JP2015198649A - Culture system for algae and method for culturing algae - Google Patents

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洋介 亀井
Yosuke Kamei
洋介 亀井
田中 誠二
Seiji Tanaka
誠二 田中
鈴木 健吾
Kengo Suzuki
健吾 鈴木
絵梨子 吉田
Eriko Yoshida
絵梨子 吉田
幸郎 西尾
Sachiro Nishio
幸郎 西尾
山口 博
Hiroshi Yamaguchi
博 山口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively culture algae by efficiently utilizing exhaust gas.SOLUTION: The system comprises exhaust gas generation source 10 from which exhaust gas containing carbon dioxide is generated, a culture apparatus 30 which accommodates culture solution 40 for culturing algae and to which exhaust gas is supplied, a photosynthesis tank 50 for allowing algae to photosynthesize, and circulation mechanism 60 for circulating culture solution 40 containing algae between the culture apparatus 30 and the photosynthesis tank 50.

Description

本発明は、排ガスを利用して藻類を培養する藻類の培養システム及び藻類の培養方法に関する。   The present invention relates to an algae culture system and an algae culture method for culturing algae using exhaust gas.

近年、二酸化炭素等の温室効果ガスによる地球温暖化による現象が問題となっており、温室効果ガスの削減が課題となっている。   In recent years, a phenomenon caused by global warming due to greenhouse gases such as carbon dioxide has been a problem, and reduction of greenhouse gases has become a problem.

自動車、工場、火力発電所等においては、化石燃料を使用するため、二酸化炭素を含む排ガスが発生しており、その排出量の削減や排ガスの有効利用が求められる。   In automobiles, factories, thermal power plants, etc., since fossil fuel is used, exhaust gas containing carbon dioxide is generated, and reduction of the emission amount and effective use of exhaust gas are required.

特許文献1には、例えば火力発電所から排出される二酸化炭素を含有する二酸化炭素含有ガスから固体の二酸化炭素捕捉材を用いて二酸化炭素を補捉分離する二酸化炭素回収システムが記載されている。   Patent Document 1 describes a carbon dioxide recovery system that captures and separates carbon dioxide from a carbon dioxide-containing gas containing, for example, carbon dioxide discharged from a thermal power plant using a solid carbon dioxide capturing material.

しかしながら、この二酸化炭素回収システムは、単に火力発電所から排出された二酸化炭素を固定、回収しているだけであり、回収した排ガスを有効利用していない。   However, this carbon dioxide recovery system simply fixes and recovers carbon dioxide discharged from a thermal power plant, and does not effectively use the recovered exhaust gas.

一方で、近年、バイオ燃料や油を生産することができる藻類が注目されている。藻類は、大気中にある二酸化炭素を光合成によって吸収することで燃料や油を作り出す。藻類が作り出したバイオ燃料等は、燃やしても排出する二酸化炭素の量は増えないため、クリーンエネルギーとして注目を集めている。このような藻類を大量に効率よく培養することができれば、石油に代わるエネルギー源として利用しやすくなる。   On the other hand, in recent years, algae capable of producing biofuel and oil have attracted attention. Algae produce fuel and oil by absorbing carbon dioxide in the atmosphere through photosynthesis. Biofuels produced by algae are attracting attention as clean energy because they do not increase the amount of carbon dioxide emitted when burned. If such algae can be cultured efficiently in large quantities, it will be easier to use as an energy source instead of petroleum.

また、藻類には、多くの栄養素を含むものがある。そのような藻類は、食品や化粧品等に利用される。   Some algae contain many nutrients. Such algae are used for food and cosmetics.

特許文献2には、炭素源である二酸化炭素を光合成微生物の光合成によってバイオマスへ変換した後、さらにそのバイオマスを利用したバイオ燃料の製造を行う技術を含む一連のバイオ燃料の製造方法が記載されている。   Patent Document 2 describes a series of biofuel production methods including a technique for producing carbon dioxide, which is a carbon source, into biomass by photosynthesis of a photosynthetic microorganism and further producing biofuel using the biomass. Yes.

しかしながら、バイオ燃料を石油等のエネルギー源に代わるものとして使用するには、大量の光合成微生物が必要となる。大量の藻類を効率良く培養するには、大量の二酸化炭素が必要となり、通常の二酸化炭素ボンベ等では十分な量の藻類を効率よく培養することができない。   However, in order to use biofuel as an alternative to energy sources such as petroleum, a large amount of photosynthetic microorganisms are required. In order to efficiently cultivate a large amount of algae, a large amount of carbon dioxide is required, and a sufficient amount of algae cannot be efficiently cultivated with a normal carbon dioxide cylinder or the like.

以上のように、二酸化炭素の削減と、藻類の効率的な培養とを解決する方法の構築が急がれている。   As described above, there is an urgent need to establish a method for solving carbon dioxide reduction and efficient algae culture.

特開2012−144393号公報JP 2012-144393 A 特開2011−246605号公報JP 2011-246605 A

そこで、本発明は、上記の問題を解決するために提案されたものであり、排ガス発生源から発生する二酸化炭素を含む排ガスを回収し、排ガスを藻類の培養に利用することで、排ガスの有効利用を図ることができると共に、藻類の培養速度を向上させ、藻類を効率的に培養することができる藻類の培養システム及び藻類の培養方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been proposed to solve the above-described problem. By collecting exhaust gas containing carbon dioxide generated from an exhaust gas generation source and using the exhaust gas for culturing algae, the exhaust gas can be effectively used. An object of the present invention is to provide an algae culture system and an algae culture method that can be utilized, improve the culture rate of algae, and efficiently culture algae.

上述した目的を達成するための本発明に係る藻類の培養システムは、二酸化炭素を含む排ガスが発生する排ガス発生源と、藻類を培養する培養液を収容し、排ガスが供給される培養装置と、藻類を光合成させるための光合成槽と、培養装置と光合成槽の間で藻類を含む培養液を循環させるための循環機構とを備える。   An algae culture system according to the present invention for achieving the above-described object includes an exhaust gas generation source that generates exhaust gas containing carbon dioxide, a culture apparatus that contains a culture solution for culturing algae and is supplied with exhaust gas, A photosynthesis tank for photosynthesis of algae and a circulation mechanism for circulating a culture solution containing algae between the culture apparatus and the photosynthesis tank are provided.

また、藻類の培養システムは、排ガス発生源と、培養装置との間に排ガス中の有害物質を除去する前処理装置をさらに備え、前処理装置は、湿式の有害物質除去装置及び/又は乾式の有害物質除去装置であることが好ましい。   The algae culture system further includes a pretreatment device that removes harmful substances in the exhaust gas between the exhaust gas generation source and the culture device, and the pretreatment device includes a wet harmful substance removal device and / or a dry type A harmful substance removing device is preferable.

上述した目的を達成するための本発明に係る藻類の培養方法は、排ガス発生源から発生した二酸化炭素を含む排ガスを、藻類を含む培養液を収容した培養装置に供給して排ガス中の二酸化炭素を培養液中に溶解させる溶解工程と、藻類及び二酸化炭素を含む培養液を光合成槽に送り、藻類の光合成を行う光合成工程とを有し、培養装置と光合成槽との間で藻類及び二酸化炭素を含む培養液を循環させることで、藻類の培養を行う。   The algae culture method according to the present invention for achieving the above-described object provides a method for supplying exhaust gas containing carbon dioxide generated from an exhaust gas generation source to a culture apparatus containing a culture solution containing algae, and carbon dioxide in the exhaust gas. And a photosynthesis step in which a culture solution containing algae and carbon dioxide is sent to the photosynthesis tank and photosynthesis of the algae is carried out, and the algae and carbon dioxide are provided between the culture apparatus and the photosynthesis vessel. The algae is cultured by circulating a culture solution containing

また、藻類の培養方法は、溶解工程の前に、排ガス発生源から供給される二酸化炭素を含む排ガス中の有害物質を除去する前処理工程をさらに有し、前処理工程は、湿式の有害物質を除去する工程及び/又は乾式の有害物質を除去する工程を含むことが好ましい。   The algae culture method further has a pretreatment step for removing harmful substances in the exhaust gas containing carbon dioxide supplied from the exhaust gas generation source before the dissolution step, and the pretreatment step is a wet harmful substance. It is preferable to include a step of removing water and / or a step of removing dry harmful substances.

また、排ガス発生源は、火力発電所であることが好ましい。   The exhaust gas generation source is preferably a thermal power plant.

また、藻類は、ユーグレナであることが好ましい。   The algae is preferably Euglena.

本発明によれば、排ガス発生源から供給される二酸化炭素を含む排ガスを回収し、排ガスを藻類の培養に利用することで、排ガスの有効利用を図ることができると共に、藻類の培養速度を向上させ、藻類を効率的に培養することができる。   According to the present invention, exhaust gas containing carbon dioxide supplied from an exhaust gas generation source is recovered, and exhaust gas is used for algae culture, so that the exhaust gas can be effectively used and the algae culture speed is improved. And algae can be efficiently cultured.

藻類の培養システムの構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the culture system of algae. 同培養システムにおける前処理装置の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the pretreatment apparatus in the culture system. 同培養システムにおける培養装置の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the culture apparatus in the culture system. 同培養システムにおける培養装置と光合成槽との間の循環機構を示した図である。It is the figure which showed the circulation mechanism between the culture apparatus and photosynthesis tank in the culture system. 同培養システムにおける光合成槽の他の形態を示した図である。It is the figure which showed the other form of the photosynthesis tank in the culture system. 実施例1と比較例1における経過日数と細胞数との関係を表した図である。It is a figure showing the relationship between the number of elapsed days and the number of cells in Example 1 and Comparative Example 1. 実施例2と比較例2における経過日数と細胞数との関係を表した図である。It is a figure showing the relationship between the elapsed days and the number of cells in Example 2 and Comparative Example 2.

以下、本発明を適用した藻類の培養システム及び藻類の培養方法の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、特に限定がない限り、以下の詳細な説明に限定されるものではない。
藻類の培養システム
1−1.排ガス発生源
1−2.前処理装置
1−3.培養装置
1−4.光合成槽
1−5.循環機構
藻類の培養方法
2−1.前処理工程
2−2.溶解工程
2−3.光合成工程
Hereinafter, specific embodiments of an algal culture system and an algal culture method to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the following detailed description unless otherwise specified.
Algal culture system 1-1. Exhaust gas generation source 1-2. Pre-processing device 1-3. Culture apparatus 1-4. Photosynthesis tank 1-5. 2. Circulation mechanism algae culture method 2-1. Pretreatment process 2-2. Dissolution process 2-3. Photosynthesis process

<1.藻類の培養システム>
本発明にかかる藻類の培養システム1の構成の一例を図1に示す。藻類の培養システム1は、二酸化炭素を含む排ガスが発生する排ガス発生源10と、藻類を培養する培養液40を収容し、排ガスが供給される培養装置30と、藻類に光を当てて光合成させるための光合成槽50と、培養装置30と光合成槽50との間で藻類を含む培養液40を循環させるための循環機構60とを備える。さらに、藻類の培養システム1は、排ガス発生源10と培養装置30との間に、排ガス中の有害物質を除去するために、排ガスを前処理する前処理装置20を備えることが好ましい。
<1. Algal culture system>
An example of the configuration of the algae culture system 1 according to the present invention is shown in FIG. The algae culture system 1 contains an exhaust gas generation source 10 for generating exhaust gas containing carbon dioxide, a culture solution 40 for culturing algae, a culture apparatus 30 to which the exhaust gas is supplied, and photosynthesis by applying light to the algae. And a circulation mechanism 60 for circulating the culture solution 40 containing algae between the culture apparatus 30 and the photosynthesis tank 50. Furthermore, the algae culture system 1 preferably includes a pretreatment device 20 that pretreats exhaust gas between the exhaust gas generation source 10 and the culture device 30 in order to remove harmful substances in the exhaust gas.

