JP2012023978A - Apparatus and method for culturing photosynthetic microorganism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光合成微生物培養装置および光合成微生物培養方法に関する。 The present invention relates to a photosynthetic microorganism culture apparatus and a photosynthetic microorganism culture method.
現在、燃焼機関の多くは化石燃料を利用している。化石燃料のエネルギーとしての利用は、地中に固定されている炭素源を二酸化炭素（ＣＯ2）ガスとして大気中へ放散することにつながる。ＣＯ2ガスは、温室効果ガスのひとつとされ、地球温暖化の要因とされている。また、化石燃料は有限な資源であるため、枯渇の問題もある。 Currently, many combustion engines use fossil fuels. The use of fossil fuel as energy leads to the release of carbon sources fixed in the ground as carbon dioxide (CO 2 ) gas into the atmosphere. CO 2 gas is regarded as one of the greenhouse gases and is a cause of global warming. In addition, since fossil fuel is a finite resource, there is a problem of depletion.
そのため、ＣＯ2ガスの排出量を抑制するための技術の開発や、大気中のＣＯ2を固定して大気中のＣＯ2濃度を低減するための技術の開発が大いに進められている。 For this reason, the development of technology for suppressing CO 2 gas emission and the development of technology for reducing CO 2 concentration in the atmosphere by fixing CO 2 in the atmosphere are greatly advanced.
特に、バイオマス由来の原料から生産されたバイオエタノールやバイオディーゼル燃料、バイオジェット燃料といったバイオ燃料の生産とその利用に対する技術の開発に対する期待が高まっている。 In particular, there are growing expectations for the development of technologies for the production and use of biofuels such as bioethanol, biodiesel fuel and biojet fuel produced from biomass-derived raw materials.
バイオ燃料の原料となるバイオマスとして大豆、トウモロコシ、パームなどの可食性作物を利用することやジャトロファ、カメリナなどの非食性植物を利用することもできるが、可食性作物の利用は食糧不足への懸念から問題となっており、非食性植物の利用は単位面積当たりの生産量が低いことが問題となっている。 Although edible crops such as soybeans, corn, and palm can be used as biomass as raw materials for biofuels, and non-edible plants such as jatropha and camelina can be used, the use of edible crops is a concern for food shortages. Therefore, the use of non-food plants is problematic because of low production per unit area.
一方、池や沼に広く生息する光合成微生物や原生動物は、植物と同様の光合成能を持ち、水と大気中のＣＯ2から油脂や炭水化物といったバイオマスを生合成し、細胞内に数十質量％蓄積する。その生産量は、植物に比べて高く、単位面積当たりで、これらの生産量が高いと言われるパームの１０倍以上あることが知られている。 On the other hand, photosynthetic microorganisms and protozoa that live widely in ponds and swamps have the same photosynthetic ability as plants, biosynthesize biomass such as fats and oils from water and CO 2 in the atmosphere, and tens of mass% in the cell accumulate. The production amount is higher than that of plants, and it is known that the production amount per unit area is 10 times or more that of palm, which is said to have a high production amount.
光合成微生物や原生動物の培養は、屋外において開水路で行われることが多く、培養液には、ＣＯ2含有ガスを供給するＣＯ2含有ガス供給手段からＣＯ2含有ガスを供給する場合もある。 In many cases, photosynthetic microorganisms and protozoa are cultured outdoors in an open channel, and CO 2 -containing gas may be supplied to the culture solution from CO 2 -containing gas supply means for supplying CO 2 -containing gas.
このような開水路での培養は、ＣＯ2含有ガス供給手段によるＣＯ2含有ガスの供給効率が悪く、また、開水路であるため培養液と大気の気液界面においてＣＯ2濃度平衡が起こる。したがって、光合成によってＣＯ2ガスが固定化されることとも相俟って、ＣＯ2含有ガス供給手段から遠ざかるほど（培養液が循環する場合は、下流になるほど）培養液中のＣＯ2濃度は低くなり、バイオマスの生産が効率よく行われない状況となる。 Cultivation in such an open channel has poor supply efficiency of CO 2 -containing gas by the CO 2 -containing gas supply means, and since it is an open channel, CO 2 concentration equilibrium occurs at the gas-liquid interface between the culture solution and the atmosphere. Accordingly, in combination with the fixation of CO 2 gas by photosynthesis, the CO 2 concentration in the culture solution decreases as the distance from the CO 2 -containing gas supply means increases (the more downstream the culture solution circulates). As a result, biomass production is not performed efficiently.
特許文献１には、高濃度のＣＯ2雰囲気下で生育することが可能なユーグレナ属に属する原生動物の培養に、０．０３〜８０％、より好ましくは４０〜８０％といった高濃度のＣＯ2を含むガスや化石燃料の使用で発生する排気ガスを利用し、光合成によって固定することでＣＯ2量を削減する方法が記載されている。そして、特許文献１によれば、ＣＯ2を含む気体からＣＯ2を効率良く資化固定して、当該気体のＣＯ2を除去することが可能になる旨が記載されている。 Patent Document 1 discloses a high concentration of CO 2 such as 0.03 to 80%, more preferably 40 to 80% for culturing protozoa belonging to the genus Euglena that can grow in a high concentration CO 2 atmosphere. A method of reducing the amount of CO 2 by using gas containing gas and exhaust gas generated by the use of fossil fuel and fixing by photosynthesis is described. Further, according to Patent Document 1, the CO 2 from the gas containing CO 2 and effectively assimilated fixed, indicating that it is possible to remove the CO 2 in the gas is described.
特許文献１には、ユーグレナ属に属する原生動物に高濃度のＣＯ2含有ガスを通気して培養することは記載されているものの、培養時における培養液中の溶存ＣＯ2濃度を適切に維持管理する手段や方法などについての記載はなく、バイオマスの生産が効率よく行われないおそれがある。 Although Patent Document 1 describes that a protozoan belonging to the genus Euglena is cultured by aeration with a high-concentration CO 2 -containing gas, the dissolved CO 2 concentration in the culture solution at the time of culture is appropriately maintained and managed. There is no description about the means and method to do, and there is a possibility that the production of biomass may not be performed efficiently.
本発明は前記状況に鑑みてなされたものであり、バイオマスの生産を効率よく行うことができる光合成微生物培養装置および光合成微生物培養方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above situation, and an object thereof is to provide a photosynthetic microorganism culturing apparatus and a photosynthetic microorganism culturing method capable of efficiently producing biomass.
（１）本発明に係る光合成微生物培養装置は、培養槽と、当該培養槽内を循環する培養液にＣＯ2含有ガスを供給するＣＯ2含有ガス供給手段と、を有する光合成微生物培養装置であって、前記培養液の溶存ＣＯ2濃度を計測する溶存ＣＯ2濃度計を有し、前記溶存ＣＯ2濃度計で計測した溶存ＣＯ2濃度に応じて前記ＣＯ2含有ガスを供給することを特徴としている。 (1) photosynthetic microorganism culture apparatus according to the present invention, there in a culture tank and, photosynthetic microorganism culture apparatus having a CO 2 containing gas supply means for supplying a CO 2 containing gas into the culture solution circulating the culture tank Te has dissolved CO 2 concentration meter for measuring the dissolved CO 2 concentration in the culture broth, as characterized by supplying the CO 2 containing gas in response to the dissolved CO 2 concentration measured by the dissolved CO 2 concentration meter Yes.
（２）前記（１）に記載の光合成微生物培養装置においては、光強度を計測する光強度計を有し、当該光強度計で計測した光強度と前記溶存ＣＯ2濃度に応じて前記ＣＯ2含有ガスを供給するのが好ましい。 (2) In photosynthetic microbial cultivation apparatus according to (1) has a light intensity meter for measuring the light intensity, in response to said light intensity measured by the light intensity meter the dissolved CO 2 concentration CO 2 It is preferable to supply the contained gas.
（３）本発明に係る光合成微生物培養装置は、培養液にＣＯ2含有ガスを供給しつつ培養槽内を循環させて光合成微生物を培養する光合成微生物培養装置であって、前記培養液の溶存ＣＯ2濃度を計測する溶存ＣＯ2濃度計と、前記溶存ＣＯ2濃度計で計測した溶存ＣＯ2濃度に応じてＣＯ2含有ガスの供給量を制御するＣＯ2含有ガス供給量制御手段と、前記ＣＯ2含有ガス供給量制御手段によって供給量が制御されたＣＯ2含有ガスを前記培養液に供給するＣＯ2含有ガス供給手段と、を具備することを特徴としている。 (3) A photosynthetic microorganism culturing apparatus according to the present invention is a photosynthetic microorganism culturing apparatus for culturing photosynthetic microorganisms by circulating in a culture tank while supplying a CO 2 -containing gas to a culture solution, wherein the dissolved CO in the culture solution and the dissolved CO 2 concentration meter for measuring the 2 concentration, and CO 2 containing gas supply amount control means for controlling the supply amount of CO 2 containing gas in response to the dissolved CO 2 concentration measured by the dissolved CO 2 concentration meter, the CO It is characterized by comprising a CO 2 containing gas supply means for supplying a CO 2 containing gas supply amount is controlled in the culture solution by 2 containing gas supply amount control means.
