JP2022512970A - 生物学的インク及びコーティング、並びに関連する方法 - Google Patents
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Abstract
開示される方法、並びに関連するシステム及び装置は、微生物バイオマスから顔料を製造することに関する。顔料は、設計された黒色顔料であってよい。方法は、微生物バイオマスが炭化される熱処理工程を含んでよい。炭化された状態及び炭化前の状態のバイオマスは、化学的に及び／又は機械的に洗浄され得る。別の工程では、バイオマスは、粉末化プロセスの粉砕を介して粉砕される。粉砕／粉末化は、プロセスの様々ないかなる時点で行われてもよい。いくつかの実施形態では、バイオマスは、０．～１００ミクロンの粒子サイズを有する。【選択図】図１
Description
関連出願の相互参照
本出願は、全内容が参照により本明細書に援用される２０１８年１１月７日に出願された「ＢＩＯＬＯＧＩＣＡＬ ＩＮＫＳ ＡＮＤ ＣＯＡＴＩＮＧＳ ＡＮＤ ＡＳＳＯＣＩＡＴＥＤ ＭＥＴＨＯＤＳ，ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国仮特許出願第６２／７５６／９６８号の優先権を、米国特許法第１１９条（ｅ）の下で主張するものである。
本出願は、全内容が参照により本明細書に援用される２０１８年１１月７日に出願された「ＢＩＯＬＯＧＩＣＡＬ ＩＮＫＳ ＡＮＤ ＣＯＡＴＩＮＧＳ ＡＮＤ ＡＳＳＯＣＩＡＴＥＤ ＭＥＴＨＯＤＳ，ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国仮特許出願第６２／７５６／９６８号の優先権を、米国特許法第１１９条（ｅ）の下で主張するものである。
開示される技術は、微生物バイオマスからの顔料及び着色剤の製造全般に関する。
顔料及び着色剤は、年間３００億ドル以上の産業である。しかし、これらの組成物の製造は、ヒトの健康及び環境に対して有害であり得る毒性のバイオプロダクトの生成を伴うものである。無毒性のバイオマスから顔料を作り出すこれまでの試みは、ほとんどの工業的用途に適するように充分に小さい粒子サイズを製造する能力という点で制限されてきた。したがって、持続可能な資源から工業的要求に適する顔料／着色剤を製造する方法が、本技術分野において求められている。
設計されたカーボンブラック顔料を、微生物バイオマスから、微生物バイマスの熱処理を行って炭化バイオマスを形成すること；炭化バイオマスを洗浄すること；及び炭化バイオマスを約０．０１ミクロン～約１００ミクロンの粒子サイズに粉砕して、粉末化微生物炭（microbechar）を形成すること、によって製造するための方法が開示される。ある特定の態様では、微生物バイオマスは、複数の原核細胞を含む。例示的な態様では、複数の原核細胞は、２０μｍ未満の平均サイズを有する。ある特定の実行によると、微生物バイオマスは、脱色した原核細胞を含む。例示的な実施形態では、脱色した原核細胞は、アルスロスピラ属（Arthrospira）である。
ある特定の実施形態では、方法は、熱処理工程の前に、微生物バイオマスを洗浄する工程をさらに含む。実行では、洗浄工程は、水による。さらなる実行では、洗浄は、酸洗浄であり、例えば、微生物バイオマスは、１．５などの酸性ｐＨの溶液中でインキュベートされる。例示的な実行では、酸洗浄に続いて、１又は複数の水洗浄が行われてよい。さらなる実行では、酸洗浄に続いて、又は酸洗浄の代わりに、塩基性溶液での洗浄が行われてもよい。
さらなる態様によると、炭化バイオマスの洗浄は、酸洗浄である。例示的な実施形態では、酸洗浄は、炭化バイオマスを、約２未満で安定化されたｐＨの溶液中に浸漬することを含む。これらの実行の例示的な実施形態では、炭化バイオマスは、低下されたｐＨで、約１分間～約１時間の時間長さにわたる。さらなる実行では、酸洗浄に続く工程は、炭化バイオマスを酸洗浄後に水で洗浄することである。これらの実行の例示的な態様では、酸洗浄及び続いての水洗浄によって、多孔性微生物炭が生成する。
ある特定の態様によると、粉砕工程は、ボール／メディアミル、ロングギャップミル、空気分級、ジェットミル、三本ロールミル、バスケットミル、クライオミル、及びサイクロンミルから成る群より選択される装置によって行われる。ある特定の実行では、粉砕工程は、ジョークラッシャー、ハンマーミル、ソーミル、インパクトドライヤーミル、造粒機、断裁機、インパクトドライヤーミル、砕塊機、ナイフミル、ピンミル、ローラークラッシャー、ロータリーミル、振動タンブラー、又は磁気タンブラーを用いずに行われ、したがって、プロセスのコスト及び複雑性が低減される。ある特定の別の選択肢としての実施形態では、粉砕工程は、アンモニア凍結爆砕法、スチーム加水分解法、及び湿潤酸化法から成る群より選択される方法で行われる。
例示的な実施形態では、粉砕工程は、粉末化微生物炭の平均粒子サイズ径が約１０ミクロン未満となるまで行われる。
本明細書において、微生物バイオマス由来の、約０．０１ミクロン～約１００ミクロンの粒子サイズを有する炭化バイオマスを含む設計されたカーボンブラック顔料もさらに開示される。
本明細書において、微生物バイオマス由来の、約０．０１ミクロン～約１００ミクロンの粒子サイズを有する炭化バイオマスを含む設計されたカーボンブラック顔料もさらに開示される。
複数の実施形態が開示されるが、当業者であれば、開示される装置、システム、及び方法の例示的な実施形態を示し記載する以下の詳細な記述から、本開示のなお他の実施形態が明らかとなるであろう。認識されるように、開示される装置、システム、及び方法は、すべて本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な明白な態様での改変が可能である。したがって、図面及び詳細な記述は、限定するものとしてではなく、本質的に例示するものとして見なされるべきである。
本明細書において、範囲は、「約」１つの特定の値、から、及び／又は「約」別の特定の値、まで、として表され得る。そのような範囲が表される場合、さらなる態様は、１つの特定の値から、及び／又は他の特定の値までを含む。同様に、先行詞「約」の使用によって値が近似として表される場合、特定の値がさらなる態様を形成することは理解される。さらに、各範囲の終点が、他の終点と関連して、及び他の終点とは独立して、これらの両方で意味を持つことは理解される。また、本明細書において数多くの値が開示され、その各値が、その値自体に加えて、「約」その特定の値、としても本明細書において開示されることも理解される。例えば、「１０」の値が開示される場合、「約１０」も開示される。また、２つの特定の単位の間にある各単位も開示されることも理解される。例えば、１０及び１５が開示される場合、１１、１２、１３、及び１４も開示される。
本明細書及び最後にある請求項における、組成物中の特定の要素又は成分の重量部の言及は、その要素又は成分と、重量部が表されている組成物又は物品中の他のいずれかの要素又は成分との間の重量の関係を示すものである。したがって、２重量部の成分Ｘ及び５重量部の成分Ｙを含有する配合物の場合、Ｘ及びＹは、２：５の重量比で存在し、配合物中に追加の成分が含有されているかどうかに関わらず、その比で存在する。
成分の重量パーセント（重量％）は、特にそうでないことが記載されていない限り、その成分が含まれている製剤又は組成物の総重量に基づいている。
本明細書で用いられる場合、「所望に応じた」又は「所望に応じて」の用語は、続いて記載されるイベント又は状況が、発生しても又は発生しなくてもよいこと、並びにその記載が、前記イベント又は状況が発生する場合及びそれが発生しない場合を含むことを意味している。
本明細書で用いられる場合、「所望に応じた」又は「所望に応じて」の用語は、続いて記載されるイベント又は状況が、発生しても又は発生しなくてもよいこと、並びにその記載が、前記イベント又は状況が発生する場合及びそれが発生しない場合を含むことを意味している。
設計されたカーボンブラック顔料を、微生物バイオマスから、微生物バイマスの熱処理を行って炭化バイオマスを形成すること；炭化バイオマスを洗浄すること；及び炭化バイオマスを約０．０１ミクロン～約１００ミクロンの粒子サイズに粉砕して、粉末化微生物炭を形成すること、によって製造するための方法が開示される。ある特定の態様では、微生物バイオマスは、複数の原核細胞を含む。例示的な態様では、複数の原核細胞は、２０μｍ未満の平均サイズを有する。ある特定の実行によると、微生物バイオマスは、脱色した原核細胞を含む。例示的な実施形態では、脱色した原核細胞は、アルスロスピラ属である。
ある特定の実施形態では、方法は、熱処理工程の前に、微生物バイオマスを洗浄する工程をさらに含む。実行では、洗浄工程は、水による。さらなる実行では、洗浄は、酸洗浄であり、例えば、微生物バイオマスは、１．５などの酸性ｐＨの溶液中でインキュベートされる。例示的な実行では、酸洗浄に続いて、１又は複数の水洗浄が行われてよい。さらなる実行では、酸洗浄に続いて、又は酸洗浄の代わりに、塩基性溶液での洗浄が行われてもよい。
ある特定の態様では、微生物バイオマスは、熱処理工程の前に乾燥される。例示的な実行では、微生物バイオマスは、熱処理工程の前に、およそ周囲温度～約３００℃の温度で乾燥される。ある特定の実施形態では、熱処理工程は、約１秒間～約２４時間の時間長さにわたって行われる。例示的な実行では、時間長さは、約５分間～約４０分間である。さらなる実行では、時間長さは約１０分間である。
ある特定の実行では、熱処理工程は、所定の終点に到達するまで行われる。例示的な実施形態では、熱処理工程は、炭化バイオマスが約２０％～約７５％の固定炭素を含むまで行われる。さらなる実施形態では、熱処理工程は、炭化バイオマス中の近似揮発分レベルが約２５％未満となるまで行われる。なおさらなる実施形態では、熱処理工程は、炭化バイオマス中の酸素濃度が約２０％未満となるまで行われる。なおさらなる実施形態では、熱処理工程は、酸素濃度が約１０％未満となるまで行われる。なおさらなる実施形態では、熱処理工程は、炭化バイオマス中の灰分濃度が約２０％未満となるまで行われる。さらなる実行によると、熱処理工程の終点は、炭化バイオマスが所定の固定炭素対酸素比を有する時点で達成される。これらの実施形態の例示的な実行では、熱処理の終点は、炭化バイオマスの最終酸素対最終炭素比が、約０．３０未満の酸素対炭素（例：３部の最終酸素対１０部の最終炭素）である時点で到達される。
さらなる態様によると、炭化バイオマスの洗浄は、酸洗浄である。例示的な実施形態では、酸洗浄は、炭化バイオマスを、約２未満で安定化されたｐＨの溶液中に浸漬することを含む。これらの実行の例示的な実施形態では、炭化バイオマスは、低下されたｐＨで、約１分間～約１時間の時間長さにわたる。さらなる実行では、酸洗浄に続く工程は、炭化バイオマスを酸洗浄後に水で洗浄することである。これらの実行の例示的な態様では、酸洗浄及び続いての水洗浄によって、多孔性微生物炭が生成する。
ある特定の態様によると、粉砕工程は、ボール／メディアミル、ロングギャップミル、空気分級、ジェットミル、三本ロールミル、バスケットミル、クライオミル、及びサイクロンミルから成る群より選択される装置によって行われる。ある特定の実行では、粉砕工程は、ジョークラッシャー、ハンマーミル、ソーミル、インパクトドライヤーミル、造粒機、断裁機、インパクトドライヤーミル、砕塊機、ナイフミル、ピンミル、ローラークラッシャー、ロータリーミル、振動タンブラー、又は磁気タンブラーを用いずに行われ、したがって、プロセスのコスト及び複雑性が低減される。ある特定の別の選択肢としての実施形態では、粉砕工程は、アンモニア凍結爆砕法、スチーム加水分解法、及び湿潤酸化法から成る群より選択される方法で行われる。
例示的な実施形態では、粉砕工程は、粉末化微生物炭の平均粒子サイズ径が約１０ミクロン未満となるまで行われる。
粉末化微生物炭は、本明細書で開示される方法に従う様々な下流の適用のために、さらに処理又は改質されてもよい。
粉末化微生物炭は、本明細書で開示される方法に従う様々な下流の適用のために、さらに処理又は改質されてもよい。
微生物バイオマス
本明細書で開示又は考慮される様々な実施形態は、植物細胞、細菌、及び光合成微生物を含む独立栄養及び／又は従属栄養バイオマスの、インク、コーティング、及び／又は着色剤としての使用に関する。天然から得られた細胞、設計された細胞、及び／又は処理された細胞が、ある特定の色付け／着色された細胞／培養物を得るために用いられ得る。ある特定の実行は、インク及び他の製剤中の代替着色剤として作用する部分細胞又は全細胞の使用に関し、それによって、細胞からの着色分子の抽出は必要とされない。
