JP2019004753A - Gas treatment system and gas treatment apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガス処理システムおよびガス処理装置に関する。 The present invention relates to a gas processing system and a gas processing apparatus.
現在、廃棄物を焼却炉で焼却してガスを生成し、生成したガスを微生物(細菌)発酵させることにより有機物質を製造することが検討されている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、廃棄物を焼却することにより得られるガスは、その組成が一定でなく、不純物の濃度も大きく変動する。不純物の濃度が高まると、微生物や製造設備に悪影響を与え、有機物質の収率が低下する。 Currently, it has been studied to produce an organic substance by incinerating waste in an incinerator to produce a gas and fermenting the produced gas with a microorganism (bacteria) (for example, see Patent Document 1). However, the composition of the gas obtained by incineration of the waste is not constant, and the concentration of impurities varies greatly. Increasing the concentration of impurities adversely affects microorganisms and production facilities, and decreases the yield of organic substances.
かかる問題を解決すべく、生成されたガスから不純物を除去することも検討されている(例えば、特許文献2参照)。この特許文献2では、スクラバーにガスを通過させることにより、アンモニア、COSおよび粒子状物質を除去している。これまで検討されている従来の方法は、いずれも“特定の不純物”を“特定の装置”で除去する方法である。このため、想定を超える濃度の不純物や未知の不純物を除去するのには、従来の方法では、不十分である。 In order to solve such a problem, removal of impurities from the generated gas has been studied (for example, see Patent Document 2). In Patent Document 2, ammonia, COS, and particulate matter are removed by passing gas through a scrubber. All of the conventional methods that have been studied so far are methods of removing “specific impurities” with a “specific device”. For this reason, the conventional method is not sufficient for removing impurities of unknown concentration or unknown impurities.
また、嫌気性微生物を利用して合成ガスから含酸素有機物質を合成する際に、主たる発酵槽の前段に“事前発酵槽”を設けることが検討されている(例えば、特許文献3参照)。この特許文献3では、“事前発酵槽”のCOおよびH2の部分的な反応(反応率:10〜40モル%)を利用して、系全体での反応率を向上させることを目的している。その際、“合成ガス中の不特定の不純物除去”に関する検討もなされている。
しかしながら、かかる方法では、複数の発酵槽をコントロールする必要があり、また“事前発酵槽”において合成ガス中のCO2濃度が増大し、合成ガスからCO2を除去する工程を設ける必要もある。このため、商業化の観点から、コストが増大するという問題がある。さらに、合成ガス中のCO2濃度の増加に伴い、嫌気性微生物によるCOおよびH2の反応に影響を及ぼすという問題もある。
In addition, when an oxygen-containing organic substance is synthesized from synthesis gas using anaerobic microorganisms, it has been studied to provide a “pre-fermenter” in front of the main fermenter (see, for example, Patent Document 3). In
However, in such a method, it is necessary to control a plurality of fermenters, and it is necessary to provide a step of removing CO 2 from the synthesis gas by increasing the CO 2 concentration in the synthesis gas in the “pre-fermenter”. For this reason, there exists a problem that cost increases from a commercialization viewpoint. Furthermore, there is also a problem that the reaction of CO and H 2 by anaerobic microorganisms is affected as the CO 2 concentration in the synthesis gas increases.
本発明の目的は、想定を超える濃度の不純物や未知の不純物を効率よく除去し得るガス処理システムおよびガス処理装置を提供することにある。 The objective of this invention is providing the gas processing system and gas processing apparatus which can remove efficiently the impurity of the density | concentration exceeding assumption, or an unknown impurity.
このような目的は、下記の(1)〜(18)の本発明により達成される。 Such an object is achieved by the present inventions (1) to (18) below.
(1) 炭素源を燃焼させて、一酸化炭素(CO)を含有するガスを生成するガス生成部と、
ガス資化性細菌の発酵作用により、前記ガスから有機物質を生成する有機物質生成部と、
前記ガス生成部と前記有機物質生成部との間に設けられ、前記ガスを細菌および/また
は細菌由来の成分に接触させることにより、前記ガスを精製する第1のガス精製部とを有し、
前記第1のガス精製部において前記ガスを精製した際に、前記ガス中に含まれる前記一酸化炭素の量が低下する割合が10%未満であることを特徴とするガス処理システム。
(1) a gas generation unit that generates a gas containing carbon monoxide (CO) by burning a carbon source;
An organic substance generating unit that generates an organic substance from the gas by the fermentation action of gas-assimilating bacteria;
A first gas purification unit that is provided between the gas generation unit and the organic substance generation unit and purifies the gas by bringing the gas into contact with bacteria and / or bacteria-derived components;
The gas processing system according to claim 1, wherein when the gas is purified in the first gas purification unit, a rate at which the amount of the carbon monoxide contained in the gas decreases is less than 10%.
(2) 前記細菌は、前記ガス資化性細菌と同一のガス資化性細菌である上記(1)に記載のガス処理システム。 (2) The gas treatment system according to (1), wherein the bacterium is the same gas-assimilating bacterium as the gas-assimilating bacterium.
(3) 前記細菌および/または前記細菌由来の成分は、前記ガス資化性細菌を含む液体として前記有機物質生成部から前記第1のガス精製部に供給されるように構成されている上記(2)に記載のガス処理システム。 (3) The above-described configuration in which the bacterium and / or the bacterium-derived component is supplied from the organic substance generation unit to the first gas purification unit as a liquid containing the gas-assimilating bacterium. The gas treatment system according to 2).
(4) さらに、前記有機物質生成部と前記第1のガス精製部との間に設けられ、前記ガス資化性細菌を破壊する処理を行う破壊処理部を有する上記(3)に記載のガス処理システム。 (4) The gas according to (3), further including a destruction processing unit that is provided between the organic substance generation unit and the first gas purification unit and that performs a process of destroying the gas-assimilating bacteria. Processing system.
(5) さらに、前記ガス資化性細菌を予備培養する予備培養部を有し、
前記細菌および/または前記細菌由来の成分は、前記ガス資化性細菌を含む液体として前記予備培養部から前記第1のガス精製部に供給されるように構成されている上記(2)に記載のガス処理システム。
(5) Furthermore, it has a pre-culture part for pre-culturing the gas-assimilating bacteria,
The bacterium and / or the bacterium-derived component is configured to be supplied from the pre-culture unit to the first gas purification unit as a liquid containing the gas-assimilating bacterium. Gas treatment system.
(6) さらに、前記予備培養部と前記第1のガス精製部との間に設けられ、前記ガス資化性細菌を破壊する処理を行う破壊処理部を有する上記(5)に記載のガス処理システム。 (6) The gas treatment according to (5), further including a destruction processing unit that is provided between the preliminary culture unit and the first gas purification unit and that performs a treatment for destroying the gas-assimilating bacteria. system.
(7) 前記有機物質生成部は、前記ガス資化性細菌を培養するように構成され、前記第1のガス精製部も、前記ガス資化性細菌を培養するように構成され、前記有機物質生成部における前記ガス資化性細菌の培養条件と前記第1のガス精製部における前記ガス資化性細菌の培養条件とが異なっている上記(2)〜(6)のいずれかに記載のガス処理システム。 (7) The organic substance generation unit is configured to cultivate the gas-assimilating bacteria, and the first gas purification unit is also configured to cultivate the gas-assimilating bacteria. The gas according to any one of (2) to (6), wherein a culture condition of the gas-assimilating bacterium in the generation unit is different from a culture condition of the gas-assimilating bacterium in the first gas purification unit. Processing system.
(8) さらに、前記ガス生成部と前記第1のガス精製部との間および前記第1のガス精製部と前記有機物質生成部との間の少なくとも一方に設けられ、細菌および/または細菌由来の成分に接触させることなく、前記ガスを精製する第2のガス精製部を有する上記(1)〜(7)のいずれかに記載のガス処理システム。 (8) Furthermore, it is provided between at least one of the gas generation unit and the first gas purification unit and between the first gas purification unit and the organic substance generation unit, and is derived from bacteria and / or bacteria. The gas processing system according to any one of (1) to (7), further including a second gas purification unit that purifies the gas without contacting the component.
(9) さらに、前記第1のガス精製部に供給される前記ガスの成分および前記第1のガス精製部から排出された前記ガスの成分うちの少なくとも一方を解析するガス解析部を有し、
前記ガス解析部の解析結果に基づいて、前記第1のガス精製部から排出された前記ガスを、再度、前記ガス生成部、前記第1のガス精製部および前記第2のガス精製部のうちの少なくとも1つに供給するように構成されている上記(8)に記載のガス処理システム。
(9) Furthermore, it has a gas analysis unit for analyzing at least one of the component of the gas supplied to the first gas purification unit and the component of the gas discharged from the first gas purification unit,
Based on the analysis result of the gas analysis unit, the gas discharged from the first gas purification unit is once again out of the gas generation unit, the first gas purification unit, and the second gas purification unit. The gas processing system according to (8), wherein the gas processing system is configured to supply to at least one of the above.
