JP2009195163A - 藻類培養装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】培養槽中の藻類の密度を良好に制御することができる培養装置を提供することを所期課題とするものである。
【解決手段】培養液中で藻類を培養するための培養装置であって、上下方向に複数段に積み上げた培養槽と、前記培養槽間を連通する循環流路と、最上段の前記培養槽に培養液を供給する培養液タンクと、最下段の前記培養槽に接続された流出路と、前記培養液中の藻類密度を測定する藻類密度測定部と、前記藻類密度計測部で測定された前記藻類密度に基づき前記培養液タンクからの培養液の供給量を制御する制御部と、を備えるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、培養槽中の藻類の密度を良好に制御することができる培養装置に関する。
例えば海では、植物プランクトン→動物プランクトン→小型甲殻類→魚介類・・・と繋がった食物連鎖が観察される。この食物連鎖系を人工的に構築できれば、従来の養殖から進んだいわゆる魚工場を構成することができる。海における食物連鎖の最下層に位置する植物プランクトンのうち藻類は各種の有用物質を産生する点からも注目されている。
藻類は光合成を行い炭素源としてＣＯ２を取り込んで増殖するが、培養槽中での藻類の密度が高くなりすぎると、光の利用効率が低下して、効率的な増殖が阻害される。
そこで本発明は、培養槽中の藻類の密度を良好に制御することができる培養装置を提供することを所期課題とするものである。
すなわち本発明に係る藻類培養装置は、培養液中で藻類を培養するための培養装置であって、上下方向に複数段に積み上げた培養槽と、前記培養槽間を連通する循環流路と、最上段の前記培養槽に培養液を供給する培養液タンクと、最下段の前記培養槽に接続された流出路と、前記培養液中の藻類密度を測定する藻類密度測定部と、前記藻類密度計測部で測定された前記藻類密度に基づき前記培養液タンクからの培養液の供給量を制御する制御部と、を備えていることを特徴とする。なお本発明において、藻類の密度とは、密度だけでなく、濁度等の密度と相関する値も含む意味である。
従って、このような本発明に係る藻類培養装置によれば、培養槽への培養液の供給量が培養液中の藻類の密度によってフィードバック制御されるので、培養液中の藻類の密度の管理・制御が良好に行なわれ、光の利用効率を高く維持することができる。また、培養槽を多段に積み上げることにより、空間の有効利用を図ることができる。
更に、前記培養液中に微細気泡化したＣＯ２を供給するバブル供給部を備えていることが好ましい。
本発明において、微細気泡とは、直径がマイクロ（５０μｍ以下）〜ピコオーダの気泡（マイクロバブル、ナノバブル、ピコバブル）を意味する。このような微細な気泡は、通常の気泡が液中を急激に上昇し液面で破裂するのに対して、上昇速度が遅く長時間液中に留まり続ける。そして、液中の微細気泡は気相と液相との界面間で生じた界面張力により加圧されより一層小さくなる。更に、微細気泡は負に帯電しており、互いに反発するので、結合することがなく、気泡密度が低下しない。このため、微細気泡は液中に高密度で分散することができる。
更に、微細気泡化したＣＯ２には、藻類細胞中へのＣＯ２（ＣＯ３ ２−）吸収率の向上作用や、殺菌作用や水質浄化作用もある。このため、微細気泡化したＣＯ２により、藻類の光合成が活性化されるともに、藻類の培養環境を清浄に保つこともできる。
しかして、本発明によれば、培養液中の藻類の密度の管理・制御が良好に行なわれ、光の利用効率を高く維持することができる。また、空間の有効利用を図り生産性の高い藻類培養を行なうことができる。
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態に係る藻類培養装置１は、図１に模式的に示すように、培養液中で藻類を培養するための培養装置であって、上下方向に複数段に積み上げた培養槽２と、培養槽２間を連通する循環流路３と、最上段の培養槽２に培養液を供給する培養液タンク４と、最下段の培養槽に接続された流出路５と、培養液中に微細気泡化したＣＯ２を供給するバブル供給部６と、培養液中の藻類密度を測定する藻類密度測定部７と、培養液タンク４を制御する制御部８と、を備えている。
培養槽２は、培養液を収容してその中で藻類を培養するためのものであり、上下方向に複数段に積み上げられていて、空間の有効利用が図られている。最下段の培養槽２を除く各培養槽２には、その上部に後述する循環流路３への培養液の流出口２２が設けてあり、培養槽２中の培養液が所定の液量を超え、その液面の高さがｈを超えると、余剰の培養液が流出口２２から循環流路３へ流出するように構成してある。更に、各培養槽２は光照射部２１を備えている。
光照射部２１は、各培養槽２中の藻類に上方から光を照射するものであり、例えば、光源として蛍光灯やＬＥＤ等を備えており、適宜、増殖に適した波長や光量を有する光を照射するように構成してある。
循環流路３は、各培養槽２間を連通して、藻類を含む培養液を各培養槽２間に循環させるためのものである。循環流路３上にはポンプが設けてあり、これにより最下段の培養槽２内の培養液を最上段の培養槽２にくみ上げることができる。このように循環流路３により培養液が各培養槽２間を循環することにより、各培養槽２内の培養液が攪拌され藻類密度が均一になる。また、後述する培養液タンク４から新たな培養液を供給する場合、培養槽２内の培養液の組成の変化が急激であると、藻類に負担がかかり増殖速度が低下することがあるが、藻類を含む培養液を各培養槽２間に循環させることにより、培養液の組成の変化を緩和して、藻類への負担を低減させる効果もある。