以下、藻類の培養システム1の構成について詳細に説明する。
<1−1.排ガス発生源>
排ガス発生源10は、二酸化炭素を含む排ガスを発生し、排ガスを前処理装置20へと供給する設備である。排ガス発生源10は、特に限定はされないが、例えば、二酸化炭素を含む排ガスを排出する工場や火力発電所である。このような排ガス発生源10から発生する排ガス中には、使用する化石燃料により異なるが、例えば火力発電所の排ガスの場合、通常10〜15%程度の二酸化炭素が含まれている。排ガス発生源10は、前処理装置20と配管2で接続されている。配管2は、例えば、工場や火力発電所において、ばい煙処理等が施された後の、煙突等から廃棄される直前の排ガスを送る配管等と接続されている。前処理装置20を設けない場合には、排ガス供給源10は配管2によって培養装置30と接続される。
Hereinafter, the configuration of the algae culture system 1 will be described in detail.
<1-1. Exhaust gas source>
The exhaust gas generation source 10 is a facility that generates exhaust gas containing carbon dioxide and supplies the exhaust gas to the pretreatment device 20. The exhaust gas generation source 10 is not particularly limited, but is, for example, a factory or a thermal power plant that exhausts exhaust gas containing carbon dioxide. The exhaust gas generated from such an exhaust gas generation source 10 varies depending on the fossil fuel used, but for example, in the case of exhaust gas from a thermal power plant, about 10 to 15% of carbon dioxide is usually contained. The exhaust gas generation source 10 is connected to the pretreatment device 20 by the pipe 2. The pipe 2 is connected to, for example, a pipe for sending exhaust gas just before being discarded from a chimney after being subjected to soot processing or the like in a factory or a thermal power plant. When the pretreatment device 20 is not provided, the exhaust gas supply source 10 is connected to the culture device 30 by the pipe 2.

<1−2.前処理装置>
前処理装置20は、排ガス発生源10から供給される排ガス中に重金属等の有害物質が含まれている場合に、これらの有害物質を除去するものである。なお、ここで有害物質とは、人体や生態系に対して有害な、二酸化炭素以外の化学物質であり、後述する鉛、カドミウム、ひ素、水銀等の重金属を含むものとする。
<1-2. Pretreatment device>
The pretreatment device 20 removes harmful substances such as heavy metals contained in the exhaust gas supplied from the exhaust gas generation source 10. Here, the hazardous substance is a chemical substance other than carbon dioxide that is harmful to the human body and the ecosystem, and includes heavy metals such as lead, cadmium, arsenic, and mercury described later.

前処理装置20は、例えば、図2に示されるような、湿式の有害物質除去装置11と、乾式の有害物質除去装置21とを有する。   The pretreatment device 20 includes, for example, a wet harmful substance removing device 11 and a dry harmful substance removing device 21 as shown in FIG.

湿式の有害物質除去装置11は、冷却水槽12と、ドラフトチューブ13と、フィルター14とを有する装置である。湿式の有害物質除去装置11では、さらに冷却水槽12内に活性炭(図示せず)を添加してもよい。湿式の有害物質除去装置11は、排ガスに含まれている水溶性の有害物質を排ガスから除去し、かつ排ガスを冷却する。   The wet harmful substance removing device 11 is a device having a cooling water tank 12, a draft tube 13, and a filter 14. In the wet harmful substance removal apparatus 11, activated carbon (not shown) may be added to the cooling water tank 12. The wet toxic substance removing device 11 removes water-soluble toxic substances contained in the exhaust gas from the exhaust gas and cools the exhaust gas.

冷却水槽12は、形状は限定されないが、例えば、図2に示されるように密閉された円筒形である。冷却水槽12には、所定の高さに冷却水15を供給する給水口と冷却水15を排水する排水口が設けられている。冷却水槽12は、一定の高さまで冷却水15で満たされており、その高さでオーバーフローの状態となっている(図示は省略する)。冷却水15の水面より上部の空間18は、冷却水15を通り、水溶性の有害物質が除去された排ガスで満たされる。湿式の有害物質除去装置11では、冷却水15をオーバーフローさせることにより、冷却水槽12内の温度上昇を防ぐとともに、冷却水15中に有害物質が濃縮されるのを防止する。   Although the shape of the cooling water tank 12 is not limited, for example, it is a cylindrical shape sealed as shown in FIG. The cooling water tank 12 is provided with a water supply port for supplying the cooling water 15 to a predetermined height and a drain port for discharging the cooling water 15. The cooling water tank 12 is filled with the cooling water 15 to a certain height, and overflows at that height (not shown). A space 18 above the water surface of the cooling water 15 passes through the cooling water 15 and is filled with exhaust gas from which water-soluble harmful substances have been removed. In the wet type harmful substance removing device 11, the cooling water 15 is overflowed to prevent the temperature in the cooling water tank 12 from increasing and prevent the harmful substances from being concentrated in the cooling water 15.

冷却水槽12には、排ガス発生源10と接続された配管2と、乾式の有害物質除去装置21と接続された配管3とが接続されている。   The cooling water tank 12 is connected to a pipe 2 connected to the exhaust gas generation source 10 and a pipe 3 connected to a dry harmful substance removing device 21.

冷却水層12には、配管2の冷却水槽12側の端部に設けた排ガスを排出する排出口16が冷却水15中に挿入されている。これにより、冷却水槽12では、排ガス発生源10から供給された排ガスが冷却水中15に直接導入されるようになる。配管2は、工場や火力発電所等の煙突等から排出される排ガスを湿式の有害物質除去装置11へと送るため、高温の排ガスに耐えることのできる素材から形成されることが好ましい。   In the cooling water layer 12, a discharge port 16 for discharging exhaust gas provided at an end of the pipe 2 on the cooling water tank 12 side is inserted into the cooling water 15. Thereby, in the cooling water tank 12, the exhaust gas supplied from the exhaust gas generation source 10 is directly introduced into the cooling water 15. The pipe 2 is preferably formed of a material that can withstand high-temperature exhaust gas in order to send exhaust gas discharged from a chimney or the like of a factory or a thermal power plant to the wet harmful substance removing device 11.

また、冷却水槽12には、配管3の冷却水槽12側の端部に設けられ、冷却水15を通気した排ガスを吸気する吸気口17が冷却水15の上部に導入されている。これにより、冷却水槽12では、水溶性の有害物質が除去された排ガスが吸気口17を介して乾式の有害物質除去装置21と送られる。   In addition, the cooling water tank 12 is provided at the end of the pipe 3 on the cooling water tank 12 side, and an intake port 17 for introducing exhaust gas that has passed through the cooling water 15 is introduced into the upper part of the cooling water 15. Thereby, in the cooling water tank 12, the exhaust gas from which the water-soluble harmful substances have been removed is sent to the dry-type harmful substance removing device 21 through the intake port 17.

ドラフトチューブ13は、腐食性の強い素材で作られた、例えば筒状の形状をなしている。ドラフトチューブ13は、冷却水15中にある配管2の排出口16を囲むように設置されている。ドラフトチューブ13は、配管2の端部である排ガスの排出口16から排出される排ガスを利用して、冷却水槽12の下部から上部に向って冷却水15の対流を起こさせるためのものである。   The draft tube 13 is made of a highly corrosive material, for example, has a cylindrical shape. The draft tube 13 is installed so as to surround the discharge port 16 of the pipe 2 in the cooling water 15. The draft tube 13 is used to cause convection of the cooling water 15 from the lower part to the upper part of the cooling water tank 12 using the exhaust gas discharged from the exhaust gas outlet 16 which is the end of the pipe 2. .

フィルター14は、例えば、網目の細かい金網からなる。フィルター14は、配管3の端部である排ガスの吸気口17から吸気される排ガス中のミストを除去するものである。   The filter 14 is made of, for example, a fine wire mesh. The filter 14 removes mist in the exhaust gas sucked from the exhaust gas inlet 17 which is the end of the pipe 3.

湿式の有害物質除去装置11は、冷却水槽12内の冷却水15に活性炭(図示せず)を添加してもよい。活性炭は、鉛除去用に加工された活性炭を用いることが好ましい。活性炭は、冷却水槽12内で分散しないように、例えば、通気性及び透水性を有する袋、例えばネット状の袋に入れたり、カートリッジに入れて、冷却水槽12内に設置する。活性炭の量は、排ガス中の鉛を除去できるだけの量であれば特に限定はされず、排ガスの量や冷却水槽12の容量等によって適宜決定する。例えば、活性炭の量は、500g〜1kg程度の量を用いることが好ましい。活性炭は、冷却水槽12内の一箇所に設置してもよいし、複数の箇所に設置してもよい。活性炭は、藻類を回収するまでは、冷却水槽12内に添加しておくことが好ましい。   The wet harmful substance removing apparatus 11 may add activated carbon (not shown) to the cooling water 15 in the cooling water tank 12. The activated carbon is preferably activated carbon processed for lead removal. The activated carbon is placed in the cooling water tank 12 so as not to be dispersed in the cooling water tank 12, for example, in a bag having air permeability and water permeability, such as a net-like bag, or in a cartridge. The amount of the activated carbon is not particularly limited as long as it can remove lead in the exhaust gas, and is appropriately determined depending on the amount of the exhaust gas, the capacity of the cooling water tank 12, and the like. For example, the amount of activated carbon is preferably about 500 g to 1 kg. Activated carbon may be installed in one place in cooling water tank 12, and may be installed in a plurality of places. The activated carbon is preferably added to the cooling water tank 12 until the algae are collected.

以上のように構成される湿式の有害物質除去装置11では、排ガス発生源10から発生した二酸化炭素を含む排ガスが配管2を通して冷却水槽12内へと送られる。湿式の有害物質除去装置11では、配管2の排出口16から排出された排ガスがドラフトチューブ13中へ送気されるため、ドラフトチューブ13の下部から上部に亘って水の流れが起きる。これにより、湿式の有害物質除去装置11では、排ガスがより長時間にわたって冷却水15と接触することになり、排ガス中の水溶性の有害物質が水に溶けて、効率的に排ガスから水溶性の有害物質を除去することができる。また、湿式の有害物質除去装置11では、同時に排ガスを冷却することができる。   In the wet harmful substance removing apparatus 11 configured as described above, the exhaust gas containing carbon dioxide generated from the exhaust gas generation source 10 is sent into the cooling water tank 12 through the pipe 2. In the wet harmful substance removing apparatus 11, the exhaust gas discharged from the discharge port 16 of the pipe 2 is sent into the draft tube 13, and thus water flows from the lower part to the upper part of the draft tube 13. As a result, in the wet harmful substance removing apparatus 11, the exhaust gas comes into contact with the cooling water 15 for a longer time, so that the water-soluble harmful substance in the exhaust gas dissolves in the water and efficiently dissolves the water-soluble substance from the exhaust gas. Toxic substances can be removed. Further, the wet harmful substance removing apparatus 11 can simultaneously cool the exhaust gas.

そして、湿式の有害物質除去装置11では、冷却水15と一定時間接触した排ガスが冷却水15から出て、冷却水槽12の上部の空間18に溜まり、配管3の吸気口17から吸気される。この際に、湿式の有害物質除去装置11では、配管3の吸気口17に設けた金網等のフィルター14により、排ガス中のミストを除去することができる。   In the wet harmful substance removing device 11, the exhaust gas that has been in contact with the cooling water 15 for a certain period of time exits from the cooling water 15, accumulates in the space 18 above the cooling water tank 12, and is sucked from the intake port 17 of the pipe 3. At this time, in the wet harmful substance removing apparatus 11, mist in the exhaust gas can be removed by a filter 14 such as a wire mesh provided at the intake port 17 of the pipe 3.

上述した湿式の有害物質除去装置11では、水溶性の有害物質を除去することができ、例えば、カドミウムやひ素を除去することができる。例えば、この湿式の有害物質除去装置11では、カドミウムを約99%除去することができ、ひ素を約100%除去することができる。   The above-described wet harmful substance removing apparatus 11 can remove water-soluble harmful substances, for example, cadmium and arsenic. For example, the wet harmful substance removing apparatus 11 can remove about 99% of cadmium and about 100% of arsenic.

また、湿式の有害物質除去装置11では、冷却水槽12の冷却水15内に活性炭を添加することで排ガス中の鉛を除去することができる。前処理装置20では、湿式の有害物質除去装置11で排ガス中の鉛、カドミウム、ひ素などの有害物質を除去することにより、培養液40に供給される排ガスに含まれる鉛等の量を低減することができ、水溶性の有害物質が低減された排ガスを乾式の有害物質除去装置21又は培養装置30に送ることができる。これにより、藻類が吸収してしまう鉛等の有害物質の量を減らすことができる。   Further, in the wet type harmful substance removing apparatus 11, lead in the exhaust gas can be removed by adding activated carbon into the cooling water 15 of the cooling water tank 12. In the pretreatment device 20, the wet harmful substance removal device 11 removes harmful substances such as lead, cadmium, and arsenic in the exhaust gas, thereby reducing the amount of lead and the like contained in the exhaust gas supplied to the culture solution 40. The exhaust gas in which water-soluble harmful substances are reduced can be sent to the dry-type harmful substance removing apparatus 21 or the culture apparatus 30. Thereby, the quantity of harmful substances, such as lead which algae absorbs, can be reduced.