(10) さらに、前記第1のガス精製部に供給される前記ガスの成分および前記第1のガス精製部から排出された前記ガスの成分うちの少なくとも一方を解析するガス解析部を有する上記(1)〜(9)のいずれかに記載のガス処理システム。 (10) The above further includes a gas analysis unit that analyzes at least one of a component of the gas supplied to the first gas purification unit and a component of the gas discharged from the first gas purification unit ( The gas treatment system according to any one of 1) to (9).
(11) 前記ガス解析部の解析結果に基づいて、前記第1のガス精製部から排出された前記細菌および/または前記細菌由来の成分を含む液体を廃棄するように構成されている上記(9)または(10)に記載のガス処理システム。 (11) Based on the analysis result of the gas analysis unit, the liquid that includes the bacteria and / or the bacteria-derived components discharged from the first gas purification unit is disposed (9) ) Or the gas processing system according to (10).
(12) さらに、前記有機物質生成部から排出された前記有機物質および前記ガス資化性細菌を含む液体および前記第1のガス精製部から排出された前記細菌および/または前記細菌由来の成分を含む液体のうちの少なくとも一方を固液分離する固液分離部を有する上記(1)〜(11)のいずれかに記載のガス処理システム。 (12) Further, the organic substance discharged from the organic substance generation unit and the liquid containing the gas-assimilating bacteria and the bacteria discharged from the first gas purification unit and / or components derived from the bacteria The gas processing system according to any one of (1) to (11), further including a solid-liquid separation unit that separates at least one of the liquids included.
(13) さらに、前記有機物質生成部から排出された前記有機物質および前記ガス資化性細菌を含む液体を処理することにより、前記有機物質を回収する有機物質回収部を有する上記(1)〜(12)のいずれかに記載のガス処理システム。 (13) The above (1) to (1) further including an organic material recovery unit that recovers the organic material by treating the liquid containing the organic material and the gas-assimilating bacteria discharged from the organic material generation unit. The gas processing system according to any one of (12).
(14) 前記第1のガス精製部から排出された前記細菌および/または前記細菌由来の成分を含む液体を、前記有機物質回収部に供給するように構成されている上記(13)に記載のガス処理システム。 (14) The configuration according to (13), wherein the liquid containing the bacteria and / or the bacteria-derived components discharged from the first gas purification unit is supplied to the organic substance recovery unit. Gas processing system.
(15) さらに、前記第1のガス精製部の前記細菌および/または前記細菌由来の成分の状態を解析する細菌解析部を有する上記(1)〜(14)のいずれかに記載のガス処理システム。 (15) The gas processing system according to any one of (1) to (14), further including a bacteria analysis unit that analyzes a state of the bacteria and / or components derived from the bacteria of the first gas purification unit. .
(16) 前記細菌解析部の解析結果に基づいて、前記第1のガス精製部から排出された前記細菌および/または前記細菌由来の成分を含む液体を廃棄するように構成されている上記(15)に記載のガス処理システム。 (16) Based on the analysis result of the bacteria analysis unit, the liquid containing the bacteria and / or the bacteria-derived component discharged from the first gas purification unit is discarded (15 ) Gas treatment system.
(17) 前記有機物質は、エタノールを含む上記(1)〜(16)のいずれかに記載のガス処理システム。 (17) The gas treatment system according to any one of (1) to (16), wherein the organic substance includes ethanol.
(18) 炭素源を燃焼させて、一酸化炭素(CO)を含有するガスを生成するガス生成部を備えるガス生成装置に接続して使用されるガス処理装置であって、
ガス資化性細菌の発酵作用により、前記ガスから有機物質を生成する有機物質生成部と、
前記ガス生成部と前記有機物質生成部との間に設けられ、前記ガスを細菌および/または細菌由来の成分に接触させることにより、前記ガスを精製する第1のガス精製部とを有し、
前記第1のガス精製部において前記ガスを精製した際に、前記ガス中に含まれる前記一酸化炭素の量が低下する割合が10%未満であることを特徴とするガス処理装置。
(18) A gas processing device used by being connected to a gas generating device including a gas generating unit that generates a gas containing carbon monoxide (CO) by burning a carbon source,
An organic substance generating unit that generates an organic substance from the gas by the fermentation action of gas-assimilating bacteria;
A first gas purification unit that is provided between the gas generation unit and the organic substance generation unit and purifies the gas by bringing the gas into contact with bacteria and / or bacteria-derived components;
The gas processing apparatus according to claim 1, wherein when the gas is purified in the first gas purification unit, a rate at which the amount of the carbon monoxide contained in the gas decreases is less than 10%.
本発明によれば、ガスの精製に細菌および/または細菌由来の成分を使用するため、ガス資化性細菌に悪影響を及ぼす既知または未知の不純物を確実かつ効率よく除去することができる。また、かかる不純物による各部の装置へのダメージも低減することができる。このため、有機物質をより高い収率で製造することができる。 According to the present invention, since bacteria and / or bacteria-derived components are used for gas purification, known or unknown impurities that adversely affect gas-assimilating bacteria can be reliably and efficiently removed. In addition, damage to each part of the device due to such impurities can be reduced. For this reason, an organic substance can be manufactured with a higher yield.
以下、本発明のガス処理システムおよびガス処理装置について、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
<第1実施形態>
まず。本発明のガス処理システムの第1実施形態について説明する。
図1は、本発明のガス処理システムの第1実施形態を示すブロック図である。
Hereinafter, a gas processing system and a gas processing apparatus of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
<First Embodiment>
First. A first embodiment of the gas treatment system of the present invention will be described.
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a gas processing system of the present invention.
図1に示すガス処理システム1は、ガス生成装置と、このガス生成装置に接続されたガス処理装置(本発明のガス処理装置)とを有している。本実施形態では、ガス生成装置は、ガス化炉2を備えている。また、ガス処理装置は、ガス精製部(第2のガス精製部)3と、ブロス接触ガス精製部(第1のガス精製部)4と、有機物質生成部5と、有機物質回収部6とを備えている。
A gas processing system 1 shown in FIG. 1 includes a gas generation device and a gas processing device (gas processing device of the present invention) connected to the gas generation device. In the present embodiment, the gas generator includes a gasification furnace 2. In addition, the gas processing apparatus includes a gas purification unit (second gas purification unit) 3, a broth contact gas purification unit (first gas purification unit) 4, an organic
ガス化炉(ガス生成部)3は、炭素源を燃焼させる炉である。このガス化炉3において炭素源を燃焼(不完全燃焼)させる熱処理を行うことにより、一酸化炭素を主成分として含有するガス(合成ガス)が生成する。すなわち、炭素源を部分酸化させることにより、一酸化炭素を主成分とするガスが生成する。
The gasification furnace (gas generating unit) 3 is a furnace for burning a carbon source. By performing a heat treatment for burning (incomplete combustion) the carbon source in the
なお、生成されるガスは、一酸化炭素の他、例えば、水素、水蒸気、二酸化炭素、窒素、酸素のような他のガス成分を含有してもよい。このような組成のガスは、前述したような炭素源を燃焼させることにより、容易に生成する。 The generated gas may contain other gas components such as hydrogen, water vapor, carbon dioxide, nitrogen, and oxygen in addition to carbon monoxide. A gas having such a composition is easily generated by burning a carbon source as described above.
ここで、炭素源には、人的消耗品の使用において、使用不可と判断されて処分される廃棄物が利用される。また、炭素源には、例えば、鉄金属生成物製造、非鉄生成物製造、石油精製過程、電力生成等の工業的過程で得られる副産物、バイオマスガス、天然ガス、シェールガス、関連石油ガスのような改質ガスを利用してもよい。 Here, as the carbon source, waste that is determined to be unusable in the use of human consumables is used. Carbon sources include, for example, ferrous metal product production, non-ferrous product production, petroleum refining process, by-products obtained in industrial processes such as power generation, biomass gas, natural gas, shale gas, and related petroleum gas. A modified gas may be used.
なお、廃棄物としては、例えば、プラスチック廃棄物、生ゴミ、都市廃棄物(MSW)、廃棄タイヤ、バイオマス廃棄物、布団や紙などの家庭ごみ、建築部材等が挙げられ、これらのうちの1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。このような廃棄物は、その内容物にバラつきが生じた易く、そのため、生成するガス中の不要な成分(不純物)の濃度も大きく変動する。 Examples of the waste include plastic waste, garbage, municipal waste (MSW), waste tires, biomass waste, household waste such as futon and paper, and building materials, etc. Species can be used alone or in combination of two or more. Such waste tends to vary in its contents, and therefore the concentration of unnecessary components (impurities) in the generated gas varies greatly.