（４）前記（３）に記載の光合成微生物培養装置においては、さらに、光強度を計測する光強度計を具備し、前記ＣＯ2含有ガス供給量制御手段は、前記光強度計で計測した光強度と、前記溶存ＣＯ2濃度計で計測した溶存ＣＯ2濃度と、に応じてＣＯ2含有ガスの供給量を制御するのが好ましい。 (4) The photosynthetic microorganism culturing apparatus according to (3) further includes a light intensity meter that measures light intensity, and the CO 2 -containing gas supply amount control means includes light measured by the light intensity meter. intensity and the and the dissolved CO 2 concentration meter dissolved CO 2 concentration measured by, it is preferable to control the supply amount of CO 2 containing gas in accordance with.
（５）前記（２）または（４）に記載の光合成微生物培養装置においては、前記光強度が光合成を行うのに十分でない場合には、前記ＣＯ2含有ガスの供給を減少または停止するのが好ましい。 (5) In the photosynthetic microorganism culturing apparatus according to (2) or (4), when the light intensity is not sufficient for photosynthesis, the supply of the CO 2 -containing gas is reduced or stopped. preferable.
（６）前記（１）から（５）のうちのいずれか１つに記載の光合成微生物培養装置においては、前記溶存ＣＯ2濃度計で計測される溶存ＣＯ2濃度が１００〜４５０ｍｇ／Ｌとなるように前記ＣＯ2含有ガスを供給するのが好ましい。 (6) In the photosynthetic microorganism culture device according to any one of (1) to (5), dissolved CO 2 concentration of 100~450mg / L measured by the dissolved CO 2 concentration meter Thus, it is preferable to supply the CO 2 -containing gas.
（７）前記（１）から（６）のうちのいずれか１つに記載の光合成微生物培養装置においては、循環する前記培養液との関係で、前記溶存ＣＯ2濃度計を前記ＣＯ2含有ガス供給手段の上流側に設けるのが好ましい。 (7) In the photosynthetic microorganism culturing apparatus according to any one of (1) to (6), the dissolved CO 2 concentration meter is connected to the CO 2 -containing gas in relation to the circulating culture solution. It is preferably provided upstream of the supply means.
（８）前記（１）から（７）のうちのいずれか１つに記載の光合成微生物培養装置においては、前記溶存ＣＯ2濃度計および前記ＣＯ2含有ガス供給手段を複数設けるのが好ましい。 (8) In the photosynthetic microorganism culture apparatus according to any one of (1) to (7), it is preferable to provide a plurality of the dissolved CO 2 concentration meter and the CO 2 -containing gas supply means.
（９）本発明に係る光合成微生物培養方法は、培養槽内を循環する培養液にＣＯ2含有ガスを供給して光合成微生物を培養する光合成微生物培養方法であって、前記培養液の溶存ＣＯ2濃度を計測し、計測した溶存ＣＯ2濃度に応じて前記ＣＯ2含有ガスを供給することを特徴としている。 (9) The photosynthetic microorganism culturing method according to the present invention is a photosynthetic microorganism culturing method for culturing photosynthetic microorganisms by supplying a CO 2 -containing gas to a culture solution circulating in a culture tank, wherein the dissolved CO 2 in the culture solution The concentration is measured, and the CO 2 -containing gas is supplied according to the measured dissolved CO 2 concentration.
（１０）前記（９）に記載の光合成微生物培養方法においては、光強度を計測し、計測した光強度と前記溶存ＣＯ2濃度に応じて前記ＣＯ2含有ガスを供給するのが好ましい。 (10) In the photosynthetic microorganism culture method according to (9), it is preferable to measure light intensity and supply the CO 2 -containing gas according to the measured light intensity and the dissolved CO 2 concentration.
（１１）本発明に係る光合成微生物培養方法は、培養液にＣＯ2含有ガスを供給しつつ培養槽内を循環させて光合成微生物を培養する光合成微生物培養方法であって、前記培養液の溶存ＣＯ2濃度を計測する溶存ＣＯ2濃度計測ステップと、前記溶存ＣＯ2濃度計測ステップで計測した溶存ＣＯ2濃度に応じてＣＯ2含有ガスの供給量を制御するＣＯ2含有ガス供給量制御ステップと、前記ＣＯ2含有ガス供給量制御ステップによって供給量が制御されたＣＯ2含有ガスを前記培養液に供給するＣＯ2含有ガス供給ステップと、を有することを特徴としている。 (11) The photosynthetic microorganism culturing method according to the present invention is a photosynthetic microorganism culturing method for culturing photosynthetic microorganisms by circulating the inside of a culture tank while supplying a CO 2 -containing gas to the culture solution, and the dissolved CO 2 concentration measurement step of measuring a 2 concentration, and CO 2 containing gas supply amount control step of controlling the supply amount of CO 2 containing gas in response to the dissolved CO 2 concentration measured by the dissolved CO 2 concentration measuring step, It is characterized by having a CO 2 containing gas supply step of supplying to the culture medium CO 2 containing gas supply amount is controlled by the CO 2 containing gas supply amount control step.
（１２）前記（１１）に記載の光合成微生物培養方法においては、前記溶存ＣＯ2濃度計測ステップの前に、光強度を計測する光強度計測ステップを有し、前記ＣＯ2含有ガス供給量制御ステップは、前記光強度計測ステップで計測した光強度と、前記溶存ＣＯ2濃度計測ステップで計測した溶存ＣＯ2濃度と、に応じてＣＯ2含有ガスの供給量を制御するのが好ましい。 (12) In the photosynthetic microorganism culture method according to (11), the CO 2 -containing gas supply amount control step includes a light intensity measurement step for measuring light intensity before the dissolved CO 2 concentration measurement step. It includes a light intensity measured by the light intensity measuring step, wherein the dissolved CO 2 concentration measurement of dissolved CO 2 concentration measured in step, it is preferable to control the supply amount of CO 2 containing gas in accordance with.
（１３）前記（１０）または（１２）のうちのいずれか１つに記載の光合成微生物培養方法においては、前記光強度が光合成を行うのに十分でない場合には、前記ＣＯ2含有ガスの供給を減少または停止するのが好ましい。 (13) In the photosynthetic microorganism culture method according to any one of (10) and (12), when the light intensity is not sufficient to perform photosynthesis, supply of the CO 2 -containing gas is performed. Is preferably reduced or stopped.
（１４）前記（９）から（１３）のうちのいずれか１つに記載の光合成微生物培養方法においては、計測される前記溶存ＣＯ2濃度が１００〜４５０ｍｇ／Ｌとなるように前記ＣＯ2含有ガスを供給するのが好ましい。 (14) In the above-photosynthetic microbial cultivation method according to any one of (9) (13), the CO 2 content such that the dissolved CO 2 concentration to be measured is 100~450mg / L It is preferable to supply a gas.
本発明に係る光合成微生物培養装置および光合成微生物培養方法によれば、バイオマスの生産を効率よく行うことができる。 According to the photosynthetic microorganism culture apparatus and the photosynthetic microorganism culture method according to the present invention, biomass can be produced efficiently.
以下、適宜図面を参照して本発明に係る光合成微生物培養装置および光合成微生物培養方法を実施するための形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment for carrying out a photosynthetic microorganism culture device and a photosynthetic microorganism culture method according to the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate.
＜光合成微生物培養装置＞
はじめに、図１を参照して本発明に係る光合成微生物培養装置の一実施形態について説明する。
<Photosynthetic microorganism culture device>
First, an embodiment of the photosynthetic microorganism culturing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.
図１に示すように、本発明に係る光合成微生物培養装置１は、培養槽２と、この培養槽２内を循環する培養液ＭにＣＯ2含有ガスを供給するＣＯ2含有ガス供給手段５と、を有する光合成微生物培養装置であって、培養液Ｍの溶存ＣＯ2濃度を計測する溶存ＣＯ2濃度計３を有し、この溶存ＣＯ2濃度計３で計測した溶存ＣＯ2濃度に応じてＣＯ2含有ガスを供給するというものである。なお、図１中、培養液Ｍ中に示している矢印は培養液Ｍの流れの向きを表している。
As shown in FIG. 1, photosynthetic microorganism culture apparatus 1 according to the present invention includes a
本発明に係る光合成微生物培養装置１の構成を具体的に説明すると、図１に示すように、培養液ＭにＣＯ2含有ガスを供給しつつ培養槽２内を循環させて光合成微生物を培養するものであって、溶存ＣＯ2濃度計３と、ＣＯ2含有ガス供給量制御手段４と、ＣＯ2含有ガス供給手段５と、を具備している。
The configuration of the photosynthetic microorganism culturing apparatus 1 according to the present invention will be described in detail. As shown in FIG. 1, the photosynthetic microorganism is cultured by circulating in the
ここで、ＣＯ2含有ガスは、大気中のＣＯ2ガス濃度よりも高濃度であることが望ましいが、生産性が低くならない場合には大気をそのまま用いることができる。 Here, it is desirable that the CO 2 -containing gas has a higher concentration than the CO 2 gas concentration in the atmosphere, but the atmosphere can be used as it is when the productivity does not decrease.