本明細書で開示又は考慮される様々な実施形態は、植物細胞、細菌、及び光合成微生物を含む独立栄養及び／又は従属栄養バイオマスの、インク、コーティング、及び／又は着色剤としての使用に関する。天然から得られた細胞、設計された細胞、及び／又は処理された細胞が、ある特定の色付け／着色された細胞／培養物を得るために用いられ得る。ある特定の実行は、インク及び他の製剤中の代替着色剤として作用する部分細胞又は全細胞の使用に関し、それによって、細胞からの着色分子の抽出は必要とされない。
ある特定の実行では、微生物バイオマスは、複数の原核細胞を含む。例示的な態様では、複数の原核細胞は、２０μｍ未満の平均単一細胞サイズを有する。ある特定の実行によると、微生物バイオマスは、脱色した原核細胞を含む。例示的な実施形態では、脱色した原核細胞は、アルスロスピラ属である。
様々な実行は、コロニー形成タイプの細菌、藻類、及び藍藻類を用いる。様々な実行では、インクの製剤が有する凝集物の径は、１００ミクロン未満である。本開示の１つの態様は、顔料部分が約０．０１～１００ミクロンである実行に関する。このサイズが、濃い色を得ることができるように、許容される密度まで分散する顔料粒子の量を増加させることを可能とすることは理解される。様々な実行では、０．０１～１００ミクロンのサイズは、いくつかの方法で実現することができる。ある特定の実行では、サイズは、適切なサイズの生物細胞を増殖させることによって実現することができる。別の選択肢としての実行では、サイズは、細胞又は細胞凝集物を適正なサイズ（０．０１～１００ミクロン）まで粉砕することによって実現することができる。なお別の実行では、０．０１～１００ミクロン径の細胞、さらには凝集物の粉砕の両方が用いられてもよい。
ある特定の実行によると、微生物バイオマスは、複数の微生物細胞を含む。開示される微生物の方法に適する微生物細胞としては、微細藻類、藻類、大型藻類、藍藻類、真菌、及び細菌を含む従属栄養、独立栄養、混合栄養、又は好極限性微生物が挙げられる。ある特定の実行では、複数の細胞は、前述の細胞の混合物である。ある特定の実施形態によると、複数の微生物細胞を含む微生物は、以下から選択される１又は複数である：シネコシスティス属（Synechocystis）ＰＣＣ ６８０３、シネココッカス属（Synechococcus）ＰＣＣ ６７１７、シネココッカス属ＰＣＣ ６３０１、シネココッカス属ＩＵ ６２５、シネココッカス属ＰＣＣ ６３１２ シネココッカスエロンゲート（Synechococcus elongates）ＰＣＣ ７９４２、ノストック属種（Nostoc sp.）、シネココッカス属６９１１、シネココッカスレオポリエンシス（Synechococcus leopoliensis）、プランクトラックスルベセンス（plankthorax rubescens）、シネココッカス属ＰＣＣ ７００２、アルソスピラプラテンシス（Arthospira platensis）ＰＣＣ ７３４５、ヘマトコッカスプルバイリス（Haematococcus pluvailis）、ナビクラペリクロサ（Navicula pelliculosa）、クリプロモナスエロサ（Cryptomonas erosa）、ロドモナスミヌタ（Rhodomonas minuta）、ポルフィリジウムプルプレウム（Porphyridium purpureum）、フェオダクチルムトリコムツム（Phaeodactylum tricomutum）、ナンノクロロプシス属種、シネコシスティス属種、シネココッカス属種、ノストック属種、プランクトラックス属種、アルソスピラ属種、ヘマトコッカス属種、ナビクラ属種、クリプトモナス属種、ロドモナス属種、ポルフィリジウム属種、フェオダクチルム属種、ナンノクロロプシス属種、ボルボックス属種（Volvox sp.）、アナベナ属種（Anabena sp.）、クロレラ属種、ユーグレナ属種（Euglena sp.）、アクナンテス属種（Achnantes sp.）、ボツリオコッカス属種（Botryococcus sp.）、キートケロス属種（Chaetoceros sp.）、クロオコックス属種（Chroococcus sp.）、コスマリウム属種（Cosmarium sp.）、ミクロシスチス属種（Microcystis sp.）、ミクロスポラ属種（Microspora sp.）、ペジアストルム属種（Pediastrum sp.）、セネデスムス属種（Scenedesmus sp.）、スピロギラ属種（Spirogyra sp.）、スピルリナ属種（Spirulina sp.）、ジグネマ属種（Zygnema sp.）、クロロビウム属種（Chlorobium sp.）、エスシェリシア属種（Escherichia sp.）、スピリルム属種（Spirillum sp.）、クロモバクテリウム属種（Chromobacterium sp.）、ジャンシノバクテリウム属種（Janthinobacterium sp.）、ストレプトマイセス属種（Streptomyces sp.）、キサントモナス属種（Xanthomonas sp.）、サルシナ属種（Sarcina sp.）、セラチア属種（Serratia sp.）、リゾビウム属種（Rhizobium sp.）、プレボテラ属種（Prevotela sp.）、アクチノマイセス属種（Actinomyces sp.）、スタフィロコッカス属種（Staphylococcus sp.）、プロテウス属種（Proteus sp.）、ミクロコッカス属種（Micrococus sp.）、ルガモナス属種（Rugamonas sp.）、シュードモナス属種（Pseudomonas sp.）、ヘリコバクター属種（Helicobacter sp.）、サッカロマイセス属種（Saccharomyces sp.）、カンジダ属種（Candida sp.）、ロイコスポリジウム属種（Leucosporidium sp.）、ロドトルラ属種（Rhodotorula sp.）、シゾサッカロマイセス属種（Schizosaccharomyces sp.）、デッケル属種（Dekker sp.）、ブレッタノマイセス属種（Brettanomyces sp.）、シネコシスティス属種、シネココッカス属種、ノストック属種、プランクトラックス属種、アルソスピラ属種、ヘマトコッカス属種、ナビクラ属種、クリプトモナス属種、ロドモナス属種、ポルフィリジウム属種、フェオダクチルム属種、ナンノクロロプシス属種、ボルボックス属種、アナベナ属種、クロレラ属種、ユーグレナ属種、アクナンテス属種、ボツリオコッカス属種、キートケロス属種、クロオコックス属種、コスマリウム属種、ミクロシスチス属種、ミクロスポラ属種、ペジアストルム属種、セネデスムス属種、スピロギラ属種、スピルリナ属種、ジグネマ属種、クロロビウム属種、エスシェリシア属種、スピリルム属種、クロモバクテリウム属種、ジャンシノバクテリウム属種、ストレプトマイセス属種、キサントモナス属種、サルシナ属種、セラチア属種、リゾビウム属種、プレボテラ属種、アクチノマイセス属種、スタフィロコッカス属種、プロテウス属種、ミクロコッカス属種、ルガモナス属種、シュードモナス属種、ヘリコバクター属種、サッカロマイセス属種、カンジダ属種、ロイコスポリジウム属種、ロドトルラ属種、シゾサッカロマイセス属種、デッケル属種、及びブレッタノマイセス属種。当業者であれば、他の微生物も可能であることは理解される。
ある特定の実施形態によると、未処理微生物細胞の各々の径は、約１００ミクロン未満である。これらの実施形態のある特定の実行によると、微生物は、ヘマトコッカス、ユーグレナ、及び／又はオドンテラ属種である。
さらなる実行によると、未処理微生物細胞の各々の径は、約１０ミクロン未満である。これらの実施形態のある特定の実行によると、微生物は、以下のうちの１又は複数であってよい：プランクトラックス属種、アルソスピラ属種、シネコシスティス属種、シネココッカス属種、ノストック属種、プランクトラックス属種、アルソスピラ属種、ヘマトコッカス属種、ナビクラ属種、クリプトモナス属種、ロドモナス属種、ポルフィリジウム属種、フェオダクチルム属種、ナンノクロロプシス属種、アクナンテス属種、ボツリオコッカス属種、キートケロス属種、クロオコックス属種、コスマリウム属種、ミクロシスチス属種、ミクロスポラ属種、ペジアストルム属種、セネデスムス属種、スピロギラ属種、スピルリナ属種、ジグネマ属種、クロロビウム属種、エスシェリシア属種、スピリルム属種、クロモバクテリウム属種、ジャンシノバクテリウム属種、ストレプトマイセス属種、キサントモナス属種、サルシナ属種、セラチア属種、リゾビウム属種、プレボテラ属種、アクチノマイセス属種、スタフィロコッカス属種、プロテウス属種、ミクロコッカス属種、ルガモナス属種、シュードモナス属種、ヘリコバクター属種、サッカロマイセス属種、カンジダ属種、ロイコスポリジウム属種、ロドトルラ属種、シゾサッカロマイセス属種、デッケル属種、ブレッタノマイセス属種、ラクトバチルス属種（Lactobacillus sp.）、パイロコッカス属種（Pyrococcus sp.）、コリネバクテリウム属種（Corynebacterium sp.）、アスペルギルス（Aspergillus sp.）、バチルス属種（Bacillus sp.）、ストレプトコッカス属種（Streptococcus sp.）、アセトバクター属種（Acetobacter sp.）、クロストリジウム属種（Clostridium sp.）、トリコデルマ属種（Trichoderma sp.）、ペニシリウム属種（Penicillium sp.）、プロクロロコッカス属種（Prochlorococcus sp.）、アナベナ属種、クロレラ属種、サーモシネココッカス属種（Thermosynechococcus sp.）、クラミドモナス属種（Chlamydomonas sp.）、グロエオカプサ属種（Gloeocapsa sp.）、アナバエノプシス属種（Anabaenopsis sp.）、カロトリクス属種（Calothrix sp.）、オシラトリア属種（Oscillatoria sp.）、グロエバクター属種（Gloebacter sp.）、シアニディオシゾン属種（Cyanidioschyzon sp.）、クリプテコジニウム属種（Crypthecodinium sp.）、及び／又はガルディエリア属種（Galdieria sp.）。
ある特定の実施形態では、微生物バイオマスを含む複数の微生物細胞は、未処理の全細胞微生物を含む。別の選択肢としての実施形態では、微生物バイオマスは、破壊された微生物細胞（例：細胞壁及び／又は細胞膜の完全性が破壊された）を含む。これらの実施形態のある特定の態様では、微生物バイオマスは、破壊された微生物細胞成分を含む。これらの実施形態のある特定の実行によると、１又は複数の微生物成分が、微生物バイオマスから除去される。例示的な実行では、脂質、アミノ酸、ミネラル、及び／又は着色剤分子が、微生物バイオマスから除去される。
ある特定の実施形態では、複数の微生物細胞は、着色剤が除去されたものであるが、それ以外の点では細胞は無傷のままである。
微生物バイオマスの精製
１つの態様では、微生物バイオマスは、精製工程を受ける。ある特定の実行では、精製工程は、微生物バイオマスから増殖培地を除去する。さらなる実行によると、精製工程はさらに、細胞内成分の除去も含む。ある特定の実施形態によると、細胞内成分は、以下の成分：脂質、アミノ酸、ミネラル、及び着色剤分子のうちの１又は複数である。ある特定の実施形態では、除去された細胞成分は、前述の成分の組み合わせである。
微生物バイオマスの精製
１つの態様では、微生物バイオマスは、精製工程を受ける。ある特定の実行では、精製工程は、微生物バイオマスから増殖培地を除去する。さらなる実行によると、精製工程はさらに、細胞内成分の除去も含む。ある特定の実施形態によると、細胞内成分は、以下の成分：脂質、アミノ酸、ミネラル、及び着色剤分子のうちの１又は複数である。ある特定の実施形態では、除去された細胞成分は、前述の成分の組み合わせである。
ある特定の態様によると、細胞内成分は、機械的洗浄を、単独で、又は化学的洗浄プロセスと組み合わせて行うことによって除去される。ある特定の別の選択肢としての実施形態では、化学的洗浄は、機械的洗浄なしで行われてもよい。ある特定の態様では、精製工程は、塩、及び増殖培地の他の成分、並びに／又は本明細書で開示される処理工程のいずれかから発生する溶液を除去する。例示的な実施形態では、細胞増殖環境、細胞濃縮物、細胞溶液、及び 若しくは細胞粉末で見出される汚染物又は不要物質が、精製工程を通して除去される。