また、ガス化炉3における廃棄物の燃焼は、空気を供給しつつ行われてもよいが、空気よりも酸素濃度が高いガス(高酸素濃度ガス)を供給しつつ行われることが好ましい。高酸素濃度ガスを用いることにより、空気中に大量に含まれる窒素を余分に加熱する必要がなくなり、廃棄物の燃焼効率が高まる。
Moreover, although combustion of the waste in the
ガス化炉2のガス排出口は、ガスライン101を介して、ガス精製部(第2のガス精製部)3のガス供給口に接続されている。ガス化炉3で生成されたガスは、図示しないポンプにより、ガス精製部3に供給される。このガス精製部3は、後述するブロス接触ガス精製部(第1のガス精製部)4と異なり、細菌および/または細菌由来の成分に接触させることなく、ガスを精製するブロス非接触ガス精製部である。
A gas discharge port of the gasification furnace 2 is connected to a gas supply port of a gas purification unit (second gas purification unit) 3 through a
このようなガス精製部3は、例えば、水、酸性溶液またはアルカリ性溶液を用いたスクラバー(水溶性不純物分離器)、ガスチラー(水分分離器)、サイクロン、バグフィルターのような微粒子(スス)分離器、脱硫器(硫化物分離器)、低温分離方式(深冷方式)の分離器、圧力スイング吸着(PSA)方式の分離器、膜分離方式の分離器、温度スイン
グ吸着(TSA)方式の分離器、活性炭を用いた分離器、銅触媒またはパラジウム触媒を用いた分離器等のうちの1種または2種以上を用いて構成することができる。
Such a
ガス精製部3のガス排出口は、ガスライン102を介して、ブロス接触ガス精製部4のガス供給口に接続され、さらに、ブロス接触ガス精製部4のガス排出口は、ガスライン103を介して、有機物質生成部5のガス供給口に接続されている。ガス精製部3から排出されたガスは、図示しないポンプにより、ブロス接触ガス精製部4を通過した後、有機物質生成部5に供給される。
The gas exhaust port of the
本実施形態では、ブロス接触ガス精製部4および有機物質生成部5は、いずれもガス資化性細菌を含む培養液を収納し、ガス資化性細菌を培養し得るガス培養器(図示せず)を備えている。
In this embodiment, each of the broth contact
また、有機物質生成部5(ガス培養器)の液体排出口は、ブロス接触ガス精製部4(ガス培養器)の液体供給口に接続されている。これにより、有機物質生成部5から排出されるブロス(培養液)の一部が、図示しないポンプにより、ブロス接触ガス精製部4に供給されるように構成されている。なお、ブロス中には、生きた状態のガス資化性細菌の他、ガス資化性細菌が死滅することにより生成または放出される細胞壁または細胞膜の断片、タンパク質、DNA、RNAまたはこれらの断片のようなガス資化性細菌由来の成分も含まれている。
Moreover, the liquid discharge port of the organic substance production | generation part 5 (gas culture device) is connected to the liquid supply port of the broth contact gas refinement | purification part 4 (gas culture device). Thereby, a part of broth (culture solution) discharged | emitted from the organic substance production |
ガス発酵器は、ガス資化性細菌の発酵作用により、ガスから有機物質(有価物)を生成する装置である。具体的には、まず、ガス発酵器内に、図示しないラインを介して、培養液とガス資化性細菌とを供給して収容する。この状態で、培養液を撹拌しつつ、ガス発酵器内にガスを供給する。これにより、培養液中でガス資化性細菌を培養して、その発酵作用によりガスから有機物質を生成する。また、このとき、ブロス接触ガス精製部4のガス培養器では、ガスがガス資化性細菌またはガス資化性細菌由来の成分に接触することにより、ガス中の不純物も除去される。
A gas fermenter is an apparatus that generates an organic substance (valuable material) from gas by the fermentation action of gas-assimilating bacteria. Specifically, first, a culture solution and gas-assimilating bacteria are supplied and accommodated in a gas fermenter via a line (not shown). In this state, gas is supplied into the gas fermenter while stirring the culture solution. Thereby, gas-assimilating bacteria are cultured in a culture solution, and an organic substance is produced | generated from gas by the fermentation action. At this time, in the gas incubator of the broth contact
培養液は、主成分の水と、この水に溶解または分散された栄養分(例えば、ビタミン、リン酸等)とを含有する液体である。このような培養液の組成は、ガス資化性細菌が良好に成育し得るように調製される。 The culture solution is a liquid containing main component water and nutrients (for example, vitamins, phosphoric acid, etc.) dissolved or dispersed in the water. The composition of such a culture solution is prepared so that gas-assimilating bacteria can grow well.
有機物質としては、例えば、エタノール、2,3−ブタンジオール、酢酸、乳酸、イソプレン等が挙げられるが、エタノールを含む有機物質が好ましい。高濃度(99.5vol%以上)のエタノールは、燃料エタノールとして用いることができる他、例えば、化粧品、飲料、化学物質、燃料(ジェット燃料)等の原材料、食品等の添加物として用いることができ、汎用性が極めて高い。 Examples of the organic substance include ethanol, 2,3-butanediol, acetic acid, lactic acid, isoprene and the like, and an organic substance containing ethanol is preferable. Ethanol with high concentration (99.5 vol% or more) can be used as fuel ethanol, and can be used as an additive for raw materials such as cosmetics, beverages, chemical substances, fuel (jet fuel), foods, etc. The versatility is extremely high.
ガス資化性細菌は、真性細菌および古細菌の双方を含む。
真性細菌としては、例えば、クロストリジウム(Clostridium)属細菌、ムーレラ(Moorella)属細菌、アセトバクテリウム(Acetobacterium)属細菌、カルボキシドセラ(Carboxydocella)属細菌、ロドシュードモナス(Rhodopseudomonas)属細菌、ユーバクテリウム(Eubacterium)属細菌、ブチリバクテリウム(Butyribacterium)属細菌、オリゴトロファ(Oligotropha)属細菌、ブラディリゾビウム(Bradyrhizobium)属細菌、好気性水素酸化細菌であるラルソトニア(Ralsotonia)属細菌等が挙げられる。
Gas-utilizing bacteria include both eubacteria and archaea.
Examples of true bacteria include Clostridium bacteria, Moorella bacteria, Acetobacterium bacteria, Carboxydocella bacteria, Rhodopseudomonas bacteria, Eubacterium (Eubacterium) genus bacteria, Butyribacterium genus bacteria, Oligotropha genus bacteria, Bradyrhizobium genus bacteria, aerobic hydrogen oxidation bacteria Ralsotonia genus bacteria and the like.
一方、古細菌としては、例えば、Methanobacterium属細菌、Methanobrevibacter属細菌、Methanocalculus属、Methanococcus属細菌、Methanosarcina属細菌、Methanosphaera属細菌、Methanothermobacter属細菌、Methanothrix属細菌、Methanoculleus属細菌、Metha
nofollis属細菌、Methanogenium属細菌、Methanospirillium属細菌、Methanosaeta属細菌、Thermococcus属細菌、Thermofilum属細菌、Arcaheoglobus属細菌等が挙げられる。
これらの中でも、古細菌としては、Methanosarcina属細菌、Methanococcus属細菌、Methanothermobacter属細菌、Methanothrix属細菌、Thermococcus属細菌、Thermofilum属細菌、Archaeoglobus属細菌が好ましい。
On the other hand, examples of archaea include Methanobacterium, Methanobrevibacter, Methanocalculus, Methanococcus, Methanosarcina, Methanosphaera, Methanothermobacter, Methanothrix, Methanoculleus, Metha
Examples include nofollis genus bacteria, Methanogenium genus bacteria, Methanospirillium genus bacteria, Methanosaeta genus bacteria, Thermococcus genus bacteria, Thermofilum genus bacteria, Arcaheoglobus genus bacteria, and the like.
Among these, as archaea, Methanosarcina genus bacteria, Methanococcus genus bacteria, Methanothermobacter genus bacteria, Methanothrix genus bacteria, Thermococcus genus bacteria, Thermofilum genus bacteria, Archaeoglobus genus bacteria are preferable.
さらに、一酸化炭素および二酸化炭素の資化性に優れることから、古細菌としては、Methanosarcina属細菌、Methanothermobactor属細菌、またはMethanococcus属細菌が好ましく、Methanosarcina属細菌、またはMethanococcus属細菌が特に好ましい。
なお、Methanosarcina属細菌の具体例として、例えば、Methanosarcina barkeri、Methanosarcina mazei、Methanosarcina acetivorans等が挙げられる。
Furthermore, from the viewpoint of excellent utilization of carbon monoxide and carbon dioxide, the archaebacteria are preferably Methanosarcina, Methanothermobactor, or Methanococcus, and particularly preferably Methanosarcina or Methanococcus.