乾式の有害物質除去装置21は、デミスタ22を含むバッファタンク23と、マニホールド24と、フィルターハウジング25A、25Bと、マニホールド26と、弁27A、27B、27Cと、活性炭槽28とを有する。   The dry harmful substance removal apparatus 21 includes a buffer tank 23 including a demister 22, a manifold 24, filter housings 25 </ b> A and 25 </ b> B, a manifold 26, valves 27 </ b> A, 27 </ b> B, and 27 </ b> C, and an activated carbon tank 28.

デミスタ22は、バッファタンク23内に設置される。デミスタ22は、主に排ガス中のミストを吸収する。デミスタ22は、ミスト除去によりバッファタンク23の下部に溜まった水にデミスタ22が浸かるのを防ぐためにバッファタンク23内の上部に設置される。   The demister 22 is installed in the buffer tank 23. The demister 22 mainly absorbs mist in the exhaust gas. The demister 22 is installed in the upper part of the buffer tank 23 in order to prevent the demister 22 from being immersed in water accumulated in the lower part of the buffer tank 23 due to mist removal.

バッファタンク23は、配管3から送られた排ガスを送気するためのタンクである。バッファタンク23には、内部にデミスタ22が設置されており、送気する排ガスからミストを除去することができる。バッファタンク23の下端は、配管3を介して湿式の有害物質除去装置11と接続されている。バッファタンク23の上端は、配管6を介してマニホールド24と接続されている。   The buffer tank 23 is a tank for sending the exhaust gas sent from the pipe 3. A demister 22 is installed inside the buffer tank 23, and mist can be removed from the exhausted gas. The lower end of the buffer tank 23 is connected to the wet harmful substance removing apparatus 11 through the pipe 3. The upper end of the buffer tank 23 is connected to the manifold 24 via the pipe 6.

マニホールド24は、排ガスの経路を分岐させるための管である。マニホールド24は、排ガスの吸気口が配管6を介してバッファタンク23と接続されている。また、マニホールド24は、排ガスの排出口が、配管7A及び配管7Bのように2つの経路に分岐されている。マニホールド24は、排ガスを分岐させることで、後述するフィルターハウジング25A、25Bのそれぞれに送気される排ガスの流量を減少させ、フィルターに適した排ガスの流量にする。なお、図2では、2つの配管7A及び配管7Bに分岐させているが、マニホールド24で分岐させる数は2つに限定されない。   The manifold 24 is a pipe for branching the exhaust gas path. The manifold 24 has an exhaust gas inlet connected to the buffer tank 23 via the pipe 6. Further, the exhaust port of the exhaust gas of the manifold 24 is branched into two paths like the pipe 7A and the pipe 7B. The manifold 24 branches the exhaust gas to reduce the flow rate of exhaust gas sent to each of filter housings 25A and 25B, which will be described later, so that the exhaust gas flow rate is suitable for the filter. In FIG. 2, the two pipes 7A and 7B are branched, but the number of branches by the manifold 24 is not limited to two.

フィルターハウジング25A、25Bは、内部にフィルターを含有する容器である。フィルターハウジング25A、25Bは、排ガスを通気させる際に、内部のフィルターを通過させることにより、有害物質をフィルターに吸着させて除去するものである。フィルターハウジング25A、25Bは、一端が配管7A、7Bによりマニホールド24と接続されている。また、フィルターハウジング25A、25Bは、他端が配管8A、8Bによりマニホールド26と接続されている。   The filter housings 25A and 25B are containers that contain a filter inside. The filter housings 25 </ b> A and 25 </ b> B allow harmful substances to be adsorbed and removed by passing through an internal filter when venting exhaust gas. One end of the filter housings 25A and 25B is connected to the manifold 24 by pipes 7A and 7B. The filter housings 25A and 25B are connected to the manifold 26 at the other end by pipes 8A and 8B.

マニホールド26は、排ガスの経路を合流させるための管である。マニホールド26は、排ガスの吸気口が配管8A及び配管8Bと接続されることで、マニホールド24によって分岐された排ガスの送気経路を合流させる。また、マニホールド26は、排ガスの排気口が配管9を介して活性炭槽28と接続される。   The manifold 26 is a pipe for joining the exhaust gas paths. The manifold 26 joins the exhaust gas supply path branched by the manifold 24 by connecting the exhaust gas intake port to the pipe 8A and the pipe 8B. Further, the exhaust port of the exhaust gas of the manifold 26 is connected to the activated carbon tank 28 via the pipe 9.

弁27A、27Bは、配管7A、7Bに設けられている。弁27A、27Bは、排ガスの経路を開閉するON/OFFバルブ等である。例えば、弁27A、弁27Bは、排ガスの流量が少ない場合に、弁27A又は弁27Bを閉めることにより、フィルターハウジング25A、25Bのいずれかのみに排ガスが送気されるようにすることができる。また、弁27Cは、バッファタンク23の下部に設けられる。弁27Cは、バッファタンク23の下部に溜まった水を抜くための弁である。   The valves 27A and 27B are provided in the pipes 7A and 7B. The valves 27A and 27B are ON / OFF valves that open and close the exhaust gas path. For example, when the flow rate of the exhaust gas is small, the valve 27A and the valve 27B can close the valve 27A or the valve 27B so that the exhaust gas is supplied to only one of the filter housings 25A and 25B. Further, the valve 27 </ b> C is provided below the buffer tank 23. The valve 27 </ b> C is a valve for draining water accumulated in the lower part of the buffer tank 23.

活性炭槽28は、内部に活性炭を含む槽である。活性炭槽28は、例えば、活性炭により排ガス中の水銀を除去する。活性炭槽28は、水銀を十分に除去するために、送気する排ガスが十分に活性炭と接触できるよう活性炭は粒径の小さなものを用いることが好ましい。活性炭槽28の一端は、配管9を介してマニホールド26と接続されており、活性炭槽28の他端は、配管4を介して培養装置30と接続される。   The activated carbon tank 28 is a tank containing activated carbon inside. The activated carbon tank 28 removes mercury in the exhaust gas with activated carbon, for example. In the activated carbon tank 28, in order to sufficiently remove mercury, it is preferable to use activated carbon having a small particle size so that the exhaust gas to be fed can sufficiently come into contact with the activated carbon. One end of the activated carbon tank 28 is connected to the manifold 26 via the pipe 9, and the other end of the activated carbon tank 28 is connected to the culture apparatus 30 via the pipe 4.

以上のような構成の乾式の有害物質除去装置21では、湿式の有害物質除去装置11から送られてきた水溶性の有害物質が除去された排ガスが、バッファタンク23内のデミスタ22を通過する際に、排ガス中のミストが除去される。その後、乾式の有害物質除去装置21では、排ガスがマニホールド24で分岐されフィルターハウジング25A、25Bを通過する。乾式の有害物質除去装置21では、フィルターハウジング25A、25B内のフィルターにより、排ガス中の有害物質がフィルターに吸着され、除去される。そして、乾式の有害物質除去装置21では、マニホールド26において分岐していた排ガスが合流し、その後排ガスが活性炭槽28を通過することで水銀等の有害物質が除去される。   In the dry harmful substance removal apparatus 21 configured as described above, when the exhaust gas from which the water-soluble harmful substances sent from the wet harmful substance removal apparatus 11 have been removed passes through the demister 22 in the buffer tank 23. In addition, mist in the exhaust gas is removed. Thereafter, in the dry-type harmful substance removing apparatus 21, the exhaust gas is branched by the manifold 24 and passes through the filter housings 25A and 25B. In the dry harmful substance removing device 21, harmful substances in the exhaust gas are adsorbed and removed by the filters in the filter housings 25A and 25B. In the dry type harmful substance removing device 21, the exhaust gas branched in the manifold 26 joins, and then the exhaust gas passes through the activated carbon tank 28 to remove harmful substances such as mercury.

上述の乾式の有害物質除去装置21では、不溶性の有害物質を除去することができ、例えば、水銀を除去できる。この乾式の有害物質除去装置21では、水銀は約97%除去することができる。   The above-described dry harmful substance removing apparatus 21 can remove insoluble harmful substances, for example, mercury. The dry harmful substance removing device 21 can remove about 97% of mercury.

なお、排ガスに含まれる有害物質の種類に応じて、例えば、水溶性の有害物質のみを含むのであれば湿式の有害物質除去装置11のみを用い、不溶性の有害物質のみを含むのであれば乾式の有害物質除去装置21のみを用いることもできる。湿式の有害物質除去装置11を用いない場合には、排ガス発生源10と乾式の有害物質除去装置21とを直接配管で接続し、乾式の有害物質除去装置21を用いない場合には、湿式の有害物質除去装置11と培養装置30とを直接接続する。   Depending on the type of harmful substance contained in the exhaust gas, for example, if only a water-soluble harmful substance is contained, only the wet harmful substance removing device 11 is used, and if only an insoluble harmful substance is contained, a dry type is used. Only the harmful substance removing device 21 can be used. When the wet type harmful substance removing apparatus 11 is not used, the exhaust gas generation source 10 and the dry type harmful substance removing apparatus 21 are directly connected to each other by piping, and when the dry type harmful substance removing apparatus 21 is not used, a wet type harmful substance removing apparatus 21 is used. The harmful substance removing apparatus 11 and the culture apparatus 30 are directly connected.

<1−3.培養装置>
培養装置30は、藻類を培養するための培養液40を収容し、二酸化炭素を含む排ガスが供給される密閉系の培養槽32を含む装置である。培養装置30の構成の一例を図3に示す。
<1-3. Culture equipment>
The culture device 30 is a device that contains a culture solution 40 for culturing algae and includes a closed culture tank 32 to which an exhaust gas containing carbon dioxide is supplied. An example of the configuration of the culture apparatus 30 is shown in FIG.

培養装置30は、例えば、種株としての藻類を一定量まで培養する。本発明を適用した藻類の培養システム1では、培養装置30で種株としての藻類を一定量まで培養してから、後述する光合成槽50にて藻類を大量に培養することで培養速度及び培養効率を高める。培養装置30では、藻類であれば特に限定されず、例えばバイオディーゼル燃料のほか健康食品や化粧品など様々な用途に用いることができるユーグレナが好ましい。   The culture device 30 cultivates, for example, algae as a seed strain to a certain amount. In the algae culture system 1 to which the present invention is applied, culture speed and culture efficiency are obtained by culturing a large amount of algae as a seed strain in the culture apparatus 30 and then culturing the algae in a large amount in a photosynthesis tank 50 described later. To increase. In the culture apparatus 30, if it is algae, it will not specifically limit, For example, Euglena which can be used for various uses, such as health food and cosmetics besides biodiesel fuel, is preferable.

培養装置30は、載置台31と、培養槽32と、ガスブロア33と、バブリング用フィルター34と、撹拌モーター35と、撹拌羽36と、温度センサー37と、制御盤38と、供給ポンプ41とを有する装置である。培養装置30では、さらに培養槽32内に活性炭(図示せず)を添加してもよい。したがって、活性炭は、湿式の有害物質除去装置11の冷却水槽12と、培養装置30の培養槽32の両方に添加してもよいし、何れか一方にのみ添加してもよい。培養前に有害物質である鉛を除去するという観点からは、有害物質除去装置11の冷却水槽12内に、活性炭を添加しておくことが好ましい。培養装置30では、活性炭を添加することにより、排ガス中の二酸化炭素を培養槽32内の藻類を含む培養液40中に供給する際に、藻類に取り込まれる鉛の量を低減させることができる。   The culture apparatus 30 includes a mounting table 31, a culture tank 32, a gas blower 33, a bubbling filter 34, a stirring motor 35, a stirring blade 36, a temperature sensor 37, a control panel 38, and a supply pump 41. It is a device that has. In the culture apparatus 30, activated carbon (not shown) may be further added to the culture tank 32. Therefore, the activated carbon may be added to both the cooling water tank 12 of the wet harmful substance removing apparatus 11 and the culture tank 32 of the culture apparatus 30, or may be added to only one of them. From the viewpoint of removing lead, which is a harmful substance, before culturing, it is preferable to add activated carbon to the cooling water tank 12 of the harmful substance removing apparatus 11. In the culture apparatus 30, by adding activated carbon, when the carbon dioxide in the exhaust gas is supplied into the culture solution 40 containing algae in the culture tank 32, the amount of lead taken into the algae can be reduced.

