JP2557758B2 - 微細藻類による排ガス処理方法 - Google Patents

微細藻類による排ガス処理方法

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Ebara Research Co Ltd
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  • Treating Waste Gases (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、微細藻類による排ガス
処理方法に係り、特に燃焼排ガス等の中の炭酸ガス及び
窒素酸化物を微細藻類を用いて固定化する処理方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】地球温暖化の原因とされる温室効果ガス
の中で、COは最も寄与率が高いと言われている。C
除去技術の一つとして微細藻類等の光合成を利用し
たCOの固定化が提唱され、従来から良く知られたク
ロレラ等の適用が進められている。また、反応器として
種々の培養装置が製作されており、常に最適培養条件を
整えられるような通気流動式光反応槽も試作されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】プラントの排ガス処理
においては、脱硝、脱硫や熱回収等が行なわれている。
しかしながら、排ガスの温度は白煙防止の目的等から通
常百数十度以上の高温である。また、水蒸気分圧等の関
係から、排ガス温度を40〜50℃以下に下げるために
は多大なエネルギーを要することになり、この場合熱回
収の効果も期待できない。従って、実用上可能な最終排
ガス温度は40〜50℃が下限と推定される。これに対
し、従来のクロレラ等を利用する場合、反応温度を20
〜25℃に調整する必要があり、流入排ガス又は反応器
の冷却温度管理に困難があった。
【0004】さらに、燃焼排ガス中のNOx、SOx等
により、反応槽中のpHが低下するが、クロレラ等の生
育適正pHは中性域にあり、強酸性域では活性が著しく
低下する。このpH調整のための設備が必要となる。こ
の様に、処理環境の調整に問題があることが、微細藻類
を用いたCO固定技術の実用化を困難ならしめる原因
の1つであった。本発明は、上記問題点に鑑み、SOx
及び/又はNOxを含む燃焼排ガスを通気することで発
生する高温や強酸性の条件下でも安定して炭酸ガスや窒
素酸化物を除去することのできる微細藻類を利用した排
ガス処理方法を提供することを課題とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、液体培地と微細藻類としての好酸性微
細藻類の単一種又は複数種とを共存させた培養液に、光
の供給下、常温に維持しながらSOx及び/又はNOx
を含む燃焼排ガスを通気して、少なくとも排ガス中の
炭酸ガスを除去する排ガス処理方法としたものである。
また、本発明では、液体培地と微細藻類としての好酸好
高温性微細藻類の単一種又は複数種とを共存させた培養
液に、光の供給下、高温に維持しながらSOx及び/又
はNOxを含む燃焼排ガスを通気して、少なくとも
ガス中の炭酸ガスを除去する排ガス処理方法としたもの
である。
【0006】上記のように、本発明は、排ガスに想定さ
れるつの状況に対し、夫々特定の生理的特性を有する
微細藻類群を適用するものである。 排ガス中に存在するNOx、SOx等により、培養
液が強酸性となる場合で、反応槽温度が常温に維持され
る場合、好酸性微細藻類の単一種は複数種を、該排ガ
ス通気下で維持し、該排ガス中のCOを藻体に固定し
除去する。例えば、シアニディウム・カルダリウム(C
yanidium caldarium)は、pH1.
5〜3で良好な生育即ちCO固定を示す。同種の他、
好酸性微細藻類は緑藻類、紅藻類、珪藻類等種々の分類
群に知られている(文献、極限環境微生物ハンドブッ
ク 大島泰郎 91(株)サイエンスフォーラム)。例
として、ニッチア・パレア(Nitzschia pa
lea)等があげられる。これら藻類は水中のNO
をその生長に利用することが知られており(上記文献
)、該排ガス中のNOxが培養液中に溶解し生じるN
を藻体に固定させることで、COと同時に窒素
酸化物の除去が可能である。図2は、上記シアニディウ
ム・カルダリウム(Cyanidium caldar
ium)がNH と同様にNO も吸収することを
示すグラフである。
【0007】 排ガス中に存在するNOx、SOx等
により、培養液が強酸性となる場合、好酸好高温性微細
藻類の単一種は複数種を該排ガス通気化で高温(好ま
しくは、40〜80℃)に維持し、該排ガス中のCO
を藻体に固定し除去する。前述のシアニディウム・カル
ダリウム(Cyanidium caldarium)
は30〜35℃の温度条件で良好な増殖を示すが、55
〜60℃の高温条件下でも生育する。図3は生育状態
を示すグラフである。この様な好酸好高温性微細藻類に
他に例としてクロオコシディオプシスsp.(Ch
roococcidiopsis sp.)等が挙げら
れる。
【0008】なお、これらの微細藻類は、付着性、浮遊