Specific examples of bacteria belonging to the genus Methanosarcina include Methanosarcina barkeri, Methanosarcina mazei, Methanosarcina acetivorans, and the like.
以上のようなガス資化性細菌の中から、目的とする有機物質の生成能の高い細菌が選択されて用いられる。
例えば、エタノール生成能の高いガス資化性細菌としては、クロストリジウム・オートエタノゲナム(Clostridium autoethanogenum)、クロストリジウム・ユングダリイ(Clostridium ljungdahlii)、クロストリジウム・アセチクム(Clostridium aceticum)、クロストリジウム・カルボキシジボランス(Clostridium carboxidivorans)、ムーレラ・サーモアセチカ(Moorella thermoacetica)、アセトバクテリウム・ウッディイ(Acetobacterium woodii)等が挙げられる。
Among the gas-assimilating bacteria as described above, a bacterium having a high ability to produce a target organic substance is selected and used.
For example, gas-assimilating bacteria with high ethanol-producing ability include Clostridium autoethanogenum, Clostridium ljungdahlii, Clostridium aceticum, Clostridium carboxidivorans , Moorella thermoacetica, Acetobacterium woodii and the like.
ガス発酵器には、例えば、撹拌板で培養液を撹拌するタイプの発酵器、培養液自体を循環させることにより培養液を撹拌するタイプの発酵器、供給されるガスの通気で生じる気泡流に伴う水流により培養液を撹拌するタイプの発酵器等を用いることができる。 The gas fermenter includes, for example, a fermenter that agitates the culture solution with a stirring plate, a fermenter that agitates the culture solution by circulating the culture solution itself, and a bubble flow generated by aeration of supplied gas. A fermenter or the like of the type in which the culture solution is stirred by the accompanying water flow can be used.
ここで、有機物質の生成に使用するガス中にガス資化性細菌に悪影響を及ぼす不純物が含まれている場合、有機物質生成部5において、ガス資化性細菌が死滅または減弱化し、有機物質の生成量が極端に低下したり、培養を停止せざるを得ないことがある。
Here, when the gas used for producing the organic substance contains impurities that adversely affect the gas assimilating bacteria, the organic
この原因としては、不純物がガス資化性細菌の細胞壁や細胞膜に吸着して、ガス資化性細菌の成育に必要な栄養分が細胞内へ取り込まれるのを阻害すること、細胞質に存在するタンパク質(酵素)、DNA、RNA、補酵素等の成分に結合して、ガス資化性細菌の成育を阻害したり、有機物質の生成(合成)を阻害すること等が考えられる。 This is due to the fact that impurities are adsorbed on the cell walls and cell membranes of gas-assimilating bacteria and prevent nutrients necessary for the growth of gas-assimilating bacteria from being taken into the cells, and proteins present in the cytoplasm ( Enzymes), DNA, RNA, coenzyme, etc., and binding to components such as inhibiting the growth of gas-utilizing bacteria or inhibiting the production (synthesis) of organic substances.
これに対して、有機物質生成部5の前段に、ガス資化性細菌を培養するガス培養器(ブロス接触ガス精製部4)を設けることにより、予め悪影響を及ぼす不純物をガス資化性細菌に接触させることができる。これらの不純物は、前述したようにガス資化性細菌に吸着または結合してガス中から除去されるため、その濃度が大幅に低減する。
On the other hand, by providing a gas incubator (broth contact gas purification unit 4) for cultivating the gas assimilating bacteria in the preceding stage of the organic
このため、有機物質生成部5において、不純物がガス資化性細菌に悪影響を及ぼさないか、悪影響の程度が低減する。その結果、ガス資化性細菌の死滅または減弱化を防止するとともに延命を図ることができる。したがって、ガス資化性細菌による有機物質の生成量を増大させ、かつその生成量を長期間にわったて維持することができる。
For this reason, in the organic substance production |
また、従来では、有機物質生成部5において有機物質の生成に使用した後のガス資化性細菌、すなわち有機物質の生成能(活性)が低下したガス資化性細菌は、破棄されていたが、本実施形態のように、ブロス接触ガス精製部4で再利用(有効利用)することにより、有機物質の製造コストの低減を図る効果もある。
Further, conventionally, the gas assimilating bacteria after being used for the production of the organic substance in the organic
また、ブロス接触ガス精製部4では、活性が低下したガス資化性細菌をガスに接触させ
て不純物を除去することを主たる目的とする。かかる目的は、仮にガス資化性細菌が死滅してもその構成成分(ガス資化性細菌由来の成分)によって十分に達成し得る。このため、ブロス接触ガス精製部4における培養条件は、ガス資化性細菌の健全な成育に優先して、不純物の除去能が最大限発揮されるように、通常のガス資化性細菌の培養条件と異なるように設定することができる。すなわち、有機物質生成部5におけるガス資化性細菌の培養条件とブロス接触ガス精製部4におけるガス資化性細菌の培養条件とを異なるように設定することが好ましい。
The broth contact
具体的には、I:ブロス接触ガス精製部4のガス発酵器内の圧力を有機物質生成部5のガス発酵器内の圧力より高く設定すること、II:ブロス接触ガス精製部4のガス発酵器における培養液の循環速度を有機物質生成部5のガス発酵器における培養液の循環速度より高く設定すること、III:ブロス接触ガス精製部4のガス発酵器内に供給するガスのバブル径を有機物質生成部5のガス発酵器内に供給するガスのバブル径より小さくすること、IV:ブロス接触ガス精製部4のガス発酵器内の温度を有機物質精製部5のガス発行器内の温度より低くまたは高く設定すること、V:ブロス接触ガス精製部4のガス発酵器内におけるガス滞留時間を有機物質精製部5のガス発酵器内のガス滞留時間より長くすること等とすることができる。
これにより、ブロス接触ガス精製部4においてガス資化性細菌および/または細菌由来の成分による不純物の除去能が最大限に発揮され、ガス中の不純物をより効率よく除去することができる。
Specifically, I: set the pressure in the gas fermenter of the broth contact
Thereby, in the broth contact
また、本発明では、ブロスガス接触部4においてガスを精製した際に、ガス中に含まれる一酸化炭素(CO)の量が低下する割合を10%未満(好ましくは、1〜6%程度)に設定する。これにより、有機物質の原料となる一酸化炭素の量が低下することを防止して、後述する有機物質生成部5において有機物質をより効率よく生成することができる。
なお、一酸化炭素の量が低下する割合は、前記I〜Vの条件を適宜変更することにより調整することができる。
Moreover, in this invention, when refine | purifying gas in the broth
The rate at which the amount of carbon monoxide decreases can be adjusted by appropriately changing the conditions I to V.
