メタンガスをつくるメタン菌について

メタンガスというと、今はメタンハイドレートが話題ですが、昔、有機農業をやっている人たちがバイオガスといって、生ゴミや糞尿からメタンガスをつくって煮炊きに利用しているのをテレビで見たことがあります。

私が興味があるのはそちらです。おならの成分でもあります。

メタンはCH4と化学式をすぐに思い出せるくらい簡単な構造です。しかし、よく見ると酸素(O)がくっついてない。なんとなく食べものが酸化されて出てくるのかと思っていましたがそうではないみたいですね。

メタンガスは、メタン菌がつくります。この記事では、メタン菌とメタンガスについて書きます。

メタンガスとは

澱んだ沼に行って水面を見ると、ポコポコ気泡が上がってきます。あれがメタンガスです。牛は食べたえさの8~10%を1日100~200Lのメタンに変換し、ゲップか放屁によって排出します。ヒトは、1日0.5Lのメタンを放屁するとか。

メタンはよく燃えます。メタン(CH4)は、炭素(C)が1個ですが、メタン(C:1)、エタン(C:2)、プロパン(C:3)、ブタン(C:4)・・・と書いていくとお分かりになると思いますが、燃料ガスとして知られます。

都市ガスはメタンガス。LPガスはプロパンとブタンの混合だそうです。都市ガスは危険防止のために臭いをつけていますが、メタンガスは無臭です。

メタンは燃えると二酸化炭素と水になります。

CH4+2O2→CO2+2H2O

メタンをつくっているのは、メタン菌です。牛の反芻胃にもヒトの腸にも棲んでいます。最大のメタン生産者は、昆虫、正確にはシロアリです。1匹のシロアリは腸内で1日わずか0.5mgしかメタンをつくりませんが、数が無尽蔵にいるので、1年で1.5億トンにもなるそうです。自然界で発生するメタンの殆どはメタン菌からつくられています。

都市ガスのメタンは、油田やガス田から採掘された天然ガスの主成分です。

メタン菌について

そのメタン菌は、かなり変わった菌でした。

メタン菌は古細菌

メタン菌、乳酸菌と同じ「菌」を使っていますが、乳酸菌のような細菌ではなく、古細菌に分類されています。

菌は、以前、細胞核を持つ真核生物系統と細胞核を持たない原核生物系統に分けられていました。乳酸菌のような細菌は、原核生物です。その後、原核生物の中に別な系統の菌が発見され、古細菌と命名されました。

その多くは、高熱、高塩濃度など極限環境下で生育するものです。

メタン菌の性質

メタン菌は偏性嫌気性菌で、実に酸素に敏感な菌です。チトクロームとカタラーゼを欠いているため、細胞内に酸素が入ると細胞毒性がある過酸化水素が蓄積し、細胞構造が破壊されてしまいます。

メタン菌は、二酸化炭素を始め、さまざまな炭素化合物からメタンをつくります。これをメタン発酵といいます。

乳酸菌は、通性嫌気性菌で、ブドウ糖を乳酸か乳酸とアルコールに分解して生きていくためのエネルギー(ATP)を得ていましたが、メタン菌は、水素ガスを酸化することによってエネルギー(ATP)を獲得し、この過程で二酸化炭素を還元してメタンを発生します。

4H2 + CO2 → CH4 + 2H2O

メタン菌は、偏性嫌気性菌とはいえ、他の古細菌(高度好塩菌や好熱菌など)とは異なり、他の菌と共生あるいは基質の競合の中に生育しています。高度好塩菌や好熱菌は、極端な環境を好む変わり者でした。

しかし、メタン菌は、牛の反芻胃や、数は少ないものの人の結腸などにも存在しています。食べたものは消化され、だんだん小さくなって二酸化炭素と水に変わっていきます。腸の中でも他の腸内細菌が、自分が生きるために食べものを分解していきますが、それを利用しようと待っているのです。

また、メタン菌は、汚泥や水質浄化における応用等も試みられているようです。

バイオガス

私がテレビで見た有機農業者のバイオガスは、確か、埼玉県の小川町での話でした。小川町は昔から有機農業が盛んです。私がテレビで見たのは20年くらい前だったかもしれません。1990年代前半は、世間は農業に対して関心が高かったのです。

その後、1995年にウインドウズ95が発売され、急に時代が変わってしまいました。

しばらく検索しているとありました。

地球人のためのウェブメディア 「Think Daily」の中にあったすべてが循環する場所〜小川町・霜里農場〜というページです。

バイオガスの他、太陽光発電に、太陽光温水器や温室をやっていらして楽しそうですね。

また、もっと規模の大きいバイオガスプラントの実例は、北海道鹿追町にありました。帯広市の近くの町です。鹿追町環境保全センターバイオガスプラントをお読みください。

朝日新聞北海道版2014年05月26日の記事に鹿追のバイオガスプラント余熱活用というのもありました。

また、エコハートさんのサイトではバイオガス先進国ドイツではのページで、ドイツの実例を写真で見ることができます。

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