One of the primary sources of drinking water and for non-potable applications is saline (sea) water. Conversely, a vast amount of wastewater is currently produced that needs to be treated before using or discharging. Ocean sea water is considered to be a raw material used in the desalination process and converted to usable water. In the initial stage of the study, a microbial fuel cell (MFC) with a cation exchange membrane (CEM) and an anion exchange membrane (AEM) were used as separators, in the experiments under different (1, 10, 100 and 1000 Ω) loads of resistance, to measure the efficiency in wastewater treatment and electricity production. The system using a CEM produced the maximum or optimal current of 1.8 mA, a columbic efficiency (CE) of 42% and 80% of chemical oxygen demand (COD) removal at 1 Ω external resistance. While the system running with an AEM achieved a maximum current of 1.8 mA, 40% CE and 77% COD removal at 1 Ω. It highlighted the minimal difference between the performances of the MFC either by using an AEM or CEM. In the second stage of this study, a microbial desalination cell (MDC) used as a novel bioelectrochemical system, was developed by modifying the enriched and optimised MFC system. The MDC was investigated for the desalination of salt water and wastewater treatment. The performance of the MDC with 10 g/l of NaCl salt was measured for desalination of brackish water and COD removal for wastewater treatment, CE and electrical current production. The COD removal of the system was greater than 80%, and the percentage of desalination was 100% after running for five days. The MDC system produced a maximum current of 1.3 mA. Therefore, the results from the study confirmed that the MDC was an appropriate technology used for simultaneous desalination and wastewater treatment applications and facilitating the production of green energy.

スピルリナの生産性を向上させるために増殖促進物質としてアルギン酸オリゴ糖（AOS）を添加する培養を試みた。対照区と比較して3.68倍となる増殖促進効果が1,000 ppmのAOSを添加した回分培養８日目に得られた。また，繰返し回分方式でAOSを添加することにより，フィコシアニンやタンパク質などの代謝物の生産性も向上した。繰返し回分方式の第三期目には，バイオマス生産性168 mgL^-1d^-1を達成した。費用や操作の簡便性を考慮するとスケールアップに有望な手法といえる。

金属空気電池は，高エネルギー密度を有することから電気自動車への利用が期待されている。金属負極は使用により酸化金属となり，再利用するためには環境負荷の小さな方法で還元を行う必要がある。そこで我々は，高周波誘電加熱による酸化亜鉛粉末の還元を試みた。酸化亜鉛粉末と還元剤を一つの容器に入れ，容器上部から高周波電極を挿入し，電極先端を粉末表面に当てて誘電加熱を行った。加熱時の分光測定から，黒体放射のスペクトルとの比較から約2000 Kであることが明らかとなった。2.0 gの粉末に対し，還元剤としてメタノールを0.7～1.4 mL入れたときに顕著な還元がみられ，1.1 mLにおいて最大還元量27.6 mgとなった。還元剤として，エタノール，アセトン，フルフラール，シクロヘキサンならびにドデカンを用いたが，いずれもメタノールには及ばなかった。還元効率は，還元剤の反応を考慮しない場合は3.3% ，考慮した場合は1.0% であった。

Oxy-tetracycline (OTC) has been recognized as not only a good antibiotic but also environmental contamination resulted from over-dosage and leakage from agricultural activities. Among various alternatives, catalytic ozonation is a promising method because of its simplicity and effectiveness. In this work, magnetic carbon nanoparticles (M-CNPs) synthesized by nebulizing pyrolysis of glycerol and ferrocene has been applied as a catalyst for enhancing ozonation of OTC. Effects of catalyst loading and initial concentration of tetracycline on degradation of oxy-tetracycline have been experimentally examined in comparison with other typical carbonaceous powders which are carbon black and graphite. While the change of OTC concentration were analyzed using high performance liquid chromatography (HPLC) analyzer for examining its characteristics, fresh and spent carbonaceous catalysts were also characterized using electron microscopy, surface area and porosity analyzer, and x-ray diffraction (XRD) analyzer. It was found that M-CNPs could exhibit a superior performance in the removal of OTC by adsorption and catalytic ozonation, resulting a faster completion of OTC removal within 30 min or 2 times faster when compared with the cases of carbon black and graphite powder as well as ozonation alone.

The flame emission spectra were measured from the combustion of biomass in a boiler, from which the ratio of the alkali metals’ number densities (sodium and potassium) were precursory derived. Fly and bottom ash samples were collected to determine their composition via scanning electron microscopy coupled with energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDX). A comparison of the alkali metals’ number density ratios (from the flame emission spectra) and the ash composition provided information on potential pathways for the alkali metals. The comparison also showed that the number density ratio can be taken as a tentative in-situ indicator of the alkali metals’ ratio. The ash composition also allowed the determination of several slagging and fouling indices.