培養槽２は、無終端開水路を用いるのが好ましいが、培養液Ｍを収容してこれにＣＯ2含有ガスを供給しつつ当該培養槽２内を循環させて溶存ＣＯ2濃度の均一化を図ることができるものであればどのようなものでも使用することができる。例えば、プールのような比較的大型の収容容器を使用することができる。また、培養槽２は、屋外に設置することもできるが、太陽光を十分に照射させることのできるビニールハウスなどの施設内に設置することもできる。このようにすれば風雨を避けることもできる。なお、培養槽２は、プラスチック、コンクリート、ビニールシートなどの素材で形成することができる。
The
溶存ＣＯ2濃度計３は、培養液Ｍ内に溶存しているＣＯ2の濃度を計測する計測器である。溶存ＣＯ2濃度計３は、市販されているものを使用することができる。
溶存ＣＯ2濃度計３の設置位置は、循環する培養液Ｍとの関係で、ＣＯ2含有ガス供給手段５の上流側に設けるのが好ましい。このようにすれば、ＣＯ2含有ガス供給手段５から遠ざかり下流になるほど、つまり、ＣＯ2含有ガス供給手段５のすぐ上流であるほど培養液Ｍ中のＣＯ2濃度が低くなるため、この位置の溶存ＣＯ2濃度を十分なものとすれば、培養槽２内の培養液Ｍ全体が十分な溶存ＣＯ2濃度を有するように制御することが可能となるためである。
The dissolved CO 2 concentration meter 3 is a measuring instrument that measures the concentration of CO 2 dissolved in the culture solution M. As the dissolved CO 2 concentration meter 3, a commercially available one can be used.
The installation position of the dissolved CO 2 concentration meter 3 is preferably provided upstream of the CO 2 -containing gas supply means 5 in relation to the circulating culture medium M. By doing so, the concentration of CO 2 in the culture medium M becomes lower as the distance from the CO 2 -containing gas supply means 5 becomes farther downstream, that is, the more upstream the CO 2 -containing gas supply means 5, the lower the position of this position. This is because if the dissolved CO 2 concentration is sufficient, the entire culture medium M in the
ＣＯ2含有ガス供給量制御手段４は、溶存ＣＯ2濃度計３で計測した溶存ＣＯ2濃度に応じて供給するＣＯ2含有ガスの供給量を制御するものである。
ＣＯ2含有ガス供給量制御手段４は、例えば、ＣＯ2含有ガスの供給量を制御するためのプログラムを実行し、溶存ＣＯ2濃度に応じた開度となるように配管バルブ４２を開閉させる命令信号を配管バルブ４２に向けて発信する制御部４１と、制御部４１からの命令信号を受信して開度を制御することのできる配管バルブ４２と、により具現することができる。なお、制御部４１としては、前記したプログラムを実行可能なＣＰＵ（Central Processing Unit）を備えたコンピュータを用いることができる。
CO 2 containing gas supply amount control means 4 is for controlling a supply amount of CO 2 containing gas supplied in response to the dissolved CO 2 concentration measured by the dissolved CO 2 concentration meter 3.
The CO 2 -containing gas supply amount control means 4 executes, for example, a program for controlling the supply amount of the CO 2 -containing gas, and opens and closes the piping
ＣＯ2含有ガス供給量制御手段４によるＣＯ2含有ガスの供給量の制御は次のようにして行うことができる。
例えば、図２に示すように、ステップＳ１１にて溶存ＣＯ2濃度計３で培養液Ｍの溶存ＣＯ2濃度を計測し、計測した溶存ＣＯ2濃度が基準値より小さい場合（ステップＳ１２にて「溶存ＣＯ2濃度＜基準値」の場合）は、ステップＳ１３に進んでＣＯ2含有ガスの配管バルブ４２を開いてＣＯ2含有ガスの供給量を増加させる。
CO 2 supply amount control of CO 2 containing gas by-containing gas supply amount control means 4 may be carried out as follows.
For example, as shown in FIG. 2, the dissolved CO 2 concentration in the culture medium M is measured by the dissolved CO 2 concentration meter 3 at step S11, in case the dissolved CO 2 concentration measured smaller than the reference value (step S12 " If the dissolved CO 2 concentration <reference value "), open the
また、計測した溶存ＣＯ2濃度が基準値である場合（ステップＳ１２にて「溶存ＣＯ2濃度＝基準値」の場合）は、ステップＳ１４に進んでＣＯ2含有ガスの配管バルブ４２の開度をそのまま維持する。
When the measured dissolved CO 2 concentration is the reference value (in the case of “dissolved CO 2 concentration = reference value” in step S12), the process proceeds to step S14 and the opening of the piping
そして、計測した溶存ＣＯ2濃度が基準値より大きい場合（ステップＳ１２にて「溶存ＣＯ2濃度＞基準値」の場合）は、ステップＳ１５に進んでＣＯ2含有ガスの配管バルブ４２を閉じてＣＯ2含有ガスの供給量を減少させ、またはＣＯ2含有ガスの供給を停止させる。なお、配管バルブ４２の弁の開閉は比例制御などでもＯＮ・ＯＦＦ制御などでもよい。
If the measured dissolved CO 2 concentration is greater than the reference value (if “dissolved CO 2 concentration> reference value” in step S12), the process proceeds to step S15 to close the CO 2 -containing
図３は、培養液１Ｌ当たりの光合成微生物の溶存ＣＯ2濃度［ｍｇ／Ｌ］に対するバイオマス生産量比を示すグラフであるが、当該グラフが示すように、溶存ＣＯ2濃度が約１００ｍｇ／Ｌになると、溶存ＣＯ2濃度が０ｍｇ／Ｌのバイオマス生産量比を１とした場合と比較してバイオマス生産量比は約２倍となり、溶存ＣＯ2濃度が約２５０ｍｇ／Ｌになるとバイオマス生産量比は約２.５倍となり、以降、少なくとも溶存ＣＯ2濃度が約４５０ｍｇ／Ｌまではバイオマス生産量比が約２.７〜２.８倍に微増し、ほぼ飽和状態となる。
したがって、基準値（基準範囲）は、溶存ＣＯ2濃度を基準とする場合、１００〜４５０ｍｇ／Ｌ、好ましくは１００〜４００ｍｇ／Ｌ、より好ましくは１００〜２５０ｍｇ／Ｌなどとすることができる。
FIG. 3 is a graph showing the biomass production ratio with respect to the dissolved CO 2 concentration [mg / L] of the photosynthetic microorganisms per liter of the culture solution. As the graph shows, the dissolved CO 2 concentration is about 100 mg / L. Then, the biomass production ratio is about twice that when the biomass production ratio with a dissolved CO 2 concentration of 0 mg / L is 1, and when the dissolved CO 2 concentration is about 250 mg / L, the biomass production ratio is After that, the biomass production ratio slightly increases to about 2.7 to 2.8 times and becomes almost saturated until at least the dissolved CO 2 concentration is about 450 mg / L.
Therefore, the reference value (reference range) can be 100 to 450 mg / L, preferably 100 to 400 mg / L, more preferably 100 to 250 mg / L, etc., based on the dissolved CO 2 concentration.
ＣＯ2含有ガス供給手段５は、ＣＯ2含有ガス供給量制御手段４によって供給量が制御されたＣＯ2含有ガスを培養液Ｍに供給するものである。
ＣＯ2含有ガス供給手段５は、図示しないＣＯ2含有ガス供給元から配管パイプ５１内を通じて送られてくるＣＯ2含有ガスに対して圧力を付与してＣＯ2含有ガスを送出するポンプ５２と、ポンプ５２と接続され、培養液Ｍ中に位置するよう設置された散気管５３と、で構成することができる。なお、前記したＣＯ2含有ガス供給量制御手段４の配管バルブ４２は、ポンプ５２の下流である配管パイプ５１の任意の位置に設けられている。
The CO 2 -containing gas supply means 5 supplies the culture solution M with the CO 2 -containing gas whose supply amount is controlled by the CO 2 -containing gas supply amount control means 4.