ある特定の態様では、化学的洗浄工程は、微生物バイオマスを、酸溶液（例：塩酸、ギ酸、酢酸、リン酸）、水、及び／又はリン酸緩衝生理食塩水溶液で洗浄することを含む。
ある特定の態様では、精製工程は、さらに、バイオマスを液体でリンスし、約１分間～約２４時間にわたってバイオマスをインキュベートすることを含む。ある特定の実行では、洗浄液は、水性の、有機の、又はイオン性の液体である。
ある特定の態様では、精製工程は、さらに、バイオマスを液体でリンスし、約１分間～約２４時間にわたってバイオマスをインキュベートすることを含む。ある特定の実行では、洗浄液は、水性の、有機の、又はイオン性の液体である。
これらの実施形態の例示的な態様では、バイオマスは、約－３０℃～約３００℃の温度でインキュベートされる。
これらの実施形態のある特定の例示的な態様では、微生物バイオマスは、リン酸洗浄液で処理され、（そして、１Ｍリン酸中の分散体とされ、７０℃で１時間、撹拌しながら消化（溶解）される。その後、熱が取り除かれ、懸濁液は、さらなる時間長さにわたって、室温で混合される。例示的な実施形態では、時間長さは、約２４時間である。これらの実施形態によると、長時間にわたる室温での消化によって、ミネラル不純物が可溶化され、続いてろ過され、脱イオン（ＤＩ）水を用いて洗浄される）。
これらの実施形態のある特定の例示的な態様では、微生物バイオマスは、リン酸洗浄液で処理され、（そして、１Ｍリン酸中の分散体とされ、７０℃で１時間、撹拌しながら消化（溶解）される。その後、熱が取り除かれ、懸濁液は、さらなる時間長さにわたって、室温で混合される。例示的な実施形態では、時間長さは、約２４時間である。これらの実施形態によると、長時間にわたる室温での消化によって、ミネラル不純物が可溶化され、続いてろ過され、脱イオン（ＤＩ）水を用いて洗浄される）。
なおさらなる実施形態によると、精製プロセスは、さらに、バイオマスを洗剤溶液でリンスすることを含む。
なおさらなる実施形態によると、精製工程は、さらに、微生物バイオマスの超音波処理を含む。
なおさらなる実施形態によると、精製工程は、さらに、微生物バイオマスの超音波処理を含む。
熱処理前洗浄
ある特定の実行では、微生物バイオマスは、熱処理の前に洗浄される。この洗浄工程は、精製工程に加えて、又はある特定の実行では精製工程の代わりに行われてよい。ある特定の実行では、熱処理前洗浄工程は行われない。ある特定の実施形態によると、洗浄は、酸洗浄である（例：ＨＣｌによるｐＨ１．５）。さらなる実施形態では、酸洗浄に続いて、１又は複数の水による洗浄が行われる。ある特定の実行では、酸洗浄は、以下の手順に従って行われてよく：炭化バイオマスが酸と共にインキュベートされ（例：１％塩酸（５００ｍＬのＤＩ水中に１５．９ｍＬ））、続いてＤＩ水で２回以上洗浄されてよい。これらの例示的な実施形態によると、各洗浄は、振とうインキュベーター中、周囲温度で約１５分間にわたって行われる。洗浄の後、炭化バイオマスは、遠心分離され、その後続いての洗浄又はさらなる処理のために再懸濁されてよい。
ある特定の実行では、微生物バイオマスは、熱処理の前に洗浄される。この洗浄工程は、精製工程に加えて、又はある特定の実行では精製工程の代わりに行われてよい。ある特定の実行では、熱処理前洗浄工程は行われない。ある特定の実施形態によると、洗浄は、酸洗浄である（例：ＨＣｌによるｐＨ１．５）。さらなる実施形態では、酸洗浄に続いて、１又は複数の水による洗浄が行われる。ある特定の実行では、酸洗浄は、以下の手順に従って行われてよく：炭化バイオマスが酸と共にインキュベートされ（例：１％塩酸（５００ｍＬのＤＩ水中に１５．９ｍＬ））、続いてＤＩ水で２回以上洗浄されてよい。これらの例示的な実施形態によると、各洗浄は、振とうインキュベーター中、周囲温度で約１５分間にわたって行われる。洗浄の後、炭化バイオマスは、遠心分離され、その後続いての洗浄又はさらなる処理のために再懸濁されてよい。
ある特定の実施形態では、精製工程及び／又は洗浄工程は、個々の細胞の構造的特徴に実質的な変化をもたらす。ある特定の別の選択肢としての実施形態では、精製工程及び／又は洗浄工程は、個々の細胞の構造的特徴に対してまったく影響を与えないか、又は最小限の影響を与える。
乾燥
ある特定の態様では、微生物バイオマスは、水分含有量を低下させて細胞を濃縮するために、乾燥される。ある特定の実行では、微生物バイオマスは、水分含有量が約１０％～２０％となるまで乾燥される。さらなる実施形態では、微生物バイオマスは、水分含有量が約５％以下に到達するまで乾燥される。乾燥工程は、本技術分野で公知の様々な技術に従って行われてよい。例示的な実施形態では、細胞は、ドラムろ過、ろ過／乾燥、デッドエンドろ過、精密ろ過、限外ろ過、加圧ろ過、真空ろ過、タンジェンシャルフローろ過、珪藻土ろ過、膜ろ過、磁気分離、正浸透、電気浮遊（electrofloation）、ローラープレス、ベルト型収穫機（belt harvesters）、キャピラリー抽出、単純な加熱／蒸発、ハイドロサイクロン、クロスフロー、支援分離（磁気、電気、誘電、音響）、粒床フィルタ、プレコートフィルタ、ディスクスタック遠心分離（disc stack centrifugation）、クロスフローろ過、デカンタ型遠心分離、スプレー乾燥、又は有機凝集（organic flocculation）によって乾燥される。乾燥は、その全内容が参照により本明細書に援用されるAdvancement and Challenges in Harvesting Techniques for Recovery of Microalgae Biomass, Difusa et. al、に記載の技術によって行われてもよい。
ある特定の態様では、微生物バイオマスは、水分含有量を低下させて細胞を濃縮するために、乾燥される。ある特定の実行では、微生物バイオマスは、水分含有量が約１０％～２０％となるまで乾燥される。さらなる実施形態では、微生物バイオマスは、水分含有量が約５％以下に到達するまで乾燥される。乾燥工程は、本技術分野で公知の様々な技術に従って行われてよい。例示的な実施形態では、細胞は、ドラムろ過、ろ過／乾燥、デッドエンドろ過、精密ろ過、限外ろ過、加圧ろ過、真空ろ過、タンジェンシャルフローろ過、珪藻土ろ過、膜ろ過、磁気分離、正浸透、電気浮遊（electrofloation）、ローラープレス、ベルト型収穫機（belt harvesters）、キャピラリー抽出、単純な加熱／蒸発、ハイドロサイクロン、クロスフロー、支援分離（磁気、電気、誘電、音響）、粒床フィルタ、プレコートフィルタ、ディスクスタック遠心分離（disc stack centrifugation）、クロスフローろ過、デカンタ型遠心分離、スプレー乾燥、又は有機凝集（organic flocculation）によって乾燥される。乾燥は、その全内容が参照により本明細書に援用されるAdvancement and Challenges in Harvesting Techniques for Recovery of Microalgae Biomass, Difusa et. al、に記載の技術によって行われてもよい。
ある特定の例示的な実施形態では、微生物バイオマスは、凝集によって乾燥される。これらの実施形態によると、多価金属塩が用いられ得る。ある特定の実施形態では、自己凝集が、例えばｐＨ８～１３で用いられ、高分子電解質、ポリマー、キトサン、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、及び／又は炭酸ナトリウムの添加によって誘発される。
熱処理
ある特定の実施形態によると、微生物バイオマスの乾燥に続いて、微生物バイオマスは、微生物炭を生成するために、熱処理を受ける。ある特定の態様では、熱処理は、反応容器中で行われる。例示的な実行では、反応容器は、生成プロセス中にいかなる追加のガスが導入されることも除外するために、密封することが可能である。１つの実施形態では、二酸化炭素、酸素、及び他のいずれかの反応性ガス種などの不要ないかなるガスも押し出すように、不活性ガスが容器に添加されてもよい。ある特定の別の選択肢としての実施形態では、全体としての燃焼温度を高め、チャンバー内での化学反応を促進するために、空気及び他の反応性ガスが、燃焼チャンバーに添加される。別の実施形態では、加熱プロセスの過程での異なる時点で様々な種類の反応を得るために、続いての工程で様々な種類の不活性及び反応性ガスが反応チャンバーに導入されてよい。適切な反応容器は、本技術分野で公知の様々な反応容器を含む。例示的な反応容器としては、限定されないが：バッチ反応器、ロータリーキルン（垂直又は水平）、シャフト炉、流動床、噴流床（sprouted bed）、同伴床、スクリュー反応器、ヘルスホフ多段焼却炉（herreshoff over/multiple hearth furnace）、Ｔｏｒｂｅｄ反応器、マイクロ波反応器、コンパクト移動床、ベルト乾燥機／反応器、及び固定床反応器が挙げられる。
ある特定の実施形態によると、微生物バイオマスの乾燥に続いて、微生物バイオマスは、微生物炭を生成するために、熱処理を受ける。ある特定の態様では、熱処理は、反応容器中で行われる。例示的な実行では、反応容器は、生成プロセス中にいかなる追加のガスが導入されることも除外するために、密封することが可能である。１つの実施形態では、二酸化炭素、酸素、及び他のいずれかの反応性ガス種などの不要ないかなるガスも押し出すように、不活性ガスが容器に添加されてもよい。ある特定の別の選択肢としての実施形態では、全体としての燃焼温度を高め、チャンバー内での化学反応を促進するために、空気及び他の反応性ガスが、燃焼チャンバーに添加される。別の実施形態では、加熱プロセスの過程での異なる時点で様々な種類の反応を得るために、続いての工程で様々な種類の不活性及び反応性ガスが反応チャンバーに導入されてよい。適切な反応容器は、本技術分野で公知の様々な反応容器を含む。例示的な反応容器としては、限定されないが：バッチ反応器、ロータリーキルン（垂直又は水平）、シャフト炉、流動床、噴流床（sprouted bed）、同伴床、スクリュー反応器、ヘルスホフ多段焼却炉（herreshoff over/multiple hearth furnace）、Ｔｏｒｂｅｄ反応器、マイクロ波反応器、コンパクト移動床、ベルト乾燥機／反応器、及び固定床反応器が挙げられる。
ある特定の態様では、細胞の熱処理は、熱分解、ガス化、燃焼、熱酸化分解、焙焼、及び熱水炭化から成る群より選択されるプロセスによって行われる。ある特定の実施形態では、熱処理工程は、上記プロセスの組み合わせを用いることを含む。
ある特定の実行によると、熱処理工程は、約１００℃～約２０００℃の温度範囲である。ある特定のさらなる実行では、温度範囲は、約１００℃～約１０００℃である。さらなる態様では、熱処理温度範囲は、２００℃～約８００℃である。さらなる態様では、熱処理温度範囲は、２５０℃～約７５０℃である。さらなる態様では、熱処理温度範囲は、３００℃～約７００℃である。さらなる態様では、熱処理温度範囲は、３５０℃～約７５０℃である。なおさらなる態様では、さらなる態様では、熱処理温度範囲は、４００℃～約７００℃である。なおさらなる実行では、熱処理工程は、約４００℃である。ある特定の例示的な実行では、温度は、段階的な区間で上昇される。ある特定の別の選択肢としての実行では、温度は、所定の区間にわたって一定の速度で上昇される。
ある特定の態様では、熱処理工程は、約１秒間～約２４時間の時間長さにわたって行われる。さらなる態様では、時間長さは、約からであり、熱処理工程は、約６００℃で、約５～７分間の時間長さにわたって行われる。
ある特定の実行によると、熱処理工程は、所定の終点に到達するまで行われる。例示的な実行によると、炭化バイオマスが約２０％～約７５％の固定炭素を含む時点で、終点に到達する。さらなる実施形態では、炭化バイオマスが約２０％～約５０％の固定炭素を含む時点で、終点に到達する。なおさらなる実施形態では、炭化バイオマスが約２０％～約３０％の固定炭素を含む時点で、終点に到達する。
さらなる実施形態では、熱処理工程は、炭化バイオマス中の近似揮発分レベルが約２５％未満となるまで行われる。さらなる実施形態では、熱処理工程は、炭化バイオマス中の近似揮発分レベルが約２０％未満となるまで行われる。なおさらなる実施形態では、熱処理工程は、炭化バイオマス中の近似揮発分レベルが約１５％～約２５％となるまで行われる。
なおさらなる実施形態では、熱処理工程は、炭化バイオマス中の酸素濃度が約２０％未満となるまで行われる。なおさらなる実施形態では、熱処理工程は、酸素濃度が約１０～１５％となるまで行われる。