本論文では，鉄鋼スラグ：製鋼スラグ（SMS）および高炉スラグ（BFS）施用による淡水性微細藻ボトリオコッカスBotryococcus brauniiの増殖促進と，B. brauniiが生産する脂質の生産性向上を検討した。BG-11培地にSMS 5 g L^-1を添加したところ，対照区と比較して約1.74倍の増殖促進効果が得られた。また，脂質濃度は対照区の約2.16倍であった。BFSの場合にも，5 g L^-1の添加により，対照区の約2.39倍の増殖促進効果が得られた。さらに，脂質濃度も対照区の約4.47倍であった。いずれのスラグでも，バイオマス生産性と共に脂質生産性が向上する結果が得られたが，BFSの方がより脂質生産性を向上する結果が得られた。SMSにおいては鉄成分溶出の効果が示され，一方，BFSにおいては鉄以外の成分の効果が示唆された。

Ionic liquids (ILs) pretreatment has emerged as the promising technology toward environmentally benign conversion of lignocellulosic residues into high value cellulosic fiber as sustainable raw material for biocomposite manufacturing. In this work, the impact of an ionic liquid (IL) 1-ethyl-3-methylimidazolium diethylphosphate ([emim] [dep]) pretreatment of oil palm frond (OPF) on the flexural properties of the composite board has been reported. Ionic liquid pretreatment of OPF fiber under high solids loading (IL/biomass ratio = 1.0) was conducted prior to compounding with thermoplastic starch which was used as binder polymer. Effect of IL pretreatment on OPF fiber was assessed by employing Fourier Transform Infrared Spectroscopy technique. IL treated composite board was found to exhibit superior flexural properties than that of untreated board. Flexural strength was increased from 10 MPa for untreated composite to 12.75 MPa for composites fabricated from IL treated OPF particles.The obtained results evidenced that the IL pretreatment could be a promising, cost-efficient and benign approach for conversion of agricultural waste into high value engineered composite panels. The study plainly demonstrates that IL based pretreatment could be a green technology for effective utilization of lignocellulosic waste biomass in the biocomposite manufacturing.

Production of furfural from biomass has attracted many research interests due to its usefulness as important chemical solvent and chemical feedstock for value-added products. Conversion of D-xylose to furfural via dehydration reaction enhanced by heterogeneous catalyst has also been an interesting issue. In this work, singlewalled carbon nanohorns (CNHs) hybridized with metal nanoparticles were proposed for catalytic dehydration of D-xylose to furfural for the first time. CNHs hybridized with Ni and Cu nanoparticles were in-house prepared by Gas-inject arc-in-water (GI-AIW) and then used as a catalyst for D-xylose dehydration. Physical and chemical properties of the catalyst samples were investigated by transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analyzer and BET analyzer. It is notable that Ni/CNHs provided the highest D-xylose conversion and furfural yield.

エタノール製造を目的とした草木質系バイオマスの酵素糖化前処理技術として水熱爆砕を提案した。ユーカリを対象として温度，保持時間の依存性の検討，水熱爆砕と水熱徐冷（水熱連続処理を想定）の比較を行い水熱爆砕の効果を検証した。水熱爆砕は水熱徐冷と比較し高い糖収率を示し，最適条件では理論糖収率の70%を示した。酵素添加量の依存性に関しても試験を実施した。

クビレズタCaulerpa lentillifera J. Agardh は陸上の養殖施設で生産されている数少ない大型藻類であり，本種の培養技術開発は，今後の大型藻類バイオマスエネルギー利用化に向けた陸上養殖の進展に大きく寄与すると考えられる。クビレズタは食用とされているが，最近では藻体に含まれている機能性成分を利用した商品開発も進められており需要が急増している。そこで生産性向上技術として注目されているのが二酸化炭素（CO₂）を利用した藻類の生長促進技術である。これまでにもCO₂をクビレズタの培養海水に添加すると生長が促進されることが報告されているが，培養中の環境要因の影響については明らかにされていない。そこで本稿では高濃度CO₂海水でクビレズタを培養したときの生長におよぼす水温（20℃，25℃，28℃），光量子束密度（75 µmol m^-2 s^-1，125 µmol m^-2 s^-1，250 µmol m^-2 s^-1）および光周期（12 L/12 D，18 L/6 D，24 L/0 L）の影響について調べた。その結果，いずれの条件下においてもCO₂添加によってクビレズタの生長率を高めることができた。またこの結果より高濃度CO₂海水を利用することによって水温の変動や日照不足による生長量の低下を改善できる可能性を示唆することができた。

優れた風況が得られるアルゼンチンのパタゴニア地方に大規模に風力発電を設置し，得られた電力を水電解装置にて変換した水素を用いCO₂をメタネーションでメタンに変換し，それを液化してタンカーで日本まで輸送するモデルのエネルギー生産性・収支，CO₂循環可能性，投資回収を概算した。メタネーションで使用するCO₂は日本でメタン利用により生成した分をパタゴニア地方に運ぶとともに不足分は南米から調達することとした。3000 kW級風車をパタゴニア地方のチュブット州とサンタクルス州に合計7.81 × 10⁵台設置することを想定したところ，日本へ輸送可能な液化メタン量は熱量ベースで国内LNG輸入量の2.2倍であり，パタゴニア地方に大規模に風力発電を導入し，水素製造・メタン化して日本に輸送するモデルは十分にエネルギー生産性のあることが確認された。また，その際のエネルギー損失は64.7%となった。パタゴニア地方から日本まで輸送した液化メタン利用によるCO₂排出量はパタゴニア地方でのメタネーションに要するCO₂量の49.1%に留まり，不足するため，南米から別途調達するシステムが必要である。なお，本試算は一部大胆な仮定に基づくため，今後さらなる精査が必要である。