The CO 2 -containing gas supply means 5 includes a pump 52 that applies a pressure to the CO 2 -containing gas sent from the CO 2 -containing gas supply source (not shown) through the
ポンプ５２によって圧力を付与されて送出されてきたＣＯ2含有ガスは、散気管５３により細かい気泡となって培養液Ｍ中に放出される。ＣＯ2含有ガスの気泡は、微細化するほどＣＯ2含有ガスの溶解効率が高くなるのでできるだけ細かくするのが好ましい。
The CO 2 -containing gas supplied with pressure by the pump 52 is discharged into the culture medium M as fine bubbles through the
散気管５３は、高分子ポリマー製のメンブレンや金属メッシュなどによって気泡を発生させることができればよく、その形状は、チューブ型やディスク型などとすることができる。
The
なお、培養槽２内における培養液Ｍの循環は、任意の手段によって行うことができる。例えば、図１に示すように、軸部材の胴体表面から垂直に設けた板材を複数枚有するパドル６を軸回りに回転させることで行うことができる。
In addition, circulation of the culture solution M in the
本発明で用いることのできる光合成微生物としては、ユーグレナ（Euglena）を挙げることができる。ユーグレナは鞭毛虫の一群で、運動性のある藻類として有名なミドリムシを含む。大部分のユーグレナは、葉緑体を持っており、光合成を行って独立栄養生活を行うが、捕食性のものや吸収栄養性のものもある。
ユーグレナは、動物学と植物学の双方に分類される属である。
動物学では、原生動物門（Protozoa）の鞭毛虫綱（Mastigophorea）、植物鞭毛虫亜綱（Phytomastigophorea）に属する目の中にミドリムシ目（Euglenida）があり、これは三つの亜目、Euglenoidina、Peranemoidina、Petalomonadoidinaよりなる。
Euglenoidinaには、属としてEuglena、Trachelemonas、Strombonas、Phacus、Lepocinelis、Astasia、Colaciumが含まれる。
植物学では、ミドリムシ植物門（Euglenophyta）があり、その下にミドリムシ藻類綱（Euglenophyceae）、ミドリムシ目（Euglenales）があって、この目に含まれる属としてはEuglenaの他、動物分類表と同様である。
これ以外にも、シアノバクテリア、緑藻およびトレボキシア、プラシノ藻（緑色藻類）、原始紅藻類、珪藻、円石藻、渦べん毛藻、真眼点藻、黄金色藻などから１種または２種以上を選択して用いることができる。
An example of a photosynthetic microorganism that can be used in the present invention is Euglena. Euglena is a group of flagellates, including Euglena, which is famous as a motile algae. Most Euglena has a chloroplast and photosynthetizes for an autotrophic life, but some are predatory and some are absorptive.
Euglena is a genus classified into both zoology and botany.
In zoology, there are Euglenida in the eyes belonging to Protozoa's Mastigophorea and Phytomastigophorea, which are three sub-Euglenoidina, Peranemoidina It consists of Petalomonadoidina.
Euglenoidina includes Euglena, Trachelemonas, Strombonas, Phacus, Lepocinelis, Astasia and Colacium as genera.
In botany, Euglenophyta is the Euglenophyta, followed by Euglenophyceae and Euglenales, and the genera included in this eye is similar to that of the Euglena and the animal taxonomy. is there.
In addition to this, one or two species from cyanobacteria, green algae and treboxya, plastino algae (green algae), primordial red algae, diatoms, round stone algae, dinoflagellate algae, golden spot algae, etc. The above can be selected and used.
なお、シアノバクテリアとしては、例えば、Chroococcacae、Stigonematacae、MastigocladacaeおよびOscillatroriacaeを挙げることができる。また、その他にも、Synechococcus lividusおよびSynechococcus elongatusなどのSynechococcusや、Synechocystis minervaeなどのSynechocystisや、Mastigocladus laminosusなどのMastigocladusや、Phormidium laminosusなどのPhormidiumや、Symploca thermalisなどのSymplocaや、Aphanocapsa thermalisなどのAphanocapsaや、Fisherellaなどを挙げることができる。
さらには、アナべナ（Anabaena）属に属するアナべナ・バリアビリス（Anabanena variabilis）ＡＴＣＣ ２９４１３、シアノテセ（Cyanothece）属のCyanothece sp. ＡＴＣＣ ５１１４２、シネココッカス（Synechococcus）属に属するSynechococcus sp. ＰＣＣ ７９４２およびアナシスティス（Anacystis）属に属するアナシスティス・ニデュランス（Anacystis nidulans）および好熱性シアノバクテリアなどを用いることができる。
Examples of cyanobacteria include Chroococcacae, Stigonematacae, Mastigocladacae, and Oscillatroriacae. In addition, Synechococcus such as Synechococcus lividus and Synechococcus elongatus; Synechocystis such as Synechocystis minervae; Mastigocladus such as Mastigocladus laminosus; Phormidium such as Phormidium laminosus; , Fisherella and the like.
Furthermore, Anabanena variabilis belonging to the genus Anabaena ATCC 29413, Cyanothece sp. Belonging to the genus Cyanothece sp. ATCC 51142, Synechococcus sp. PCC 7942 belonging to the genus Synechococcus and Anastis Anacystis nidulans belonging to the genus (Anacystis), thermophilic cyanobacteria and the like can be used.
緑藻およびトレボキシアとしては、例えば、クロレラ（系統学的に分けられたパラクロレラを含む）、クラミドモナス、ドナリエラ、セネデスムス、ボトリオコッカス、スティココッカス、ナンノクロリス、およびデスモデスムスなどの気生藻を挙げることができる。具体的には、Chlorella vulgarisおよびChlorella saccharophilaなどのクロレラ（Chlorella）、Dunaliella salina、Dunaliella tertiolectaなどのDunaliella、並びに光合成などの基本的な性質は同じであるが、分子系統解析によりトレボキシア藻網として分類されるParachlorella kessleri（Chlorella kessleri）を挙げることができる。また、クラミドモナス（Chlamydomonas）属に属するクラミドモナス・ラインハルディ（Chlamydomonas reinhardtii）、クラミドモナス・モエブシィ（Chlamydomonas moewusii）、クラミドモナス・ユーガメタス（Chlamydomonas eugametos）、クラミドモナス・セグニス（Chlamydomonas segnis）、セネデスムス（Senedesmus）属に属するセネデスムス・オブリクス（Senedesmus obliquus）、スティココッカス（Stichococcus）属に属するスティココッカス・アンプリフォルミス（Stichococcus ampliformis）、ナンノクロリス（Nannochloris）属に属するナンノクロリス・バシラリス（Nannochloris bacillaris）、およびデスモデスムス（Desmodesmus）属に属するデスモデスムス・スブスピカツス（Desmodesmus subspicatus）などを挙げることができる。 Examples of green algae and treboxya include aerial algae such as chlorella (including phylogenetically separated parachlorella), Chlamydomonas, Donariella, Senedesmus, Botryococcus, Sticococcus, Nannochloris, and Desmodemus Can do. Specifically, the basic properties of Chlorella vulgaris and Chlorella saccharophila (Chlorella), Dunaliella salina, Dunaliella tertiolecta, etc., and photosynthesis are the same, but they are classified as treboxya algae by molecular phylogenetic analysis. Parachlorella kessleri (Chlorella kessleri). In addition, Chlamydomonas reinhardtii, Chlamydomonas moewusii, Chlamydomonas eugametos, Chlamydomonas eugametos, Chlamydomonas genus, Slams・ Senedesmus obliquus, Stichococcus ampliformis belonging to the genus Stichococcus, Nannochloris bacillaris belonging to the genus Nannochloris, and Desmodesmus Examples include Desmodesmus subspicatus belonging to the genus.
また、プラシノ藻（緑色藻類）としては、例えば、テトラセルミスなどを挙げることができ、原始紅藻類としては、例えば、シアニディオシゾン、シアニディウム、ガルディエリア、ポルフィリディウムなどを挙げることができる。
なお、本発明で用いることのできる光合成微生物は、光合成によりバイオマスを生成し、細胞内に蓄積することができるものであればどのようなものでも用いることができ、前記したものに限定されない。
In addition, examples of the plasino algae (green algae) include tetracermis, and examples of the primordial red algae include cyanidiozone, cyanidium, gardi area, porphyridium, and the like.
Any photosynthesis microorganism that can be used in the present invention can be used as long as it can generate biomass by photosynthesis and accumulate it in cells, and is not limited to the above.