なおさらなる実施形態によると、熱処理工程は、炭化バイオマス中の灰分濃度が約２０％未満となるまで行われる。ある特定のさらなる実施形態によると、熱処理工程は、炭化バイオマス中の灰分濃度が約１０％～２０％となるまで行われる。なおさらなる実施形態では、熱処理工程は、炭化バイオマス中の灰分濃度が約１０％未満となるまで行われる。
ある特定の態様では、熱処理工程の終点は、酸素と固定炭素との所定の比率によって定められる。これらの実施形態の例示的な実行では、熱処理の終点は、炭化バイオマスの最終酸素対最終炭素比が、約０．３０未満の酸素対炭素（例：３部の最終酸素対１０部の最終炭素）である時点で到達される。
ある特定の実施形態では、終点は、上記のパラメータの２つ以上が達成された時点で到達される。
粉砕
ある特定の実行では、細胞培養成分の粉砕が、０．０１ミクロン～１００ミクロンの値の粒子径サイズである許容される顔料粒子サイズ又は細胞凝集物径を得るために必要とされる。ある特定の実施形態では、粉砕工程は、乳鉢／乳棒、ロータリータンブラー、振動タンブラー、磁気タンブラー、ロールミル、ビーズミル撹拌器、ディスクミル、バスケットミル、ジェットミル、ボールミル、ジョークラッシャー、ローターミル、カッティングミル ナイフミル、クライオミル、ハンマーミル、ピンミル、サイクロンミル、及び分級ミルから成る群より選択される装置によって行われる。
粉砕
ある特定の実行では、細胞培養成分の粉砕が、０．０１ミクロン～１００ミクロンの値の粒子径サイズである許容される顔料粒子サイズ又は細胞凝集物径を得るために必要とされる。ある特定の実施形態では、粉砕工程は、乳鉢／乳棒、ロータリータンブラー、振動タンブラー、磁気タンブラー、ロールミル、ビーズミル撹拌器、ディスクミル、バスケットミル、ジェットミル、ボールミル、ジョークラッシャー、ローターミル、カッティングミル ナイフミル、クライオミル、ハンマーミル、ピンミル、サイクロンミル、及び分級ミルから成る群より選択される装置によって行われる。
さらなる実施形態によると、粉砕工程は、アンモニア凍結爆砕法、スチーム加水分解法、及び湿潤酸化法から成る群より選択される方法で行われる。
なおさらなる実施形態によると、粉砕工程は、超音波処理によって行われる。
なおさらなる実施形態によると、粉砕工程は、超音波処理によって行われる。
ある特定の実施形態によると、粉砕工程は、粉末化微生物炭の平均粒子サイズ径が約１０ミクロン未満となるまで行われる。
ある特定の実行では、粉砕工程は、炭化バイオマスに、１又は複数の機械的粉砕添加剤を粉砕の過程で添加することを含む。さらなる実施形態によると、１又は複数の機械的粉砕添加剤は、鋼鉄、クロム、ステンレス鋼、セラミック、ゴム、石器、アルミニウム、マグネシウム、ジルコニア、磁器、シリカ、及びガラスから成るリストより選択される。ある特定のさらなる実施形態によると、機械的粉砕添加剤は、約１／３２インチ～約５インチ径の範囲内の粒子サイズを有する。
ある特定の実行では、粉砕工程は、炭化バイオマスに、１又は複数の機械的粉砕添加剤を粉砕の過程で添加することを含む。さらなる実施形態によると、１又は複数の機械的粉砕添加剤は、鋼鉄、クロム、ステンレス鋼、セラミック、ゴム、石器、アルミニウム、マグネシウム、ジルコニア、磁器、シリカ、及びガラスから成るリストより選択される。ある特定のさらなる実施形態によると、機械的粉砕添加剤は、約１／３２インチ～約５インチ径の範囲内の粒子サイズを有する。
ある特定の態様では、粉砕工程は、炭化バイオマスに、１又は複数の化学的粉砕添加剤を粉砕の過程で添加することを含む。これらの実施形態のある特定の実行では、１又は複数の化学的粉砕添加剤は、分散剤、界面活性剤、湿潤剤、研磨剤、セッケン洗剤、超分散剤、非イオン性高ＨＬＢポリアルコキシル化界面活性剤、非イオン性ポリマー、消泡剤、水、樹脂、表面張力調整剤、疎水性アニオン性ポリマー、アセチレン系ジオール、及びアセチレンジオールから成るリストより選択される。
粉末化微生物炭の粉砕後改質
ある特定の実施形態によると、開示される方法はさらに、粉砕工程の後に、粉末化微生物炭を改質することを含む。ある特定の態様では、これらの粉砕後改質工程は、個々の粒子サイズを低下させようとするものである。さらなる態様では、これらの工程は、微生物炭を特定の用途に適するものとするために、粒子表面の所望される特性を実現するために行われる。ある特定の実施形態によると、粉砕後改質は、微生物炭の重金属含有量を低減しようとするものである。さらなる実施形態では、粉砕後処理は、可溶性の無機塩の除去及び、又は灰分含有量の低減を行おうとするものである。なおさらなる実施形態では、粉砕後改質は、全溶解固体濃度を低下させる。さらなる実行では、粉砕後改質は、ｐＨを調整すること及び、又は粒子の表面積を増加させることを含む。さらなる態様では、粉砕後処理は、微生物炭の水分含有量をさらに低下させようとするものである。
ある特定の実施形態によると、開示される方法はさらに、粉砕工程の後に、粉末化微生物炭を改質することを含む。ある特定の態様では、これらの粉砕後改質工程は、個々の粒子サイズを低下させようとするものである。さらなる態様では、これらの工程は、微生物炭を特定の用途に適するものとするために、粒子表面の所望される特性を実現するために行われる。ある特定の実施形態によると、粉砕後改質は、微生物炭の重金属含有量を低減しようとするものである。さらなる実施形態では、粉砕後処理は、可溶性の無機塩の除去及び、又は灰分含有量の低減を行おうとするものである。なおさらなる実施形態では、粉砕後改質は、全溶解固体濃度を低下させる。さらなる実行では、粉砕後改質は、ｐＨを調整すること及び、又は粒子の表面積を増加させることを含む。さらなる態様では、粉砕後処理は、微生物炭の水分含有量をさらに低下させようとするものである。
ある特定の態様では、微生物炭の改質は、微生物炭に化学添加剤を添加することによる。これらの実施形態のある特定の実行によると、化学添加剤は、芳香族化合物、アルコール、塩（例：過硫酸アンモニウム）、界面活性剤（例：Ａｖｅｎｅｌ）、油／脂／脂肪酸／脂質、水（例：蒸気）、イオン液体、水素化、化学加水分解、酵素加水分解、アルカリ溶媒（例：水酸化ナトリウム、アンモニア、二酸化炭素）、二酸化炭素、塩素ガス、硫黄ガス、窒素ガス、及び酸素ガスであってよい。
ある特定の実行では、粉末化後微生物炭の表面改質は、過酸化水素処理を通して行われる。例示的な実施形態では、粉末化の後、微生物炭は、凍結乾燥によって分離され、純度分析が成される。分離後、微生物炭は、さらに、３０％（重量／重量）過酸化水素溶液で官能化され、還流される。ある特定の実施形態では、還流は、６０℃で約２４時間行われる。還流後、過剰の過酸化水素が除去される。例示的な実施形態では、過酸化水素は、チューブでのＤＩ水に対する透析によって、残留過酸化物が検出されなくなるまで除去される。最終官能化粉末は、次に、再度凍結乾燥され、表面改質の度合いを測定する補助とするために、ＳＥＭ ＥＤＳによって分析される。
さらなる態様によると、粉末化微生物炭の改質は、微生物炭を乾燥することを含む。これらの実施形態によると、この乾燥工程は、ドラムろ過、デッドエンドろ過、精密ろ過、限外ろ過、加圧ろ過、真空ろ過、タンジェンシャルフローろ過、珪藻土ろ過、膜ろ過、磁気分離、正浸透、電気浮遊、ローラープレス、ベルト型収穫機、キャピラリー抽出、単純な加熱／蒸発、ハイドロサイクロン、クロスフロー、支援分離（磁気、電気、誘電、音響）、粒床フィルタ、プレコートフィルタ、ディスクスタック遠心分離、クロスフローろ過、デカンタ型遠心分離、及び有機凝集から成るリストより選択される方法によって行われる。ある特定の実施形態では、乾燥工程は、前述の方法の組み合わせによって行われる。
ある特定の態様では、粉末化後乾燥工程は、水分低減の所定の閾値が満たされるまで行われる。ある特定の例示的な実施形態では、乾燥工程は、微生物炭の水分含有量が約８％未満まで低減されるまで行われる。
図を参照すると、図１に示されるいくつかの実施形態では、方法１００は、いかなる順序で行われてもよい様々な所望に応じた工程及びサブ工程を含む。様々な実施形態では、理解されるように、方法は、いずれの工程で開始して、それに応じて進行してもよい。
１つの実施形態では、方法１００は、炭化に用いることを意図する細胞を選択又は提供することを含む（ボックス１０２）。別の工程では、細胞の様々な成分が、化学的及び／又は機械的プロセスによって除去される（ボックス１０４）。別の工程では、細胞は乾燥される（ボックス１０６）。
これらの実施形態の様々では、乾燥された細胞は、別の工程で熱処理される（ボックス１０８）。さらなる工程では、熱処理された細胞は、化学及び／又は機械的洗浄によって洗浄される（ボックス１１０）。次に、洗浄された細胞は、続いての工程で乾燥されてもよい（ボックス１１２）。別の工程では、洗浄及び乾燥された細胞は、次に、粉砕及び／又は粉末化される（ボックス１１４）。続いての工程では、分散体が作製される（ボックス１１６）。最終工程では、特定の市場のための最終製剤が製造される（ボックス１１８）。
別の選択肢としての実施形態では、方法１００は、細胞を熱処理することから開始する（１０８）。これらの及び他の実施形態では、熱処理（１０８）に続いて、化学的及び／又は機械的洗浄（ボックス１１０）並びに乾燥（１１２）が行われる。さらなる工程は、粉砕及び／又は粉末化を含む（ボックス１４）。別の工程は、分散体の作製を含む。なおさらなる工程は、特定の市場のための最終製剤又は最終製品を含む（ボックス１１８）。
様々な別の選択肢としての実施形態では、図２に示されるように、方法１００は、炭化に用いることを意図する細胞を入手する第一の工程を有する（ボックス１０２）。第二の工程では、入手した細胞は、化学的に及び／又は機械的に洗浄される（ボックス１３２）。別の工程では、洗浄された細胞は、乾燥される（ボックス１３４）。さらなる工程では、乾燥された細胞は、粉砕及び／又は粉末化される（ボックス１３６）。なおさらなる工程では、細胞は、乾燥状態であり、熱処理される（ボックス１３８）。次に工程では、熱処理された細胞は、粉砕及び／又は粉末化される（ボックス１４０）。次に、分散体が作製される（ボックス１４２）。続いての工程では、最終製品が、特定の市場のための最終製剤に従って製造される（ボックス１４４）。
図３は、方法１００のさらなる実施形態を示す。第一の工程では、炭化に用いることを意図する細胞が、選択、及び／又は入手される（ボックス１５０）。さらなる工程では、様々な細胞成分が、化学的及び／又は物理的処理を介して細胞から除去される（ボックス１５２）。さらなる工程では、細胞は、物理的に及び／又は機械的に洗浄される（ボックス１５４）。いくつかの実行では、除去及び洗浄の工程は、周期的に繰り返されてもよい。次の工程は、いくつかの実施形態では、乾燥によって（ボックス１５６）乾燥品を作製することである。さらには、乾燥品は、粉砕及び／又は粉末化プロセスを介して粉砕及び／又は粉末化される（ボックス１５８）。別の工程では、細胞は、熱処理される（ボックス１６０）。様々な実施形態では、熱処理（ボックス１６０）は、乾式熱処理である。さらなる工程では、熱処理品は、粉砕及び／又は粉末化プロセスを介して粉砕及び／又は粉末化される（ボックス１６２）。別の工程では、分散体が作製される（ボックス１６４）。最終工程では、所望される市場のための最終製剤が製造される（ボックス１６６）。
方法１００の別の選択肢としての別の実行が、図４に示される。この実施形態では、方法１００は、炭化に用いることを意図する細胞から開始する（ボックス１７０）。次に、細胞は、細胞の成分を除去するために、化学的に及び／又は機械的に処理される（ボックス１７２）。次に、細胞は、化学的に及び／又は機械的に洗浄される（ボックス１７４）。いくつかの実施形態では、除去及び洗浄の工程は、所望される中間生成物が得られるまで、繰り返し及び／又は周期的に行われてよい。別の工程では、細胞は乾燥される（ボックス１７６）。次の工程では、細胞は、乾式熱処理に掛けられる（ボックス１７８）。別の工程では、細胞は、粉砕及び／又は粉末化される（ボックス１８０）。別の工程では、分散体が作製される（ボックス１８２）。次の工程では、細胞は、最終製剤とされる（ボックス１８４）。
図５は、方法１００の別の例示的な実施形態を示す。第一に、プロセスで用いられることになる細胞が提供される（ボックス２００）。第二に、細胞は、細胞の様々な成分を除去するために、化学的に及び／又は機械的に処理される（ボックス２０２）。次に、細胞は、化学的に及び／又は機械的に洗浄される（ボックス２０４）。第四の工程では、細胞は、湿式熱処理に掛けられる（ボックス２０６）。別の工程では、熱処理細胞は、粉砕及び／又は粉末化プロセスを介して粉砕及び／又は粉末化される（ボックス２０８）。次の工程では、細胞で分散体が作製される（ボックス２１０）。最終工程では、細胞は、最終製剤とされる（ボックス２１２）。
