特殊イエバエによる有機廃棄物再資源化システム

ZOO COMPOST SYSTEM

2011,7,21ｃ

平成１１年１１月に畜産環境問題の解決と畜産業の健全な発展を目的として、『家畜排せつ物の管理の適正化及び利用の促進に関わる法律（家畜排泄物法）』が施行され、平成１６年１１月から管理基準全体の適用が開始されました。

牛･馬は１０頭以上、豚は１０００頭以上、鶏は２０００羽以上を飼育している畜産農家は、排泄物（ふん尿）を処理する施設（堆肥舎等）の設置もしくは簡易な流失防止策を講じることが義務化されました。

このような状況の中で未だ効率の良い画期的なコンポストが出来ていないのが現状である。

①発酵式

②微生物処理

③メタンガス発電処理

野積み・素堀りによる環境汚染

は じ め に

Z O O C O M P O S T

現在の主な畜糞処理方法

わが国の総物質投入量はおよそ20億トン、このうち9割は輸入及び国内の天然資源に依存し、リサイクルして再資源化しているのは全体のわずか1割にすぎない。

わが国の産業廃棄物総排出量はおよそ4億800万トン（98年度）、業種別には農業部門が最も多く全体の22.8％（約9，300万トン）を占め、その大半は家畜ふん尿である。

その家畜ふん尿は、以前より畜産業における資源として、農産物や飼料作物の生産に有効利用されてきましたが、現在ではこのような状況が変化し畜糞が有効に利用されず、又畜糞の取扱不備により、悪臭・汚水等、周辺地域への環境問題が発生しております。