載置台31は、培養槽32を支持し、培養槽32を地面よりも高い位置となるようにする。載置台31の材質及び形状は、特に限定はされないが、培養液40で満たされた培養槽32及びその周辺機器を十分に支えることができるだけの強度を有する必要がある。載置台31には、培養槽32の底面に、排ガスを培養槽32内に供給するための配管29と、培養液40を光合成槽50に送液する送液口43とを取り付けることができるように、例えば貫通孔(図示せず)が設けられている。   The mounting table 31 supports the culture tank 32 so that the culture tank 32 is positioned higher than the ground. The material and shape of the mounting table 31 are not particularly limited, but it is necessary to have sufficient strength to sufficiently support the culture tank 32 filled with the culture solution 40 and its peripheral devices. On the mounting table 31, a pipe 29 for supplying exhaust gas into the culture tank 32 and a liquid supply port 43 for sending the culture liquid 40 to the photosynthesis tank 50 can be attached to the bottom surface of the culture tank 32. For example, a through hole (not shown) is provided.

培養槽32は、培養液40を収容する。培養槽32は、例えば、載置台31に載せることで地面よりも高く設置される。培養装置30では、地面よりも高い位置に培養槽32を設置することにより、ヘッド圧で培養槽32内の培養液40を送り出すことができる。培養槽32は、形状・容量は特に限定はされないが、例えば、ステンレス製で500L程度の培養液40を収容できるものである。培養槽32には、蓋部42を開けて培養液40が供給される。   The culture tank 32 contains the culture solution 40. The culture tank 32 is placed higher than the ground by placing it on the mounting table 31, for example. In the culture apparatus 30, the culture solution 40 in the culture vessel 32 can be sent out by the head pressure by installing the culture vessel 32 at a position higher than the ground. The shape and capacity of the culture tank 32 are not particularly limited. For example, the culture tank 32 is made of stainless steel and can accommodate about 500 L of the culture solution 40. The culture solution 40 is supplied to the culture tank 32 by opening the lid 42.

ガスブロア33は、培養槽32の下に設けられ、配管29と接続されている。ガスブロア33は、配管4を介して前処理装置20からの排ガスを吸気し、配管29を介して培養槽32内へと排ガスを送気させる。なお、前処理装置20を設けない場合には、ガスブロア33は配管4を介して排ガス発生源10と接続される。   The gas blower 33 is provided below the culture tank 32 and is connected to the pipe 29. The gas blower 33 sucks the exhaust gas from the pretreatment device 20 through the pipe 4 and feeds the exhaust gas into the culture tank 32 through the pipe 29. If the pretreatment device 20 is not provided, the gas blower 33 is connected to the exhaust gas generation source 10 via the pipe 4.

バブリング用フィルター34は、培養槽32内の底部に設置され、ガスブロア33と配管29を介して接続されている。バブリング用フィルター34は、二酸化炭素を含む排ガスを放出する微小の孔を無数に有する。孔の大きさは、特に限定されないが、培養液40中に放出される排ガスの気泡が細かい方が排ガス中の二酸化炭素が培養液40に良く溶ける。バブリング用フィルター34の形状は、特に限定はされないが、例えば、培養液40の全体に行き渡るように、全体に亘って微小の孔が形成された、長尺状のフィルターが好ましい。   The bubbling filter 34 is installed at the bottom of the culture tank 32 and is connected to the gas blower 33 via a pipe 29. The bubbling filter 34 has an infinite number of minute holes that discharge exhaust gas containing carbon dioxide. The size of the holes is not particularly limited, but the finer the bubbles of the exhaust gas released into the culture solution 40, the better the carbon dioxide in the exhaust gas dissolves in the culture solution 40. Although the shape of the bubbling filter 34 is not particularly limited, for example, a long filter in which minute holes are formed over the entire culture solution 40 is preferable.

撹拌モーター35は、培養液40を撹拌する撹拌羽36を駆動させる。駆動モーター35は、例えば培養槽32の蓋部42の中心に設置されている。   The stirring motor 35 drives a stirring blade 36 that stirs the culture solution 40. The drive motor 35 is installed in the center of the lid part 42 of the culture tank 32, for example.

撹拌羽36は、培養槽32内の培養液40中に設置されている。撹拌羽36は、培養槽32内の培養液40を全体的に撹拌できるものであれば、その材質や羽の数は制限されない。   The stirring blade 36 is installed in the culture solution 40 in the culture tank 32. As long as the stirring blade 36 can stir the culture solution 40 in the culture tank 32 as a whole, the material and the number of the blades are not limited.

温度センサー37は、培養槽32内の培養液40の液温を測定する。温度センサー37は、例えば培養装置30の蓋部42等に設置されている。測定された液温の情報は、制御盤38へと送られる。   The temperature sensor 37 measures the temperature of the culture solution 40 in the culture tank 32. The temperature sensor 37 is installed, for example, on the lid 42 of the culture apparatus 30 or the like. Information on the measured liquid temperature is sent to the control panel 38.

制御盤38は、培養槽32の外部に近接して設置されている。制御盤38は、温度センサー37から送られる液温等の情報を制御する。制御盤38により、培養液40の液温を監視し、適切な状態に保つことにより、効率的な培養が可能な培養環境を整えることができる。   The control panel 38 is installed close to the outside of the culture tank 32. The control panel 38 controls information such as the liquid temperature sent from the temperature sensor 37. By monitoring the temperature of the culture solution 40 with the control panel 38 and keeping it in an appropriate state, a culture environment capable of efficient culture can be prepared.

供給ポンプ41は、培養槽32の下に設置されている。供給ポンプ41は、培養槽32で撹拌した藻類を含む培養液40を送液口43から吸入し、配管44を介して光合成槽50へと送液するためのポンプである。   The supply pump 41 is installed under the culture tank 32. The supply pump 41 is a pump for sucking the culture solution 40 containing algae stirred in the culture tank 32 from the liquid supply port 43 and sending it to the photosynthesis tank 50 through the pipe 44.

培養装置30は、培養槽32内に活性炭(図示せず)を添加してもよい。活性炭は、鉛除去用に加工された活性炭を用いることが好ましい。活性炭は、培養槽32内で分散したり、撹拌羽36に巻き込まれないように、例えば、通気性及び透水性を有する袋、例えばネット状の袋に入れたり、カートリッジに入れて、培養槽32の底部に固定して設置する。活性炭の量は、排ガス中の鉛を除去できるだけの量であれば特に限定はされず、排ガスの量や培養槽32の容量等によって適宜決定する。例えば、活性炭の量は、500g〜1kg程度の量を用いることが好ましい。活性炭は、培養槽32内の一箇所に設置してもよいし、複数の箇所に設置してもよい。活性炭は、藻類を回収するまでは、培養槽32内に添加しておくことが好ましい。   The culture apparatus 30 may add activated carbon (not shown) in the culture tank 32. The activated carbon is preferably activated carbon processed for lead removal. In order to prevent the activated carbon from dispersing in the culture tank 32 or being caught in the stirring blade 36, for example, the activated carbon is put in a bag having air permeability and water permeability, for example, a net-like bag, or put in a cartridge, and then the culture tank 32. Fix it to the bottom of the unit. The amount of the activated carbon is not particularly limited as long as it can remove lead in the exhaust gas, and is appropriately determined depending on the amount of the exhaust gas, the capacity of the culture tank 32, and the like. For example, the amount of activated carbon is preferably about 500 g to 1 kg. Activated carbon may be installed in one place in the culture tank 32, and may be installed in several places. The activated carbon is preferably added in the culture tank 32 until the algae are collected.

以上のような構成からなる培養装置30では、前処理装置20で有害物質を除去された二酸化炭素を含む排ガスが、ガスブロア33により、バブリング用フィルター34を介して培養槽32内に送られる。培養装置30では、撹拌羽36による撹拌により、バブリング用フィルター34から送られてきた排ガス中の二酸化炭素が培養液40の全体に溶解する。培養装置30では、バブリング用フィルター34により無数の細かい気泡状とすることで、二酸化炭素が培養液40中に溶解させやすくする。なお、排ガスが有害物質を含まない場合には、培養装置30では、排ガス発生源10から直接排ガスが供給される。   In the culture apparatus 30 configured as described above, the exhaust gas containing carbon dioxide from which harmful substances have been removed by the pretreatment apparatus 20 is sent into the culture tank 32 by the gas blower 33 via the bubbling filter 34. In the culture apparatus 30, the carbon dioxide in the exhaust gas sent from the bubbling filter 34 is dissolved in the entire culture solution 40 by stirring with the stirring blade 36. In the culture apparatus 30, the bubbling filter 34 makes countless fine bubbles so that carbon dioxide is easily dissolved in the culture solution 40. When the exhaust gas does not contain harmful substances, the culture apparatus 30 supplies the exhaust gas directly from the exhaust gas generation source 10.

また、培養装置30では、培養槽32内に活性炭を添加することで、前処理装置20で排ガス中の鉛を除去しきれなかった場合に、排ガス中の鉛を除去することができる。例えば、活性炭は、冷却水槽12内及び培養槽32内に添加した場合、約80%の鉛を除去することができる。   Moreover, in the culture apparatus 30, by adding activated carbon to the culture tank 32, when the lead in the exhaust gas cannot be completely removed by the pretreatment apparatus 20, the lead in the exhaust gas can be removed. For example, when activated carbon is added to the cooling water tank 12 and the culture tank 32, about 80% of lead can be removed.

培養装置30では、温度センサー37で培養液40中の温度を測定する。培養装置30では、図示しないが、培養槽32に加熱装置や冷却装置を取り付け、培養槽32内の培養液40の温度に応じて加熱、冷却を行うことで最適な温度に維持する。冷却装置としては、例えば、撹拌羽36と接触しないように、培養槽32内の底部内面を沿うようにホースを設置し、ホースに冷却水を通すことで熱交換により冷却を行うことができる。ホースは、培養槽32下部から培養槽32内部へと入り、培養槽32内を一周して培養槽32下部から外へ出すことができる。また、加熱装置としては、例えば、ヒータであり、培養槽32にヒータを設けることで加温を行う装置を挙げることができる。二酸化炭素濃度については、培養槽32に通じるガスブロア33で排ガスの流量を制御することにより調整することができる。   In the culture apparatus 30, the temperature in the culture solution 40 is measured by the temperature sensor 37. In the culture apparatus 30, although not shown, a heating device or a cooling device is attached to the culture tank 32, and heating and cooling are performed according to the temperature of the culture solution 40 in the culture tank 32 to maintain the optimum temperature. As a cooling device, for example, a hose can be installed along the inner surface of the bottom of the culture tank 32 so as not to contact the stirring blade 36, and cooling water can be passed through the hose for cooling by heat exchange. The hose can enter the inside of the culture tank 32 from the lower part of the culture tank 32, travel around the inside of the culture tank 32, and exit from the lower part of the culture tank 32. Moreover, as a heating apparatus, it is a heater and the apparatus which heats by providing a heater in the culture tank 32 can be mentioned, for example. The carbon dioxide concentration can be adjusted by controlling the flow rate of the exhaust gas with a gas blower 33 communicating with the culture tank 32.

培養装置30では、培養槽32内の培養液40を撹拌羽36により撹拌することで、藻類と培養液40と排ガス中の二酸化炭素が適度に混ざり合うとともに局所的に藻類が集まり、沈殿することを防止することができる。   In the culture apparatus 30, the algae, the culture solution 40, and carbon dioxide in the exhaust gas are appropriately mixed and algae are locally collected and precipitated by stirring the culture solution 40 in the culture tank 32 with the stirring blades 36. Can be prevented.

培養装置30では、培養装置32が地面よりも高い位置に設けられているため、ヘッド圧及び供給ポンプ41により、二酸化炭素と藻類とを含む培養液40を光合成槽50へと円滑に送ることができる。   In the culture apparatus 30, since the culture apparatus 32 is provided at a position higher than the ground, the culture solution 40 containing carbon dioxide and algae can be smoothly sent to the photosynthetic tank 50 by the head pressure and the supply pump 41. it can.

なお、培養装置30には、培養液40中に溶解せずに培養槽32内に滞留した排ガスを、排ガス発生源10へと戻す配管5をさらに備えることもできる。   The culture apparatus 30 may further include a pipe 5 that returns the exhaust gas that has not been dissolved in the culture solution 40 and stayed in the culture tank 32 to the exhaust gas generation source 10.