培養液Ｍは、例えば、光合成微生物としてユーグレナを用いる場合、窒素源、リン源、ミネラルなどの栄養塩類を添加した培養液、例えば、改変Cramer-Myers培地（（ＮＨ4）2ＨＰＯ4 １．０ｇ／Ｌ、ＫＨ2ＰＯ4 １．０ｇ／Ｌ、ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ ０．２ｇ／Ｌ、ＣａＣｌ2・２Ｈ2Ｏ ０．０２ｇ/Ｌ、Ｆｅ2（ＳＯ2）3・７Ｈ2Ｏ ３ｍｇ／Ｌ、ＭｎＣｌ2・４Ｈ2Ｏ １．８ｍｇ／Ｌ、ＣｏＳＯ4・７Ｈ2Ｏ １．５ｍｇ／Ｌ、ＺｎＳＯ4・７Ｈ2Ｏ ０．４ｍｇ／Ｌ、Ｎａ2ＭｏＯ4・２Ｈ2Ｏ ０．２ｍｇ／Ｌ、ＣｕＳＯ4・５Ｈ2Ｏ ０．０２ｇ／Ｌ、チアミン塩酸塩（ビタミンＢ1） ０．１ｍｇ／Ｌ、シアノコバラミン（ビタミンＢ12）、（ｐＨ３．５））を用いることができる。なお、（ＮＨ4）2ＨＰＯ4は、（ＮＨ4）2ＳＯ4やＮＨ3ａｑに変換することも可能である。
なお、培養液Ｍは、培養する光合成微生物に適した培地を用いればよく、これに限定されるものでないことはいうまでもない。
For example, when Euglena is used as a photosynthetic microorganism, the culture solution M is a culture solution to which nutrients such as a nitrogen source, a phosphorus source, and a mineral are added, for example, a modified Cramer-Myers medium ((NH 4 ) 2 HPO 4 1.0 g / L, KH 2 PO 4 1.0 g / L, MgSO 4 · 7H 2 O 0.2 g / L, CaCl 2 · 2H 2 O 0.02 g / L, Fe 2 (SO 2 ) 3 · 7H 2 O 3 mg / L L, MnCl 2 .4H 2 O 1.8 mg / L, CoSO 4 .7H 2 O 1.5 mg / L, ZnSO 4 .7H 2 O 0.4 mg / L, Na 2 MoO 4 .2H 2 O 0.2 mg / L L, CuSO 4 .5H 2 O 0.02 g / L, thiamine hydrochloride (vitamin B 1 ) 0.1 mg / L, cyanocobalamin (vitamin B 12 , (pH 3.5)) can be used. Note that (NH 4 ) 2 HPO 4 can be converted to (NH 4 ) 2 SO 4 or NH 3 aq.
Needless to say, the culture medium M is not limited to a medium suitable for the photosynthetic microorganism to be cultured.
また、培養液ＭのｐＨは２〜６とするのが好ましく、２〜４．５とするのがより好ましい。このように、ｐＨを酸性にすれば、光合成微生物は他の微生物よりも優勢に生育することができるため、コンタミネーションを抑制することができる。その結果、回分培養法の他、連続培養法を適用することが可能となる。 Moreover, it is preferable that the pH of the culture solution M shall be 2-6, and it is more preferable to set it as 2-4.5. In this way, if the pH is acidified, the photosynthetic microorganisms can grow more predominately than other microorganisms, so that contamination can be suppressed. As a result, in addition to the batch culture method, a continuous culture method can be applied.
培養液ＭのｐＨの調整は、粉末試薬や試薬水溶液を適宜に用いて行うことができる。粉末試薬としては、重曹などを挙げることができ、試薬水溶液としては、硫酸、酢酸などの酸性液や水酸化ナトリウム水溶液などの塩基性溶液を挙げることができる。 The pH of the culture solution M can be adjusted using a powder reagent or an aqueous reagent solution as appropriate. Examples of the powder reagent include sodium bicarbonate, and examples of the reagent aqueous solution include acidic solutions such as sulfuric acid and acetic acid and basic solutions such as an aqueous sodium hydroxide solution.
培養液Ｍの液深さは５０ｃｍ以下とするのが好ましく、１０〜３０ｃｍとするのがより好ましい。このようにすれば、培養がすすんで光合成微生物が増殖しても、パドル６により培養液Ｍが上下撹拌されるので、効率的に光合成を行わせることができる。 The depth of the culture medium M is preferably 50 cm or less, and more preferably 10 to 30 cm. In this way, even if the cultivation proceeds and the photosynthetic microorganisms grow, the culture medium M is stirred up and down by the paddle 6, so that photosynthesis can be performed efficiently.
ＣＯ2含有ガスは、ＣＯ2を含有するガスであればよく、例えば、ＣＯ2ガスを収容するボンベからこれを供給するようにしたり、工場や火力発電所から排出される燃焼排ガスからこれを供給するようにしたりするとよい。なお、このような燃焼排ガスを利用する場合は、集塵機、脱硝設備、脱硫設備などにより燃焼排ガス中の塵埃、ＮＯｘおよびＳＯｘを取り除いておくのが好ましい。ただし、用いる光合成微生物がＮＯｘやＳＯｘなどに対して耐性があったり、浄化作用があったりする場合は、前記した装置等を設けなくともよい。 The CO 2 -containing gas may be a gas containing CO 2 , and for example, it may be supplied from a cylinder containing CO 2 gas or supplied from combustion exhaust gas discharged from a factory or thermal power plant It is good to do. When such combustion exhaust gas is used, it is preferable to remove dust, NOx and SOx in the combustion exhaust gas with a dust collector, a denitration facility, a desulfurization facility, or the like. However, if the photosynthetic microorganisms used are resistant to NOx, SOx, etc. or have a purifying action, the above-described apparatus or the like need not be provided.
本発明に係る光合成微生物培養装置１においては、以上に説明した構成以外にも、培養中の水温を一定に保つ恒温装置や、蒸発した水分を補充する補給水装置、培養液Ｍを補充する培養液補充装置などを具備させることができる。 In the photosynthetic microorganism culturing apparatus 1 according to the present invention, in addition to the configuration described above, a constant temperature apparatus that keeps the water temperature during culture, a replenishing water apparatus that replenishes evaporated water, and a culture that replenishes the culture medium M. A liquid replenishing device or the like can be provided.
次に、図４を参照して本発明に係る光合成微生物培養装置の他の実施形態について説明する。
図４に示すように、他の実施形態に係る光合成微生物培養装置１０は、既に説明した光合成微生物培養装置１の構成に光強度計７を具備させたものであり、この光強度計７で計測した光強度と溶存ＣＯ2濃度計３で計測した溶存ＣＯ2濃度に応じてＣＯ2含有ガスを供給するものである。なお、光強度計７以外の構成については光合成微生物培養装置１での説明と重複するため省略する。
Next, another embodiment of the photosynthetic microorganism culturing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 4, a photosynthetic
光強度計７は、培養槽２の周囲の光の強さ（光強度）を計測する計測器である。この光強度計７は、市販されているものを使用することができる。光強度計７は、培養槽２の周囲の光強度を計測することができればよく、設置場所は特に限定されるものではないが、培養液Ｍ上に設置するのが好ましい。なお、光強度計７は照度や輝度を測定するものであってもよい。
The
光合成微生物培養装置１０のように、光強度計７を具備している場合、ＣＯ2含有ガス供給量制御手段４によるＣＯ2含有ガスの供給量の制御は、次のようにして行うことができる。
As photosynthetic
図５に示すように、ステップＳ２１にて光強度計７で光強度を計測し、計測した光強度が光補償点よりも低い場合（ステップＳ２２にて「光強度＜光補償点」の場合）は、ステップＳ２３に進んでＣＯ2含有ガスの配管バルブ４２を閉じてＣＯ2含有ガスの供給量を減少させ、またはＣＯ2含有ガスの供給を停止させる。
なお、光補償点とは、光合成量と呼吸量がつり合うときの光強度をいう。光補償点は、光合成微生物によって異なる場合があるので、用いる光合成微生物にあわせて適宜設定するのが好ましい。したがって、用いようとする光合成微生物を使用して予備実験を行ない、予め光補償点を求めておくのが好ましい。
As shown in FIG. 5, when the light intensity is measured by the
The light compensation point refers to the light intensity when the amount of photosynthesis and the amount of respiration are balanced. Since the photocompensation point may vary depending on the photosynthetic microorganism, it is preferably set as appropriate according to the photosynthetic microorganism to be used. Therefore, it is preferable to conduct a preliminary experiment using the photosynthetic microorganism to be used and to obtain the light compensation point in advance.
前記したように、光強度が光補償点よりも低くなる場合とは、具体的には夜間や雨天、曇天である場合などが該当し、光合成が行われないか、または光合成が行われたとしてもその効率が悪い状態となる。そのため、積極的にＣＯ2含有ガスを供給する必要がないので、前記したように、ＣＯ2含有ガスの配管バルブ４２を閉じてＣＯ2含有ガスの供給量を減少させ、またはＣＯ2含有ガスの供給を停止させる。
As described above, the case where the light intensity is lower than the light compensation point specifically corresponds to the case of nighttime, rainy weather, cloudy weather, etc., and photosynthesis is not performed or photosynthesis is performed. However, its efficiency is in a bad state. Since Therefore, there is no need to supply the positively CO 2 containing gas, as described above, by closing the
計測した光強度が予備実験等により予め求めて設定した光補償点以上の場合（ステップＳ２２にて「光強度≧光補償点」の場合）は、ステップＳ２４に進み、溶存ＣＯ2濃度計３で培養液Ｍの溶存ＣＯ2濃度を計測する。
そして、計測した溶存ＣＯ2濃度が基準値より小さい場合（ステップＳ２５にて「溶存ＣＯ2濃度＜基準値」の場合）は、ステップＳ２６に進んでＣＯ2含有ガスの配管バルブ４２を開いてＣＯ2含有ガスの供給量を増加させる。なお、溶存ＣＯ2濃度の基準値は、前記したものと同様とすることができる。
If the measured light intensity is greater than or equal to the light compensation point determined and set in advance by a preliminary experiment or the like (in the case of “light intensity ≧ light compensation point” in step S22), the process proceeds to step S24 and the dissolved CO 2 concentration meter 3 The dissolved CO 2 concentration of the culture medium M is measured.