別の選択肢としての別の実施形態が、図６に示される。１つの工程では、方法１００のための細胞が提供される（ボックス２２０）。別の工程では、細胞は、細胞の成分を除去するために、化学的及び／又は機械的処理に掛けられる（ボックス２２２）。別の工程では、細胞は、湿式熱処理に掛けられる（ボックス２２４）。別の工程は、細胞を粉砕及び／又は粉末化することを含む（ボックス２２６）。別の工程では、分散体が作製される（ボックス２２８）。最終工程では、最終製剤に従ってインク又は最終製品が製造される（ボックス２３０）。
当業者であれば、本明細書で開示される様々な工程が、用いられる微生物バイオマスの性質及び所望される最終製品の特性に応じて、含められ又は除外されてもよいことは理解される。限定されない例として、ある特定の実施形態では、方法は、熱処理工程、続いて洗浄工程、続いて粉砕工程、である。さらなる実施形態では、方法は、熱処理工程、続いて粉砕工程、である。なおさらなる実施形態では、方法は、洗浄工程、続いて熱処理工程、続いて粉砕工程、である。なおさらなる実施形態では、方法は、洗浄工程、続いて熱処理工程、続いて粉砕工程、続いて洗浄工程、である。なおさらなる実施形態では、方法は、洗浄工程、続いて熱処理工程、続いて洗浄工程、続いて粉砕工程、である。
インク製剤
処理された微生物バイオマスの濃度は、インク及び／又は着色剤製剤の全体組成物の０．１～１００％（重量／重量）の範囲内であってよい。公知の製剤の顔料部分の置き換えに加えて、微生物細胞はまた、この着色剤技術が活用され得る特定の産業向けに開発された製剤で一般的に見られる他の製剤成分（樹脂、油／キャリア、添加剤）の添加を部分的に又は完全に置き換え得る。これは、特定の細胞型内の細胞成分全体（脂肪酸、タンパク質、炭水化物、ミネラルなどの濃度及び／又は種類）の変化が、インク及び／又は着色剤製剤に従来から添加されることが必要とされる特定の製剤成分の必要性を改変し得るからである。これらの顔料は、有機溶媒ベースの着色剤製剤に、さらには水性の、又は放射線硬化性着色剤製剤にも用いることができる。
処理された微生物バイオマスの濃度は、インク及び／又は着色剤製剤の全体組成物の０．１～１００％（重量／重量）の範囲内であってよい。公知の製剤の顔料部分の置き換えに加えて、微生物細胞はまた、この着色剤技術が活用され得る特定の産業向けに開発された製剤で一般的に見られる他の製剤成分（樹脂、油／キャリア、添加剤）の添加を部分的に又は完全に置き換え得る。これは、特定の細胞型内の細胞成分全体（脂肪酸、タンパク質、炭水化物、ミネラルなどの濃度及び／又は種類）の変化が、インク及び／又は着色剤製剤に従来から添加されることが必要とされる特定の製剤成分の必要性を改変し得るからである。これらの顔料は、有機溶媒ベースの着色剤製剤に、さらには水性の、又は放射線硬化性着色剤製剤にも用いることができる。
別の選択肢として、生物学的細胞の完全性を、それらが様々な産業で着色剤として活用される場合に、高める目的で、ある特定の方法が適用され得る。戦略としては、限定されないが、着色剤製剤の前に、細胞培養物に保存剤を添加することが挙げられ得る。これらの保存剤は、細胞を着色剤用に製剤する目的で様々な処理が適用される際に、個々の細胞の完全性を高めるように作用する。これらの保存剤としては、限定されないが、未希釈又はいずれかの濃度での、モノ及びポリサッカリド、モノ及びポリサッカリドアルコール、グルコシルグリセロール、グリセロール、デキストロース、サッカロース、トレハロース、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ポリビニルピロリドン、ソルビトール、デキストラン、メタノール、デキストリン、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、安息香酸ナトリウム、メタ重亜硫酸カリウム、クエン酸ナトリウム、塩化ナトリウム、硫酸セルロース、ロック溶液、エクトイン、リンゲル液、ゼラチン、血漿、アミノ酸、ペプチド、又はタンパク質若しくは後期胚発生蓄積（ＬＥＡ）タンパク質などのその組み合わせ、が挙げられ得る。
インク及び／又は着色剤製剤に用いられる細胞の完全性を高めるための追加の戦略は、生物学的細胞のカプセル化を含む。カプセル化媒体は、限定されないが、未希釈又はいずれかの濃度での、アルギン酸塩－ポリリジン－アルギン酸塩（ＡＰＡ）マイクロカプセル、アルギン酸ナトリウム、硫酸セルロース、アルギン酸カルシウム（Calcium algenate）、ウシ血清アルブミン（Bovine serium albumen）、コラーゲン、キトサン、ゼラチン、アガロース、及びホルマリンを含み得る。
ある特定の実行では、上記で考察した技術を含むインク及び／又は着色剤の組成物は、特定の目的とする産業で一般的に用いられる分子成分のいずれかの混合物と組み合わされても又は組み合わされなくてもよい。これらとしては、限定されないが：顔料、樹脂、油／キャリア、添加剤、バインダー及び／又は樹脂、アクリル樹脂、オリオゴマー、コポリマー、ｕｖ／ｅｂ樹脂、スチレン樹脂、キシレン、トルエン、及びウレタン樹脂、耐摩耗性添加剤、接着促進剤、空気放出添加剤（air-release additives）、ブロッキング防止添加剤、へこみ防止添加剤、色浮き防止添加剤（anti-floating additives）、凝集防止添加剤、色別れ防止添加剤（anti flooding additives）、消泡添加剤、ガス防止添加剤（anti gassing additives）、垂れ防止添加剤、凝固防止添加剤、静電気防止添加剤、殺真菌剤、バリア添加剤、キャリア塩基、触媒、キレート化添加剤、耐化学薬品性添加剤、合着補助剤、色固定添加剤（color locking additives）、導電性添加剤、腐食防止添加剤、カップリング剤、架橋剤／鎖伸長剤、硬化剤、脱気剤／ガス防止剤、乾燥剤／乾燥促進剤、分散添加剤、乳化添加剤、膜形成添加剤（film foaming additives）、難燃剤、柔軟性剤、流動及びレベリング添加剤、蛍光増白剤、自由流動性添加剤、光沢増強剤、硬化剤、耐熱性剤、耐衝撃性改良剤、開始剤、滑沢剤、耐傷／スクラッチ性添加剤、つや消し添加剤、水分捕捉剤、乳白剤、ｐＨ調節剤、可塑剤、強化添加剤、剥離補助剤、耐摩耗性添加剤、スキッド／すべり抵抗性、すべり性添加剤、耐溶剤性添加剤、特別効果添加剤、及び湿潤添加剤、が挙げられる。
開示される方法に従って作製された顔料及び着色剤は、様々な産業用途での使用に適している。これらの用途としては、限定されないが：塗料製造産業、インク製造産業、顔料製造産業、コーティング産業、着色剤産業、インクジェット産業、印刷産業、テキスタイル産業、食用着色剤産業、機能性食品産業、農産業、セッケン及びグルーミング産業、化粧品産業、並びにこれらに含まれるいずれかの産業、が挙げられる。
本発明と共に用いられ得る印刷の種類としては、限定されないが：シルク及びロータリースクリーンコーティング、スクリーン印刷、オフセットリソグラフィ、フレキソグラフィ、正転ロールコーティング、逆転ロールコーティング、スプレーコーティング、エアナイフコーティング、アニロックスコーティング、フレキソコーティング、ディップコーティング、メータリングロッドコーティング（metering rod coating）、ローラーコーティング、キスコーティング、押出しコーティング、カーテンコーティング、ディップコーティング、スピンコーティング、デジタル印刷、インクジェット及びゼログラフィ、グラビア、３Ｄ印刷、昇華法、パッド印刷、レリーフ印刷、凹版印刷、放射線硬化性、熱昇華法、並びにここに記載される印刷の種類のいずれかのサブセットが挙げられる。
本技術を活用し得るインクの種類としては、限定されないが：水性インク、溶剤インク、植物系インク、ラテックス系インク、放射線硬化性インク、相変化インク、及びここに記載される印刷の種類のいずれかのサブセットが挙げられる。
ある特定の実行では、インク及び、又は着色剤製剤の製造は、いくつかの工程を含む。１つの工程では、２５ｍｌの微生物の高密度培養物（約１５のＯＤ７３０である培養物の光学密度によって測定）を、適切な遠心分離装置により、３０００～１００００×ｇの範囲内で遠心分離する。さらなる工程では、上澄をデカントし、細胞及び少量の増殖培地のみをチューブ内に残す。残った細胞の濃度は、全体体積の５％～２５％とするべきである。この溶液に対して、２００ｍｇのセルロース（濃度を４０ｇ／ｌとする）を培養物に添加し、さらに２００ｕＬのアラビアゴムを添加して、アラビアゴムの濃度を全溶液体積の４％とする。これによって、スクリーンプリンターでの使用に適する５ｍｌの最終インク溶液が得られる。
ある特定の実行では、細胞培養成分の粉砕が、０．０１ミクロン～１００ミクロンの値の粒子径サイズである許容される顔料粒子サイズ又は細胞凝集物径を得るために必要とされる。用いられ得る粒子サイズ低下法としては、限定されないが：乳鉢／乳棒、ロータリータンブラー、振動タンブラー、磁気タンブラー、ロールミル、ビーズミル撹拌器、ディスクミル、バスケットミル、ジェットミル、ボールミル、ジョークラッシャー、ローターミル、カッティングミル、及びナイフミルが挙げられ得る。粉砕の方法に加えて、粉砕効率をさらに高めるために、様々な物理的粉砕メディア、さらには化学添加剤が、上述の粉砕法のいずれかに導入されてもよい。粉砕メディアなどの物理的添加剤は、限定されないが：鋼鉄、クロム、ステンレス鋼、セラミック、ゴム、石器、アルミニウム、マグネシウム、ジルコニア、磁器、シリカ、及びガラスを含み得る。この粉砕メディアは、１／３２インチ～５インチ径の範囲内の様々なサイズで得られ得る。化学添加剤としては、分散剤、界面活性剤、湿潤剤、研磨剤、セッケン洗剤、超分散剤、非イオン性高ＨＬＢポリアルコキシル化界面活性剤、非イオン性ポリマー、消泡剤、水、樹脂、表面張力調整剤、疎水性アニオン性ポリマー、アセチレン系ジオール、及びアセチレンジオールが挙げられ得る。
熱プロセスを介する生物学的細胞由来黒色着色剤の製造
様々な製剤及び様々な産業で着色剤として用いられる生物由来黒色バイオ炭顔料：ある特定の実行では、黒色の生物由来顔料が、様々な考え得るインク及び／又は着色剤の実施形態で用いられ得る。本文書内で先に記載したように、様々な生物源が、黒色の生物由来顔料を製造するための「出発」物質として活用され得る。黒色の生物由来顔料を実現するために、いくつかの機構が用いられ得る。製造機構の１つの実施形態は、バイオマスの増殖、単離、及び脱水の後に行われる処理工程を含む。この処理工程は、本文書内で既に記載した１又は複数のバイオマス源を含む微生物培養物に適用することができる熱処理プロセスを用いる。熱分解、ガス化、燃焼、及び／又はこれらのプロセスの組み合わせが、最終微生物由来黒色顔料を製造するために用いられ得る。このプロセスでは、微生物培養物の水分含有量が、０％～７５％（体積／体積）の範囲内となるように、増殖培地が細胞培養物から除去される。この予備乾燥としては、限定されないが、以下のプロセス、周囲空気乾燥、強制空気乾燥、スチーム乾燥、遠心分離、スプレー乾燥、及びジェットミリングが挙げられ得る。この乾燥させた藻培養物は、次に、生成プロセス中にいかなる追加のガスが導入されることも除外するために密封することができる適切な容器中に配置される。１つの実施形態では、二酸化炭素、酸素、及び他のいずれかの反応性ガス種などの不要ないかなるガスも押し出すように、不活性ガスが容器に添加されてもよい。別個の実施形態では、全体としての燃焼温度を高め、チャンバー内での化学反応を促進するために、空気及び他の反応性ガスが、燃焼チャンバーに添加される。別の実施形態では、加熱プロセスの過程での異なる時点で様々な種類の反応を得るために、続いての工程で様々な種類の不活性及び反応性ガスが反応チャンバーに導入されてよい。微生物バイオマスが適切なチャンバーに添加されると、チャンバーは、摂氏１００度～１０００度の範囲内、又はその間のいずれの温度であってもよい一定温度に加熱される。別の選択肢として、ある特定の時間枠にわたって、バイオマスチャンバーに複数の温度段階が適用されてもよい。適切な温度設定に到達すると、その温度は、１分間～２４時間の範囲内であってよい特定の時間の長さにわたって保持される。これは、加熱プロセス全体を通して、必要であり得るいずれの温度設定に対しても繰り返される。安定な保持温度に達するのに要する時間の長さは、素早い勾配であってよく（２つの処理温度間を数秒程度で移動）、又は６時間程度のように比較的ゆっくりした勾配であってもよく、又はこれらの示した上昇速度の間のいずれかであってもよい。所望される加熱計画が完了すると、微生物バイオマスの冷却が、加熱プロセスで記載された内容に沿った少しずつのプロセス又は段階的なプロセスに従って行われ得る。藻バイオマスのさらなる処理が必要とされる場合もあれば、必要とされない場合もある。１つの実施形態では、バイオマスにリンスが適用される。このリンスプロセスは、バイオマスに液体を添加すること、及び５分間～１２時間の範囲内に含まれ得る設定された時間の長さにわたって、バイオマスを、摂氏３０度～摂氏３００度である温度に加熱することを含む。これらのプロセスは、１回行われてよく、又は微生物バイオマスの同じバッチに対して複数回行われる可能性もある。追加の乾燥工程が、このプロセスに含められても、又は含められなくてもよい。顔料処理プロセスの過程で発生し得る粒子凝集の全体としての量を低減するために、特定の装置及び／又はプロセスが用いられてよい、及び／又は実行されてよい。最終乾燥プロセスが完了した後に、粉砕プロセスが実行されても、又は実行されなくてもよい。加えて、表面積の拡大及びより小さい粒子サイズの表面処理が、顔料製造の分野の当業者に公知であるガス処理、化学処理、又は他の表面処理によって実現されてもよい。