<1−4.光合成槽>
光合成槽50は、藻類を光合成させる槽である。光合成槽50は、循環機構60によって培養装置30と接続されている。藻類の培養システム1では、光合成槽50において藻類に光合成をさせることで、排ガス中の二酸化炭素を消費させることができ、また藻類に光合成させることで藻類を培養することができる。
<1-4. Photosynthesis tank>
The photosynthesis tank 50 is a tank for photosynthesis of algae. The photosynthesis tank 50 is connected to the culture apparatus 30 by a circulation mechanism 60. In the algae culture system 1, carbon dioxide in the exhaust gas can be consumed by causing the algae to perform photosynthesis in the photosynthesis tank 50, and algae can be cultured by causing the algae to perform photosynthesis.

光合成槽50としては、形状は特に限定されないが、少なくとも上部が透光性を有する素材からなる水槽など、藻類の光合成が可能なものである。例えば、図1に示すような円柱状のものや、図5に示すようなチューブ状のもの(以下、チューブリアクター70という。)を用いることができる。光合成槽50は、例えばかまち内に設置する。夏季はかまち内に水をオーバーフローさせることにより槽内の培養液40を冷却し、冬季はかまち内に蒸気を吹き込むことで槽内の培養液40を加温することができる。   The shape of the photosynthetic tank 50 is not particularly limited, but is capable of photosynthesis of algae, such as a water tank made of a material having at least an upper part having translucency. For example, a columnar shape as shown in FIG. 1 or a tube shape as shown in FIG. 5 (hereinafter referred to as a tube reactor 70) can be used. The photosynthesis tank 50 is installed, for example, in a stile. In the summer, the culture solution 40 in the tank is cooled by allowing water to overflow into the hood, and in the winter, the culture solution 40 in the tub can be heated by blowing steam into the hood.

光合成槽50は、容量については特に限定されないが、培養槽32との間で循環させる培養液40をある程度収容できる容量であり、例えば数百リットル程度の培養液40を収容できることが好ましい。また、光合成槽50は、光が培養液40全体にあたるように全体が透光性を有する素材からなることが好ましい。また、チューブリアクター70の場合は、長尺状に形成されているため、光合成槽50を設ける敷地に応じて、曲げることができるように可撓性を有し、かつ透光性を有する素材からなるものが好ましい。より具体的には、図5に示すように、直径30cm×長さ10mのチューブをU字型に設置する。光合成槽50は、チューブリアクター70を用いた場合、円柱状に比べてチューブの内部にまで光が届きやすく、チューブ内を流れる培養液40に満遍なく光を当てることができるため光合成の効率が良い。   The capacity of the photosynthetic tank 50 is not particularly limited. The capacity of the photosynthetic tank 50 can accommodate the culture medium 40 to be circulated with the culture tank 32 to some extent. Moreover, it is preferable that the photosynthesis tank 50 is made of a material having translucency so that the light hits the entire culture solution 40. Moreover, in the case of the tube reactor 70, since it is formed in a long shape, it is made of a flexible and translucent material so that it can be bent according to the site where the photosynthesis tank 50 is provided. Is preferred. More specifically, as shown in FIG. 5, a tube having a diameter of 30 cm and a length of 10 m is installed in a U shape. When the tube reactor 70 is used for the photosynthesis tank 50, the light can easily reach the inside of the tube as compared with the columnar shape, and the light can be uniformly applied to the culture solution 40 flowing in the tube, so that the efficiency of photosynthesis is high.

光合成槽50は、日当たりの良い場所に設置することが好ましい。なお、光合成は、光源としては日光が好ましいが、蛍光灯等の人工的な光源を用いることで時間を選ばずに光合成をさせることもできる。   The photosynthesis tank 50 is preferably installed in a sunny place. In the photosynthesis, sunlight is preferable as a light source, but it is also possible to perform photosynthesis without choosing time by using an artificial light source such as a fluorescent lamp.

光合成槽50には、排ガス発生源10からの排ガスを利用することで、大気中に存在するよりも多くの二酸化炭素を含む培養液40が供給される。これにより、光合成槽50では、藻類が十分に光合成を行うことができるため、藻類の培養速度が上がり、培養効率を高めることができる。   By using the exhaust gas from the exhaust gas generation source 10, the culture solution 40 containing more carbon dioxide than is present in the atmosphere is supplied to the photosynthesis tank 50. Thereby, in the photosynthesis tank 50, since algae can fully perform photosynthesis, the culture speed of algae can increase and culture efficiency can be improved.

藻類の培養システム1では、光合成槽50を別途設けることにより、重量が大きな培養装置30とは別に、状況に応じて光合成槽50を移動させることができる。例えば、光合成槽50を移動可能な構成にすることにより、季節や天候に応じて日当たりのよい場所へ移動させて、常に質の良い日光を照射することができる。   In the algae culture system 1, by separately providing the photosynthesis tank 50, the photosynthesis tank 50 can be moved according to the situation, separately from the culture apparatus 30 having a large weight. For example, by making the photosynthetic tank 50 movable, it can be moved to a sunny place according to the season and the weather, and always can be irradiated with good quality sunlight.

<1−5.循環機構>
循環機構60は、藻類を含む培養液40を培養装置30と光合成槽50との間で循環させる。循環機構60の一例を図4に示す。循環機構60は、配管44〜46、51〜54と、弁61〜69、71と、ポンプ59とから構成される。
<1-5. Circulation mechanism>
The circulation mechanism 60 circulates the culture solution 40 containing algae between the culture device 30 and the photosynthesis tank 50. An example of the circulation mechanism 60 is shown in FIG. The circulation mechanism 60 includes pipes 44 to 46, 51 to 54, valves 61 to 69, 71, and a pump 59.

配管44は、図3及び図4に示すように、培養装置30の供給ポンプ41と光合成槽50とを接続している。配管44は、培養装置30から光合成槽50へと培養液40を供給可能にする。配管44には、弁61と弁62が設置されている。配管44は、培養装置30付近で分岐し、配管45が接続される。配管45には、弁71が設置される。   As shown in FIGS. 3 and 4, the pipe 44 connects the supply pump 41 of the culture apparatus 30 and the photosynthesis tank 50. The pipe 44 enables the culture solution 40 to be supplied from the culture apparatus 30 to the photosynthesis tank 50. The pipe 44 is provided with a valve 61 and a valve 62. The pipe 44 branches near the culture apparatus 30 and is connected to the pipe 45. A valve 71 is installed in the pipe 45.

配管51は、図4に示すように、光合成槽50と培養装置30とを接続している。配管51は、光合成槽50から培養装置30へと培養液40を供給可能にする。配管51には、培養液40を送るためのポンプ59と、弁64、弁65、弁69が設置されている。   As shown in FIG. 4, the pipe 51 connects the photosynthesis tank 50 and the culture apparatus 30. The pipe 51 makes it possible to supply the culture solution 40 from the photosynthesis tank 50 to the culture apparatus 30. The pipe 51 is provided with a pump 59 for sending the culture solution 40, a valve 64, a valve 65, and a valve 69.

配管46は、配管44及び配管51を光合成槽50側で接続している。配管46には、弁63が設置されている。配管52は、ポンプ59の前後で、ポンプ59を迂回するように配管51に接続されている。配管52には、弁66が設置されている。配管53は、ポンプ59よりも光合成槽50側で配管51から分岐して設けられている。配管53には、弁67が設置されている。さらに、配管54は、ポンプ59よりも培養装置30側で配管51から分岐して設けられている。配管54には、弁68が設置されている。   The pipe 46 connects the pipe 44 and the pipe 51 on the photosynthesis tank 50 side. A valve 63 is installed in the pipe 46. The pipe 52 is connected to the pipe 51 so as to bypass the pump 59 before and after the pump 59. A valve 66 is installed in the pipe 52. The pipe 53 is provided to be branched from the pipe 51 on the photosynthesis tank 50 side with respect to the pump 59. A valve 67 is installed in the pipe 53. Further, the pipe 54 is provided to be branched from the pipe 51 on the culture apparatus 30 side with respect to the pump 59. A valve 68 is installed in the pipe 54.

循環機構60では、供給ポンプ41を駆動して、培養槽32内の培養液40を配管44を介して光合成槽50へと送る。そして、循環機構60は、ポンプ59を駆動して、光合成槽50から培養液40を配管51を介して培養装置30へと戻す。循環機構60は、供給ポンプ41及びポンプ59を駆動し続けることで、培養装置30の培養槽32と光合成槽50との間で培養液40を循環させる。   In the circulation mechanism 60, the supply pump 41 is driven to send the culture solution 40 in the culture tank 32 to the photosynthesis tank 50 through the pipe 44. Then, the circulation mechanism 60 drives the pump 59 to return the culture solution 40 from the photosynthesis tank 50 to the culture apparatus 30 via the pipe 51. The circulation mechanism 60 circulates the culture solution 40 between the culture tank 32 and the photosynthesis tank 50 of the culture apparatus 30 by continuously driving the supply pump 41 and the pump 59.

このように、循環機構60では、培養装置30と光合成槽50との間で培養液40を循環させることにより、藻類が一か所に留まることなく、藻類が培養液40中に分散する。   Thus, in the circulation mechanism 60, the algae are dispersed in the culture solution 40 without circulating the algae in one place by circulating the culture solution 40 between the culture apparatus 30 and the photosynthesis tank 50.

循環機構60では、例えば、弁61を閉め、弁71を開けることで、培養装置30中の培養液40を配管45を介して回収することができる。また、循環機構60では、弁62、64を閉め、弁63を開ければ、培養液40が光合成槽50に流れないため、光合成槽50を取り外すことができる。また、循環機構60では、弁66を含む配管52をミニマムフローラインとして用いる。循環機構60では、弁67を開けることで培養液40中の空気を配管53を介して抜くことができる。循環機構60では、弁68を開けることで配管54を介して培養液40を排出することができる。   In the circulation mechanism 60, for example, the culture solution 40 in the culture apparatus 30 can be collected via the pipe 45 by closing the valve 61 and opening the valve 71. In the circulation mechanism 60, if the valves 62 and 64 are closed and the valve 63 is opened, the culture solution 40 does not flow into the photosynthesis tank 50, and therefore the photosynthesis tank 50 can be removed. In the circulation mechanism 60, the pipe 52 including the valve 66 is used as a minimum flow line. In the circulation mechanism 60, the air in the culture solution 40 can be extracted through the pipe 53 by opening the valve 67. In the circulation mechanism 60, the culture solution 40 can be discharged through the pipe 54 by opening the valve 68.

以上のような構成からなる藻類の培養システム1は、排ガス発生源10から発生した二酸化炭素を含む排ガスをバブリング用フィルター34や撹拌羽36を用いることにより、培養装置30において培養液40に十分に溶解させることができる。   The algae culture system 1 configured as described above uses the bubbling filter 34 and the stirring blade 36 to exhaust the exhaust gas containing carbon dioxide generated from the exhaust gas generation source 10 to the culture solution 40 in the culture device 30. Can be dissolved.

藻類の培養システム1は、二酸化炭素を培養液40に溶解させる培養装置30と、藻類を光合成させる光合成槽50とを分けてそれぞれの役割を分担することにより、藻類の培養を効率よく行うことができる。更に、藻類の培養システム1では、循環機構60で培養装置30と光合成槽50との間で培養液40を循環させることにより、藻類が光合成槽40で光合成して増殖し、培養装置30で二酸化炭素が供給され、再び光合成槽50で光合成して増殖する、といったことを繰り返すことで、藻類の増殖が飛躍的に大きくなり、培養速度が速くなり、効率的に培養することができる。   The algae culture system 1 divides a culture apparatus 30 for dissolving carbon dioxide in the culture solution 40 and a photosynthesis tank 50 for photosynthesis of algae to share their roles, thereby efficiently cultivating algae. it can. Furthermore, in the algae culture system 1, the algae grows by photosynthesis in the photosynthesis tank 40 by circulating the culture solution 40 between the culture apparatus 30 and the photosynthesis tank 50 by the circulation mechanism 60. By repeating that carbon is supplied and photosynthesis is repeated in the photosynthesis tank 50, the growth of algae is dramatically increased, the culture speed is increased, and the culture can be efficiently performed.

藻類の培養システム1では、工場や火力発電所等から排出された排ガスを二酸化炭素源として用いることができるため、排ガスを有効利用することができる。   In the algae culture system 1, exhaust gas discharged from a factory, a thermal power plant, or the like can be used as a carbon dioxide source, so that the exhaust gas can be effectively used.