If the measured dissolved CO 2 concentration is smaller than the reference value (if “dissolved CO 2 concentration <reference value” in step S25), the process proceeds to step S26, where the piping
また、計測した溶存ＣＯ2濃度が基準値である場合（ステップＳ２５にて「溶存ＣＯ2濃度＝基準値」の場合）は、ステップＳ２７に進んでＣＯ2含有ガスの配管バルブ４２の開度をそのまま維持する。
When the measured dissolved CO 2 concentration is the reference value (in the case of “dissolved CO 2 concentration = reference value” in step S25), the process proceeds to step S27 and the opening of the piping
そして、計測した溶存ＣＯ2濃度が基準値より大きい場合（ステップＳ２５にて「溶存ＣＯ2濃度＞基準値」の場合）は、ステップＳ２２の計測した光強度が光補償点よりも低い場合（「光強度＜光補償点」の場合）と同様、ステップＳ２３に進んでＣＯ2含有ガスの配管バルブ４２を閉じてＣＯ2含有ガスの供給量を減少させ、またはＣＯ2含有ガスの供給を停止させる。
When the measured dissolved CO 2 concentration is larger than the reference value (when “dissolved CO 2 concentration> reference value” in step S25), the measured light intensity in step S22 is lower than the light compensation point (“ similar to the case of the light intensity <light compensation point "), by closing the
また、光合成微生物培養装置１０のように光強度計７を具備している場合、ＣＯ2含有ガス供給量制御手段４によるＣＯ2含有ガスの供給量の制御の他の実施形態として、次のように制御することもできる。
Also, if you are provided with a
図６に示すように、ステップＳ３１にて光強度計７で光強度を計測し、計測した光強度をデータとして取得する（ステップＳ３２）。
また、ステップＳ３３にて溶存ＣＯ2濃度計３で溶存ＣＯ2濃度を計測し、計測した溶存ＣＯ2濃度をデータとして取得する（ステップＳ３４）。
前記したＣＯ2含有ガス供給量制御手段４の制御部４１では、取得した光強度のデータおよび溶存ＣＯ2濃度のデータから、光合成微生物の光合成を好適に行わせることができるよう、培養液中の溶存ＣＯ2濃度を最適とするためのＣＯ2含有ガス供給量を計算し（ステップＳ３５）、ＣＯ2含有ガス供給量のデータを取得する（ステップＳ３６）。
As shown in FIG. 6, the light intensity is measured by the
In step S33, the dissolved CO 2 concentration is measured by the dissolved CO 2 concentration meter 3, and the measured dissolved CO 2 concentration is acquired as data (step S34).
In the control unit 41 of the above-described CO 2 -containing gas supply amount control means 4, the photosynthesis microorganisms can be suitably synthesized from the obtained light intensity data and dissolved CO 2 concentration data. dissolved CO 2 concentration to calculate the CO 2 containing gas supply amount to the optimum (step S35), and acquires the data of the CO 2 containing gas supply amount (step S36).
そして、ＣＯ2含有ガス供給量制御手段４は、ＣＯ2含有ガス供給量のデータに基づいて配管バルブ４２を開く、維持するまたは閉じる制御を行ない（ステップＳ３７）、計算されたＣＯ2含有ガス供給量のＣＯ2含有ガスをＣＯ2含有ガス供給手段５が供給することで、培養液中の溶存ＣＯ2濃度を最適な濃度とする。
The CO 2 -containing gas supply amount control means 4 performs control to open, maintain or close the piping
＜光合成微生物培養方法＞
次に、本発明に係る光合成微生物培養方法の一実施形態について説明する。
この実施形態に係る光合成微生物培養方法は、培養槽２内を循環する培養液ＭにＣＯ2含有ガスを供給して光合成微生物を培養する光合成微生物培養方法であって、培養液Ｍの溶存ＣＯ2濃度を計測し、計測した溶存ＣＯ2濃度に応じてＣＯ2含有ガスを供給するというものである。
<Photosynthetic microorganism culture method>
Next, an embodiment of the photosynthetic microorganism culturing method according to the present invention will be described.
The photosynthetic microorganism culturing method according to this embodiment is a photosynthetic microorganism culturing method for culturing photosynthetic microorganisms by supplying a CO 2 -containing gas to the culture medium M circulating in the
この実施形態に係る光合成微生物培養方法の内容を具体的に説明すると、図７に示すように、溶存ＣＯ2濃度計測ステップＳ４２と、ＣＯ2含有ガス供給量制御ステップＳ４３と、ＣＯ2含有ガス供給ステップＳ４４と、を有する。 The contents of the photosynthetic microorganism culturing method according to this embodiment will be described in detail. As shown in FIG. 7, a dissolved CO 2 concentration measurement step S42, a CO 2 containing gas supply amount control step S43, and a CO 2 containing gas supply. Step S44.
溶存ＣＯ2濃度計測ステップＳ４２は、培養液Ｍの溶存ＣＯ2濃度を計測するステップである。
この溶存ＣＯ2濃度計測ステップＳ４２は、前記した溶存ＣＯ2濃度計３で培養液Ｍの溶存ＣＯ2濃度を計測することにより行うことができる。
Dissolved CO 2 concentration measuring step S42 is a step of measuring the dissolved CO 2 concentration in the culture medium M.
This dissolved CO 2 concentration measurement step S42 can be performed by measuring the dissolved CO 2 concentration of the culture medium M with the dissolved CO 2 concentration meter 3 described above.
次いで行うＣＯ2含有ガス供給量制御ステップＳ４３は、前記した溶存ＣＯ2濃度計測ステップＳ４２で計測した溶存ＣＯ2濃度に応じてＣＯ2含有ガスの供給量を制御するステップである。
このＣＯ2含有ガス供給量制御ステップＳ４３は、前記したＣＯ2含有ガス供給量制御手段４で行うことができる。
Then performing CO 2 containing gas supply amount control step S43 is a step of controlling the supply amount of CO 2 containing gas in response to the dissolved CO 2 concentration measured by the dissolved CO 2 concentration measuring step S42 described above.
This CO 2 -containing gas supply amount control step S43 can be performed by the CO 2 -containing gas supply amount control means 4 described above.
次いで行うＣＯ2含有ガス供給ステップＳ４４は、ＣＯ2含有ガス供給量制御ステップＳ４３によって供給量が制御されたＣＯ2含有ガスを培養液Ｍに供給するステップである。
このＣＯ2含有ガス供給ステップＳ４４は、前記したＣＯ2含有ガス供給手段５により行うことができる。
Subsequently, the CO 2 -containing gas supply step S44 is a step of supplying the culture solution M with the CO 2 -containing gas whose supply amount is controlled by the CO 2 -containing gas supply amount control step S43.
This CO 2 -containing gas supply step S44 can be performed by the CO 2 -containing gas supply means 5 described above.
次に、他の実施形態に係る光合成微生物培養方法について説明する。
この他の実施形態に係る光合成微生物培養方法は、前記した一実施形態に係る光合成微生物培養方法の内容に加えて、さらに、光強度を計測し、計測した光強度と前記溶存ＣＯ2濃度に応じて前記ＣＯ2含有ガスを供給するというものである。
Next, a method for culturing photosynthetic microorganisms according to another embodiment will be described.
In addition to the contents of the photosynthetic microorganism culturing method according to one embodiment described above, the photosynthetic microorganism culturing method according to another embodiment further measures the light intensity, and according to the measured light intensity and the dissolved CO 2 concentration. Then, the CO 2 -containing gas is supplied.
他の実施形態に係る光合成微生物培養方法の内容を具体的に説明すると、図７に示すように、溶存ＣＯ2濃度計測ステップＳ４２の前に光強度を計測する光強度計測ステップＳ４１を有する点で、前記した実施形態に係る光合成微生物培養方法とは相違している。
つまり、この他の実施形態に係る光合成微生物培養方法は、光強度計測ステップＳ４１を行った後、前記した溶存ＣＯ2濃度計測ステップＳ４２と、ＣＯ2含有ガス供給量制御ステップＳ４３と、ＣＯ2含有ガス供給ステップＳ４４と、を行う。
The contents of the photosynthetic microorganism culturing method according to another embodiment will be described in detail. As shown in FIG. 7, a light intensity measuring step S41 for measuring the light intensity is provided before the dissolved CO 2 concentration measuring step S42. This is different from the photosynthetic microorganism culture method according to the above-described embodiment.
That is, in the photosynthetic microorganism culturing method according to the other embodiment, after performing the light intensity measurement step S41, the above-described dissolved CO 2 concentration measurement step S42, the CO 2 containing gas supply amount control step S43, and the CO 2 containing Gas supply step S44 is performed.
