JP2017154093A

JP2017154093A - 排気浄化システムおよび排気浄化方法

Info

Publication number: JP2017154093A
Application number: JP2016040574A
Authority: JP
Inventors: 篤平野; Atsushi Hirano; 慶喜川原; Yoshinobu Kawahara
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Current assignee: Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 2016-03-03
Filing date: 2016-03-03
Publication date: 2017-09-07

Abstract

【課題】施設からの排気を浄化することができる排気浄化システムおよび排気浄化方法を提供する。【解決手段】本発明にかかる排気浄化システム１００は、炭素固定を行う藻類を培養する培養槽１０２と、施設からの排気として建物１０８内に設置された発電機１１２からの排気を培養槽に供給する排気供給手段１０６と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、炭素固定を行う藻類を培養する培養槽を用いた排気浄化システムおよび排気浄化方法に関する。

従来から環境対策の一つとして、二酸化炭素排出量を削減することが行われている。例えば都市部においては、二酸化炭素を吸収するための緑化が行われ、地表面への植樹だけでなく、ビルなどの施設を緑化する手法も採られている。

特許文献１には、二酸化炭素を分解する機能を有する建築物用外装材が記載されている。建築物用外装材の表面には、光合成活動を行う藻類を培養しこれを保持可能な光合成微生物培養層が設けられている。

特許文献１では、施設の屋上や外壁などに建築物用外装材を設置することで、藻類による光合成活動によって空気中の二酸化炭素が分解される、としている。

特開２０００−３２００４１号公報

しかし特許文献１の建築物用外装材は、施設の外装材として外壁に設置されるなどして、施設外の空気（外気）中の二酸化炭素を分解するものに過ぎず、外気よりも二酸化炭素の濃度の高い施設からの排気については何ら対策が講じられていない。

本発明は、このような課題に鑑み、施設からの排気を浄化することができる排気浄化システムおよび排気浄化方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明にかかる排気浄化システムの代表的な構成は、炭素固定を行う藻類を培養する培養槽と、施設からの排気を前記培養槽に供給する排気供給手段と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、施設からの排気を培養槽に供給し、光合成反応による炭素固定を藻類に実施させることができる。施設からの排気は外気よりも二酸化炭素の濃度が高いため、藻類を効率的に成長させることができる。そして同時に排気中の二酸化炭素を削減し、酸素を増加させることができる。したがって、施設からの排気を浄化することができる。

上記の施設からの排気は、建物内に設置された発電機からの排気であるとよい。例えば発電機が、発電に伴う熱を利用して蒸気を生成するなど、いわゆるコジェネレーションシステム(ＣＧＳ：cogeneration system)を有する場合、大量の二酸化炭素を含んだ排気を排出することになる。この排気は特に都市部では周辺環境の悪化を招く要因の一つになる。そこで、発電機の排気から二酸化炭素を削減することにより、周辺環境の改善に寄与できる。

上記の施設からの排気は、建物の居室空間からの排気であるとよい。建物の居室空間からの排気は、外気よりは二酸化炭素濃度が高い。このため、排気を浄化できるだけでなく、藻類を効率的に成長させることもできる。

上記の施設からの排気は、地下駐車場からの排気であるとよい。地下駐車場からの排気は、自動車の排気を含んでいる。自動車は二酸化炭素とともに窒素酸化物（ＮＯｘ）を排出する。ＮＯｘは、ＮＯとＮＯ_２の混合気体である。ＮＯ_２は水によく溶けて、藻類にとって良い栄養となる。このため、地下駐車場の排気から二酸化炭素と窒素酸化物を削減することで排気を浄化できるとともに、藻類を効率的に成長させることもできる。

上記の施設からの排気は、トンネルの排気であるとよい。トンネルの排気は、周辺環境の悪化を招く要因の一つである。例えば自動車が排出する窒素酸化物は光化学スモッグの原因になっている。よって、トンネルの排気から窒素酸化物を削減することにより周辺環境の改善に大きく寄与できる。またトンネルの排気から二酸化炭素と窒素酸化物を削減することで排気を浄化できるとともに、藻類を効率的に成長させることもできる。