藻類の培養システム1では、温度センサー37の情報を制御する制御盤38により、培養液40を藻類の培養に適した状態にすることができる。   In the algae culture system 1, the culture solution 40 can be brought into a state suitable for algae culture by the control panel 38 that controls information of the temperature sensor 37.

藻類の培養システム1は、排ガス発生源10から発生した二酸化炭素を含む排ガスから、藻類に含まれてはいけない有害物質を前処理装置20で除去することにより、藻類の培養に適した二酸化炭素を含む排ガスとすることができる。   The algae culture system 1 removes harmful substances that should not be contained in algae from the exhaust gas containing carbon dioxide generated from the exhaust gas generation source 10 by the pretreatment device 20, so that carbon dioxide suitable for algae culture is obtained. It can be an exhaust gas containing.

<2.藻類の培養方法>
上述した藻類の培養システム1を使用した藻類の培養方法について説明する。藻類の培養方法は、排ガス発生源10から発生した二酸化炭素を含む排ガスを、藻類を含む培養液40を収容した培養装置30に供給して排ガス中の二酸化炭素を培養液40中に溶解させる溶解工程と、藻類及び二酸化炭素を含む培養液40を光合成槽50に送り、藻類の光合成を行う光合成工程とを有する。藻類の培養方法は、培養装置30と光合成槽50との間で藻類及び二酸化炭素を含む培養液40を循環させながら、藻類の培養を行う。
<2. Algal culture method>
An algae culture method using the algae culture system 1 described above will be described. In the method for culturing algae, the exhaust gas containing carbon dioxide generated from the exhaust gas generation source 10 is supplied to the culture apparatus 30 containing the culture solution 40 containing algae, and the carbon dioxide in the exhaust gas is dissolved in the culture solution 40. And a photosynthesis step of sending the culture solution 40 containing algae and carbon dioxide to the photosynthesis tank 50 to photosynthesis the algae. In the method for culturing algae, algae is cultured while circulating a culture solution 40 containing algae and carbon dioxide between the culturing apparatus 30 and the photosynthesis tank 50.

また、藻類の培養方法は、溶解工程の前に、排ガス発生源10から供給される二酸化炭素を含む排ガス中の有害物質を除去する前処理工程をさらに有し、前処理工程は、湿式の有害物質を除去する工程及び/又は乾式の有害物質を除去する工程を含むことが好ましい。   The algae culture method further includes a pretreatment step for removing harmful substances in the exhaust gas including carbon dioxide supplied from the exhaust gas generation source 10 before the dissolution step, and the pretreatment step is a wet harmful substance. Preferably, the method includes a step of removing a substance and / or a step of removing a dry harmful substance.

藻類の培養方法は、例えば、排ガス発生源10である火力発電所や工場において排出される二酸化炭素を含む燃焼排ガスの一部を利用するものである。   The algae culture method uses, for example, a part of combustion exhaust gas containing carbon dioxide discharged in a thermal power plant or factory that is the exhaust gas generation source 10.

<2−1.前処理工程>
前処理工程は、排ガス発生源10から供給される二酸化炭素を含む排ガスから、有害物質を除去するための工程である。有害物質を除去する方法としては、図2に示す湿式の有害物質除去装置11及び乾式の有害物質除去装置21を使用する。前処理工程では、湿式の有害物質除去装置11でカドミウムやひ素等の水溶性の有害物質が除去され、その後、乾式の有害物質除去装置21で水銀等の不溶性の有害物質が除去される。前処理工程では、鉛を除去するために、湿式の有害物質除去装置11の冷却水槽12内に活性炭を添加してもよい。前処理工程は、排ガスに含まれる有害物質の種類に応じて、例えば、水溶性の有害物質のみを含む排ガスであれば、湿式の有害物質除去装置11のみを用いる。また、前処理工程は、不溶性の有害物質のみを含む排ガスであれば、乾式の有害物質除去装置21のみを用いることもできる。
<2-1. Pretreatment process>
The pretreatment process is a process for removing harmful substances from the exhaust gas containing carbon dioxide supplied from the exhaust gas generation source 10. As a method for removing harmful substances, a wet harmful substance removing apparatus 11 and a dry harmful substance removing apparatus 21 shown in FIG. 2 are used. In the pretreatment process, water-soluble harmful substances such as cadmium and arsenic are removed by the wet harmful substance removing apparatus 11, and then insoluble harmful substances such as mercury are removed by the dry harmful substance removing apparatus 21. In the pretreatment step, activated carbon may be added to the cooling water tank 12 of the wet type harmful substance removing device 11 in order to remove lead. For example, if the exhaust gas contains only water-soluble harmful substances, the pretreatment process uses only the wet harmful substance removing device 11 according to the type of harmful substances contained in the exhaust gas. Further, if the pretreatment process is an exhaust gas containing only insoluble harmful substances, only the dry harmful substance removing device 21 can be used.

前処理工程では、排ガスから有害物質を除去することで、有害物質を含まない排ガスを用いて藻類の培養をすることができる。例えば藻類としてユーグレナを培養する場合には、培養したユーグレナは、バイオ燃料の他にも、健康食品や化粧品としての用途もある。重金属などの有害物質がユーグレナ内に蓄積してしまうことは好ましくないため、前処理工程において排ガスから有害物質を除去する。   In the pretreatment step, algae can be cultured using exhaust gas that does not contain harmful substances by removing harmful substances from the exhaust gas. For example, when euglena is cultured as algae, the cultured euglena can be used as a health food and cosmetics in addition to biofuel. Since it is not preferable that harmful substances such as heavy metals accumulate in Euglena, the harmful substances are removed from the exhaust gas in the pretreatment process.

<2−2.溶解工程>
溶解工程は、前処理工程で有害物質を除去した排ガスを、図3に示す培養装置30に供給して排ガス中の二酸化炭素を藻類を含む培養液40中に溶解させる工程である。溶解工程では、さらに鉛を除去するために、培養装置30の培養槽32内に活性炭を添加してもよい。活性炭は、前処理工程と溶解工程の両方の工程で添加してもよいし、何れか一方の工程でのみ添加してもよい。培養前に有害物質である鉛を除去するという観点からは、前処理工程で活性炭を添加することが好ましい。溶解工程では、活性炭を添加することにより、排ガス中の二酸化炭素を藻類を含む培養液40中に溶解させる際に、藻類に取り込まれる鉛の量を低減させることができる。排ガスに有害物質が含まれない場合には、排ガス発生源10から発生した排ガスを直接培養装置30に供給してもよい。
<2-2. Dissolution process>
The dissolution step is a step of supplying the exhaust gas from which harmful substances have been removed in the pretreatment step to the culture apparatus 30 shown in FIG. 3 to dissolve the carbon dioxide in the exhaust gas in the culture solution 40 containing algae. In the dissolving step, activated carbon may be added to the culture tank 32 of the culture apparatus 30 in order to further remove lead. Activated carbon may be added in both the pretreatment step and the dissolution step, or may be added only in either one of the steps. From the viewpoint of removing lead as a harmful substance before culturing, it is preferable to add activated carbon in the pretreatment step. In the dissolution step, by adding activated carbon, the amount of lead taken into the algae can be reduced when carbon dioxide in the exhaust gas is dissolved in the culture solution 40 containing algae. When no harmful substances are contained in the exhaust gas, the exhaust gas generated from the exhaust gas generation source 10 may be directly supplied to the culture apparatus 30.

藻類としては、光合成を行い二酸化炭素を消費するものであれば種類は特に問わないが、バイオディーゼル燃料のほか健康食品や化粧品など様々な用途に用いることができる、ユーグレナが好ましい。ここで、ユーグレナとは、動物学や植物学の分類でユーグレナ属(Euglena)に分類される植物、その変種及びその変異種のすべてをいう。ユーグレナ属の微生物としては、具体的には、Euglena acus、Euglena caudata、Euglena chadefaudii、Euglena deses、Euglena gracilis、Euglena granulata、Euglena intermedia、Euglena mutabilis、Euglena oxyuris、Euglena proxima、Euglena spirogyra、Euglena viridis、Euglena vermiformisなどを例示することができる。このうち特に、ユーグレナ グラシリス(Euglena gracilis)が好適である。   The algae is not particularly limited as long as it photosynthesizes and consumes carbon dioxide, but Euglena which can be used for various uses such as health foods and cosmetics in addition to biodiesel fuel is preferable. Here, Euglena refers to all of the plants classified as Euglena in zoology or botany, their varieties, and their variants. Microorganisms of euglenoids, specifically, Euglena acus, Euglena caudata, Euglena chadefaudii, Euglena deses, Euglena gracilis, Euglena granulata, Euglena intermedia, Euglena mutabilis, Euglena oxyuris, Euglena proxima, Euglena spirogyra, Euglena viridis, Euglena vermiformis Etc. can be illustrated. Of these, Euglena gracilis is particularly suitable.

溶解工程で使用する培養液40は、藻類の種類によって培養しやすいものを選択する。培養液40としては、例えば、CM培地や廃肥料(混合肥料)を用いることができる。なお、廃肥料(混合肥料)とは、30種類以上の肥料が混ざったものであり、藻類の主要栄養源をすべて含むものである。   The culture solution 40 used in the lysis step is selected so that it can be easily cultured depending on the type of algae. As the culture solution 40, for example, a CM medium or waste fertilizer (mixed fertilizer) can be used. In addition, waste fertilizer (mixed fertilizer) is a mixture of 30 or more types of fertilizer and includes all the main nutrient sources of algae.

溶解工程では、二酸化炭素を培養液40に溶解する際は、図3に示すバブリング用フィルター34を介して二酸化炭素を培養液40に供給し、併せて撹拌羽36で撹拌させることで二酸化炭素を培養液40全体に溶解させる。藻類の培養方法では、有害物質を除去した二酸化炭素を安定的かつ大量に培養液40中の藻類に供給することにより、後の光合成工程において、藻類の培養速度を向上させ、藻類を効率的に培養することができる。   In the dissolving step, when carbon dioxide is dissolved in the culture solution 40, the carbon dioxide is supplied to the culture solution 40 through the bubbling filter 34 shown in FIG. Dissolve in the whole culture solution 40. In the method for culturing algae, carbon dioxide from which harmful substances have been removed is stably and supplied in large quantities to the algae in the culture solution 40, thereby improving the algae culture speed in the subsequent photosynthesis step, thereby efficiently algae. It can be cultured.

排ガスの流量は、藻類の種類に応じて適宜調整する。例えば500Lの培養液に対して25m/hを超える流量の排ガスを供給すると藻類は死滅してしまう。したがって、排ガスの流量を調整する必要がある。例えばユーグレナの場合は、排ガスの流量を2〜5m/hとすることが好ましい。二酸化炭素の濃度は、ガスブロア33を調整することで2〜5m/hの流量となるように二酸化炭素の流量を調整し、藻類が培養しやすい二酸化炭素濃度にすることができる。 The flow rate of the exhaust gas is appropriately adjusted according to the type of algae. For example, when an exhaust gas having a flow rate exceeding 25 m 3 / h is supplied to a 500 L culture solution, the algae are killed. Therefore, it is necessary to adjust the flow rate of the exhaust gas. For example, in the case of Euglena, the flow rate of the exhaust gas is preferably 2 to 5 m 3 / h. The concentration of carbon dioxide can be adjusted to a flow rate of 2 to 5 m 3 / h by adjusting the gas blower 33 to a carbon dioxide concentration at which algae can be easily cultured.

培養液40の温度は、15℃〜35℃が好ましい。より好ましくは25℃〜30℃であり、最も好ましいのは28℃である。培養液40の温度は、最適な温度を維持することで、藻類の培養効率が良くなる。ユーグレナの場合、15℃未満になるとユーグレナの活動が休止してしまう。また、培養液40の温度が35℃を超えるとユーグレナは死滅してしまう。培養工程では、培養液40の温度を温度センサー37によって監視し、培養装置30に設置された加熱装置や冷却装置等により調整する。   The temperature of the culture solution 40 is preferably 15 ° C to 35 ° C. More preferably, it is 25 degreeC-30 degreeC, Most preferably, it is 28 degreeC. By maintaining the temperature of the culture solution 40 at an optimum temperature, the culture efficiency of algae is improved. In the case of Euglena, the activity of Euglena stops when the temperature falls below 15 ° C. Moreover, if the temperature of the culture solution 40 exceeds 35 degreeC, Euglena will die. In the culture process, the temperature of the culture solution 40 is monitored by the temperature sensor 37 and adjusted by a heating device, a cooling device or the like installed in the culture device 30.