ブロス接触ガス精製部4における培養液の温度(培養温度)は、0〜60℃程度であることが好ましいが、ガス資化性細菌に一酸化炭素(CO)を消費させない観点から、より好ましくは0〜35℃程度、さらに好ましくは5〜25℃程度、特に好ましくは5〜15℃程度とすることができる。
ブロス接触ガス精製部4におけるガス発酵器6内の圧力は、好ましくは0〜1000kPa(ゲージ圧)程度、より好ましくは400〜700kPa(ゲージ圧)程度とすることができる。
The temperature of the culture solution (culture temperature) in the broth contact
The pressure in the
また、ブロス接触ガス精製部4のガス発酵器における培養液の循環速度は、好ましくは0.1〜10m/s程度、より好ましくは0.1〜1m/s程度とすることができる。
さらに、ブロス接触ガス精製部4のガス発酵器内に供給するガスのバブル径は、10〜2000μm程度、より好ましくは10〜200μm程度とすることができる。なお、ガスのバブル径をより小さくするために、培養液に界面活性剤を添加するようにしてもよい。ブロス接触ガス精製部4におけるガス資化性細菌の死滅を許容する場合には、界面活性剤によってガス資化性細菌を破壊することができるという利点もある。
また、ブロス接触ガス精製部4のガス発酵器の高さは、好ましくは5m以上、より好ましくは10〜30m程度とすることができる。
The circulation rate of the culture solution in the gas fermenter of the broth contact
Furthermore, the bubble diameter of the gas supplied into the gas fermenter of the broth contact
The height of the gas fermenter of the broth contact
一方、有機物質生成部5における培養液の温度(培養温度)は、好ましくは30〜45℃程度、より好ましくは33〜42℃程度、さらに好ましくは36.5〜37.5℃程度とすることができる。また、培養時間は、好ましくは連続培養で24時間〜300日程度、より好ましくは連続培養で5日〜300日程度とすることができる。
On the other hand, the temperature of the culture solution (culture temperature) in the organic
有機物質生成部5におけるガス発酵器6内の圧力は、常圧であってもよいが、好ましくは10〜300kPa(ゲージ圧)程度、より好ましくは20〜200kPa(ゲージ圧)程度とすることができる。ガス発酵器6内の圧力を上記範囲とすることにより、過剰圧力負荷による設備コストの増大を抑制しつつ、ガス資化性細菌の反応性をより高めることができる。
Although the atmospheric pressure may be sufficient as the pressure in the
また、有機物質生成部5のガス発酵器における培養液の循環速度は、好ましくは0.1〜10m/s程度、より好ましくは0.1〜1m/s程度とすることができる。
さらに、有機物質生成部5のガス発酵器内に供給するガスのバブル径は、1〜5000μm程度、より好ましくは10〜200μm程度とすることができる。
Moreover, the circulation speed of the culture solution in the gas fermenter of the organic substance production |
Furthermore, the bubble diameter of the gas supplied into the gas fermenter of the organic
なお、ガス精製部3は、必要に応じて設けるようにすればよく、省略してもよい。すなわち、ガス化炉2のガス排出口をガスライン101を介して、直接ブロス接触ガス精製部4のガス供給口に接続するようにしてもよい。また、必要に応じて、ブロス接触ガス精製部4の前後に流量計、脱水設備等を設けるようにしてもよい。
In addition, the
また、有機物質生成部5のガス発酵器の設置数は、1つに限定されることなく、2つ以上(多段(直列)または並列)であってもよい。有機物質生成部5において、2つ以上のガス発酵器を多段(直列)に接続することにより、前段(上流側)のガス発酵器で残存するガス成分を、さらに後段(下流側)のガス発酵器で有機物質の生成に使用することができる。この場合、前段のガス発酵器で生成される有機物質と後段のガス発酵器で生成される有機物質とは、同一であっても異なっていてもよい。
Moreover, the number of gas fermenters installed in the organic
なお、2つ以上のガス発酵器を直列に接続する場合、I:培養液の流れを直列かつガスの流れを並列とする設計と、II:培養液の流れを並列かつガスの流れも並列とする設計と、III:培養液の流れおよびガスの流れの双方を直列とする設計とがある。また、設計IIIの場合、培養液の流れとガスの流れとを逆方向(対向流)としてもよいし、培養液の流れとガスの流れとを同方向(並流)としてもよい。 When two or more gas fermenters are connected in series, I: a design in which the culture fluid flow is in series and the gas flow in parallel; II: a culture fluid flow in parallel and a gas flow in parallel And III: a design in which both the culture fluid flow and the gas flow are in series. In the case of design III, the culture fluid flow and the gas flow may be in opposite directions (opposite flow), or the culture fluid flow and the gas flow may be in the same direction (parallel flow).
有機物質生成部5の液体排出口は、液体ライン202を介して、有機物質回収部6の液体供給口に接続されている。有機物質生成部5では、ガスから有機物質が培養液中に生成されるが、この有機物質を含有するブロス(培養液)が、図示しないポンプにより、有機物質回収部6に供給される。
The liquid discharge port of the organic
有機物質回収部6には、例えば、蒸留器、浸透気化膜を含む処理器、ゼオライト脱水膜を含む処理器、有機物質より沸点の低い低沸点物質を除去する処理器、有機物質より沸点の高い高沸点物質を除去する処理器、イオン交換膜を含む処理器等が挙げられる。これらの中でも、有機物質回収部6は、蒸留器で構成することが好ましい。蒸留器によれば、所望の有機物質を高純度で回収することができる、
The organic
有機物質(特に、エタノール)の蒸留時における蒸留器内の温度は、特に限定されないが、100℃以下であることが好ましく、70〜95℃程度であることがより好ましい。蒸留器内の温度を前記範囲に設定することにより、必要な有機物質とその他の成分との分離、すなわち有機物質の蒸留(回収)をより確実に行うことができる。 The temperature in the still during distillation of the organic substance (particularly ethanol) is not particularly limited, but is preferably 100 ° C. or lower, more preferably about 70 to 95 ° C. By setting the temperature in the distiller within the above range, it is possible to more reliably perform separation between the necessary organic substance and other components, that is, distillation (recovery) of the organic substance.
また、有機物質の蒸留時における蒸留器内の圧力は、常圧であってもよいが、大気圧未満であることが好ましく、60〜95kPa(ゲージ圧)程度であることがより好ましい。蒸留器内の圧力を前記範囲に設定することにより、有機物質の分離効率を向上させること、ひいては有機物質の収率を向上させることができる。 The pressure in the still during distillation of the organic substance may be normal pressure, but is preferably less than atmospheric pressure, and more preferably about 60 to 95 kPa (gauge pressure). By setting the pressure in the distiller within the above range, it is possible to improve the separation efficiency of the organic substance, and thus improve the yield of the organic substance.
ここで、有機物質の蒸留時には、ブロス中に溶存する酸素や空気等を含むガスが生成される。かかるガスを排ガスとしてガス化炉2に供給することにより、蒸留器で生成される排ガスを、廃棄物の燃焼に有効利用することができる。 Here, when the organic substance is distilled, a gas containing oxygen or air dissolved in the broth is generated. By supplying such gas to the gasification furnace 2 as exhaust gas, the exhaust gas generated by the distiller can be used effectively for combustion of waste.
また、ブロス接触ガス精製部4の液体排出口も、液体ライン203を介して、有機物質回収部6の液体供給口に接続されている。本実施形態では、ブロス接触ガス精製部4においても、ガス資化性細菌が培養されている。このため、このガス資化性細菌の発酵作用により、ブロス接触ガス精製部4においても有機物質が生成している。したがって、ブロス接触ガス精製部4からのブロス(培養液)も有機物質回収部6に供給するように構成することにより、有機物質の収率をより高めることができる。
The liquid discharge port of the broth contact
<第2実施形態>
次に、本発明のガス処理システムの第2実施形態について説明する。
図2は、本発明のガス処理システムの第2実施形態を示すブロック図である。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the gas processing system of the present invention will be described.
FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the gas processing system of the present invention.
以下、第2実施形態のガス処理システムについて、前記第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第2実施形態のガス処理システム1は、ガス精製部3とブロス接触ガス精製部4との配置の順序が異なること以外は、前記第1実施形態のガス処理システム1と同様である。
Hereinafter, the gas processing system according to the second embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment, and description of similar matters will be omitted.
The gas processing system 1 of the second embodiment is the same as the gas processing system 1 of the first embodiment except that the arrangement order of the
かかる構成によれば、ガス精製部3にガスを供給する前に、ブロス接触ガス精製部4においてガスを精製する。ガス中の不純物は、ガス資化性菌のみならず、ガス精製部3に悪影響を与えることもあるが、ガス精製部3に供給する前にガスを精製しておけば、不純物によるガス精製部3の負荷を低減することができる。これにより、ガス精製部3の能力低減(破損)、使用期間の短期間化、メンテナンス費用の増大等を好適に防止することができる。また、ガスを処理する際の工数を削減することもできる。このようなことから、有機物質の生成に要するコストの削減を図ることができる。
According to this configuration, the gas is purified in the broth contact
このような第2実施形態においても、前記第1実施形態と同様の作用・効果が得られる。すなわち、ガス精製部3とブロス接触ガス精製部4との双方を用いてガスを精製するため、前記第1実施形態と同様にガス中の不純物の濃度を低減することができ、有機物質生成部5において高い効率で有機物質を生成することができる。
In such a second embodiment, the same operation and effect as in the first embodiment can be obtained. That is, since the gas is purified by using both the
さらに、本実施形態のガス処理システム1は、ブロス接触ガス精製部4と有機物質生成部5との間に設けられるガス精製部3に加えて、ガス化炉2とブロス接触ガス精製部4との間に設けられるガス精製部3を備えていてもよい。
Furthermore, in addition to the
<第3実施形態>
次に、本発明のガス処理システムの第3実施形態について説明する。
図5は、本発明のガス処理システムの第3実施形態を示すブロック図である。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the gas processing system of the present invention will be described.
FIG. 5 is a block diagram showing a third embodiment of the gas processing system of the present invention.
以下、第3実施形態のガス処理システムについて、前記第1および第2実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第3実施形態のガス処理システム1は、液体ライン201の途中に、ガス資化性細菌を破壊する処理を行う破壊処理部7が設けられていること以外は、前記第1実施形態のガス処理システム1と同様である。
Hereinafter, the gas processing system according to the third embodiment will be described focusing on the differences from the first and second embodiments, and description of similar matters will be omitted.