上記課題を解決するために、本発明にかかる排気浄化方法の代表的な構成は、炭素固定を行う藻類を培養槽にて培養し、施設からの排気を前記培養槽に供給することを特徴とする。

上述した排気浄化システムにおける技術的思想に対応する構成要素やその説明は、当該方法にも適用可能である。

本発明によれば、施設からの排気を浄化することができる排気浄化システムおよび排気浄化方法を提供することができる。

本発明の第１の実施形態における排気浄化システムの概略構成を示す図である。本発明の第２の実施形態における排気浄化システムの概略構成を示す図である。本発明の第３の実施形態における排気浄化システムの概略構成を示す図である。本発明の第４の実施形態における排気浄化システムの概略構成を示す図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の第１の実施形態における排気浄化システム１００の概略構成を示す図である。排気浄化システム１００は、培養槽１０２を用いることで施設からの排気を浄化するシステムである。培養槽１０２は、その内部に培養液１０４が導入されていて、光合成反応により炭素固定を行う藻類を培養する。藻類としては、例えばイカダモが挙げられる。

培養液１０４（培地）としては、培養する藻類によって適したものを採用する。例えば、富栄養条件下で良好な生育を示すボトリオコッカスでは、十分な栄養塩を加えたものを採用する。ｐＨに関しても、その藻類に適したものになるように設定する。

排気浄化システム１００はさらに、施設からの排気を培養槽１０２に供給する排気供給手段１０６を備える。施設からの排気とは、図示のように建物１０８内の空間１１０に設置された発電機１１２からの排気や、建物１０８の居室空間１１４からの排気であり、いずれも外気よりも二酸化炭素が高い。例えば発電機１１２は、発電に伴う熱を利用して蒸気を生成するなど、いわゆるコジェネレーションシステム(ＣＧＳ：cogeneration system)を有していて、大量の二酸化炭素を含んだ排気を排出する。また居室空間１１４からの排気には、人の呼吸に伴い発生する二酸化炭素が含まれている。なお発電機１１２が設置された空間１１０としては、地下室、発電機室や機械室などが挙げられる。

排気供給手段１０６は、図示のように排気ダクト１１６とポンプ１１８、１２０とを含む。排気ダクト１１６は、発電機１１２に接続された一端部１２２を有し、建物１０８の空間１１０から屋上１２４に向かって延びている。排気ダクト１１６の他端部１２６は、屋上１２４に設置された培養槽１０２に接続されている。また排気ダクト１１６は、分岐管１２８を含む。分岐管１２８の一端部１２９は、居室空間１１４に連通している。

発電機１１２からの排気は、排気ダクト１１６の途中に配置されたポンプ１１８を駆動することで、培養槽１０２に供給される。居室空間１１４からの排気は、分岐管１２８の途中に配置されたポンプ１２０を駆動することで、培養槽１０２に供給される。

発電機１１２や居室空間１１４からの排気が培養槽１０２に供給されると、培養液１０４には、排気に含まれる炭素源としての二酸化炭素が溶解する。発電機１１２や居室空間１１４からの排気は外気よりも二酸化炭素の濃度が高いため、藻類を効率的に成長させることができる。そして同時に培養槽１０２では、この溶解した二酸化炭素を用いて藻類が光合成反応による炭素固定を実施する。

培養槽１０２で藻類による炭素固定が実施されると、排気中の二酸化炭素が削減され、酸素が増加する。このようにして、発電機１１２や居室空間１１４からの排気が浄化され、浄化された排気は培養槽１０２の開口部１３０を通って外部に放出される。

なお培養槽１０２としては、光合成反応に必要な太陽光１３２が藻類に届き、さらに浄化された排気を外部に放出可能であれば、開放池方式（例えば天面が開口した円状の水槽）の開放系の構成や、チューブ方式やパネル方式等の閉鎖系の構成を適宜採用してよく、設置箇所も建物１０８の屋上１２４に限られない。

このように、本実施形態の排気浄化システム１００およびこれを用いた排気浄化方法によれば、炭素固定を行う藻類を培養する培養槽１０２を用いることで、施設からの排気を浄化することができる。特に都市部では、発電機１１２からの排気が周辺環境の悪化を招く要因の一つとなり得るため、この排気から二酸化炭素を削減することにより、周辺環境の改善に寄与できる。