この他の実施形態に光合成微生物培養方法の場合、ＣＯ2含有ガス供給量制御ステップＳ４３では、光強度計測ステップＳ４１で計測した光強度と、溶存ＣＯ2濃度計測ステップＳ４２で計測した溶存ＣＯ2濃度と、に応じてＣＯ2含有ガスの供給量を制御する。 If this alternative embodiment of the photosynthetic microorganism culture methods, the CO 2 containing gas supply amount control step S43, and the light intensity measured by the light intensity measuring step S41, the dissolved CO 2 concentration measured by the dissolved CO 2 concentration measuring step S42 And the supply amount of the CO 2 -containing gas is controlled accordingly.
以上、発明を実施するための形態により、本発明に係る光合成微生物培養装置および光合成微生物培養方法について、詳細に説明したが、本発明の内容は前記した説明に限定されるものではなく、発明の趣旨は特許請求の範囲の記載された範囲内で広く解釈されなければならない。また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の改変、変形等することができ、これらも本発明の技術的範囲に含まれる。 As described above, the photosynthetic microorganism culturing apparatus and the photosynthetic microorganism culturing method according to the present invention have been described in detail according to the embodiments for carrying out the invention. However, the contents of the present invention are not limited to the above description, and The spirit should be broadly interpreted within the scope of the claims. Various modifications and changes can be made without departing from the spirit of the present invention, and these are also included in the technical scope of the present invention.
例えば、図８に示す光合成微生物培養装置２０のように、溶存ＣＯ2濃度計３と、ポンプ５２および散気管５３で構成されるＣＯ2含有ガス供給手段５と、配管バルブ４２と、を複数設けるようにしてもよい。なお、このＣＯ2含有ガス供給手段５の下流に、培養液Ｍを循環させるためのパドル６を併せて設けるのが好ましい。そして、この一組の溶存ＣＯ2濃度計３、ＣＯ2含有ガス供給手段５およびパドル６は、培養槽２において、等間隔となるように設置するのが好ましい。
For example, like the photosynthetic microorganism culturing apparatus 20 shown in FIG. 8, a plurality of dissolved CO 2 concentration meters 3, a CO 2 -containing gas supply means 5 including a pump 52 and an
このようにすれば、例えば、無終端開水路として構成した培養槽２の水路の長さが長い場合であっても、培養液中の溶存ＣＯ2濃度を均一に保つことが容易となるため、光合成微生物の光合成をより好適に行わせることができるようになる。
In this way, for example, even when the length of the water channel of the
また、例えば、図９に示す光合成微生物培養装置３０のように、培養液Ｍを循環させるための手段として、パドル６に替えて、エアリフト部６１としても培養液Ｍを循環させることができる。 Further, for example, as a means for circulating the culture medium M as in the photosynthetic microorganism culture apparatus 30 shown in FIG. 9, the culture medium M can be circulated as the air lift unit 61 instead of the paddle 6.
このエアリフト部６１は、無終端水路として構成した培養槽２の一部を深く掘り下げた深溝部８１と、この深溝部８１内において水路の幅方向と平行な方向であって水路の深さよりも深い位置に下端が配置されるように設けられた仕切板８２と、前記した仕切板８２で仕切られた深溝部８１内のいずれか一方の区画の底部近傍に設けられた散気管５３（ＣＯ2含有ガス供給手段５）と、で構成される。
The air lift 61 includes a
このような構成のエアリフト部６１とすれば、いずれか一方の区画に設けられた散気管５３から吐出されたＣＯ2含有ガスの気泡の上昇によって、培養液Ｍに対して培養槽２内を循環させる推進力を付与することができる（エアリフト効果）。
なお、深溝部８１と仕切板８２とで構成される他方の区画、つまり、散気管５３が設けられていない区画から、前記した一方の区画に向けて継続的に培養液Ｍが流入し、当該一方の区画において散気管５３により培養槽２内を循環する推進力が付与される。
With the air lift unit 61 having such a configuration, the inside of the
The culture medium M continuously flows from the other compartment constituted by the
この場合、パドル６のような装置を駆動させる必要がないことから、初期設備投資コストやこれを駆動させるランニングコストを抑えることができる点で好適である。また、培養液Ｍと培養槽２の底部に沈みがちである光合成微生物と、をより確実に撹拌し得る点でも好適である。
In this case, since it is not necessary to drive an apparatus such as the paddle 6, it is preferable in that the initial equipment investment cost and the running cost for driving it can be suppressed. Moreover, it is suitable also at the point which can stir more reliably the culture solution M and the photosynthetic microorganisms which tend to sink to the bottom part of the
光合成微生物培養装置３０の場合、溶存ＣＯ2濃度計３は、前記した散気管５３が設けられていない区画（他方の区画）に設けるとよい。かかる区画は、ＣＯ2含有ガス供給手段５の上流側であり、培養液中の溶存ＣＯ2濃度が最も低くなるため、この位置の溶存ＣＯ2濃度を十分なものとすれば、培養槽２内の培養液Ｍ全体が十分な溶存ＣＯ2濃度を有するように制御することが可能となる。
In the case of the photosynthetic microorganism culturing apparatus 30, the dissolved CO 2 concentration meter 3 is preferably provided in a section (the other section) in which the
また、光合成微生物培養装置３０の場合も図９に示すように、溶存ＣＯ2濃度計３およびＣＯ2含有ガス供給手段５を含むエアリフト部６１を複数設けるようにしてもよい。より好ましくは、溶存ＣＯ2濃度計３およびＣＯ2含有ガス供給手段５を含むエアリフト部６１は、これらを１セットとした場合に複数セットを等間隔に設けるようにするとよい。このようにすれば、ＣＯ2含有ガス供給量制御手段４でそれぞれのＣＯ2含有ガス供給手段５を適宜に制御することにより、無終端開水路として構成した培養槽２の水路の長さが長い場合であっても、培養液中の溶存ＣＯ2濃度を均一に保つことが容易となるため、光合成微生物の光合成をより好適に行わせることができるようになる。
Further, in the case of the photosynthetic microorganism culture apparatus 30, as shown in FIG. 9, a plurality of air lift units 61 including the dissolved CO 2 concentration meter 3 and the CO 2 -containing gas supply means 5 may be provided. More preferably, the air lift unit 61 including the dissolved CO 2 concentration meter 3 and the CO 2 -containing gas supply means 5 may have a plurality of sets provided at equal intervals when these are set as one set. In this way, the length of the water channel of the
さらに、図９に示すように、散気管５３の上方には、培養液Ｍ中に溶存しなかったＣＯ2含有ガスを回収するためのＣＯ2含有ガス回収カバー９、９を設けるのが好ましい。さらに、配管パイプ５４によって、このＣＯ2含有ガス回収カバー９、９とポンプ５２とを接続するようにするのが好ましい。このようにすれば、ＣＯ2含有ガス回収カバー９、９で回収したＣＯ2含有ガスを、ポンプ５２を介して再びＣＯ2含有ガス供給手段５の散気管５３から培養液Ｍに溶存させることができる。また、このようにすれば、大気中へのＣＯ2含有ガスの放散を抑制することができる。
Furthermore, as shown in FIG. 9, above the
さらに、本発明に係る光合成微生物培養装置の制御部４１は、用いる光合成微生物が、例えば、午前に光合成が活発であるならば午前にＣＯ2の供給量を多くするように制御し、午後に光合成が活発であるならば午後にＣＯ2の供給量を多くするように制御し、夜間に光合成が行われないならば夜間はＣＯ2の供給を停止するというように、より細かく適切な制御を行うように設定することもできる。このようにすれば、用いる光合成微生物の活動状況に応じて適切にＣＯ2を供給することができ、ＣＯ2の無駄な消費を抑制することや、光合成微生物に取り込まれなかったＣＯ2が大気中に放散されることを抑制することができる。 Further, the control unit 41 of the photosynthetic microorganism culturing apparatus according to the present invention controls the photosynthesis microorganism to be used to increase the supply amount of CO 2 in the morning if photosynthesis is active in the morning, for example. If it is active, control to increase the supply of CO 2 in the afternoon, and if the photosynthesis is not performed at night, stop the supply of CO 2 at night and perform more detailed and appropriate control. It can also be set as follows. In this way, used in accordance with the activities of photosynthetic microorganisms can be appropriately supplied to CO 2, to suppress the wasteful consumption of CO 2 and, CO 2 is in the air that were not taken into photosynthetic microorganisms Can be prevented from being diffused.