The gas processing system 1 according to the third embodiment is the same as that according to the first embodiment except that a destruction processing unit 7 that performs processing for destroying the gas-assimilating bacteria is provided in the middle of the
かかる構成によれば、有機物質生成部5から排出されるブロス中に含まれるガス資化性細菌が破壊されることにより、細胞壁または細胞膜の断片、タンパク質、DNA、RNA
またはこれらの断片がブロス中に生成する。すなわち、本実施形態では、ブロス接触ガス精製部4内において、生きた状態のガス資化性細菌よりもガス資化性細菌由来の成分が多くなる。
According to this configuration, the gas-utilizing bacteria contained in the broth discharged from the organic
Or these fragments are produced in the broth. That is, in this embodiment, in the broth contact
例えば、ガス中の不純物がDNAに結合(インターカレーション)するタイプの化合物や、酵素(タンパク質)の活性中心に結合するタイプの化合物である場合、かかる不純物は、生きた状態のガス資化性細菌では、細胞壁および細胞膜を通過した後でしか、DNAや酵素に結合することができない。しかしながら、ブロス中にDNAや酵素がそのまま存在していれば、ブロスに接触した不純物は、直接DNAや酵素に結合することができる。このため、不純物のガス中からの除去効率をより高めることができる。 For example, when the impurities in the gas are a compound of a type that binds to DNA (intercalation) or a compound that binds to the active center of an enzyme (protein), the impurities are gas assimilability in a living state. Bacteria can bind to DNA and enzymes only after passing through cell walls and cell membranes. However, if DNA or an enzyme is present in the broth as it is, impurities that have come into contact with the broth can directly bind to the DNA or the enzyme. For this reason, the removal efficiency from the gas of an impurity can be improved more.
ガス資化性細菌の破壊処理には、例えば、ガス資化性細菌に対する超音波の照射、ブロスへの界面活性剤、酸またはアルカリの添加、ブロスの加熱等が挙げられ、これらのうちの1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
このような第3実施形態においても、前記第1および第2実施形態と同様の作用・効果が得られる。
Examples of the gas-assimilating bacteria destruction treatment include ultrasonic irradiation of the gas-assimilating bacteria, addition of a surfactant, acid or alkali to the broth, and heating of the broth. Species can be used alone or in combination of two or more.
In the third embodiment, the same operations and effects as those in the first and second embodiments can be obtained.
なお、本実施形態のブロス接触ガス精製部4では、殆どのガス資化性細菌は、生きた状態で存在しない。このため、ブロス接触ガス精製部4は、ガス資化性細菌由来の成分が不活化しない程度に保持することができれば、必ずしもガス培養器で構成する必要はなく、他の容器で構成するようにしてもよい。
In the broth contact
<第4実施形態>
次に、本発明のガス処理システムの第4実施形態について説明する。
図4は、本発明のガス処理システムの第4実施形態を示すブロック図である。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the gas processing system of the present invention will be described.
FIG. 4 is a block diagram showing a fourth embodiment of the gas processing system of the present invention.
以下、第4実施形態のガス処理システムについて、前記第1〜第3実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第4実施形態のガス処理システム1は、液体ライン202および液体ライン203のそれぞれの途中に、固液分離部8aおよび固液分離部8bが設けられていること以外は、前記第1実施形態のガス処理システム1と同様である。
Hereinafter, the gas processing system according to the fourth embodiment will be described with a focus on differences from the first to third embodiments, and description of similar matters will be omitted.
The gas processing system 1 of the fourth embodiment is the same as that of the first embodiment except that the solid-
固液分離部8aおよび固液分離部8bは、それぞれ、例えば、セラミック膜フィルター、多重板波動フィルターのようなフィルター、スクリュープレス機、ローラープレス機、ベルトスクリーン機、振動ふるい機、真空脱水機、加圧脱水機(フィルタープレス機)、ベルトプレス機、スクリュープレス機、遠心濃縮脱水機(スクリューデカンタ機)、多重円板脱水機等で構成することができる。
The solid-
固液分離部8aおよび固液分離部8bを設けることにより、有機物質回収部6に供給するブロス中から固形成分(ガス資化性細菌を含む)を除去して、有機物質回収部6に液性成分のみを供給することができる。このため、有機物質回収部6において、有機物質を回収した後の分離液は、主成分として水を含むようになる。
By providing the solid-
本実施形態では、有機物質回収部8の液体排出口は、液体ライン204を介して、有機物質生成部5の液体供給口に接続されている。これにより、有機物質回収部6において分離された水を主成分とする分離液は、図示しないポンプにより、有機物質生成部5に返還される。かかる構成によれば、水を再利用することができる。
In the present embodiment, the liquid discharge port of the organic material recovery unit 8 is connected to the liquid supply port of the organic
このような第4実施形態においても、前記第1〜第3実施形態と同様の作用・効果が得られる。
なお、有機物質回収部6において分離された分離液は、ブロス接触ガス精製部4に返還するように構成されてもよく、ブロス接触ガス精製部4および有機物質生成部5の双方に返還するようにしてもよい。
また、固液分離部8aおよび固液分離部8bのうちのいずれか一方を省略してもよい。
Also in the fourth embodiment, the same operations and effects as in the first to third embodiments can be obtained.
The separated liquid separated in the organic
Moreover, you may abbreviate | omit any one of the solid-
<第5実施形態>
次に、本発明のガス処理システムの第5実施形態について説明する。
図5は、本発明のガス処理システムの第5実施形態を示すブロック図である。
<Fifth Embodiment>
Next, a fifth embodiment of the gas treatment system of the present invention will be described.
FIG. 5 is a block diagram showing a fifth embodiment of the gas processing system of the present invention.
以下、第5実施形態のガス処理システムについて、前記第1〜第4実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第5実施形態のガス処理システム1は、さらにガスライン102およびガスライン103を通過するガスの成分を解析するガス解析部9を有すること以外は、前記第1実施形態のガス処理システム1と同様である。
Hereinafter, the gas processing system of the fifth embodiment will be described focusing on the differences from the first to fourth embodiments, and the description of the same matters will be omitted.
The gas processing system 1 of the fifth embodiment is the same as the gas processing system 1 of the first embodiment, except that the gas processing system 1 of the fifth embodiment further includes a gas analysis unit 9 that analyzes the components of the gas passing through the
ガスライン102の途中から分岐した分岐ガスライン1021は、ガス解析部9のガス供給口に接続され、ガスライン103の途中から分岐した分岐ガスライン1031も、ガス解析部7のガス供給口に接続されている。これにより、ブロス接触ガス精製部4に供給されるガスの一部は、図示しないポンプにより、ガス解析部7に供給され、その成分が解析される。また、ブロス接触ガス精製部4から排出されたガスの一部も、図示しないポンプにより、ガス解析部9に供給され、その成分が解析される。
また、本実施形態では、液体ライン203の途中から、廃棄(廃液)用の分岐液体ライン2031が分岐している。
The
In the present embodiment, a branch (waste liquid)
かかる構成によれば、ガス解析部9によるブロス接触ガス精製部4に供給されるガスの成分の解析により、I:既知の不純物であるが、その濃度が極めて高い場合、II:未知の不純物が検出された場合、この解析結果に基づいて、かかるガスに接触したブロスは、有機物質回収部6に悪影響を及ぼすものと判断することができる。このため、ブロス接触ガス精製部4から排出されるブロス(培養液)を分岐液体ライン2031を介して廃棄することができる。
According to such a configuration, according to the analysis of the component of the gas supplied to the broth contact
また、ガス解析部9により、ブロス接触ガス精製部4の前後におけるガスの成分を解析すれば、この解析結果に基づいて、ブロス接触ガス精製部4のブロス中に蓄積された不純物の量を推定することができる。このため、所定量の不純物がブロス接触ガス精製部4のブロス中に蓄積された場合も、有機物質回収部6に悪影響を及ぼすものと判断して、ブロス接触ガス精製部4のブロス(培養液)を分岐液体ライン2031を介して廃棄するようにしてもよい。
If the gas analysis unit 9 analyzes the gas components before and after the broth contact
ガス解析部9は、例えば、ガスクロマトグラフィー装置、質量分析装置、ガスクロマトグラフィー−質量分析装置、二次イオン質量分析装置、原子吸光分析装置、ラマン分光分析装置、フーリエ変換赤外分光法装置等で構成することができる。
このような第5実施形態においても、前記第1〜第4実施形態と同様の作用・効果が得られる。
The gas analyzer 9 is, for example, a gas chromatography device, a mass spectrometer, a gas chromatography-mass spectrometer, a secondary ion mass spectrometer, an atomic absorption spectrometer, a Raman spectrometer, a Fourier transform infrared spectrometer, or the like. Can be configured.
In the fifth embodiment as well, the same operations and effects as in the first to fourth embodiments can be obtained.