畜産廃棄物の現状

・堆肥化に時間がかかる

・臭気問題の発生

・大規模な施設が必要

問題点

悪臭・汚水等、周辺地域への環境問題

鶏、豚、牛の排泄物や生ごみ・焼酎粕などを特殊化されたイエバエの幼虫に分解処理させ、

短期間（７日間）で 肥料 と 飼料（幼虫） を生産するリサイクル技術です。

このシステムはロシア宇宙開発研究（マース計画）の一環として、約５０年間に渡り研究開発され、民間応用システムとして実用化されたものです。

○ 宇宙船内の排泄物処理と宇宙飛行士用食料への転換という循環を目指して研究開発された技術

《 マース計画 》

Z O O C O M P O S T S Y S T E M と は

Z O O C O M P O S T

ズーコンポストシステムとは

地球

火星 往復：４年間 高タンパク質

宇宙食

再資源化

排泄物

宇宙船という限られた閉鎖環境の

中で効率よくリサイクルを行うため

イエバエの持つ能力が改善された

○ 密飼に耐える能力

○ 安定して産卵する能力

成虫

幼虫

○ 有機物を分解する能力

○ よく成長する能力

○ 温度と湿度を一定に保った環境での飼育

○ 決められた配合のエサ

イエバエ の

飼育環境の管理が必要

このため外部環境への適応能力が著しく低く、屋外では生存率が低下すると考えられる

効率よくタンパク質のリサイクルを確立するためにイエバエ（学名 Musca domestica）のもつ能力に着目し研究開発を実施

○ 人間の食糧（タンパク質）をハエの幼虫で補うために約５０年間に渡って開発された技術

宇宙船内での

タンパク質のリサイクル

世代交代 により

能力が高められた

成 虫

成虫の頭部には

アセチルコリンエステラーゼ

が含まれる

サナギ殻

【特徴】

高タンパク質

成長促進

肉質向上

抗菌性タンパク質

【用途】

飼料 家畜、養殖、ペット

有用成分利用 抗菌性タンパク質

【特徴】

土壌改良

生長促進

果実質の向上

【用途】

有機肥料

【栄養素】

キトサン

高級化粧品

医療品等に利用

窒素

成長促進剤

リン

体力増強成分

２～３日

２～３日

約８時間

冷蔵（４～５℃）で保存可能

特殊化されたイエバエを使うと、畜産排泄物や生活廃棄物などを短期間で処理できると同時に、安全で高品質の豊富な生産物が効率よく得られます。

幼 虫

サ ナ ギ

卵

Z O O C O M P O S T の イ エ バ エ サ イ ク ル

Z O O C O M P O S T

（産卵開始） （孵化）

家畜排泄物

４日目

肥 料 乾燥幼虫

５～７日

イエバエ卵 （卵接種）

（分解 処理）

イエバエ蛹

（羽化）

イエバエ成虫

サナギ

【特徴】

高蛋白質

成長促進

肉質向上

抗菌性タンパク質

【用途】

飼料 家畜、養殖、ペット

有用成分利用 抗菌性タンパク質

１０％ ３０％ 原料投入量

に対して

ズーコンポストシステムはイエバエの生態を利用したシステムであり、目的に応じた次の２つの施設（イエバエ卵生産施設とズーコンポスト施設）からなります。

Z O O C O M P O S T S Y S T E M ( ｲｴﾊﾞｴによる有機廃棄物の再資源化技術 )

Z O O C O M P O S T

ズーコンポストシステムの概要

冷 蔵 輸 送 イエバエの卵は冷蔵保管が可能なため ２つの施設が同一箇所にある必要はない

成虫飼育

幼虫飼育 卵

蛹

ズーコンポスト施設へ輸送

ズーコンポスト施設で必要なイエバエの卵を生産する

冷却

卵

原料受入 原料調整 卵接種

幼虫飼育室

（７日間）

幼虫

イエバエ卵生産施設から受入

有機肥料

排泄物 異物夾雑物の除去 水分７０％に調整 原料重量比0.05％

温度30℃、湿度70％ 原料投入量の１０％

原料投入量の３０％

農作物

有機廃棄物から 肥料 と 幼虫（高タンパク質飼料） を生産する

加温

Z O O C O M P O S T の 特 徴

Z O O C O M P O S T

１．イエバエの幼虫を利用

元々、家畜排泄物に発生するイエバエの幼虫を利用するため、原料に対して特殊な処理を施す必要がありません。また、原料内の微生物より大型の生物になるため内部の生態系の頂点に位置し、必要以上の微生物の繁殖を防ぐことが考えられます。

２．分解処理期間が短い

ズーコンポストでは７日間という短期間で処理が完了します。これは一般的な発酵処理と比較すると約１０倍の早さとなります。イエバエの幼虫は唾液腺から消化酵素を分泌して有機物を分解します。その際、幼虫の発生する代謝熱によって消化酵素の働きは促進され短期間での分解を可能にします。

３．２種類の生産物が得られる

ズーコンポストでは肥料と高タンパク質飼料（幼虫）の２種類の生産物が得られます。生産量は原料重量比で肥料が３０％、高タンパク質飼料が１０％です。その他、高タンパク質飼料の生産方法（幼虫をボイル）によってはその残液も液肥として使用することが可能です。