１、１０、２０、３０ 光合成微生物培養装置
２ 培養槽
３ 溶存ＣＯ2濃度計
４ ＣＯ2含有ガス供給量制御手段
４１ 制御部
４２ 配管バルブ
５ ＣＯ2含有ガス供給手段
５１、５４ 配管パイプ
５２ ポンプ
５３ 散気管
６ パドル
６１ エアリフト部
７ 光強度計
８１ 深溝部
８２ 仕切板
９ ＣＯ2含有ガス回収カバー
Ｍ 培養液
Ｓ４１ 光強度計測ステップ
Ｓ４２ 溶存ＣＯ2濃度計測ステップ
Ｓ４３ ＣＯ2含有ガス供給量制御ステップ
Ｓ４４ ＣＯ2含有ガス供給ステップ
1,10,20,30 photosynthetic
Claims (14)
前記培養液の溶存ＣＯ2濃度を計測する溶存ＣＯ2濃度計を有し、
前記溶存ＣＯ2濃度計で計測した溶存ＣＯ2濃度に応じて前記ＣＯ2含有ガスを供給する
ことを特徴とする光合成微生物培養装置。 And culture tank, a photosynthetic microorganism culture device comprising a CO 2 containing gas supply means for supplying a CO 2 containing gas, to the culture solution to circulate the culture tank,
Has dissolved CO 2 concentration meter for measuring the dissolved CO 2 concentration in the culture broth,
Photosynthetic microorganism culture apparatus characterized by supplying the CO 2 containing gas in response to the dissolved CO 2 concentration measured by the dissolved CO 2 concentration meter.
光強度を計測する光強度計を有し、
当該光強度計で計測した光強度と前記溶存ＣＯ2濃度に応じて前記ＣＯ2含有ガスを供給する
ことを特徴とする光合成微生物培養装置。 The photosynthetic microorganism culture apparatus according to claim 1,
Has a light intensity meter to measure the light intensity,
Photosynthetic microorganism culture apparatus characterized by supplying the CO 2 containing gas in response to the dissolved CO 2 concentration and the light intensity measured by the light intensity meter.
前記培養液の溶存ＣＯ2濃度を計測する溶存ＣＯ2濃度計と、
前記溶存ＣＯ2濃度計で計測した溶存ＣＯ2濃度に応じてＣＯ2含有ガスの供給量を制御するＣＯ2含有ガス供給量制御手段と、
前記ＣＯ2含有ガス供給量制御手段によって供給量が制御されたＣＯ2含有ガスを前記培養液に供給するＣＯ2含有ガス供給手段と、を具備する
ことを特徴とする光合成微生物培養装置。 A photosynthetic microorganism culturing apparatus for culturing photosynthetic microorganisms by circulating the inside of a culture tank while supplying a gas containing CO 2 to a culture solution,
And the dissolved CO 2 concentration meter for measuring the dissolved CO 2 concentration in the culture broth,
CO 2 -containing gas supply amount control means for controlling the supply amount of the CO 2 -containing gas according to the dissolved CO 2 concentration measured by the dissolved CO 2 concentration meter;
Photosynthetic microorganism culture apparatus characterized by comprising: a CO 2 containing gas supply means for supplying to the culture medium CO 2 containing gas supply amount is controlled by the CO 2 containing gas supply amount control means.
さらに、光強度を計測する光強度計を具備し、
前記ＣＯ2含有ガス供給量制御手段は、前記光強度計で計測した光強度と、前記溶存ＣＯ2濃度計で計測した溶存ＣＯ2濃度と、に応じてＣＯ2含有ガスの供給量を制御する
ことを特徴とする光合成微生物培養装置。 In the photosynthetic microorganism culturing apparatus according to claim 3,
Furthermore, it comprises a light intensity meter that measures the light intensity,
The CO 2 containing gas supply amount control means includes a light intensity measured by the light intensity meter, and the dissolved CO 2 concentration measured by the dissolved CO 2 concentration meter, to control the supply amount of CO 2 containing gas in accordance with the An apparatus for culturing photosynthetic microorganisms.
前記光強度が光合成を行うのに十分でない場合には、前記ＣＯ2含有ガスの供給を減少または停止する
ことを特徴とする光合成微生物培養装置。 The photosynthetic microorganism culturing apparatus according to claim 2 or 4,
When the light intensity is not sufficient for photosynthesis, the supply of the CO 2 -containing gas is reduced or stopped.
前記溶存ＣＯ2濃度計で計測される溶存ＣＯ2濃度が１００〜４５０ｍｇ／Ｌとなるように前記ＣＯ2含有ガスを供給する
ことを特徴とする光合成微生物培養装置。 In the photosynthetic microorganism culture device according to any one of claims 1 to 5,
Photosynthetic microorganism culture device of dissolved CO 2 concentration measured by the dissolved CO 2 concentration meter is characterized in that for supplying the CO 2 containing gas such that the 100~450mg / L.
循環する前記培養液との関係で、前記溶存ＣＯ2濃度計を前記ＣＯ2含有ガス供給手段の上流側に設けた
ことを特徴とする光合成微生物培養装置。 The photosynthetic microorganism culture apparatus according to any one of claims 1 to 6,
The photosynthetic microorganism culturing apparatus, wherein the dissolved CO 2 concentration meter is provided upstream of the CO 2 -containing gas supply means in relation to the circulating culture solution.
前記溶存ＣＯ2濃度計および前記ＣＯ2含有ガス供給手段を複数設けた
ことを特徴とする光合成微生物培養装置。 The photosynthetic microorganism culturing apparatus according to any one of claims 1 to 7,
A photosynthetic microorganism culturing apparatus comprising a plurality of the dissolved CO 2 concentration meter and the CO 2 -containing gas supply means.
前記培養液の溶存ＣＯ2濃度を計測し、計測した溶存ＣＯ2濃度に応じて前記ＣＯ2含有ガスを供給する
ことを特徴とする光合成微生物培養方法。 A photosynthetic microorganism culture method for culturing photosynthetic microorganisms by supplying a CO 2 -containing gas to a culture medium circulating in a culture tank,
A method for culturing photosynthetic microorganisms, comprising measuring the dissolved CO 2 concentration of the culture solution and supplying the CO 2 -containing gas according to the measured dissolved CO 2 concentration.
光強度を計測し、計測した光強度と前記溶存ＣＯ2濃度に応じて前記ＣＯ2含有ガスを供給する
ことを特徴とする光合成微生物培養方法。 The method for culturing photosynthetic microorganisms according to claim 9,
A method for culturing photosynthetic microorganisms, comprising measuring light intensity and supplying the CO 2 -containing gas according to the measured light intensity and the dissolved CO 2 concentration.
前記培養液の溶存ＣＯ2濃度を計測する溶存ＣＯ2濃度計測ステップと、
前記溶存ＣＯ2濃度計測ステップで計測した溶存ＣＯ2濃度に応じてＣＯ2含有ガスの供給量を制御するＣＯ2含有ガス供給量制御ステップと、
前記ＣＯ2含有ガス供給量制御ステップによって供給量が制御されたＣＯ2含有ガスを前記培養液に供給するＣＯ2含有ガス供給ステップと、を有する
ことを特徴とする光合成微生物培養方法。 A photosynthetic microorganism culturing method for culturing photosynthetic microorganisms by circulating in a culture tank while supplying a CO 2 -containing gas to a culture solution,
And the dissolved CO 2 concentration measurement step of measuring the dissolved CO 2 concentration in the culture broth,
And CO 2 containing gas supply amount control step of controlling the supply amount of CO 2 containing gas in response to the dissolved CO 2 concentration measured by the dissolved CO 2 concentration measuring step,
Photosynthetic microorganism culture method characterized by having a CO 2 containing gas supply step of supplying to the culture medium CO 2 containing gas supply amount is controlled by the CO 2 containing gas supply amount control step.
前記溶存ＣＯ2濃度計測ステップの前に、光強度を計測する光強度計測ステップを有し、
前記ＣＯ2含有ガス供給量制御ステップは、前記光強度計測ステップで計測した光強度と、前記溶存ＣＯ2濃度計測ステップで計測した溶存ＣＯ2濃度と、に応じてＣＯ2含有ガスの供給量を制御する
ことを特徴とする光合成微生物培養方法。 In the photosynthetic microorganism culture method according to claim 11,
Before the dissolved CO 2 concentration measuring step, it has a light intensity measuring step for measuring the light intensity,
The CO 2 containing gas supply amount control step, the light intensity measured by the light intensity measuring step, and the dissolved CO 2 concentration measured by the dissolved CO 2 concentration measurement step, the supply amount of CO 2 containing gas in accordance with the A method for culturing photosynthetic microorganisms, characterized by comprising:
前記光強度が光合成を行うのに十分でない場合には、前記ＣＯ2含有ガスの供給を減少または停止する
ことを特徴とする光合成微生物培養方法。 The photosynthetic microorganism culture method according to claim 10 or 12,
When the light intensity is not sufficient for photosynthesis, the supply of the CO 2 -containing gas is reduced or stopped.
計測される前記溶存ＣＯ2濃度が１００〜４５０ｍｇ／Ｌとなるように前記ＣＯ2含有ガスを供給する
ことを特徴とする光合成微生物培養方法。 In the photosynthetic microorganism culture method according to any one of claims 9 to 13,
The method for culturing photosynthetic microorganisms, wherein the CO 2 -containing gas is supplied so that the measured dissolved CO 2 concentration is 100 to 450 mg / L.
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