様々な製剤及び様々な産業で着色剤として用いられる生物由来黒色バイオ炭顔料：ある特定の実行では、黒色の生物由来顔料が、様々な考え得るインク及び／又は着色剤の実施形態で用いられ得る。本文書内で先に記載したように、様々な生物源が、黒色の生物由来顔料を製造するための「出発」物質として活用され得る。黒色の生物由来顔料を実現するために、いくつかの機構が用いられ得る。製造機構の１つの実施形態は、バイオマスの増殖、単離、及び脱水の後に行われる処理工程を含む。この処理工程は、本文書内で既に記載した１又は複数のバイオマス源を含む微生物培養物に適用することができる熱処理プロセスを用いる。熱分解、ガス化、燃焼、及び／又はこれらのプロセスの組み合わせが、最終微生物由来黒色顔料を製造するために用いられ得る。このプロセスでは、微生物培養物の水分含有量が、０％～７５％（体積／体積）の範囲内となるように、増殖培地が細胞培養物から除去される。この予備乾燥としては、限定されないが、以下のプロセス、周囲空気乾燥、強制空気乾燥、スチーム乾燥、遠心分離、スプレー乾燥、及びジェットミリングが挙げられ得る。この乾燥させた藻培養物は、次に、生成プロセス中にいかなる追加のガスが導入されることも除外するために密封することができる適切な容器中に配置される。１つの実施形態では、二酸化炭素、酸素、及び他のいずれかの反応性ガス種などの不要ないかなるガスも押し出すように、不活性ガスが容器に添加されてもよい。別個の実施形態では、全体としての燃焼温度を高め、チャンバー内での化学反応を促進するために、空気及び他の反応性ガスが、燃焼チャンバーに添加される。別の実施形態では、加熱プロセスの過程での異なる時点で様々な種類の反応を得るために、続いての工程で様々な種類の不活性及び反応性ガスが反応チャンバーに導入されてよい。微生物バイオマスが適切なチャンバーに添加されると、チャンバーは、摂氏１００度～１０００度の範囲内、又はその間のいずれの温度であってもよい一定温度に加熱される。別の選択肢として、ある特定の時間枠にわたって、バイオマスチャンバーに複数の温度段階が適用されてもよい。適切な温度設定に到達すると、その温度は、１分間～２４時間の範囲内であってよい特定の時間の長さにわたって保持される。これは、加熱プロセス全体を通して、必要であり得るいずれの温度設定に対しても繰り返される。安定な保持温度に達するのに要する時間の長さは、素早い勾配であってよく（２つの処理温度間を数秒程度で移動）、又は６時間程度のように比較的ゆっくりした勾配であってもよく、又はこれらの示した上昇速度の間のいずれかであってもよい。所望される加熱計画が完了すると、微生物バイオマスの冷却が、加熱プロセスで記載された内容に沿った少しずつのプロセス又は段階的なプロセスに従って行われ得る。藻バイオマスのさらなる処理が必要とされる場合もあれば、必要とされない場合もある。１つの実施形態では、バイオマスにリンスが適用される。このリンスプロセスは、バイオマスに液体を添加すること、及び５分間～１２時間の範囲内に含まれ得る設定された時間の長さにわたって、バイオマスを、摂氏３０度～摂氏３００度である温度に加熱することを含む。これらのプロセスは、１回行われてよく、又は微生物バイオマスの同じバッチに対して複数回行われる可能性もある。追加の乾燥工程が、このプロセスに含められても、又は含められなくてもよい。顔料処理プロセスの過程で発生し得る粒子凝集の全体としての量を低減するために、特定の装置及び／又はプロセスが用いられてよい、及び／又は実行されてよい。最終乾燥プロセスが完了した後に、粉砕プロセスが実行されても、又は実行されなくてもよい。加えて、表面積の拡大及びより小さい粒子サイズの表面処理が、顔料製造の分野の当業者に公知であるガス処理、化学処理、又は他の表面処理によって実現されてもよい。
実施例
以下の例は、本明細書で請求される物品、装置、及び／又は方法が作製及び評価される方法の完全な開示及び記述を当業者に提供するために示されるものであって、本発明の単なる例示であることを意図しており、本発明者らが自身の発明と見なす範囲を限定することを意図するものではない。しかし、当業者であれば、本開示に照らして、開示される特定の実施形態に多くの変更を成すことができ、それでも、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、同様の又は類似の結果を得ることができることは理解されるべきである。
以下の例は、本明細書で請求される物品、装置、及び／又は方法が作製及び評価される方法の完全な開示及び記述を当業者に提供するために示されるものであって、本発明の単なる例示であることを意図しており、本発明者らが自身の発明と見なす範囲を限定することを意図するものではない。しかし、当業者であれば、本開示に照らして、開示される特定の実施形態に多くの変更を成すことができ、それでも、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、同様の又は類似の結果を得ることができることは理解されるべきである。
手順
すべてのデータは、特に断りのない限り、以下の手順に従って集めた。
ＴＧＡ手順（炭化プロセス）：
熱重量分析（Thermogravimetric analysis又はthermal gravimetric analysis）（ＴＧＡ）は、温度の変化に従って経時でサンプルの質量が測定される熱分析法である。＜５０μｍにふるい掛けされた粉末材料の最大量を、５ｍＬのＴＧＡカップに充填した（通常は２～３ｇ）。この分析機器を、分析開始の前に、さらには分析の過程で、１５分間にわたって窒素ガスでパージし、カップ周囲に不活性雰囲気を作り出した。分析は、３０℃／分で１５０℃まで、続いて５０℃／分で設定温度までの昇温によって行った。試験継続時間（設定温度での保持）は、１５分間とし、続いて試験の完了後に受動冷却を行った。各サンプルの質量を試験前後で測定することによって収率測定を行った。個々の表で特に記載のない限り、すべてのサンプルの炭化は、５００℃の設定温度で行った。
すべてのデータは、特に断りのない限り、以下の手順に従って集めた。
ＴＧＡ手順（炭化プロセス）：
熱重量分析（Thermogravimetric analysis又はthermal gravimetric analysis）（ＴＧＡ）は、温度の変化に従って経時でサンプルの質量が測定される熱分析法である。＜５０μｍにふるい掛けされた粉末材料の最大量を、５ｍＬのＴＧＡカップに充填した（通常は２～３ｇ）。この分析機器を、分析開始の前に、さらには分析の過程で、１５分間にわたって窒素ガスでパージし、カップ周囲に不活性雰囲気を作り出した。分析は、３０℃／分で１５０℃まで、続いて５０℃／分で設定温度までの昇温によって行った。試験継続時間（設定温度での保持）は、１５分間とし、続いて試験の完了後に受動冷却を行った。各サンプルの質量を試験前後で測定することによって収率測定を行った。個々の表で特に記載のない限り、すべてのサンプルの炭化は、５００℃の設定温度で行った。
ＰＳＤ手順（メジアンサイズ及び平均サイズ測定）：
サンプルの粒子サイズ分布は、堀場製作所製粒子サイズ分布分析器ＬＡ－９５０ Ｖ２を用いて測定した。より大きい粒子（＞１００μｍ）を含有するサンプルについては、様々なサイズのふるいを用いた手動のドライスクリーニング法を堀場製作所製装置と組み合わせて用いた。
サンプルの粒子サイズ分布は、堀場製作所製粒子サイズ分布分析器ＬＡ－９５０ Ｖ２を用いて測定した。より大きい粒子（＞１００μｍ）を含有するサンプルについては、様々なサイズのふるいを用いた手動のドライスクリーニング法を堀場製作所製装置と組み合わせて用いた。
ＳＥＭ手順（ＳＥＭ画像）：
走査型電子顕微鏡画像を、すべてのサンプルについてＴＧＡの前後で取得した。画像は、Ｊｅｏｌ／ＥＱ ＩｎＴｏｕｃｈｓｃｏｐｅを用いて取得した。５～１０ｍｇのサンプルを、ＳＥＭ試料台に固定した両面カーボン上に振りかけた。イメージング中のいかなる帯電も低減するために、サンプルを、予めスパッタンリグによって金及びパラジウムでコーティングした。画像を、１５０×、５００×、及び１５００×の倍率で取得した。
走査型電子顕微鏡画像を、すべてのサンプルについてＴＧＡの前後で取得した。画像は、Ｊｅｏｌ／ＥＱ ＩｎＴｏｕｃｈｓｃｏｐｅを用いて取得した。５～１０ｍｇのサンプルを、ＳＥＭ試料台に固定した両面カーボン上に振りかけた。イメージング中のいかなる帯電も低減するために、サンプルを、予めスパッタンリグによって金及びパラジウムでコーティングした。画像を、１５０×、５００×、及び１５００×の倍率で取得した。
色分析のための顔料分散体の調製：（平均Ｌ、平均Ａ、及び平均Ｂ測定、及びドローダウン像）
分散体のマスターミックスを調製した：
分散体のマスターミックスを調製した：
２ｇのジルコニウムビーズを１．１ｍｌの分散体マスターミックスと混合した。０．２ｇのＴＧＡサンプルをこの分散体ミックスに添加した。顔料分散体を、Ｂｉｏｓｐｅｃ ３１１０Ｂｘ Ｍｉｎｉ ｂｅａｄｂｅａｔｅｒを用いて、４２Ｒの速度で３分間にわたる（１分間のオフを伴う３０秒間の長さで）ビーズビーティング法によって調製した。チューブを室温で１５分間インキュベートして冷却した。グラインドゲージを用いた粒子サイズの特定のために、１５０Ｌを用いた。Ｌｅｎｅｔａインク試験シート上でのドローダウンのために、２５０ｕＬを用いた。ドローダウンを２４時間乾燥させ、その後、３ｎＨ製のＹＤ５０５０分光濃度計を用いてＬ，ａ，ｂ測定を行った。
色分析のための酸洗浄：（平均Ｌ、平均Ａ、平均Ｂ － 炭化後洗浄データ）
ＴＧＡ後酸洗浄を、ベースライン、ベースライン再分析、及び予備洗浄サンプルに対して行った。１ｇのＴＧＡ後サンプルを、２５ｍｌの１％塩酸（１：２５のバイオマス比）で洗浄した。洗浄は、１５分間の振動インキュベーションで完了した。５０００ｇで５分間遠心分離して、酸洗浄炭化物を回収した。２５ｍｌのＤＩ水で水洗浄を行い、残留酸及び水に溶解した塩を除去した。洗浄した炭化物を５５℃で一晩乾燥した。酸洗浄炭化物からの分散体を、上記で述べたようにして調製した。未洗浄と酸洗浄後との間での色の違いを記録した。
ＴＧＡ後酸洗浄を、ベースライン、ベースライン再分析、及び予備洗浄サンプルに対して行った。１ｇのＴＧＡ後サンプルを、２５ｍｌの１％塩酸（１：２５のバイオマス比）で洗浄した。洗浄は、１５分間の振動インキュベーションで完了した。５０００ｇで５分間遠心分離して、酸洗浄炭化物を回収した。２５ｍｌのＤＩ水で水洗浄を行い、残留酸及び水に溶解した塩を除去した。洗浄した炭化物を５５℃で一晩乾燥した。酸洗浄炭化物からの分散体を、上記で述べたようにして調製した。未洗浄と酸洗浄後との間での色の違いを記録した。
分散体のドローダウン：
２５０μｌの顔料分散体を、＃７バーを用いて、ベラム不透明Ｌｅｎｅｔａインク試験シート上に一定速度でドローダウンした。インクを２４時間乾燥させ、その後分光濃度計を用いてＬ，ａ，ｂ測定を行った。３つのＬ，ａ，ｂ値をドローダウン上の３つの異なる領域で取り、平均した。
２５０μｌの顔料分散体を、＃７バーを用いて、ベラム不透明Ｌｅｎｅｔａインク試験シート上に一定速度でドローダウンした。インクを２４時間乾燥させ、その後分光濃度計を用いてＬ，ａ，ｂ測定を行った。３つのＬ，ａ，ｂ値をドローダウン上の３つの異なる領域で取り、平均した。
例１
