿ったものとなる。これらのプロセスは、再生可能燃料および化学品における製品多様化を可能にし、グリーンケミストリーと分散型バイオリファイナリーの基盤を確立する。エネルギー生成と資源管理における持続可能な実践を前進させるためには、これらの経路のさらなる探求と実装を提唱することが不可欠である。対照的に、メタン生成は、嫌気性消化（AD）の最終的なエネルギー統合段階として機能し、有機廃棄物をバイオメタン（廃棄物1トンあたり67～193 kgCH4）に変換し、3368～9728 MJのエネルギー回収を達成し、安定性、拡張性、および既存のエネルギーインフラへの直接統合を提供する。これらが一体となることで、酸生成および酢酸生成プロセスが分子レベルの価値と柔軟性を引き出し、メタン生成が効率的なエネルギー回収を保証する、一貫した炭素およびエネルギーのカスケードが形成される。この相乗関係は、ADを単純な廃棄物処理から多出力型バイオリファイナリープラットフォームへと昇華させ、ゼロウェイスト戦略を推進し、化石燃料への依存を低減し、強靭な循環型バイオエコノミーを育成する。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

📄 Abstract（原文）

Global energy demand, currently exceeding 600 EJ annually, continues to rise alongside rapid electrification and industrial expansion, while renewable energy contributes only ~15% of total primary energy despite dominating recent capacity additions. This disparity indicates a critical gap, the need for scalable, carbon-neutral energy systems that not only generate power but also valorize waste streams. In this context, anaerobic bioprocessing offers a transformative solution by establishing a dual-pathway bioenergy framework through acidogenic/acetogenic and methanogenic routes. This review critically evaluates the distinct and complementary contributions of acidogenic/acetogenic and methanogenic pathways to green energy recovery. Acidogenic and acetogenic fermentations play a crucial role in sustainable waste management by efficiently converting complex organic materials into valuable biofuels such as green hydrogen and volatile fatty acids (SCCA/MCCA). This high-rate carbon unlocking not only enhances resource recovery (345–589 kg volatile fatty acids (VFA)/ton waste) but also contributes to energy generation (3–10.3 kg H2/ton waste; 334–1123 MJ), aligning with future energy demands and environmental sustainability goals in professional practices. These processes can enable product diversification in renewable fuels and chemicals, establishing a foundation for green chemistry and decentralized biorefineries. Advocating for further exploration and implementation of these pathways is essential for advancing sustainable practices in energy generation and resource management. In contrast, methanogenesis functions as the terminal energy-consolidation stage of anaerobic digestion (AD), transforming organic waste into biomethane (67–193 KgCH4/ton of waste), achieving energy recovery of 3368–9728 MJ, offering stability, scalability, and direct integration into existing energy infrastructures. Together, these pathways create a cohesive carbon and energy cascade, with acidogenic and acetogenic processes unlocking molecular value and flexibility, while methanogenesis ensures efficient energy recovery. This synergistic relationship promotes AD from simple waste treatment to a multi-output biorefinery platform, advancing zero-waste strategies, reducing the reliance on fossil fuels, and fostering resilient circular bioeconomies.

🔗 Provenance — このレコードを発見したソース

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gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。