５．アンモニア性ガスの発生の低減

ズーコンポストでは原料中の窒素分を幼虫が吸収してタンパク質に変換するため、ガスとして空気中に放出される量が低減されます。

４．生産物の品質が安定している

ズーコンポストでは一定の基準で調整した原料を一定の環境下で一定期間をかけ、一定数の幼虫に分解処理をさせることによって、生産物の品質のバラツキが抑えられます。

乾燥幼虫分析結果

【飼料としてのイエバエ幼虫の特徴】

全種アミノ酸含有

高タンパク質

豊富なアスパラギン酸

成長促進

養鶏（レイヤー）の産卵率促進

肉質の向上

発病率の低下

観賞魚の発色促進

生 産 物 の 特 徴 Ⅰ － ① （ 高タンパク質飼料 ）

Z O O C O M P O S T

単位（%）

分 析 値

3.43

0.71

3.93

2.53

3.29

1.48

1.38

2.18

1.79

2.89

3.79

2.74

2.19

2.21

7.29

2.14

5.19

0.52

フ ェ ニ ル ア ラ ニ ン

ト リ プ ト フ ァ ン

リ ジ ン

バ リ ン

ロ イ シ ン

ヒ ス チ ジ ン

メ チ オ ニ ン

ス レ オ ニ ン

イ ソ ロ イ シ ン

ア ル ギ ニ ン

チ ロ シ ン

ア ラ ニ ン

グ リ シ ン

プ ロ リ ン

グ ル タ ミ ン 酸

セ リ ン

ア ス パ ラ ギ ン 酸

シ ス チ ン

ア ミ ノ 酸 組 成 ※

分 析 値

886

374

177

26.7

ミネラル

リ ン

カ ル シ ウ ム

マ グ ネ シ ウ ム

亜 鉛

単位（ｍｇ/100ｇ）

分 析 値

4.4

53.2

26.9

5.6

5.0

4.9

水 分

粗 タ ン パ ク 質

粗 脂 肪

粗 繊 維

粗 灰 分

可 溶 無 窒 素 物

一 般 成 分

単位（%）

※ アミノ酸組成

・・・ 必須アミノ酸

・・・ 非必須アミノ酸

抗生物質

【幼虫の持つ有用成分】

生 産 物 の 特 徴 Ⅰ － ② （ 幼虫有用成分 ）

Z O O C O M P O S T

昆 虫

細菌の感染

皮膚の障害

応答

昆虫は一般に個体を保護するための生態防御機構として、細菌の感染や皮膚の障害に応答

して、強力な 抗菌性タンパク質 を体液中に作り出す

細菌の感染

皮膚の障害

昆 虫

抗菌性タンパク質

防御

防御

大腸菌（Escerichia coli)

（生理食塩水） （幼虫抽出液）

阻止円

（生理食塩水） （幼虫抽出液）

阻止円

青枯病菌（Pseudomonas solanacearum）

【イエバエ幼虫抽出液を用いたペーパーディスクによる抗菌テスト】

抗菌性タンパク質 による細菌の 殺菌メカニズム

細胞質膜

原形質

酵素

新しい 細胞壁の部品

抗菌性タンパク質

抗生物質の場合 細菌の生態

抗生物質が酵素と結合することによって細胞壁の部品の取り込みが出来なくなり、自身の内圧に耐えられなくなって破裂死する。突然変異等によって酵素が変形したものが耐性菌と呼ばれる。

酵素には関係なく直接細胞質膜に穴を開けることによって死滅させる。

細菌は自身の高い内圧を維持する為強固な細胞壁を持つ。細胞壁の部品は絶えず原形質内で合成され、細胞質膜の外側に輸出される。新しく合成された部品は外側にある酵素によって古い細胞壁に組み込まれる。

ＬＢ培地にイエバエ幼虫（未加熱）の凍結乾燥抽出液を染み込ませたペーパーディスクを置床し、その上に供試菌（大腸菌、青枯病菌）を混入したＬＢ軟寒天培地（１０４ｃｅｌｌｓ．ml－１）を重層し、２日間培養。

生理食塩水をペーパーディスクに染み込ませたコントロールでは生育抑制効果は認められなかったが、イエバエ幼虫抽出液では阻止円が見られイエバエ幼虫抽出液の抗菌性を確認することができた。