以下の表のデータ（表１及び２）、並びに図７及び８は、いくつかの異なる形態の原核生物スピルリナ属に対して収集したデータを特に示す。実験名：ベースライン試験
すべての出発バイオマス材料は、炭化前に、手動のふるいに掛けて５０μｍ未満とした。
以下の表のデータ（表１及び２）、並びに図７及び８は、いくつかの異なる形態の原核生物スピルリナ属に対して収集したデータを特に示す。実験名：ベースライン試験
すべての出発バイオマス材料は、炭化前に、手動のふるいに掛けて５０μｍ未満とした。
語句一覧：
－ 近似 － ＡＳＴＭ Ｄ３１７２に従って特定される水分、灰分、揮発性物質、及び固定炭素の分析。
－ 最終 － 石炭及びコークスの場合、その完全燃焼の気体生成物中に見られる材料中の炭素及び水素の特定、全体としての材料中の硫黄、窒素、及び灰分の特定、並びに差異からの酸素の算出。このデータは、ＡＳＴＭ Ｄ３１７６に従って特定した。
－ ＷＣ＝全細胞
－ ＮＯ ＣＨＡＲ＝炭化前サンプルについてのデータを収集した。
－ 未洗浄＝炭化後洗浄の前にデータを収集した。
－ 炭化後洗浄＝炭化材料に対して行った酸洗浄の後にデータを収集した。
－ スピルリナ脱色＝サンプリングの前に、着色分子を溶媒除去を介して除去した。
－ 温度は、指定された時間にわたってサンプルを炭化した温度を示す。
－ バイオマス源／別の名称構造：
－－ スピルリナ属：Ｅａｒｔｈｒｉｓｅ機能性食品
－ 近似 － ＡＳＴＭ Ｄ３１７２に従って特定される水分、灰分、揮発性物質、及び固定炭素の分析。
－ 最終 － 石炭及びコークスの場合、その完全燃焼の気体生成物中に見られる材料中の炭素及び水素の特定、全体としての材料中の硫黄、窒素、及び灰分の特定、並びに差異からの酸素の算出。このデータは、ＡＳＴＭ Ｄ３１７６に従って特定した。
－ ＷＣ＝全細胞
－ ＮＯ ＣＨＡＲ＝炭化前サンプルについてのデータを収集した。
－ 未洗浄＝炭化後洗浄の前にデータを収集した。
－ 炭化後洗浄＝炭化材料に対して行った酸洗浄の後にデータを収集した。
－ スピルリナ脱色＝サンプリングの前に、着色分子を溶媒除去を介して除去した。
－ 温度は、指定された時間にわたってサンプルを炭化した温度を示す。
－ バイオマス源／別の名称構造：
－－ スピルリナ属：Ｅａｒｔｈｒｉｓｅ機能性食品
例２：
以下の表のデータ（表３及び４）、並びに図９及び１０は、いくつかの異なる形態の真核生物ナンノクロロプシス属に対して収集したデータを特に示す。実験名：ベースライン再分析
語句一覧：
－ 近似 － ＡＳＴＭ Ｄ３１７２に従って特定される水分、灰分、揮発性物質、及び固定炭素の分析。
－ 最終 － 石炭及びコークスの場合、その完全燃焼の気体生成物中に見られる材料中の炭素及び水素の特定、全体としての材料中の硫黄、窒素、及び灰分の特定、並びに差異からの酸素の算出。このデータは、ＡＳＴＭ Ｄ３１７６に従って特定した。
－ ＷＣ＝全細胞
－ ＮＯ ＣＨＡＲ＝炭化前サンプルについてのデータを収集した。
－ 未洗浄＝炭化後洗浄の前にデータを収集した。
－ 炭化後洗浄＝炭化材料に対して行った酸洗浄の後にデータを収集した。
－ 脱脂ナンノクロロプシス＝サンプリングの前に、脂質分子を溶媒除去を介して除去した。
－ 温度は、指定された時間にわたってサンプルを炭化した温度を示す。
－ バイオマス源／別の名称構造：
－－ 脱脂ナンノクロロプシス属：Ｑｕａｌｉｔａｓ Ｈｅａｌｔｈ
以下の表のデータ（表３及び４）、並びに図９及び１０は、いくつかの異なる形態の真核生物ナンノクロロプシス属に対して収集したデータを特に示す。実験名：ベースライン再分析
語句一覧：
－ 近似 － ＡＳＴＭ Ｄ３１７２に従って特定される水分、灰分、揮発性物質、及び固定炭素の分析。
－ 最終 － 石炭及びコークスの場合、その完全燃焼の気体生成物中に見られる材料中の炭素及び水素の特定、全体としての材料中の硫黄、窒素、及び灰分の特定、並びに差異からの酸素の算出。このデータは、ＡＳＴＭ Ｄ３１７６に従って特定した。
－ ＷＣ＝全細胞
－ ＮＯ ＣＨＡＲ＝炭化前サンプルについてのデータを収集した。
－ 未洗浄＝炭化後洗浄の前にデータを収集した。
－ 炭化後洗浄＝炭化材料に対して行った酸洗浄の後にデータを収集した。
－ 脱脂ナンノクロロプシス＝サンプリングの前に、脂質分子を溶媒除去を介して除去した。
－ 温度は、指定された時間にわたってサンプルを炭化した温度を示す。
－ バイオマス源／別の名称構造：
－－ 脱脂ナンノクロロプシス属：Ｑｕａｌｉｔａｓ Ｈｅａｌｔｈ
例３：
以下の表のデータ（表５及び６）、並びに図１０～２０は、いくつかの異なる形態の複数の原核生物及び真核生物種に対して収集したデータを特に示す。実験名：種の違い／残留バイオマス
語句一覧：
－ 近似 － ＡＳＴＭ Ｄ３１７２に従って特定される水分、灰分、揮発性物質、及び固定炭素の分析。
－ 最終 － 石炭及びコークスの場合、その完全燃焼の気体生成物中に見られる材料中の炭素及び水素の特定、全体としての材料中の硫黄、窒素、及び灰分の特定、並びに差異からの酸素の算出。このデータは、ＡＳＴＭ Ｄ３１７６に従って特定した。
－ ＷＣ＝全細胞
－ ＮＯ ＣＨＡＲ＝炭化前サンプルについてのデータを収集した。
－ 未洗浄＝炭化後洗浄の前にデータを収集した。
－ 脱脂ナンノクロロプシス＝サンプリングの前に、脂質分子を溶媒除去を介して除去した。
－ 脱脂／脱タンパク質ナンノクロロプシス＝脂質及びタンパク質の両方を、別個のプロセスを介して除去した。
－ 温度は、指定された時間にわたってサンプルを炭化した温度を示す。
－ バイオマス源／別の名称構造：
－－ 大腸菌－内部株
－－ 酵母菌－内部株廃棄物バイオマス
－－ 全細胞スピルリナ属－Ｅａｒｔｈｒｉｓｅブランド、小売店で購入
－－ 全細胞ナンノクロロプシス属－Ｑｕａｌｉｔａｓ Ｈｅａｌｔｈ
－－ 全細胞クロレラ属－Ｍａｎｎａブランド、小売店で購入
－－ マツおがくず－市販品を購入
－－ 脱脂ナンノクロロプシス属－Ｑｕａｌｉｔａｓ Ｈｅａｌｔｈ
－－ 脱脂／脱タンパク質ナンノクロロプシス属－Ｑｕａｌｉｔａｓ Ｈｅａｌｔｈ
以下の表のデータ（表５及び６）、並びに図１０～２０は、いくつかの異なる形態の複数の原核生物及び真核生物種に対して収集したデータを特に示す。実験名：種の違い／残留バイオマス
語句一覧：
－ 近似 － ＡＳＴＭ Ｄ３１７２に従って特定される水分、灰分、揮発性物質、及び固定炭素の分析。
－ 最終 － 石炭及びコークスの場合、その完全燃焼の気体生成物中に見られる材料中の炭素及び水素の特定、全体としての材料中の硫黄、窒素、及び灰分の特定、並びに差異からの酸素の算出。このデータは、ＡＳＴＭ Ｄ３１７６に従って特定した。
－ ＷＣ＝全細胞
－ ＮＯ ＣＨＡＲ＝炭化前サンプルについてのデータを収集した。
－ 未洗浄＝炭化後洗浄の前にデータを収集した。
－ 脱脂ナンノクロロプシス＝サンプリングの前に、脂質分子を溶媒除去を介して除去した。
－ 脱脂／脱タンパク質ナンノクロロプシス＝脂質及びタンパク質の両方を、別個のプロセスを介して除去した。
－ 温度は、指定された時間にわたってサンプルを炭化した温度を示す。
－ バイオマス源／別の名称構造：
－－ 大腸菌－内部株
－－ 酵母菌－内部株廃棄物バイオマス
－－ 全細胞スピルリナ属－Ｅａｒｔｈｒｉｓｅブランド、小売店で購入
－－ 全細胞ナンノクロロプシス属－Ｑｕａｌｉｔａｓ Ｈｅａｌｔｈ
－－ 全細胞クロレラ属－Ｍａｎｎａブランド、小売店で購入
－－ マツおがくず－市販品を購入
－－ 脱脂ナンノクロロプシス属－Ｑｕａｌｉｔａｓ Ｈｅａｌｔｈ
－－ 脱脂／脱タンパク質ナンノクロロプシス属－Ｑｕａｌｉｔａｓ Ｈｅａｌｔｈ
例４：
以下の表のデータ（表７及び８）、並びに図２１～２６は、いくつかの異なる形態のスピルリナ属種に対して収集したデータを特に示す。実験名：予備洗浄
バイオマス洗浄詳細：
－ １：２５のバイオマス比（５００ｍＬの洗浄液体積に２０ｇのＬｉｎａＸ）、１Ｌの三角フラスコ中
－ 洗浄液：
－－ 酸：１％塩酸（５００ｍＬのＤＩ水中１５．９ｍＬ）
－－ 水：ＤＩ水（可能な限り多くの酸及び塩などを確実に除去するために、水洗浄を２回行った）
－ 各洗浄に対して、インキュベーター中、室温、１５０ｒｐｍでの１５分間の振とうインキュベーション
－ 各フラスコを、１０×５０ｍＬのファルコンチューブ中、５０００×ｇで遠心分離し、上澄を注ぎ出し、乾燥させるか、又は同体積の水でペレットを再懸濁して、洗浄インキュベーションのためにフラスコに戻した。
－ ファルコンチューブ中のペレットとしての洗浄サンプルを、インキュベーター中、５５℃で一晩乾燥した。
以下の表のデータ（表７及び８）、並びに図２１～２６は、いくつかの異なる形態のスピルリナ属種に対して収集したデータを特に示す。実験名：予備洗浄
バイオマス洗浄詳細：
－ １：２５のバイオマス比（５００ｍＬの洗浄液体積に２０ｇのＬｉｎａＸ）、１Ｌの三角フラスコ中
－ 洗浄液：
－－ 酸：１％塩酸（５００ｍＬのＤＩ水中１５．９ｍＬ）
－－ 水：ＤＩ水（可能な限り多くの酸及び塩などを確実に除去するために、水洗浄を２回行った）
－ 各洗浄に対して、インキュベーター中、室温、１５０ｒｐｍでの１５分間の振とうインキュベーション
－ 各フラスコを、１０×５０ｍＬのファルコンチューブ中、５０００×ｇで遠心分離し、上澄を注ぎ出し、乾燥させるか、又は同体積の水でペレットを再懸濁して、洗浄インキュベーションのためにフラスコに戻した。
－ ファルコンチューブ中のペレットとしての洗浄サンプルを、インキュベーター中、５５℃で一晩乾燥した。
語句一覧：
－ 近似 － ＡＳＴＭ Ｄ３１７２に従って特定される水分、灰分、揮発性物質、及び固定炭素の分析。
－ 最終 － 石炭及びコークスの場合、その完全燃焼の気体生成物中に見られる材料中の炭素及び水素の特定、全体としての材料中の硫黄、窒素、及び灰分の特定、並びに差異からの酸素の算出。このデータは、ＡＳＴＭ Ｄ３１７６に従って特定した。
－ ＷＣ＝全細胞
－ ＮＯ ＣＨＡＲ＝炭化前サンプルについてのデータを収集した。
－ 未洗浄＝炭化後洗浄の前にデータを収集した。
－ 炭化後洗浄＝炭化材料に対して行った酸洗浄の後にデータを収集した。
－ 酸．水＝炭化前に、サンプルを酸溶液で洗浄し、水溶液でも洗浄した。
－ 酸＝炭化前に、サンプルを酸溶液で洗浄した。
－ 水＝炭化前に、サンプルを水溶液で洗浄した。
－ 温度は、指定された時間にわたってサンプルを炭化した温度を示す。
－ バイオマス源／別の名称構造：
－－ スピルリナ属：Ｅａｒｔｈｒｉｓｅ機能性食品
－ 近似 － ＡＳＴＭ Ｄ３１７２に従って特定される水分、灰分、揮発性物質、及び固定炭素の分析。
－ 最終 － 石炭及びコークスの場合、その完全燃焼の気体生成物中に見られる材料中の炭素及び水素の特定、全体としての材料中の硫黄、窒素、及び灰分の特定、並びに差異からの酸素の算出。このデータは、ＡＳＴＭ Ｄ３１７６に従って特定した。
－ ＷＣ＝全細胞
－ ＮＯ ＣＨＡＲ＝炭化前サンプルについてのデータを収集した。
－ 未洗浄＝炭化後洗浄の前にデータを収集した。
－ 炭化後洗浄＝炭化材料に対して行った酸洗浄の後にデータを収集した。
－ 酸．水＝炭化前に、サンプルを酸溶液で洗浄し、水溶液でも洗浄した。
－ 酸＝炭化前に、サンプルを酸溶液で洗浄した。
－ 水＝炭化前に、サンプルを水溶液で洗浄した。
－ 温度は、指定された時間にわたってサンプルを炭化した温度を示す。
－ バイオマス源／別の名称構造：
－－ スピルリナ属：Ｅａｒｔｈｒｉｓｅ機能性食品
例５：
以下の表のデータ（表９及び１０）、並びに図は、いくつかの異なる形態のスピルリナ属種に対して収集したデータを特に示す。実験名：灰分試験
バイオマス洗浄詳細：
－ １：２５のバイオマス比（５００ｍＬの洗浄液体積に２０ｇのＬｉｎａＸ）、１Ｌの三角フラスコ中
－ 洗浄液：
－－ 酸：１％塩酸（５００ｍＬのＤＩ水中１５．９ｍＬ）
－－ 水：ＤＩ水（可能な限り多くの酸及び塩などを確実に除去するために、水洗浄を２回行った）
－ 各洗浄に対して、インキュベーター中、室温、１５０ｒｐｍでの１５分間の振とうインキュベーション
－ 各フラスコを、１０×５０ｍＬのファルコンチューブ中、５０００×ｇで遠心分離し、上澄を注ぎ出し、乾燥させるか、又は同体積の水でペレットを再懸濁して、洗浄インキュベーションのためにフラスコに戻した。
－ ファルコンチューブ中のペレットとしての洗浄サンプルを、インキュベーター中、５５℃で一晩乾燥した。
以下の表のデータ（表９及び１０）、並びに図は、いくつかの異なる形態のスピルリナ属種に対して収集したデータを特に示す。実験名：灰分試験
バイオマス洗浄詳細：
－ １：２５のバイオマス比（５００ｍＬの洗浄液体積に２０ｇのＬｉｎａＸ）、１Ｌの三角フラスコ中
－ 洗浄液：
－－ 酸：１％塩酸（５００ｍＬのＤＩ水中１５．９ｍＬ）
