日本国立研究开发法人新能源与产业技术综合开发机构（NEDO）于3月2日宣布，在其资助项目中，木村化工机、神户大学、Nobels、FT Biopower四家单位合作研发出了“利用膜分离与蒸馏从低浓度含氨废水中高效回收氨的技术”，并成功开发出日本首个从甲烷发酵消化液中回收氨的节能工艺。
这是自2022年度启动的NEDO资助项目“面向脱碳社会实现的节能技术研发与社会实际应用促进计划/实用化开发/利用膜分离与蒸馏从低浓度含氨废液中高效回收氨技术开发”所取得的成果。四家单位自2024年5月起与神户市建设局下水道部、自2025年6月起与新潟县长冈市商工部共同开展实证试验，最终成功开发出了日本首创的回收工艺。
图1 构建氮循环型社会的概念图（供图：木村化工机）
实证试验确认，通过FO（Forward Osmosis：正渗透）膜与热泵式蒸馏技术的最优组合实现的节能效果，以及采用消石灰的氨回收工艺在经济性方面较既往技术具备显著优势。
研究团队基于烧杯级试验结果设计制作了中试装置，利用实际甲烷发酵消化液开展了长期实证试验，并将获得的数据反映在木村化工机制作的模拟软件中，从而具体明确了节能性与经济性，为该项目的社会应用奠定了基础。
在以污水和厨余垃圾为原料进行甲烷发酵产生的消化液为对象的中试装置实证试验中，在消化液（T-N：约1000ppm）处理量为297吨/天的条件下，与既往方法相比，CO₂排放量每年可减少133千升（原油换算），作为经济性指标的设备折旧年限为21年，此时的氨回收量预计为每年106吨（以氮计）。
在以家畜排泄物、食品废弃物、食品工厂排水等生物质以及下水污泥为原料进行甲烷发酵的设施中，会产生大量含有0.1～0.3%铵离子的消化液废液。
目前，这类废液主要通过活性污泥法进行曝气和脱氮处理，将氮浓度降至10ppm左右后排放。但这种处理方式存在消耗电力大的问题。
近年来也有将消化液用作肥料的尝试，但还存在着诸如需确保有邻近农场可供施用、运输成本上涨、未被农作物吸收的氮化合物造成地下水污染、消化液储存时产生恶臭等问题。
此外，行星边界（Planetary Boundaries，环境承载力）国际团队的研究报告指出，氮化合物作为化学物质向环境中的排放，已经超出了人类可安全活动的限度，达到了危险水平。
因此，尽可能抑制氮化合物向环境的排放，构建氮循环型社会已成为全球共同的紧迫课题。本次开发并实证的回收工艺，为沼气发电领域进一步减少温室气体排放开辟了道路。
四家单位将提出先利用FO膜对多处产生的消化液进行初步浓缩与减容，再集中至一处通过蒸馏回收氨的集中处理模式，推进该工艺的社会应用，其发展前景备受期待。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