（第２の実施形態）
図２は、本実施形態の第２の実施形態における排気浄化システム１００Ａの概略構成を示す図である。排気浄化システム１００Ａは、建物１０８Ａ内に培養槽１０２Ａを設置し、建物１０８Ａの屋上１２４Ａに集光装置１３４を設置した点で、上記排気浄化システム１００と主に異なる。

集光装置１３４は、光ファイバー１３６を介して太陽光１３２を建物１０８Ａ内に引き込み、光合成反応に必要な太陽光１３２を光ファイバー１３６の端部１３８から培養槽１０２Ａ内の藻類に与える。排気浄化システム１００Ａでは、排気供給手段１０６Ａのポンプ１１８Ａを駆動することで、空間１１０に設置された発電機１１２からの排気が排気ダクト１１６Ａを通って培養槽１０２Ａに供給される。

培養槽１０２Ａでは、発電機１１２からの排気が供給されると、培養液１０４Ａに溶解した二酸化炭素を用いて藻類が光合成反応による炭素固定を実施し、排気中の二酸化炭素が削減され、酸素が増加する。このようにして、発電機１１２からの排気が浄化され、浄化された排気は、培養槽１０２Ａに接続され外部と連通した排気口１４０から外部に放出される。

このように、本実施形態の排気浄化システム１００Ａおよびこれを用いた排気浄化方法によれば、炭素固定を行う藻類を培養する培養槽１０２Ａを用いることで、発電機１１２からの排気を浄化することができる。また培養槽１０２Ａを建物１０８Ａ内に設置できるため、培養槽１０２Ａのメンテナンスを容易に行うことができる。さらに建物１０２Ａ内の居住者や訪問者から視認できる位置に培養槽１０２Ａを設置すれば、藻類の緑などにより快適な空間を演出できる。

（第３の実施形態）
図３は、本実施形態の第３の実施形態における排気浄化システム１００Ｂの概略構成を示す図である。排気浄化システム１００Ｂは、施設からの排気として、建物１０８Ｂの地下駐車場１４２からの排気を培養槽１０２Ｂに供給する点で上記排気浄化システム１００と主に異なる。

排気浄化システム１００Ｂの排気供給手段１０６Ｂは、排気ダクト１１６Ｂと、排気ダクト１１６Ｂの途中に配置されたポンプ１１８Ｂとを含む。排気ダクト１１６Ｂは、地下駐車場１４２の各階に連通する一端部１４４、１４６を有し、地下駐車場１４２の各階から屋上１２４Ｂに向かって延びている。排気ダクト１１６Ｂの他端部１４８は、屋上１２４Ｂに設置された培養槽１０２Ｂに接続されている。排気供給手段１０６Ｂのポンプ１１８Ｂを駆動することで、地下駐車場１４２の各階からの排気は排気ダクト１１６Ｂを通って培養槽１０２Ｂに供給される。

地下駐車場１４２の各階からの排気は、自動車１５０の排気を含んでいる。自動車１５０は二酸化炭素とともに窒素酸化物（ＮＯｘ）を排出する。ＮＯｘは、ＮＯとＮＯ_２の混合気体である。ＮＯ_２は水によく溶けて、藻類にとって良い栄養となる。つまり藻類は、窒素酸化物を栄養として取り込んで成長できる。

よって培養槽１０２Ｂでは、地下駐車場１４２からの排気が供給されると、培養液１０４Ｂに溶解した二酸化炭素を用いて藻類が光合成反応による炭素固定を実施し、排気中の二酸化炭素を削減し、酸素を増加させ、窒素酸化物も削減される。このようにして、地下駐車場１４２からの排気が浄化され、浄化された排気は培養槽１０２Ｂの開口部１３０を通って外部に放出される。

したがって、本実施形態の排気浄化システム１００Ｂおよびこれを用いた排気浄化方法によれば、炭素固定を行う藻類を培養する培養槽１０２Ｂを用いることで、地下駐車場１４２の排気から二酸化炭素と窒素酸化物を削減して排気を浄化でき、さらに藻類を効率的に成長させることもできる。

