日本國立研究開發法人新能源與產業技術綜合開發機構（NEDO）於3月2日宣佈，在其資助項目中，木村化工機、神戶大學、Nobels、FT Biopower四家單位合作研發出了「利用膜分離與蒸餾從低濃度含氨廢水中高效回收氨的技術」，並成功開發出日本首個從甲烷發酵消化液中回收氨的節能工藝。
這是自2022年度啟動的NEDO資助項目「面向去碳社會實現的節能技術研發與社會實際應用促進計畫/實用化開發/利用膜分離與蒸餾從低濃度含氨廢液中高效回收氨技術開發」所取得的成果。四家單位自2024年5月起與神戶市建設局下水道部、自2025年6月起與新潟縣長岡市商工部共同開展實證試驗，最終成功開發出了日本首創的回收工藝。
圖1 構建氮循環型社會的概念圖（供圖：木村化工機）
實證試驗確認，通過FO（Forward Osmosis：正滲透）膜與熱泵式蒸餾技術的最優組合實現的節能效果，以及採用消石灰的氨回收工藝在經濟性方面較既往技術具備顯著優勢。
研究團隊基於燒杯級試驗結果設計製作了中試裝置，利用實際甲烷發酵消化液開展了長期實證試驗，並將獲得的數據反映在木村化工機制作的模擬軟體中，從而具體明確了節能性與經濟性，為該項目的社會應用奠定了基礎。
在以污水和廚餘垃圾為原料進行甲烷發酵產生的消化液為對象的中試裝置實證試驗中，在消化液（T-N：約1000ppm）處理量為297噸/天的條件下，與既往方法相比，CO₂排放量每年可減少133千升（原油換算），作為經濟性指標的設備折舊年限為21年，此時的氨回收量預計為每年106噸（以氮計）。
在以家畜排洩物、食品廢棄物、食品工廠排水等生物質以及下水污泥為原料進行甲烷發酵的設施中，會產生大量含有0.1～0.3%銨離子的消化液廢液。
目前，這類廢液主要通過活性污泥法進行曝氣和脫氮處理，將氮濃度降至10ppm左右後排放。但這種處理方式存在消耗電力大的問題。
近年來也有將消化液用作肥料的嘗試，但還存在著諸如需確保有鄰近農場可供施用、運輸成本上漲、未被農作物吸收的氮化合物造成地下水污染、消化液儲存時產生惡臭等問題。
此外，行星邊界（Planetary Boundaries，環境承載力）國際團隊的研究報告指出，氮化合物作為化學物質向環境中的排放，已經超出了人類可安全活動的限度，達到了危險水平。
因此，儘可能抑制氮化合物向環境的排放，構建氮循環型社會已成為全球共同的緊迫課題。本次開發並實證的回收工藝，為生物沼氣發電領域進一步減少溫室氣體排放開闢了道路。
四家單位將提出先利用FO膜對多處產生的消化液進行初步濃縮與減容，再集中至一處通過蒸餾回收氨的集中處理模式，推進該工藝的社會應用，其發展前景備受期待。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