－－ 水：ＤＩ水（可能な限り多くの酸及び塩などを確実に除去するために、水洗浄を２回行った）
－ 各洗浄に対して、インキュベーター中、室温、１５０ｒｐｍでの１５分間の振とうインキュベーション
－ 各フラスコを、１０×５０ｍＬのファルコンチューブ中、５０００×ｇで遠心分離し、上澄を注ぎ出し、乾燥させるか、又は同体積の水でペレットを再懸濁して、洗浄インキュベーションのためにフラスコに戻した。
－ ファルコンチューブ中のペレットとしての洗浄サンプルを、インキュベーター中、５５℃で一晩乾燥した。
語句一覧：
－ 近似 － ＡＳＴＭ Ｄ３１７２に従って特定される水分、灰分、揮発性物質、及び固定炭素の分析。
－ 最終 － 石炭及びコークスの場合、その完全燃焼の気体生成物中に見られる材料中の炭素及び水素の特定、全体としての材料中の硫黄、窒素、及び灰分の特定、並びに差異からの酸素の算出。このデータは、ＡＳＴＭ Ｄ３１７６に従って特定した。
－ 未炭化／未洗浄＝材料は、いかなる形態の予備洗浄も行わず、炭化も行わなかった。
－ 炭化／未洗浄＝材料を５００℃で炭化したが、生成物の洗浄は、炭化プロセスの前も後も行わなかった。
－ 炭化／洗浄＝材料を炭化し、次に炭化プロセス後、酸で洗浄し、水でリンスした。
－ 未洗浄＝炭化後洗浄の前にデータを収集した。
－ 温度は、指定された時間にわたってサンプルを炭化した温度を示す。
－ バイオマス源／別の名称構造：
－－ スピルリナ属：Ｅａｒｔｈｒｉｓｅ機能性食品
－ 近似 － ＡＳＴＭ Ｄ３１７２に従って特定される水分、灰分、揮発性物質、及び固定炭素の分析。
－ 最終 － 石炭及びコークスの場合、その完全燃焼の気体生成物中に見られる材料中の炭素及び水素の特定、全体としての材料中の硫黄、窒素、及び灰分の特定、並びに差異からの酸素の算出。このデータは、ＡＳＴＭ Ｄ３１７６に従って特定した。
－ 未炭化／未洗浄＝材料は、いかなる形態の予備洗浄も行わず、炭化も行わなかった。
－ 炭化／未洗浄＝材料を５００℃で炭化したが、生成物の洗浄は、炭化プロセスの前も後も行わなかった。
－ 炭化／洗浄＝材料を炭化し、次に炭化プロセス後、酸で洗浄し、水でリンスした。
－ 未洗浄＝炭化後洗浄の前にデータを収集した。
－ 温度は、指定された時間にわたってサンプルを炭化した温度を示す。
－ バイオマス源／別の名称構造：
－－ スピルリナ属：Ｅａｒｔｈｒｉｓｅ機能性食品
例６：
以下の表のデータ（表１１及び１２）は、いずれの試験又はデータ収集も行う前にＬｉｖｉｎｇ Ｉｎｋ社以外の企業主体が予め炭化したものである市販のバイオマスサンプルに対して収集したデータを特に示す。実験名：市販バイオマス
洗浄詳細：
－ 酸洗浄 － １％の塩酸による１：２５バイオマス比（５Ｌの１％酸に２００ｇ）、５ガロンのバケツで実施した。２０分間洗浄した。フィルタープレートで洗浄した炭化物を回収した。続いて、５Ｌで水洗浄した。フィルタープレートからケーキを回収し、室温で乾燥した。
－ 塩基洗浄 － ２％の水酸化ナトリウムによる１：２５バイオマス比（５０ｍＬの２％のＮａＯＨ溶液に２ｇ）。２０分間洗浄し、遠心分離を用いて洗浄した炭化物を回収した。続いて、５０ｍｌの水で洗浄した。洗浄した炭化物を５５℃で一晩乾燥した。
以下の表のデータ（表１１及び１２）は、いずれの試験又はデータ収集も行う前にＬｉｖｉｎｇ Ｉｎｋ社以外の企業主体が予め炭化したものである市販のバイオマスサンプルに対して収集したデータを特に示す。実験名：市販バイオマス
洗浄詳細：
－ 酸洗浄 － １％の塩酸による１：２５バイオマス比（５Ｌの１％酸に２００ｇ）、５ガロンのバケツで実施した。２０分間洗浄した。フィルタープレートで洗浄した炭化物を回収した。続いて、５Ｌで水洗浄した。フィルタープレートからケーキを回収し、室温で乾燥した。
－ 塩基洗浄 － ２％の水酸化ナトリウムによる１：２５バイオマス比（５０ｍＬの２％のＮａＯＨ溶液に２ｇ）。２０分間洗浄し、遠心分離を用いて洗浄した炭化物を回収した。続いて、５０ｍｌの水で洗浄した。洗浄した炭化物を５５℃で一晩乾燥した。
語句一覧：
－ 近似 － ＡＳＴＭ Ｄ３１７２に従って特定される水分、灰分、揮発性物質、及び固定炭素の分析。
－ 最終 － 石炭及びコークスの場合、その完全燃焼の気体生成物中に見られる材料中の炭素及び水素の特定、全体としての材料中の硫黄、窒素、及び灰分の特定、並びに差異からの酸素の算出。このデータは、ＡＳＴＭ Ｄ３１７６に従って特定した。
－ 未洗浄＝材料にいかなる形態の炭化後洗浄も行わなかった。
－ 酸／水＝炭化物サンプルを、炭化後に酸溶液で洗浄し、水溶液で洗浄した。
－ 塩基／水＝炭化物サンプルを、炭化後に塩基溶液で洗浄し、水溶液で洗浄した。
－ 未洗浄＝炭化後洗浄の前にデータを収集した。
－ 炭化後洗浄＝炭化材料に対して行った酸洗浄の後にデータを収集した。
－ バイオマス源／別の名称構造：
－－ 木材系バイオ炭：Ｗａｋｅｆｉｅｌｄ Ｂｉｏｃｈａｒから購入
－－ ココナッツ炭：Ｃｏｏｌ Ｐｌａｎｅｔから購入
－－ タケ炭：ＳＥＥＫから購入
－－ 混合バイオマス：Ｂｉｏｃｈａｒ Ｎｏｗから購入
－ 近似 － ＡＳＴＭ Ｄ３１７２に従って特定される水分、灰分、揮発性物質、及び固定炭素の分析。
－ 最終 － 石炭及びコークスの場合、その完全燃焼の気体生成物中に見られる材料中の炭素及び水素の特定、全体としての材料中の硫黄、窒素、及び灰分の特定、並びに差異からの酸素の算出。このデータは、ＡＳＴＭ Ｄ３１７６に従って特定した。
－ 未洗浄＝材料にいかなる形態の炭化後洗浄も行わなかった。
－ 酸／水＝炭化物サンプルを、炭化後に酸溶液で洗浄し、水溶液で洗浄した。
－ 塩基／水＝炭化物サンプルを、炭化後に塩基溶液で洗浄し、水溶液で洗浄した。
－ 未洗浄＝炭化後洗浄の前にデータを収集した。
－ 炭化後洗浄＝炭化材料に対して行った酸洗浄の後にデータを収集した。
－ バイオマス源／別の名称構造：
－－ 木材系バイオ炭：Ｗａｋｅｆｉｅｌｄ Ｂｉｏｃｈａｒから購入
－－ ココナッツ炭：Ｃｏｏｌ Ｐｌａｎｅｔから購入
－－ タケ炭：ＳＥＥＫから購入
－－ 混合バイオマス：Ｂｉｏｃｈａｒ Ｎｏｗから購入
本開示について、好ましい実施形態を参照して記載してきたが、当業者であれば、開示される装置、システム、及び方法の趣旨並びに範囲から逸脱することなく、形式状でも詳細にも変更が成され得ることは認識されるであろう。
Claims (37)
- 微生物バイオマスから設計されたカーボンブラック顔料を製造するための方法であって、
ａ．前記微生物バイオマスの熱処理を行って炭化バイオマスを形成すること、
ｂ．前記炭化バイオマスを洗浄すること、及び
ｃ．前記炭化バイオマスを約０．０１ミクロン乃至約１００ミクロンの粒子サイズに粉砕して、粉末化微生物炭を形成すること、
を含む、方法。 - 前記微生物バイオマスが、複数の原核細胞を含む、請求項１に記載の方法。
- 前記微生物バイオマスが、脱色した原核細胞を含む、請求項２に記載の方法。
- 前記脱色した原核細胞が、アルスロスピラ属である、請求項３に記載の方法。
- 前記原核細胞の平均細胞サイズが、２０μｍ未満である、請求項２に記載の方法。
- 前記熱処理工程の前に、前記微生物バイオマスを洗浄することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
- 前記洗浄が、酸洗浄である、請求項６に記載の方法。
- 前記微生物バイオマスが、前記熱処理工程の前に、約３０℃乃至約３００℃の温度で乾燥される、請求項１に記載の方法。
- 前記微生物バイオマスが、水分含有量が約１０％未満に減少するまで乾燥される、請求項６に記載の方法。
- 前記細胞の熱処理が、熱分解、ガス化、燃焼、熱酸化分解、焙焼、熱水液化、及び熱水炭化から成る群より選択されるプロセスによって行われる、請求項１に記載の方法。
- 前記熱処理工程が、約３００℃乃至約７００℃の温度範囲で行われる、請求項１に記載の方法。
- 前記熱処理工程が、約１秒間乃至約２４時間の時間長さにわたって行われる、請求項１に記載の方法。
- 前記時間長さが、約５分間乃至約４０分間である、請求項１２に記載の方法。
- 前記時間長さが、約１０分間である、請求項１３に記載の方法。
- 前記熱処理工程が、前記炭化バイオマスが約２０％乃至約３０％の固定炭素を含むまで行われる、請求項１２に記載の方法。
- 前記熱処理工程が、前記炭化バイオマス中の近似揮発分レベルが約２０％未満となるまで行われる、請求項１２に記載の方法。
- 前記熱処理工程が、前記炭化バイオマス中の酸素濃度が約２０％未満となるまで行われる、請求項１２に記載の方法。
- 前記熱処理工程が、前記酸素濃度が約１０乃至１５％となるまで行われる、請求項１２に記載の方法。
- 前記熱処理工程が、前記炭化バイオマス中の灰分濃度が約２０％未満となるまで行われる、請求項１８に記載の方法。
- 前記炭化バイオマスの前記洗浄が、酸洗浄であり、前記酸洗浄が、前記炭化バイオマスのｐＨを約２未満に低下させることを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記炭化バイオマスを、低下されたｐＨで、約１分間乃至約１時間の時間長さにわたって洗浄することを含む、請求項２０に記載の方法。
- 前記酸洗浄に続いて、前記炭化バイオマスを水で洗浄することをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
- 前記酸洗浄及び続いての水洗浄が、多孔性微生物炭を生成する、請求項２２に記載の方法。
- 粉砕工程が、ボール／メディアミル、ロングギャップミル、空気分級、ジェットミル、三本ロールミル、バスケットミル、クライオミル、及びサイクロンミルから成る群より選択される装置によって行われる、請求項１に記載の方法。
- 前記粉砕工程が、ジョークラッシャー、ハンマーミル、ソーミル、インパクトドライヤーミル、造粒機、断裁機、インパクトドライヤーミル、砕塊機、ナイフミル、ピンミル、ローラークラッシャー、ロータリーミル、振動タンブラー、又は磁気タンブラーを用いずに行われる、請求項１に記載の方法。
- 前記粉砕工程が、前記粉末化微生物炭の平均粒子サイズ径が約１０ミクロン未満となるまで行われる、請求項１に記載の方法。
- 前記粉砕工程が、前記炭化バイオマスに、１又は複数の機械的粉砕添加剤を粉砕の過程で添加することを含み、前記機械的粉砕添加剤は、約１／３２インチ乃至約５インチ径の範囲内の粒子サイズを有する、請求項１に記載の方法。
- 前記粉砕工程が、前記炭化バイオマスに、１又は複数の化学的粉砕添加剤を粉砕の過程で添加することを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記１又は複数の化学的粉砕添加剤が、分散剤、界面活性剤、湿潤剤、研磨剤、セッケン洗剤、超分散剤、非イオン性高ＨＬＢポリアルコキシル化界面活性剤、非イオン性ポリマー、消泡剤、水、樹脂、表面張力調整剤、疎水性アニオン性ポリマー、アセチレン系ジオール、及びアセチレンジオールから成るリストより選択される、請求項２８に記載の方法。
- 前記粉砕工程の後に、前記粉末化微生物炭を改質することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
- 前記炭化バイオマスの前記改質が、前記炭化バイオマスに化学的処理を追加することによるものである、請求項３０に記載の方法。
- 前記化学的添加剤が、芳香族化合物、アルコール、界面活性剤、油／脂／脂肪酸／脂質、水、イオン液体、水素化、化学加水分解、酵素加水分解、アルカリ溶媒、二酸化炭素、塩素ガス、硫黄ガス、窒素ガス、及び酸素ガスから成るリストより選択される、請求項３１に記載の方法。
- 前記粉末化微生物炭の前記改質が、前記微生物炭を乾燥することを含む、請求項３０に記載の方法。
- 前記乾燥工程が、凝集によるものである、請求項３３に記載の方法。
- 前記乾燥工程が、前記微生物炭の水分含有量が約８％未満まで低減されるまで行われる、請求項１に記載の方法。
- 微生物バイオマスから設計されたカーボンブラック顔料を製造するための方法であって：
ａ．複数の脱色アルスロスピラ属細胞を含む前記微生物バイオマスの熱処理を行って、炭化バイオマスを形成すること；及び
ｂ．前記炭化バイオマスを約０．０１ミクロン乃至約１００ミクロンの粒子サイズに粉砕して、粉末化微生物炭を形成すること、
を含む、方法。 - 微生物バイオマス由来の、約０．０１ミクロン乃至約１００ミクロンの粒子サイズを有する炭化バイオマスを含む、設計されたカーボンブラック顔料。
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