培養工程では、培養液40に二酸化炭素を含む排ガスを供給しているため、培養液40のpHは2.5程度まで低下する。藻類としてユーグレナを培養する場合には、このような低pHにおいても活発に活動するが、他の微生物はこの低pHにおいては生育できないため、他の微生物によるコンタミネーションの防止となる。ユーグレナ以外の藻類を培養する場合には、藻類が生育可能なpHとなるように例えばアルカリを用いて培養液40のpHの調整を行う。   In the culturing process, since the exhaust gas containing carbon dioxide is supplied to the culture solution 40, the pH of the culture solution 40 is lowered to about 2.5. When euglena is cultured as an algae, it is active even at such a low pH, but other microorganisms cannot grow at this low pH, thus preventing contamination by other microorganisms. When culturing algae other than Euglena, the pH of the culture solution 40 is adjusted using, for example, alkali so that the alga can grow at a pH.

以上のような培養工程では、大気に曝すよりも多くの量の二酸化炭素が培養液40に供給され溶解すると共に、培養液40の液温を藻類の培養に適したものに調整することで、高い培養効率が得られる状態とすることができる。   In the culture process as described above, a larger amount of carbon dioxide than that exposed to the atmosphere is supplied and dissolved in the culture solution 40, and the temperature of the culture solution 40 is adjusted to be suitable for algae culture, It is possible to obtain a state where high culture efficiency can be obtained.

<2−3.光合成工程>
光合成工程は、培養装置30と光合成槽50との間で藻類を含む培養液40を循環させ、藻類の培養を行う工程である。
<2-3. Photosynthesis process>
The photosynthesis step is a step of culturing algae by circulating the culture solution 40 containing algae between the culture apparatus 30 and the photosynthesis tank 50.

光合成工程では、光合成槽50で培養液40中の藻類が光合成を行うことで、排ガス発生源10から発生した二酸化炭素を消費する。また、光合成工程では、排ガス発生源10から大量の二酸化炭素が供給され、消費された二酸化炭素は、光合成により炭水化物となり、藻類の栄養分となるため、藻類の培養速度を向上させ、藻類を効率的に培養することができる。   In the photosynthesis step, algae in the culture solution 40 performs photosynthesis in the photosynthesis tank 50, thereby consuming carbon dioxide generated from the exhaust gas generation source 10. Further, in the photosynthesis process, a large amount of carbon dioxide is supplied from the exhaust gas generation source 10, and the consumed carbon dioxide becomes a carbohydrate by photosynthesis and becomes a nutrient of algae. Can be cultured.

光合成工程では、藻類の培養、特にユーグレナの培養における培養液40の温度は15℃〜35℃が好ましく、より好ましくは25℃〜30℃であり、最も好ましいのは28℃である。光合成工程では、光合成槽50は、例えば、かまち内に蒸気や冷水を送ることで培養液40の温度を調整することができる。   In the photosynthesis step, the temperature of the culture solution 40 in the culture of algae, particularly in Euglena, is preferably 15 ° C to 35 ° C, more preferably 25 ° C to 30 ° C, and most preferably 28 ° C. In the photosynthesis step, the photosynthesis tank 50 can adjust the temperature of the culture solution 40 by, for example, sending steam or cold water into the stile.

光合成工程では、培養装置30と光合成槽50との間を、藻類を含む培養液40が循環する。これにより、光合成工程では、藻類が一か所に留まることなく培養液40中に適度に分散する。また、光合成工程では、培養装置30における二酸化炭素の溶解工程とは別に設けることで、溶解工程と役割を分担し、藻類の培養を効率よく行うことができる。   In the photosynthesis step, the culture solution 40 containing algae circulates between the culture apparatus 30 and the photosynthesis tank 50. Thereby, in a photosynthesis process, algae disperse | distributes moderately in the culture solution 40, without staying in one place. In the photosynthetic process, by providing it separately from the carbon dioxide dissolving process in the culture apparatus 30, the role of the dissolving process is shared and the algae can be cultured efficiently.

以上のような、藻類の培養方法は、排ガス発生源10から発生した大量の二酸化炭素を含む排ガスを、藻類を含む培養液40を収容した培養装置30に供給して排ガス中の二酸化炭素を培養液40中に溶解する。これにより、藻類の培養方法では、排ガス中から大量の二酸化炭素を培養装置内30の培養液40に溶解させることができる。   The algae culture method as described above supplies the exhaust gas containing a large amount of carbon dioxide generated from the exhaust gas generation source 10 to the culture apparatus 30 containing the culture solution 40 containing algae to culture the carbon dioxide in the exhaust gas. Dissolve in liquid 40. Thereby, in the culture method of algae, a large amount of carbon dioxide can be dissolved in the culture solution 40 in the culture apparatus 30 from the exhaust gas.

藻類の培養方法では、藻類及び二酸化炭素を含む培養液40を光合成槽50に送り、培養装置30と光合成槽50との間で藻類及び二酸化炭素を含む培養液40を循環させることで、培養液40中の藻類が増殖を繰り返す。これにより、藻類の培養方法では、藻類に光合成を行わせ、二酸化炭素を消費させると共に、光合成により合成された炭水化物等の養分により藻類が増殖し、大量に藻類を培養することができる。   In the method for culturing algae, the culture solution 40 containing algae and carbon dioxide is sent to the photosynthesis tank 50, and the culture solution 40 containing algae and carbon dioxide is circulated between the culture apparatus 30 and the photosynthesis vessel 50, whereby the culture solution is obtained. 40 algae repeat growth. Thus, in the method for culturing algae, the algae can carry out photosynthesis to consume carbon dioxide, and the algae can be grown by nutrients such as carbohydrates synthesized by photosynthesis, so that a large amount of algae can be cultured.

また、藻類の培養方法では、溶解工程の前に、排ガス発生源10から供給される二酸化炭素を含む排ガス中の有害物質を除去する。これにより、藻類の培養方法では、工場や火力発電所等からの排ガスであっても有害物質を除去することで、有害物質を含まない藻類を培養することができる。   In the method for culturing algae, harmful substances in the exhaust gas containing carbon dioxide supplied from the exhaust gas generation source 10 are removed before the dissolution step. Thus, in the method for culturing algae, algae that does not contain harmful substances can be cultured by removing harmful substances even from exhaust gas from factories or thermal power plants.

このように、藻類の培養方法は、排ガス発生源10から発生した二酸化炭素を含む排ガスを回収し、排ガスを藻類の培養に利用することで、排ガスの有効利用を図ることができると共に、藻類の培養速度を向上させ、藻類を効率的に培養することができる。   As described above, the algae culture method recovers exhaust gas containing carbon dioxide generated from the exhaust gas generation source 10 and uses the exhaust gas for algae culture, so that the exhaust gas can be effectively used. The culture rate can be improved and algae can be efficiently cultured.

以下に、本発明を適用した具体的な実施例を詳しく説明する。なお、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。   Specific examples to which the present invention is applied will be described in detail below. In addition, this invention is not limited to the following Example.

[実施例1]
実施例1では、藻類の培養における排ガスの効果を確認するための実験を行った。実施例1は、三角フラスコにおいて、150mLのCM培地中でユーグレナを培養した。培地の初期pHは5.5で、水温は28℃とした。光源には蛍光灯を用い、約118μmol/m/sの光量で24h照射した。以上の条件に加え、有害物質を除去した石炭火力発電所からの排ガスを70mL/minで送気し、培養液中に通気しながらユーグレナの培養を行った。
[Example 1]
In Example 1, an experiment for confirming the effect of exhaust gas in algae culture was performed. In Example 1, Euglena was cultured in 150 mL of CM medium in an Erlenmeyer flask. The initial pH of the medium was 5.5 and the water temperature was 28 ° C. A fluorescent lamp was used as the light source, and irradiation was performed for 24 h with a light amount of about 118 μmol / m 2 / s. In addition to the above conditions, exhaust gas from a coal-fired power plant from which harmful substances had been removed was sent at 70 mL / min, and Euglena was cultured while aerated in the culture solution.

[比較例1]
比較例1は、三角フラスコにおいて、150mLのCM培地中でユーグレナを培養した。培地の初期pHは5.5で、水温は28℃とした。光源には蛍光灯を用い、約118μmol/m/sの光量で24h照射した。以上の条件に加え、通常の空気を150mL/minで送気し、培養液中に通気しながらユーグレナの培養を行った。
[Comparative Example 1]
In Comparative Example 1, Euglena was cultured in 150 mL of CM medium in an Erlenmeyer flask. The initial pH of the medium was 5.5 and the water temperature was 28 ° C. A fluorescent lamp was used as the light source, and irradiation was performed for 24 h with a light amount of about 118 μmol / m 2 / s. In addition to the above conditions, normal air was supplied at 150 mL / min, and Euglena was cultured while aerated in the culture solution.

実施例1及び比較例1の条件で行ったユーグレナの培養の結果を図6に示す。8日経過時点で、比較例1の空気培養で行った場合のユーグレナの数は、約0.5×10cells/mLであった。これに対して、実施例1の排ガスによる培養を行った場合のユーグレナの数は、約2.5×10cells/mLとなった。このように、実施例1では、排ガスの流量が比較例1の通常の空気の流量の半分以下にもかかわらず、実施例1の排ガスによる培養の場合の方が比較例1の空気培養の場合に比べておよそ5倍ユーグレナの数が多く増殖していることがわかる。 The results of culturing Euglena performed under the conditions of Example 1 and Comparative Example 1 are shown in FIG. When 8 days had elapsed, the number of Euglena in the air culture of Comparative Example 1 was about 0.5 × 10 6 cells / mL. On the other hand, the number of Euglena when cultured with the exhaust gas of Example 1 was about 2.5 × 10 6 cells / mL. Thus, in Example 1, although the flow rate of the exhaust gas is less than half of the normal air flow rate of Comparative Example 1, the culture with the exhaust gas of Example 1 is the case of the air culture of Comparative Example 1 It can be seen that the number of Euglena is proliferating about five times as much as

[実施例2]
実施例2では、CM培地の代わりに廃肥料(混合肥料)を用いた場合の効果を確認する実験を行った。実施例2は、試験管において、50mLの廃肥料(混合肥料)中でユーグレナを培養した。培地の初期pHは5.5で、水温は28℃とした。光源には蛍光灯を用い、約160μmol/m/sの光量で24h照射した。以上の条件に加え、有害物質を除去した石炭火力発電所からの排ガスを50mL/minで送気し、培養液中に通気しながらユーグレナの培養を行った。
[Example 2]
In Example 2, an experiment was conducted to confirm the effect of using waste fertilizer (mixed fertilizer) instead of CM medium. In Example 2, Euglena was cultured in 50 mL of waste fertilizer (mixed fertilizer) in a test tube. The initial pH of the medium was 5.5 and the water temperature was 28 ° C. A fluorescent lamp was used as the light source, and irradiation was performed for 24 h with a light amount of about 160 μmol / m 2 / s. In addition to the above conditions, exhaust gas from a coal-fired power plant from which harmful substances had been removed was fed at 50 mL / min, and Euglena was cultured while aerated in the culture solution.

[比較例2]
比較例2は、試験管において、50mLの廃肥料(混合肥料)中でユーグレナを培養した。培地の初期pHは5.5で、水温は28℃とした。光源には蛍光灯を用い、約160μmol/m/sの光量で24h照射した。以上の条件に加え、通常の空気を50mL/minで送気し、培養液中に通気しながらユーグレナの培養を行った。
[Comparative Example 2]
In Comparative Example 2, Euglena was cultured in 50 mL of waste fertilizer (mixed fertilizer) in a test tube. The initial pH of the medium was 5.5 and the water temperature was 28 ° C. A fluorescent lamp was used as the light source, and irradiation was performed for 24 h with a light amount of about 160 μmol / m 2 / s. In addition to the above conditions, normal air was fed at 50 mL / min, and Euglena was cultured while aerated in the culture solution.

実施例2及び比較例2の条件で行ったユーグレナの培養の結果を図7に示す。13日経過時点で、比較例2では、空気培養であった場合のユーグレナの数は、約1.5×10cells/mLとなった。これに対して、実施例2では、排ガスによる培養を行った場合のユーグレナの数は、約9.0×10cells/mLとなった。このように、培地を廃肥料(混合肥料)に変えた場合であっても、実施例2の排ガスによる培養の場合の方が比較例2の空気培養の場合に比べておよそ6倍ユーグレナの数が多く増殖していることがわかる。 The results of culturing Euglena performed under the conditions of Example 2 and Comparative Example 2 are shown in FIG. At the end of 13 days, in Comparative Example 2, the number of Euglena in the case of air culture was about 1.5 × 10 6 cells / mL. On the other hand, in Example 2, the number of Euglena when cultured with exhaust gas was about 9.0 × 10 6 cells / mL. Thus, even when the culture medium is changed to waste fertilizer (mixed fertilizer), the number of Euglena is about 6 times higher in the case of the culture with the exhaust gas of Example 2 than in the case of the air culture of Comparative Example 2. It can be seen that there are many proliferating.

