都市ごみベース微生物電解セルによる持続可能な水素リッチガス生成

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

🔬研究者:Provides experimental and modeling insights for microbial electrolysis cells using real municipal waste hydrolysates, useful for process optimization and scale-up studies.

🏢実務担当者:Demonstrates a technical pathway for converting organic waste into hydrogen, potentially applicable for waste management and clean fuel generation in decentralized settings.

🏛政策担当者:Highlights the potential of waste-to-hydrogen technologies to address both waste burden and clean energy targets, offering a policy lever for integrated waste and energy planning.

<title>抄録</title> <p>インドの急速に増加する都市固形廃棄物負荷は、よりクリーンなエネルギー経路の採用への圧力の高まりと相まって、廃棄物を処理しながら同時に付加価値燃料を生成できる技術への関心を高めている。その中でも、微生物電解セル（MEC）は、都市固形廃棄物の有機画分（OFMSW）を水素リッチガスへ分散型変換する用途としては比較的未検討のままである。本研究では、機関および住宅地域から採取した6つのOFMSW試料を、分別、粒径縮小、嫌気発酵、および都市廃水接種物を用いた加水分解を経て処理し、その後電気化学処理に供した。APHAに基づく加水分解液の特性評価により、COD（化学的酸素要求量）値は5750～7200 mg L⁻¹、BOD（生物化学的酸素要求量）対COD比は0.62～0.65、総揮発性固形物は391～455 mg L⁻¹であり、これらの条件は一般に電気活性微生物の活動に好適とみなされる。黒鉛シート陽極とステンレス鋼陰極を備えた単室MEC反応器を6 V密閉型鉛蓄電池源で駆動し、1000 g OFMSW基準で試料1および試料2からそれぞれ1.32 Lおよび1.94 Lのガスを生成した。変換効率は60%および72%に達し、より高性能な基質は最大の有機負荷（COD = 7200 mg L⁻¹）に対応しており、基質の生分解性が電気水素生成性能に測定可能な影響を及ぼしたことを示唆している。理論水素ポテンシャルはCODデータから1.08 Lおよび1.68 Lと計算された。より高い有機負荷（COD 7200 mg/L、試料2）と改善された効率（72%）との相関は、本研究の中核仮説を直接検証するものである。スケールアップの実現可能性を検討するため、MATLAB/Simulinkモデル（MEC_Industrial_Model_v3.1）をさらに開発し、12時間サイクルで7.0 Lに近い水素生成と、18～20 A m⁻²の定常電流密度を予測した。総合すると、これらの知見は、OFMSW駆動MECシステムが、急速に都市化する地域における廃棄物安定化と分散型グリーン水素生成の同時実現に向けた技術的に実行可能な経路を提供し得ることを示している。</p>

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。

<title>Abstract</title> <p>India’s rapidly increasing municipal solid waste burden, alongside mounting pressure to adopt cleaner energy pathways, has raised interest in technologies capable of treating waste while simultaneously generating value-added fuels. Among these, microbial electrolysis cells (MECs) remain comparatively underexplored for decentralized conversion of the organic fraction of municipal solid waste (OFMSW) into hydrogen-rich gas. In the present investigation, six OFMSW samples collected from institutional and residential locations were processed through segregation, particle-size reduction, anaerobic fermentation, and hydrolysis using municipal wastewater inoculum prior to electrochemical treatment. APHA-based characterization of the hydrolysates revealed COD (Chemical oxygen demand) values between 5750 and 7200 mg L⁻¹, BOD (biological oxygen demand) to COD ratios of 0.62–0.65, and total volatile solids ranging from 391 to 455 mg L⁻¹, conditions generally regarded as favorable for electroactive microbial activity. A single-chamber MEC reactor assembled with graphite-sheet anodes and stainless-steel cathodes, powered using a 6 V sealed lead-acid source, produced 1.32 and 1.94 L of gas from a 1000 g OFMSW basis for Sample 1 and Sample 2, respectively. Conversion efficiencies reached 60% and 72%, with the higher-performing substrate corresponding to the greatest organic loading (COD = 7200 mg L⁻¹), suggesting that substrate biodegradability exerted a measurable influence on electrohydrogenic performance. Theoretical hydrogen potentials of 1.08 L and 1.68 L were calculated from COD data. The correlation between higher organic loading (COD 7200 mg/L, Sample 2) and improved efficiency (72%) directly validates the core hypothesis of this study. To examine scale-up feasibility, a MATLAB/Simulink model (MEC_Industrial_Model_v3.1) was further developed, predicting hydrogen production approaching 7.0 L over a 12 h cycle together with steady-state current densities of 18–20 A m⁻². Taken together, the findings indicate that OFMSW-driven MEC systems could provide a technically viable route toward simultaneous waste stabilization and decentralized green hydrogen generation in rapidly urbanizing regions.</p>

• Research Square https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-9890777/v1first seen 2026-06-04 04:24:03 · last seen 2026-06-17 04:35:06