培養液タンク４は、最上段の培養槽２に培養液を供給するためのものであり、循環流路３に接続されており、培養液タンク４から供給された培養液は最上段の培養槽２に設けられた流入口３１から培養槽２内に流入する。培養液中の藻類の密度が高くなった場合に、培養液タンク４から最上段の培養槽２に培養液を供給すると、最上段の培養槽２内の藻類密度が希釈されるとともに、最上段の培養槽２から藻類を含む培養液があふれ出て、流出口２２から循環流路３に流れ込み、下段の培養槽２に順次流入する。
流出路５は、最下段の培養槽２に接続されており、流出路５への流出口２３が培養槽２の上部に設けてあり、培養液タンク４から最上段の培養槽２に培養液が供給されることにより、あふれ出て下段の培養槽２に順次流入した培養液が、最下段の培養槽２に流入し、培養槽２中の培養液が所定の液量を超え、その液面の高さがＨを超えると、余剰の培養液が流出口２３から流出路５へ流出する。流出路５の下流側に動物プランクトン等の培養槽が接続してあれば、食物連鎖を人工的に構築することができる。
バブル供給部６は、循環流路３上に設けられ、培養槽２中に流入する培養液中に微細気泡化したＣＯ２を供給するためのものであり、加圧溶解による方法（加圧して気体をより多く溶解した状態からキャビテーション等を用いて微細気泡を発生させる方法）や、超音波による方法（超音波を与えることにより気泡を加振させて分裂させる方法）や、剪断による方法（激しい流れの中に気体を吹き込んで気体を引きちぎって気泡を細かくする方法）や、衝撃波による方法（ベンチェリ管による衝撃波を用いて発生させる方法）や、微細孔のある中空構造体に気体を通気させる方法等を用いて、ＣＯ２をマイクロバブル〜ピコバブル化する。
藻類密度測定部７は、循環流路３上に設けられ、培養液中の藻類密度を測定するためのものであり、光透過方式を用いた濁度計等が挙げられる。藻類密度測定部７は、藻類密度の検出信号を後述する制御部８に送信する。
制御部８は、培養液タンク４を制御するためのものであり、藻類密度計測部７から藻類密度の検出信号を受信して、藻類密度に基づき培養液タンク４からの培養液の供給量をフィードバック制御する。具体的には、藻類密度が高い場合は、培養液タンク４からの培養液の供給量を増大させて藻類を希釈するよう制御し、藻類密度が低い場合は、培養液タンク４からの培養液の供給量を減少させるよう制御する。
制御部８は、具体的には、ＣＰＵや、メモリ、入出力チャンネル、キーボード等の入力手段、ディスプレイ等の出力手段、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等を備えた汎用乃至専用の情報処理装置からなり、前記ＣＰＵ及びその周辺機器が、前記メモリの所定領域に格納されたプログラムに従って協働動作することにより、少なくとも制御部８として機能する。なお、この情報処理装置は、物理的に一体である必要はなく、有線又は無線により複数の機器に分割されていてもよい。
藻類培養装置１で培養する藻類としては特に限定されないが、例えば、キートセラス、ナンノクロロプシス、イソクリシス、パブロバ、テトラセルミス等の単細胞藻類が好適である。
藻類増殖の初期段階は、バルブ１０、１１を閉じて、新たな培養液の供給は行なわずに培養槽２間で培養液を循環させた方が、藻類が希釈されず、また培養液の組成の変化に伴う負担が藻類にかからないので、速やかに対数増殖期に移行することができる。
このような構成を有する本実施形態によれば、培養槽２への培養液の供給量が、培養液中の藻類の密度によってフィードバック制御されるので、培養液中の藻類の密度の管理・制御が良好に行なわれ、光の利用効率を高く維持することができる。また、培養槽を多段に積み上げることにより、空間の有効利用を図ることができる。
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
光照射部２１の設置位置は培養槽２の上方に限られず、培養槽２の側方や下方又は培養液中に挿入された光源から光を照射するように設けてあってもよい。また、光照射部２１は培養槽２の外部に設けたＬＥＤ等の人工光源からの人工光又は太陽光を、光ファイバを用いて栽培槽２内に導光して照射するものであってもよい。
循環流路３上にＣＯ２濃度計を備えていて、培養液中の藻類密度だけでなく培養液中のＣＯ２残存濃度も測定して、好適な培養条件となるように培養液タンク４とバブル供給部６を制御してもよい。
その他、前述した実施形態や変形実施形態の一部又は全部を適宜組み合わせてもよく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
本発明の一実施形態に係る藻類培養装置を示す模式的構成図。
符号の説明
１・・・藻類培養装置
２・・・培養槽
３・・・循環流路
４・・・培養液タンク
５・・・流出路
７・・・藻類密度測定部
８・・・制御部

Claims (3)

  1. 培養液中で藻類を培養するための培養装置であって、
    上下方向に複数段に積み上げた培養槽と、
    前記培養槽間を連通する循環流路と、
    最上段の前記培養槽に培養液を供給する培養液タンクと、
    最下段の前記培養槽に接続された流出路と、
    前記培養液中の藻類密度を測定する藻類密度測定部と、
    前記藻類密度計測部で測定された前記藻類密度に基づき前記培養液タンクからの培養液の供給量を制御する制御部と、を備えている藻類培養装置。
  2. 前記培養液中に微細気泡化したＣＯ２を供給するバブル供給部を備えている請求項１記載の藻類培養装置。
  3. 前記微細気泡は、マイクロバブル、ナノバブル、又は、ピコバブルである請求項２記載の藻類培養装置。
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