日本农研机构与冈山县农林水产综合中心、冈山JA畜产合作，利用农业养殖设施，证明通过导入碳纤维反应器，可以将养猪场污水净化处理设施的温室气体排放量削减约80％。如果日本全国的猪场污水处理设施都导入该技术，换算成二氧化碳换算，预计每年可削减60万吨的温室气体排放。这项成果有助于实现低温室气体排放的可持续畜产品。
开发概要
全球变暖引起的气候变化的影响日益显现，在这种情况下，农业领域也需要削减导致全球变暖的主要原因——温室气体排放。在日本的农业源温室气体排放量中，来自畜产领域的温室气体排放量占比较高。尤其是在处理和管理家畜排泄物的过程中产生的温室气体，如堆肥及污水净化等，按二氧化碳换算每年达到630万吨，预计占农业系统整体排放量的10～15％，因此需要开发削减这方面的温室气体排放量的技术。
为此，农研机构2015年开发出了能大幅削减养猪场污水净化处理设施的温室气体排放量的碳纤维反应器。此次在拥有6,000头育肥猪的农业养殖设施对该反应器实施了验证实验，确认能将温室气体排放量（大部分为一氧化二氮）削减约80％。该反应器可以直接导入现有设施使用，与传统的活性污泥处理法相比，有望在维持同等的有机物处理能力的同时，提高除氮效果。如果能将该反应器导入日本全国的处理设施，则按二氧化碳换算预计每年可将温室气体排放量削减60万吨。
研究内容及意义
农研机构在冈山JA畜产公司荒户山SPF农场（拥有6,000头育肥猪）的污水净化处理设施中导入了2015年开发的碳纤维反应器，在实际的农业养殖设施中验证了温室气体削减效果（污水净化处理设施：图1，碳纤维反应器：图2）。
图1：污水净化处理设施（外观与处理池，在红色的反应池中设置反应器）
图2：碳纤维反应器（上：照片，下：净化池内的设置图与气体测量）
温室气体甲烷和一氧化二氮利用标准方法——气室法测量。
验证实验于2016年～2017年实施，比较了导入反应器前（2016年10月～2016年11月）和导入反应器后（2016年12月～2017年1月）的差别。结果显示，处理水中的单位氮含量（全氮：TN）的一氧化二氮（N2O-N）生成量（一氧化二氮排放系数）在导入反应器前约为4％，而导入后大幅削减至0.5％（图3）。另外，净化处理过程中产生的温室气体除了含99％以上的一氧化二氮外，还含有不到1％的甲烷，导入反应器后，甲烷的生成量并没有太大变化。
图3：导入碳纤维反应器后的一氧化二氮减排效果
由于导入反应器前（2016年10月～2016年11月）和导入反应器后（2016年12月～2017年1月）处理水中的氮含量不同，无法单纯进行比较，但根据这个结果推算，通过导入该反应器，现有设施的温室气体生成量可以削减至1/5左右。如果能将开发的反应器导入日本全国的处理设施，则按二氧化碳换算，预计每年可将温室气体排放量削减60万吨（目前的排放量按二氧化碳换算约为每年77万吨，因此相当于削减约80％）。
利用新开发的反应器的处理方法与以往的活性污泥法相比，有望在维持同等的有机物处理能力的同时，提高除氮效果。另外，此次使用的碳纤维反应器（图2）的制造价格约为每套100万日元，在现有净化设施后段的反应池中设置3套即可削减温室气体排放量。
文：JST客观日本编辑部翻译整理