原形室内で新しい細胞壁の部品を合成

抗菌性タンパク質の場合

1．免疫活性化能

イエバエの幼虫を含有する飼料により、マダイの好中球の貪食能が向上した。＊好酸球…細菌を殺す

イエバエは、飼料の能力として魚粉よりも優れていることが明らかとなっています。

生 産 物 の 特 徴 Ⅰ － ③（ 幼虫を含有する飼料の高機能性）

Z O O C O M P O S T

無薬養殖の可能性！ ワクチンや、抗生物質不要！

幼虫０％ 幼虫１０％

幼虫５０％ 幼虫１００％

：Zymosanを食した貪食細胞

明らかに幼虫５０％の白血球は、多くの異物を取り込んでいます。白血球の貪食能力が高い（主に細菌やカビを貪食）ことを示しています。

（研究機関：愛媛大学）

生 産 物 の 特 徴 Ⅰ － ③ （ マダイの非特異的生態防御機能 ）

：Zymosanを食していない貪食細胞

Bar：50mm

生 産 物 の 特 徴 Ⅰ －④（ 幼虫飼料 特 徴 Ⅰ ・ マダイの非特異的生態防御機能 ）

Z O O C O M P O S T

耐病性付与効果：マダイ

Edwadsiella tarda感染試験（実験水槽による飼育）

→サナギを添加したエサ（モイスト・ペレット）を与えたマダイはエドワジエラ症に対し耐病性を示した。

5x106 E. tardaを

マダイに

0.1 ml/個体投与

経過日数

生残

率

(%)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Blank

対照群

サナギ(10%)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

n=13

生 産 物 の 特 徴 Ⅰ － ⑤（ 耐病性付与効果 ・ マダイの生育比較）

Z O O C O M P O S T

生 産 物 の 特 徴 Ⅰ － ③ （ マダイの非特異的生態防御機能 ）

生 産 物 の 特 徴 Ⅰ －⑥（ 幼虫飼料 特 徴 Ⅱ ・ 増肉係数比較 ）

Z O O C O M P O S T

0

2

4

6

魚粉飼料 5％ 25％ 0.75％ 7.5％

「養殖魚を1kg大きくするのに何kgの飼料が必要か」を示す係数。

増肉係数が少ないほど、養殖魚が効率的に成長する飼料であることを表す。

イエバエを含む飼料を用いれば、飼料投与量の削減が可能

イエバエ・幼虫 イエバエ・サナギ

魚粉飼料の約半分の量のイエバエ・サナギ量で効果が確認

コストダウン

効率の向上

国産飼料の生産

長年に渡る

品種改良により

増殖能に優れた

イエバエ株

を確立

魚粉を代替して、

養殖飼料を作製

イエバエ幼虫(学名：Musca domestica)

生 産 物 の 特 徴 Ⅰ － ⑦（ 幼虫飼料 特 徴 Ⅱ ・ マダイの生育比較）

Z O O C O M P O S T

イエバエの幼虫を含有した飼料により、マダイの尾叉長の成長率が向上した。

3．成長性の向上 １３０％の成長率！

イエバエのサナギを含有した飼料により、マダイの

尾叉長の

成長率が向上 １３０％

一般魚粉

飼料で養殖した

マダイ

イエバエを

含有する

飼料で養殖

したマダイ

生 産 物 の 特 徴 Ⅰ － ⑧（ 幼虫飼料 特 徴 Ⅱ ・ マダイの生育比較）

Z O O C O M P O S T

成長性の向上 １３０％の成長率！

イエバエ飼料の安全性の検証-１ ラットを用いた実験１

150.00

200.00

250.00

300.00

350.00

400.00

0 7 14 21 28

体重変化

対照群

サナギ

25% サナギ

50% サナギ

100%

飼料に含まれる カゼイン置換量

(g)

飼育日数

→ラット飼料の20%を占めるカゼインをサナギに50%まで置き換えてラットに与えても、成長は変わらず健康に育つ

ラットにイエバエサナギを含む飼料を4週間与え、哺乳類に対する安全性を検討した。

生 産 物 の 特 徴 Ⅰ － ⑧（イエバエ飼料の安全性 ・ラット実験）

Z O O C O M P O S T

ラットの肝臓と十二指腸→異常は観察されていない。 脾臓、腎臓等他の器官および脂肪重量でも現段階では 異常は観察されていない。

対照群 サナギ25% サナギ50%

200 µm

200 µm

肝臓

十二指腸

安全性の検証１ ―ラットを用いた実験２

生 産 物 の 特 徴 Ⅰ － ⑨（ イエバエ飼料の安全性の検証１ ・ラット実験２）

Z O O C O M P O S T

血清コレステロール量

サナギを含む飼料をラットに与えると血清中のコレステロール量が有意に低下する。 その他応用の幅が広がり、より高付加価値生産物の可能性が高い。

予想外の結果

安全性の検証１ーラットを用いた実験３

*

* *

Cont 25% 50% 100%

Seru

m c

hole

ster

ol (m

mol/

L)