<第6実施形態>
次に、本発明のガス処理システムの第6実施形態について説明する。
図6は、本発明のガス処理システムの第6実施形態を示すブロック図である。
<Sixth Embodiment>
Next, a sixth embodiment of the gas treatment system of the present invention will be described.
FIG. 6 is a block diagram showing a sixth embodiment of the gas processing system of the present invention.
以下、第6実施形態のガス処理システムについて、前記第1〜第5実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第6実施形態のガス処理システム1は、さらに、分岐ガスライン1031より下流側でガスライン103から分岐し、分岐ガスライン1021より下流側でガスライン102に接続(合流)する循環ガスライン1032を有すること以外は、前記第5実施形態のガス処理システム1と同様である。
Hereinafter, the gas processing system of the sixth embodiment will be described focusing on the differences from the first to fifth embodiments, and the description of the same matters will be omitted.
The gas processing system 1 of the sixth embodiment further includes a
かかる構成によれば、ガス解析部9によりブロス接触ガス精製部4から排出されたガスの成分を解析し、この解析結果に基づいて、不純物の濃度が有機物質生成部5のガス資化性細菌に悪影響を与える程度であると判断した場合には、循環ガスライン1032を介してガスを、再度ブロス接触ガス精製部4に供給(返還)することができる。これにより、ガス中の不純物の濃度が所定の値より低くなるまで、ガスを十分に精製することができる。
According to this configuration, the gas component discharged from the broth contact
なお、ガスライン103と循環ガスライン1032との分岐部またはその近傍には、図示しないバルブが設けられており、ガスのブロス接触ガス精製部4への戻し量と有機物質生成部5への供給量とを調整し得るようになっている。
このような第6実施形態においても、前記第1〜第5実施形態と同様の作用・効果が得られる。
A valve (not shown) is provided at or near the branch portion between the
Also in the sixth embodiment, the same operations and effects as in the first to fifth embodiments can be obtained.
また、ブロス接触ガス精製部4から排出されたガスは、ブロス接触ガス精製部4に返還する構成に代えて、ガス化炉2またはガス精製部3に返還する構成としてもよいし、ガス化炉2、ガス精製部3およびブロス接触ガス精製部4のうちの2つまたは3つに返還するようにしてもよい。いずれの部分にブロス接触ガス精製部4から排出されたガスを返還するのかは、例えば、ブロス接触ガス精製部4から排出されたガス中の不純物の濃度や種類に応じて選択するようにすればよい。
Further, the gas discharged from the broth contact
<第7実施形態>
次に、本発明のガス処理システムの第7実施形態について説明する。
図7は、本発明のガス処理システムの第7実施形態を示すブロック図である。
<Seventh embodiment>
Next, a seventh embodiment of the gas treatment system of the present invention will be described.
FIG. 7 is a block diagram showing a seventh embodiment of the gas processing system of the present invention.
以下、第7実施形態のガス処理システムについて、前記第1〜第6実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第7実施形態のガス処理システム1は、さらに、液体ライン203の途中(液体ライン203と分岐液体ライン2031との分岐部)に設けられ、ブロス接触ガス精製部4から排出されるブロス(培養液)のガス資化性細菌および/またはガス資化性細菌由来の成分の状態を解析する細菌解析部10を有すること以外は、前記第1実施形態のガス処理システム1と同様である。
Hereinafter, the gas processing system according to the seventh embodiment will be described with a focus on differences from the first to sixth embodiments, and description of similar matters will be omitted.
The gas treatment system 1 of the seventh embodiment is further provided in the middle of the liquid line 203 (a branch portion between the
ここで、ガス資化性細菌および/またはガス資化性細菌由来の成分の状態を評価するための項目としては、例えば、ガス資化性細菌の生死、RNA発現量(特に、mRNA発現量)、DNA変異、タンパク質発現量、タンパク質活性等が挙げられ、これらのうちの1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。 Here, as an item for evaluating the state of the gas-assimilating bacterium and / or the component derived from the gas-assimilating bacterium, for example, life and death of the gas-assimilating bacterium, RNA expression level (particularly, mRNA expression level) DNA mutation, protein expression level, protein activity and the like, and one of these can be used alone or in combination of two or more.
かかる構成によれば、細菌解析部10の解析により、ガス資化性細菌の生菌数が少なく、かつRNA発現量やタンパク質発現量が低い場合、この解析結果に基づいて、有機物質生成部5からブロス接触ガス精製部4へのブロスの供給量が不十分であると判断することができる。このため、液体ライン201に設けられたポンプを制御して、有機物質生成部5からブロス接触ガス精製部4へのブロスの供給量を増大させることができる。
According to this configuration, when the number of viable bacteria of gas-assimilating bacteria is small and the RNA expression level and the protein expression level are low as a result of analysis by the
また、細菌解析部10の解析により、ガス資化性細菌の生菌数が極端に減少している場合、この解析結果に基づいて、ガス資化性細菌の状態(成育)に悪影響を及ぼす不純物が
ガス中に存在すると判断することができる。かかる不純物は、有機物質回収部6への悪影響も大きいと考えられるため、その程度によっては、ブロス接触ガス精製部4から排出されるブロスを有機物質回収部6へ供給することなく、分岐液体ライン2031を介して廃棄することができる。
Further, when the number of viable bacteria of the gas assimilating bacteria is extremely reduced by the analysis of the
このような第7実施形態においても、前記第1〜第6実施形態と同様の作用・効果が得られる。
なお、前記第6実施形態と同様の循環ガスライン1032を設け、ブロス接触ガス精製部4から排出されるブロス中のガス資化性細菌および/またはガス資化性細菌由来の成分の状態変化が安定または改善するまで、ブロス接触ガス精製部4から排出されるガスを循環ガスライン1032介して、再度、ブロス接触ガス精製部4に供給するように構成してもよい。これにより、有機物質生成部5におけるガス資化性細菌への悪影響をより低減することができる。
Also in the seventh embodiment, the same operations and effects as in the first to sixth embodiments can be obtained.
In addition, the
<第8実施形態>
次に、本発明のガス処理システムの第8実施形態について説明する。
図10は、本発明のガス処理システムの第8実施形態を示すブロック図である。
<Eighth Embodiment>
Next, an eighth embodiment of the gas treatment system of the present invention will be described.
FIG. 10 is a block diagram showing an eighth embodiment of the gas processing system of the present invention.
以下、第8実施形態のガス処理システムについて、前記第1〜第7実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第8実施形態のガス処理システム1は、前記第5実施形態と同様のガス解析部9および前記第7実施形態と同様の細菌解析部10の双方を有すること以外は、前記第1実施形態のガス処理システム1と同様である。
Hereinafter, the gas processing system of the eighth embodiment will be described focusing on the differences from the first to seventh embodiments, and the description of the same matters will be omitted.
The gas treatment system 1 of the eighth embodiment is the same as that of the first embodiment, except that it has both the gas analysis unit 9 similar to the fifth embodiment and the
かかる構成によれば、I:ガス解析部9において、所定濃度を上回る既知の不純物が検出された場合、II:ガス解析部9において、濃度に係らず、未知の不純物が検出された場合、III:ガス解析部9において、既知の不純物が所定濃度以下で検出(不検出を含む)され、かつ未知の不純物が不検出であるが、細菌解析部10において、ガス資化性細菌に異常が検出された場合等には、有機物質回収部6への悪影響を考慮して、その程度によっては、ブロス接触ガス精製部4から排出されるブロスを有機物質回収部6へ供給することなく、分岐液体ライン2031を介して廃棄することができる。
According to such a configuration, when I: a known impurity exceeding a predetermined concentration is detected in the gas analyzing unit 9, II: when an unknown impurity is detected regardless of the concentration in the gas analyzing unit 9, III : The gas analysis unit 9 detects a known impurity at a predetermined concentration or less (including non-detection) and the unknown impurity is not detected, but the
このような第8実施形態においても、前記第1〜第7実施形態と同様の作用・効果が得られる。
なお、本実施形態においても、前記第6実施形態と同様の循環ガスライン1032を設け、ブロス接触ガス精製部4から排出されるブロス中のガス資化性細菌および/またはガス資化性細菌由来の成分の状態変化が安定または改善するまで、ブロス接触ガス精製部4から排出されるガスを循環ガスライン1032介して、再度、ブロス接触ガス精製部4に供給するように構成してもよい。これにより、有機物質生成部5におけるガス資化性細菌への悪影響をより低減することができる。
Also in the eighth embodiment, the same operation and effect as in the first to seventh embodiments can be obtained.
In this embodiment, the same circulating
<第9実施形態>
次に、本発明のガス処理システムの第9実施形態について説明する。
図9は、本発明のガス処理システムの第9実施形態を示すブロック図である。
<Ninth Embodiment>
Next, a ninth embodiment of the gas treatment system of the present invention will be described.