[実施例3]
実施例3では、実際の操業の例を示す。なお、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
[Example 3]
Example 3 shows an example of actual operation. In addition, this invention is not limited to the following Example.

実際の操業においては、本発明を適用した藻類の培養の前に、予備培養を行う。予備培養は、少量の種株としての藻類を、大型の装置で培養するのに適した細胞数にまで増殖させるための培養である。   In actual operation, pre-culture is performed before the cultivation of algae to which the present invention is applied. The preculture is a culture for growing a small amount of algae as a seed strain to the number of cells suitable for culturing with a large apparatus.

(予備培養1)
予備培養1では、2〜5LのCM培地(純水に溶かしたもの)中で空調のある室内でユーグレナを培養した。培地の初期pHは硫酸で5.5に調整した。光源には蛍光灯を用い、160μmol/m/sの光量で24h照射した。通常の空気をガスブロアで24h送気し、培養液中に通気しながら室温下でユーグレナの培養を1週間〜10日程度行った。
(Preliminary culture 1)
In the preculture 1, Euglena was cultured in 2-5 L CM medium (dissolved in pure water) in an air-conditioned room. The initial pH of the medium was adjusted to 5.5 with sulfuric acid. A fluorescent lamp was used as the light source, and irradiation was performed for 24 h with a light amount of 160 μmol / m 2 / s. Euglena was cultured for about 1 week to 10 days at room temperature while supplying normal air with a gas blower for 24 hours and aeration in the culture solution.

(予備培養2)
予備培養2では、廃肥料(混合肥料)(工業用水に溶かしたもの)を用いた培養液を500L用いた。この培養液のpHを硫酸を用いてpH3.5に調整した。この培養液を培養装置の培養槽に入れ、予備培養1で培養したユーグレナを加えた。平板傾斜パドル2枚で撹拌しながら、培養液に有害物質を除去した石炭火力発電所からの排ガスを3〜5m/hの流量で24h供給した。光は自然光を当て、随時制御盤で液温を監視し、温度を制御しながら2週間、培養装置のみでユーグレナを培養した。
(Preliminary culture 2)
In preliminary culture 2, 500 L of a culture solution using waste fertilizer (mixed fertilizer) (dissolved in industrial water) was used. The pH of this culture solution was adjusted to pH 3.5 using sulfuric acid. This culture solution was put into a culture tank of a culture apparatus, and Euglena cultured in the preliminary culture 1 was added. While stirring with two flat plate inclined paddles, exhaust gas from a coal-fired power plant from which harmful substances were removed was supplied to the culture solution at a flow rate of 3 to 5 m 3 / h for 24 hours. The light was exposed to natural light, the liquid temperature was monitored with a control panel as needed, and Euglena was cultured with only the culture apparatus for 2 weeks while controlling the temperature.

その結果、培養開始時は0.01×10cells/mLであったユーグレナが、2週間後には0.3×10cells/mLに増殖した。ユーグレナを増殖させた後に、光合成槽としてのチューブリアクターを、培養装置に接続した。 As a result, Euglena, which was 0.01 × 10 6 cells / mL at the start of culture, grew to 0.3 × 10 6 cells / mL after 2 weeks. After growing Euglena, a tube reactor as a photosynthetic tank was connected to the culture apparatus.

(本培養)
本培養では、予備培養2で用いた培養液500Lに、チューブリアクター分の700Lと配管分の100Lの廃肥料(混合肥料)(工業用水に溶かしたもの)からなる培養液を追加した。培養液には、廃肥料(混合肥料)を用いたが液量が多量のため、pH調整は行わなかった(初期pH6.7)。ユーグレナを含む培養液は、培養装置とチューブリアクターの間で、配管及びポンプにより循環させた。
(Main culture)
In the main culture, a culture solution consisting of 700 L of the tube reactor and 100 L of waste fertilizer (mixed fertilizer) (dissolved in industrial water) for the pipe reactor was added to 500 L of the culture solution used in the preliminary culture 2. Although waste fertilizer (mixed fertilizer) was used for the culture solution, the pH was not adjusted due to the large amount of the liquid (initial pH 6.7). The culture solution containing Euglena was circulated between the culture apparatus and the tube reactor by piping and a pump.

培養槽内に平板傾斜パドル2枚で撹拌した状態で、有害物質を除去した石炭火力発電所からの排ガスを3〜5m/hの流量で24h供給した。チューブリアクターは日当たりのよい場所に設置し、自然光を当てた。チューブリアクターの液温については温度計で管理し、かまち内に流水(冷却時)や蒸気(加熱時)を当てることで調整した。 Exhaust gas from a coal-fired power plant from which harmful substances had been removed was supplied for 24 h at a flow rate of 3 to 5 m 3 / h while stirring in a culture tank with two flat plate-inclined paddles. The tube reactor was installed in a sunny place and exposed to natural light. The liquid temperature of the tube reactor was controlled by a thermometer, and adjusted by applying running water (during cooling) and steam (during heating) in the stile.

予備培養2から本培養に移る際に培養液を追加したため、培養開始時は0.07×10cells/mLであったが、10日間培養した後には0.5×10cells/mLにまでユーグレナが増殖した。 Since the culture solution was added when moving from the preculture 2 to the main culture, it was 0.07 × 10 6 cells / mL at the start of the culture, but after 10 days of culture, the culture solution was 0.5 × 10 6 cells / mL. Euglena has grown until.

このように、藻類の培養システムを用いて藻類を培養することで、排ガス発生源から供給される二酸化炭素を含む排ガスを回収し、排ガスを藻類の培養に利用することで、排ガスの有効利用を図ることができると共に、大気中で培養するのと比較して藻類の培養速度を向上させ、藻類を効率的に培養することができる。   In this way, by culturing algae using an algae culture system, exhaust gas containing carbon dioxide supplied from an exhaust gas generation source is recovered, and the exhaust gas is used for algae culture, thereby effectively utilizing the exhaust gas. It is possible to increase the culture speed of algae as compared to culturing in the air and to efficiently culture algae.

1 藻類の培養システム、2〜9 配管、10 排ガス発生源、11 湿式の有害物質除去装置、12 冷却水槽、13 ドラフトチューブ、14 フィルター、15 冷却水、16 排出口、17 吸気口、20 前処理装置、21 乾式の有害物質除去装置、22 デミスタ、23 バッファタンク、24 マニホールド、25A,25B フィルターハウジング、26 マニホールド、27A,27B,27C 弁、28 活性炭槽、29 配管、30 培養装置、31 載置台、32 培養槽、33 ガスブロア、34 バブリング用フィルター、35 撹拌モーター、36 撹拌羽、37 温度センサー、38 制御盤、40 培養液、41 供給ポンプ、42 蓋部、43 送液口、44〜46 配管、50 光合成槽、51〜54 配管、59 ポンプ、60 循環機構、61〜69 弁、70 チューブリアクター、71 弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Algal culture system, 2-9 piping, 10 exhaust gas generation source, 11 wet harmful substance removal apparatus, 12 cooling water tank, 13 draft tube, 14 filter, 15 cooling water, 16 outlet, 17 inlet, 20 pretreatment Equipment, 21 Dry-type harmful substance removal equipment, 22 Demister, 23 Buffer tank, 24 Manifold, 25A, 25B Filter housing, 26 Manifold, 27A, 27B, 27C Valve, 28 Activated carbon tank, 29 Piping, 30 Culture equipment, 31 Mounting table , 32 Culture tank, 33 Gas blower, 34 Bubbling filter, 35 Stirring motor, 36 Stirring blade, 37 Temperature sensor, 38 Control panel, 40 Culture solution, 41 Supply pump, 42 Lid, 43 Liquid feeding port, 44-46 Piping , 50 photosynthetic tank, 51-54 piping, 59 pump 60 circulation mechanism, 61 to 69 valve, 70 tube reactor, 71 valve

Claims (10)

二酸化炭素を含む排ガスが発生する排ガス発生源と、
藻類を培養する培養液を収容し、上記排ガスが供給される培養装置と、
上記藻類を光合成させるための光合成槽と、
上記培養装置と上記光合成槽の間で上記藻類を含む上記培養液を循環させるための循環機構と
を備える藻類の培養システム。
An exhaust gas source that generates exhaust gas containing carbon dioxide;
A culture apparatus that contains a culture solution for culturing algae and is supplied with the exhaust gas;
A photosynthesis tank for photosynthesis of the algae,
An algae culture system comprising: a circulation mechanism for circulating the culture solution containing the algae between the culture apparatus and the photosynthesis tank.
上記排ガス発生源と、上記培養装置との間に上記排ガス中の有害物質を除去する前処理装置をさらに備え、
上記前処理装置は、湿式の有害物質除去装置及び/又は乾式の有害物質除去装置である請求項1に記載の藻類の培養システム。
A pretreatment device for removing harmful substances in the exhaust gas between the exhaust gas generation source and the culture device;
The algae culture system according to claim 1, wherein the pretreatment device is a wet harmful substance removing device and / or a dry harmful substance removing device.
上記培養装置内の上記排ガスを、上記排ガス発生源へと戻す配管をさらに備える請求項1又は請求項2に記載の藻類の培養システム。   The algae culture system according to claim 1 or 2, further comprising a pipe for returning the exhaust gas in the culture apparatus to the exhaust gas generation source. 上記排ガス発生源は、火力発電所であり、
上記排ガスは、上記火力発電所において排出される燃焼排ガスである請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の藻類の培養システム。
The exhaust gas generation source is a thermal power plant,
The algae culture system according to any one of claims 1 to 3, wherein the exhaust gas is a combustion exhaust gas discharged from the thermal power plant.
上記藻類は、ユーグレナである請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の藻類の培養システム。   The algae culture system according to any one of claims 1 to 4, wherein the algae is Euglena. 上記光合成槽は、円柱状又はチューブ状である請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の藻類の培養システム。   The algae culture system according to any one of claims 1 to 5, wherein the photosynthetic tank has a columnar shape or a tube shape. 排ガス発生源から発生した二酸化炭素を含む排ガスを、藻類を含む培養液を収容した培養装置に供給して上記排ガス中の二酸化炭素を上記培養液中に溶解させる溶解工程と、
上記藻類及び上記二酸化炭素を含む培養液を光合成槽に送り、上記藻類の光合成を行う光合成工程と
を有し、
上記培養装置と上記光合成槽との間で上記藻類及び上記二酸化炭素を含む培養液を循環させることで、上記藻類の培養を行う藻類の培養方法。
A dissolution step of supplying exhaust gas containing carbon dioxide generated from an exhaust gas generation source to a culture apparatus containing a culture solution containing algae and dissolving carbon dioxide in the exhaust gas in the culture solution;
A photosynthesis step of sending a culture solution containing the algae and the carbon dioxide to a photosynthesis tank and performing photosynthesis of the algae,
An algae culture method for culturing the algae by circulating a culture solution containing the algae and the carbon dioxide between the culture apparatus and the photosynthesis tank.
上記溶解工程の前に、上記排ガス発生源から発生した二酸化炭素を含む排ガス中の有害物質を除去する前処理工程をさらに有し、
上記前処理工程は、湿式法により有害物質を除去する工程及び/又は乾式法により有害物質を除去する工程を含む請求項7に記載の藻類の培養方法。
Prior to the dissolution step, further comprising a pretreatment step of removing harmful substances in the exhaust gas containing carbon dioxide generated from the exhaust gas generation source,
The algae culture method according to claim 7, wherein the pretreatment step includes a step of removing harmful substances by a wet method and / or a step of removing harmful substances by a dry method.
上記排ガスは、火力発電所において排出される燃焼排ガスである請求項7又は請求項8に記載の藻類の培養方法。   The method for culturing algae according to claim 7 or 8, wherein the exhaust gas is a combustion exhaust gas discharged from a thermal power plant. 上記藻類は、ユーグレナである請求項7乃至請求項9の何れか1項に記載の藻類の培養方法。   The algae culture method according to any one of claims 7 to 9, wherein the algae is Euglena.
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