TX テクノロジー・ショーケース in つくば 2010 環境 P-27 温室効果とオゾン層破壊をもたらす亜酸化窒素（N2O）の発生が少ない豚ぷん堆肥化技術 ■ はじめに亜酸化窒素（N2O）は、温暖化係数がCO2の310倍ある温室効果ガスであり、最も重要なオゾン層破壊物質です。農業は最大の人為的N2O排出源ですが、特に家畜排せつ物由来のものは大きな割合を占めています。堆肥化は家畜排せつ物の基幹的な処理法ですが、その過程で発生するN2Oに関してはこれまで有効な抑制法がありませんでした。そこで本研究では、堆肥化が必須となっている豚ぷんに注目してN2O抑制法の開発を試みました。 ■ 堆肥化におけるN2O生成メカニズム生物学的に、N2Oは硝化作用の副産物か、脱窒の中間代謝物として生成されますが、排せつ直後の家畜ふんには脱窒の材料となる硝酸塩が含まれていないため、N2O が発生するためには最初に硝化作用（アンモニア［NH3］が亜硝酸［NO2-］を経て硝酸［NO3-］まで酸化される微生物による作用）が起こる必要があります。硝化は2種類の微生物（アンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌）の連携作業によって進行しますが、豚ぷんの堆肥化では、亜硝酸酸化細菌の増殖開始がアンモニア酸化細菌よりも大きく遅れるため、硝化の中間生成物であるNO2-が長期間蓄積する場合があります。NO2-の存在はN2Oの生成を促進することが知られており、そのため長期間のNO2-蓄積はN2O発生量を増大させます。進することでNO2-蓄積を解消すれば、NH3蓄積などの問題を起こすことなくN2Oの発生を抑制できるのではないかと考え、亜硝酸酸化細菌を多く含み堆肥生産現場で容易に入手できる熟成堆肥を堆肥化途中の豚ぷんに添加し、 NO2-の酸化とN2O発生に及ぼす影響を検証しました。試験の結果、堆肥化の高温発酵後に熟成堆肥を添加することで酸化が促進され、速やかにNO2-蓄積が解消し、これに連動するようにN2Oの発生も終息しました。これまでに行った小規模の堆肥化試験では、N2Oの発生量を平均で60%、最大80%削減することができ、本方法が豚ぷん堆肥化からのN2O発生を抑制する上で有効な手段であることが証明されました。 ■ まとめ豚ぷんでは、堆肥化の過程で硝化作用が不完全となってNO2-が蓄積し、これがN2Oの生成を促進していますが、亜硝酸酸化細菌を含む熟成堆肥を適時添加することによりNO2-蓄積が解消され、N2Oの発生量を顕著に削減できることがわかりました。今後は、実用化のため、より実規模に近い堆肥化試験による検証などを予定しています。 ■ 亜硝酸酸化細菌の添加によるN2Oの発生制御豚ぷん堆肥化では長期間のNO2-蓄積がN2O発生量を増大させているため、堆肥化の過程でNO2-を蓄積させないことが、N2Oを抑制するための重要なカギとなります。薬剤によりNH3の酸化を抑制してNO2-蓄積を回避する方法がありますが、処理コストとNH3蓄積による悪臭問題の増加が懸念されるため、家畜排せつ物処理の場面では適当ではありません。そこで、逆にNO2-からNO3-への酸化を促代表発表者 �� く�� 所 (独)農業・食品産業技術総合研究機構畜産草地研究所浄化システム研究チーム属問合せ先〒305-0901 茨城県つくば市池の台 2 TEL: 029-838-8677, FAX: 029-838-8606 [email protected] −29− ■ キーワード： (1) 亜酸化窒素 (2) 豚ぷん堆肥化 (3) 地球温暖化