1.8

1.6

1.4

1.2

1.0

0.8

サナギ含有率

生 産 物 の 特 徴 Ⅰ － ⑩（イエバエ飼料の安全性の検証１ ・ラット実験３）

Z O O C O M P O S T

☆ 含有重金属類 メチル水銀，アンチモン，クロム，スズ，ヒ素，鉛，カドミウム，セレン，

銅，亜鉛

・・・基準値以下

☆ 含有残留農薬等 （ポジティブリスト制度による） 429種類（DDT、アトラジン、クロルデン、メタミドフォスなど）

・・・検出されず

イエバエ飼料の安全性の検証-２ 毒性物質の残留検査（住化分析センターによ

る）

生 産 物 の 特 徴 Ⅰ － ⑪（イエバエ飼料の安全性の検証２ ・毒性物質の残留検査）

Z O O C O M P O S T

幼虫の餌原料の違いによるイエバエサナギの成分比較

・イエバエサナギを各種原料を用いて作製し、一般分析（タンパク質、灰分、脂質）とHPLCによる遊離アミノ酸の分析を行った。 ・イエバエサナギはタウリン含有量が魚粉に 比べ約1/4程度と低く、グルタミン酸とバリンが魚粉に比べ4倍以上多く含まれていた。 ・イエバエサナギは原料を変えても、成分は あまり変化しない。

生 産 物 の 特 徴 Ⅰ － ⑫（幼虫の餌原料の違いによるイエバエサナギの成分比較）

Z O O C O M P O S T

pH7.0~7.5による土壌改良効果

生長促進

病気、害虫発生の低減

実なりを増やし、日持ちも向上

優れた濾過性

施肥後は雨水の影響を受けず無臭

根の発育の促進

糖度、ビタミンアップによる果実の質の向上

肥料分析結果

【特徴】 Z O O C O M P O S T

生 産 物 の 特 徴 Ⅱ － ① （ イエバエ有機 肥 料 ）

豚

15.03

2.28

5.93

2.01

6.62

1.74

0.01

1.83

779.21

106.90

482.40

3,927.96

28.44

12.5

水 分

窒 素 全 量 （％）

り ん 酸 全 量 （％）

加 里 全 量 （％）

石 灰 全 量

苦 土 全 量

ホ ウ 素 （B２O３)