FIG. 9 is a block diagram showing a ninth embodiment of the gas processing system of the present invention.
以下、第9実施形態のガス処理システムについて、前記第1〜第8実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第9実施形態のガス処理システム1は、液体ライン201に代えて、ガス資化性細菌を予備培養する予備培養部11を有すること以外は、前記第1実施形態のガス処理システム1と同様である。
Hereinafter, the gas processing system according to the ninth embodiment will be described with a focus on differences from the first to eighth embodiments, and description of similar matters will be omitted.
The gas processing system 1 of the ninth embodiment is the same as the gas processing system 1 of the first embodiment, except that it has a
予備培養部11の液体排出口には、液体ライン205が接続されている。この液体ライン205は、分岐液体ライン2051と分岐液体ライン2052とに分岐し、分岐液体ライン2051がブロス接触ガス精製部4の液体供給口に接続され、分岐液体ライン2052が有機物質生成部5の液体供給口に接続されている。
A
なお、分岐液体ライン2051と分岐液体ライン2052との分岐部またはその近傍には、図示しないバルブが設けられており、予備培養部11から排出されるブロス(培養液)をブロス接触ガス精製部4および有機物質生成部5のいずれに供給するのかを切り替え可能になっている。
Note that a valve (not shown) is provided at or near the branch portion between the
予備培養部11は、前記第1実施形態で挙げたのと同様の培養器で構成することができる。この予備培養部11は、ガス資化性細菌の種菌を培養する部分であるため、これを構成する培養器のサイズは、有機物質生成部5を構成する培養器のサイズより小さく設定される。
The
従来では、予備培養部11において培養され、有機物質生成部5に供給されることなく、所定時間を経過したガス資化性細菌は、破棄されていたが、本実施形態のように、ブロス接触ガス精製部4で再利用(有効利用)することにより、有機物質の製造コストの低減を図ることができる。
Conventionally, gas-assimilating bacteria that have been cultured in the
また、この場合、ブロス接触ガス精製部4に供給されるガス資化性細菌は、若干活性が低下しているものの、十分に健全な状態であるため、ガス中の不純物の高い除去能を有し、有機物質の良好な生成能も保持している。したがって、有機物質の回収率も向上する。
In this case, the gas-assimilating bacterium supplied to the broth contact
このような第9実施形態においても、前記第1〜第8実施形態と同様の作用・効果が得られる。
なお、分岐液体ライン2051の途中には、前記第3実施形態と同様の破壊処理部7を設けるようにしてもよい。これにより、前記第3実施形態と同様の作用・効果が得られる。
Also in the ninth embodiment, the same operations and effects as in the first to eighth embodiments can be obtained.
In addition, you may make it provide the destruction processing part 7 similar to the said 3rd Embodiment in the middle of the
以上のようなガス処理システム1では、有機物質生成部5において用いるガス資化性細菌と同一のガス資化性細菌をブロス接触ガス精製部4において細菌として用いた。しかしながら、ブロス接触ガス精製部4において用いる細菌は、有機物質生成部5において用いるガス資化性細菌と異なっていてもよい。ただし、有機物質生成部5において用いるガス資化性細菌と同一の有機物質を主成分として生成する細菌であることが好ましい。
In the gas processing system 1 as described above, the same gas-assimilating bacterium as the gas-assimilating bacterium used in the organic
これは、同一の有機物質を主成分として生成する細菌は、近い構造を有するとともに、同一または極めて近いタンパク質、DNA等を発現し、有機物質生成部5において用いるガス資化性細菌に悪影響を与えるガス中の不純物を効率よくかつ十分に除去することが可能なためである。
This is because the bacteria that produce the same organic substance as the main component have a similar structure and express the same or very similar protein, DNA, etc., and adversely affect the gas-utilizing bacteria used in the organic
以上、本発明のガス処理システムおよびガス処理装置について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。例えば、本発明のガス処理システムおよびガス処理装置は、それぞれ他の任意の構成を有していてもよいし、同様の機能を発揮する任意の構成と置換されていてよい。
例えば、ガス処理システムおよびガス処理装置は、前記第1〜第9実施形態のうちの任意の2以上の構成を組み合わせてもよい。
As mentioned above, although the gas processing system and gas processing apparatus of this invention were demonstrated, this invention is not limited to these. For example, the gas processing system and the gas processing apparatus of the present invention may have other arbitrary configurations, respectively, or may be replaced with an arbitrary configuration that exhibits the same function.
For example, the gas processing system and the gas processing apparatus may combine any two or more configurations of the first to ninth embodiments.
1 ガス処理システム
2 ガス化炉
3 ガス精製部
4 ブロス接触ガス精製部
5 有機物質生成部
6 有機物質回収部
7 破壊処理部
8a、8b 固液分離部
9 ガス解析部
10 細菌解析部
11 予備培養部
101 ガスライン
102 ガスライン
1021 分岐ガスライン
103 ガスライン
1031 分岐ガスライン
1032 循環ガスライン
201 液体ライン
202 液体ライン
203 液体ライン
2031 分岐液体ライン
204 液体ライン
205 液体ライン
2051 分岐液体ライン
2052 分岐液体ライン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas treatment system 2
Claims (18)
ガス資化性細菌の発酵作用により、前記ガスから有機物質を生成する有機物質生成部と、
前記ガス生成部と前記有機物質生成部との間に設けられ、前記ガスを細菌および/または細菌由来の成分に接触させることにより、前記ガスを精製する第1のガス精製部とを有し、
前記第1のガス精製部において前記ガスを精製した際に、前記ガス中に含まれる前記一酸化炭素の量が低下する割合が10%未満であることを特徴とするガス処理システム。 A gas generating section for burning a carbon source to generate a gas containing carbon monoxide (CO);
An organic substance generating unit that generates an organic substance from the gas by the fermentation action of gas-assimilating bacteria;
A first gas purification unit that is provided between the gas generation unit and the organic substance generation unit and purifies the gas by bringing the gas into contact with bacteria and / or bacteria-derived components;
The gas processing system according to claim 1, wherein when the gas is purified in the first gas purification unit, a rate at which the amount of the carbon monoxide contained in the gas decreases is less than 10%.
前記細菌および/または前記細菌由来の成分は、前記ガス資化性細菌を含む液体として前記予備培養部から前記第1のガス精製部に供給されるように構成されている請求項2に記載のガス処理システム。 Furthermore, it has a pre-culture unit for pre-culturing the gas-assimilating bacteria,
The said bacteria and / or the component derived from the said bacteria are comprised so that it may be supplied to the said 1st gas refinement | purification part from the said preculture part as the liquid containing the said gas assimilation bacteria. Gas processing system.
前記ガス解析部の解析結果に基づいて、前記第1のガス精製部から排出された前記ガスを、再度、前記ガス生成部、前記第1のガス精製部および前記第2のガス精製部のうちの少なくとも1つに供給するように構成されている請求項8に記載のガス処理システム。 And a gas analysis unit that analyzes at least one of the gas component supplied to the first gas purification unit and the gas component discharged from the first gas purification unit,
Based on the analysis result of the gas analysis unit, the gas discharged from the first gas purification unit is once again out of the gas generation unit, the first gas purification unit, and the second gas purification unit. The gas treatment system of claim 8, wherein the gas treatment system is configured to supply to at least one of the following.
および/または前記細菌由来の成分を含む液体を廃棄するように構成されている請求項9または10に記載のガス処理システム。 The structure according to claim 9 or 10, wherein the liquid containing the bacteria and / or the components derived from the bacteria discharged from the first gas purification unit is discarded based on an analysis result of the gas analysis unit. The gas treatment system described.
ガス資化性細菌の発酵作用により、前記ガスから有機物質を生成する有機物質生成部と、
前記ガス生成部と前記有機物質生成部との間に設けられ、前記ガスを細菌および/または細菌由来の成分に接触させることにより、前記ガスを精製する第1のガス精製部とを有し、
前記第1のガス精製部において前記ガスを精製した際に、前記ガス中に含まれる前記一酸化炭素の量が低下する割合が10%未満であることを特徴とするガス処理装置。 A gas processing device used by being connected to a gas generating device including a gas generating unit that generates a gas containing carbon monoxide (CO) by burning a carbon source,
An organic substance generating unit that generates an organic substance from the gas by the fermentation action of gas-assimilating bacteria;
A first gas purification unit that is provided between the gas generation unit and the organic substance generation unit and purifies the gas by bringing the gas into contact with bacteria and / or bacteria-derived components;
The gas processing apparatus according to claim 1, wherein when the gas is purified in the first gas purification unit, a rate at which the amount of the carbon monoxide contained in the gas decreases is less than 10%.
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