（第４の実施形態）
図４は、本実施形態の第４の実施形態における排気浄化システム１００Ｃの概略構成を示す図である。排気浄化システム１００Ｃは、施設からの排気として、トンネル１５２の排気を培養槽１０２Ｃに供給する点、トンネル１５２の上方に位置する地表面１５４に培養槽１０２Ｃを設置した点で上記排気浄化システム１００と主に異なる。

排気浄化システム１００Ｃの排気供給手段１０６Ｃは、排気ダクト１１６Ｃと、排気ダクト１１６Ｃの途中に配置されたポンプ１１８Ｃとを含む。排気ダクト１１６Ｃは、トンネル１５２に連通する一端部１５６を有し、トンネル１５２から地表面１５４に向かって延びている。排気ダクト１１６Ｃの他端部１５８は、地表面１５４に設置された培養槽１０２Ｃに接続されている。排気供給手段１０６Ｃのポンプ１１８Ｃを駆動することで、トンネル１５２の排気は、排気ダクト１１６Ｃを通って培養槽１０２Ｃに供給される。

トンネル１５２の排気は、自動車１５０から排出された二酸化炭素と、ＮＯとＮＯ_２の混合気体である窒素酸化物（ＮＯｘ）とを含んでいる。ＮＯ_２は水によく溶けて、藻類にとって良い栄養となる。つまり藻類は、窒素酸化物を栄養として取り込んで成長できる。

培養槽１０２Ｃでは、トンネル１５２の排気が供給されると、培養液１０４Ｃに溶解した二酸化炭素を用いて藻類が光合成反応による炭素固定を実施し、排気中の二酸化炭素を削減し、酸素を増加させ、窒素酸化物も削減される。このようにして、トンネル１５２の排気が浄化され、浄化された排気は培養槽１０２Ｃの開口部１３０から外部に放出される。

したがって、本実施形態の排気浄化システム１００Ｃおよびこれを用いた排気浄化方法によれば、炭素固定を行う藻類を培養する培養槽１０２Ｃを用いることで、トンネル１５２の排気から二酸化炭素と窒素酸化物を削減して排気を浄化でき、さらに藻類を効率的に成長させることもできる。

またトンネル１５２の排気は、周辺環境の悪化を招く要因の一つであり、例えば自動車１５０が排出する窒素酸化物が光化学スモッグの原因になっている。このため、トンネル１５２の排気から窒素酸化物を削減することにより、周辺環境の改善に大きく寄与できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、炭素固定を行う藻類を培養する培養槽を用いた排気浄化システムおよび排気浄化方法として利用することができる。

１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ…排気浄化システム、１０２、１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ…培養槽、１０４、１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ…培養液、１０６、１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃ…排気供給手段、１０８、１０８Ａ、１０８Ｂ…建物、１１０…空間、１１２…発電機、１１４…居室空間、１１６、１１６Ａ、１１６Ｂ、１１６Ｃ…排気ダクト、１１８、１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃ、１２０…ポンプ、１２２、１４４、１４６、１５６…排気ダクトの一端部、１２４、１２４Ａ、１２４Ｂ…屋上、１２６、１４８、１５８…排気ダクトの他端部、１２８…分岐管、１２９…分岐管の一端部、１３０…開口部、１３２…太陽光、１３４…集光装置、１３６…光ファイバー、１３８…光ファイバーの端部、１４０…排気口、１４２…地下駐車場、１５０…自動車、１５２…トンネル、１５４…地表面

Claims

炭素固定を行う藻類を培養する培養槽と、
施設からの排気を前記培養槽に供給する排気供給手段と、
を備えることを特徴とする排気浄化システム。
前記施設からの排気は、建物内に設置された発電機からの排気であることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化システム。
前記施設からの排気は、建物の居室空間からの排気であることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化システム。
前記施設からの排気は、地下駐車場からの排気であることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化システム。
前記施設からの排気は、トンネルの排気であることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化システム。
炭素固定を行う藻類を培養槽にて培養し、
施設からの排気を前記培養槽に供給することを特徴とする排気浄化方法。