け い 酸

亜 鉛 全 量

銅 全 量

マ ン ガ ン 全 量

鉄 全 量

有 機 炭 素

炭 素 窒 素 比 （C/N比）

成分名 鶏

18.57

2.23

9.42

5.19

5.62

2.88

0.02

2.77

472.21

28.72

717.50

2,396.72

24.17

10.8

牛

7.38

1.73

2.07

1.25

2.51

0.94

0.02

4.87

141.21

23.04

226.78

1,460.46

37.56

21.7

（％）

（％）

（％）

（％）

（％）

（ｐｐｍ）

（ｐｐｍ）

（ｐｐｍ）

（ｐｐｍ）

（％）

ダイコン苗立枯病菌、ホウレンソウ萎凋病菌、キュウリ綿腐病菌、パイナップル基腐病菌、トマト萎凋病菌（３レース）、キャベツ萎黄病菌、アスパラガス株腐病菌、白絹病菌

供試菌（糸状菌）

糸状菌は植物病の約８０％の原因と言われる

Z O O C O M P O S T

生 産 物 の 特 徴 Ⅱ － ② （ イエバエ有機 肥 料 ）

【イエバエ有機肥料が作物の病害耐性に及ぼす影響】

イエバエ有機肥料 が示す 糸状菌 に対する生育抑制効果

強い抑制効果がみられた

トマト萎凋病菌（１Ａ）

キャベツ萎黄病菌

アスパラガス株腐病菌

白絹病菌

トマト萎凋病菌（１Ａ）の場合 （３日目）

（コントロール） （抽出液 １％）

抽出液（１％）では菌糸の生育は

みられなかった

ダイコン苗立枯病菌

ホウレンソウ萎凋病菌

トマト萎凋病菌（ＳＵＦ803）

トマト萎凋病菌（ＳＵＦ803Ｆ212Ａ）

キュウリ綿腐病菌

パイナップル基腐病菌

ダイコン苗立枯病菌の場合 （３日目）

（コントロール） （抽出液 １％）

抽出液（１％）では抑制効果はみら

れたものの、ある程度の菌糸の生

育はみられた

ある程度の抑制効果はみられた

ＰＤＡ培地

ムスカ寒天層

素寒天層（ﾍﾞｰｽ）

供試菌ディスク

（シャーレ）

三層寒天法を用いた供試菌の

培養による抑制効果の検証

三層寒天法

・酸味がある

・実がしまっている

・甘みがある

市販有機肥料

イエバエ有機肥料

イ エ バ エ 有 機 肥 料 の 実 験 栽 培 （ ト マ ト ）

Z O O C O M P O S T

イエバエ有機肥料

（定植後15日目）

イエバエ有機肥料（定植後20日目）

イエバエ有機肥料（定植後27日目）

イエバエ有機肥料（定植後35日目）

・丈7ｃｍ ・丈10ｃｍ

・丈10ｃｍ ・丈17ｃｍ 成長が著しい

・丈42ｃｍ

・丈40ｃｍ ・丈25ｃｍ

・丈58ｃｍ 花つきが良い

イエバエ有機肥料（定植後73日目）

・丈93ｃｍ ・丈128ｍ

イエバエ有機肥料（結果）

収穫が始まる

・ｐH5.5→ｐH6.0

・土壌がしまりやすい

・ｐH7.0→ｐH7.0・土壌がやわらかい

・成長が早い・収穫量が多い

・根の張りが良い

市販有機肥料（定植後15日目）

市販有機肥料（定植後20日目）

市販有機肥料（定植後27日目）

市販有機肥料（定植後35日目）

市販有機肥料（定植後73日目）

市販有機肥料（結果）

イエバエ有機肥料の実験栽培

Z O O C O M P O S T

イ エ バ エ 有 機 肥 料 （ ム ス カ ） の 実 験 栽 培 （ ア ス パ ラ 菜 ）

Z O O C O M P O S T

イ エ バ エ 有 機 肥 料 （ ム ス カ ） の 実 験 栽 培 （ 二 十 日 大 根 ）

Z O O C O M P O S T

イエバエ有機肥料

（ムスカ）↑

一般有機↑

二十日大根生育写真

イエバエ有機肥料（ムスカ）栽培 糖度：４

一般有機栽培 糖度：２～２．５

実の太り、粒そろい、共にムスカ栽培の出来が良い

糖度も高く、食べやすい（イエバエ有機肥料（ムスカ）栽培）

イ エ バ エ 有 機 肥 料 （ ム ス カ ） の 実 験 栽 培 （ 二 十 日 大 根 ）

Z O O C O M P O S T

イ エ バ エ 有 機 肥 料 （ ム ス カ ） の 実 験 栽 培 （ 蕪 ）

Z O O C O M P O S T

イエバエ有機肥料↑

（ムスカ）

一般有機↑

カブ生育比較

小蕪

おからムスカ

ムスカ

一般有機

２０１１年 おからムスカ ・ ムスカ ・ 一般有機 比較試験 （ゴーヤ）

イエバエ有機肥料（コプロス）

栽培写真

ズーコンポストの生産物

幼虫の応用

イエバエ幼虫

乾燥幼虫粉末 液状幼虫

サナギの応用

成虫の応用

肥料の応用

肥料＆液肥 ペレット肥料

幼虫ボイル液

イエバエの成虫

（アセチルコリンエステラーゼ）

ボイル液

ボイル液濃縮液

ボイル液蒸留水

サナギの殻

（キチン、キトサン）

サナギ（幼虫）

冷凍幼虫 乾燥幼虫

抗菌性高タンパク質（全種アミノ酸含有）、家畜飼料での使用の他、薬品への応用が可能

粉末肥料

優れた土壌改良効果および成長促進効果

食品の残留農薬判定に利用 薬品、化粧品などに利用

幼虫

↑ボイル幼虫 ↑乾燥幼虫

↑粒状乾燥幼虫

↑粉末幼虫

さなぎ

↑さなぎ

↓粉末さなぎ

←さなぎ含有10％

←さなぎ含有100％

さなぎ含有50％→

サナギ含有飼料

↑乾燥肥料

肥料

↑タブレット肥料

ペレット肥料→

商品陳列イメージ

300g入り

1.2Kg入り

業務用（5kg入り）