性いずれの生活様態のものも利用できるが、近年通気流
動層式の効率的な光反応槽が試作され、その利用が提唱
されていることから光利用性の良い浮遊性藻類の利用が
好ましい。また、反応槽の設定にあたっては、反応槽内
の培地に該藻類を接種し内部で増殖させる方法、別途大
量培養した緑藻類と培地を反応槽に供給する方法、のい
ずれによっても良い。また、培地は該藻類の増殖に必要
な成分を適宜供給できれば良く、さらに排ガス、排液等
により供給される成分を利用することが好ましく、例え
ば窒素源は排ガス中のNOxを利用でき、別途添加を必
要としない。
【0009】
【作用】微細藻類を含む植物は光合成を営み、CO
藻体及び生産物へ固定し、窒素、リン等の化合物を吸収
することで藻体を構築していることは公知である。ま
た、海洋中の動植物プランクトンと栄養塩の間には、お
おむね次の関係が見出されている。 この関係はほとんどすべての海域で成立しており、植物
プランクトンという生物体と栄養塩という化学成分の間
を元素の流れでみる場合、極めて便利であることも知ら
れている。
【0010】排ガス中のNOxは水中に溶けると次の様
にNOを生じる。 微細藻類はこのNO 態窒素を利用し、これを窒素源
として増殖が可能である。また、通常の微細藻類は、常
温付近、pHもほぼ中性付近で良好な生長を示すが、特
殊環境下で良好な生長を示す微細藻類群が知られてお
り、本発明で利用する好酸性、好酸好高温性の微細藻類
もその1つである。これらは排ガスの通気により生じる
高温、強酸性の条件下でも機能を維持するため、温度、
pH調整の負担を軽減できる。なお、これらの藻類の余
剰藻体及び代謝産物は処理装置から分離され、有用物質
の回収、肥料化等資源として利用することができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されない。 実施例 二酸化炭素の除去に関する実験を、好酸性微細藻類であ
るニィッチェア パレア(Nitzschia pal
ea)を用いて行ない、一般的な藻類であるクロレラ
ピレノイドーサ(Chlorella pyrenoi
dosa)を対照区として、pH2.0、温度25℃で
培養した。培地はCsi改変培地を用いた。以下に組成
を示す。 Ca(NO ・4HO 150 mg KNO 100 mg β−Naグリセロホスフェート 50 mg MgSO ・7HO 40 mg ビタミン B12 0.1μg ビオチン 0.1μg チアミン HCl 10 μg PIV メタル 3 ml 1,2,3,4−シクロペンタン テトラカルボン酸 500 mg NaSiO ・9HO 100 mg 蒸留水 1 リットル
【0012】図1に実験装置のフロー工程図を示す。図
1において、CO1と空気2は、ガス混合槽3で混合
されて光反応槽5の培養液6中に導入され、培養液6中
にCOが固定されて処理ガスは7から排出される。培
養液は、8から抜き出され固液分離して、分離液は10
から抜き取られ、余剰藻体は11から引き抜かれ、藻体
は13から反応槽に返送される。新しい培地は12から
供給され、槽内藻体濃度を一定に保っている。14は処
理ガス中のCO及び/又はNOx等のガス測定器であ
る。
【0013】実験は連続系で行ない、空気にCOを5
%混合したものを200ml/l・min通気した。固
液分離により分離液を引き抜き、新しい培地を同量添加
して槽内培養液量を1リットルに保った。槽内藻体濃度
は5g/lに一定とするため、余剰藻体は引き抜いた。
結果を表に示す。
【表1】
【0014】実施例 二酸化炭素の除去に関する実験を、好酸好高温性微細藻
類であるシアニディウム カルダリウム(Cyanid
ium caldarium)を用いて行ない、一般的
な藻類であるクロレラ ピレノイドーサ(Chlore
lla pyrenoidosa)を対照区として、p
H2.0、温度55℃で培養した。培地は(CC)培地
を用いた。以下に組成を示す。 Ca(NO ・4HO 150 mg KNO 100 mg MgSO ・7HO 40 mg β−Na2グリセロホスフェート 50 mg チアミン HCl 10 μg ビタミン B12 0.1μg ビオチン 0.1μg シクロペンタン テトラカルボン酸 500 mg PIV メタル 3 ml 蒸留水 1 リットル
【0015】培養方法は実施例1に準ずる。結果を表
に示す。
【表2】
【0016】上記の各実施例において、対象としたクロ
レラ ピレノイドーサ(Chlorellapyren
oidosa)は全ての実験区において増殖せずに死滅
してしまった。好酸性微細藻類であるニッチェア パレ
ア(Nitzschia palea)、好酸好高温性
微細藻類であるシアニディウム カルダリウム(Cya
nidium caldarium)は各々苛酷な条件
下でも極めて良好な増殖を示した。また好酸性及び好酸
好高温性微細藻類培養時、CO のほかにNOを0.1
%の濃度になるように空気に混合し実施例1〜と同様
な条件で処理した場合、処理空気にNOは検出されず、
100%の除去率となった。この結果より、廃ガス中に
おける窒素酸化物を藻類のN源として利用することも可
能である。廃ガス中の窒素酸化物量が藻類の必要とする
N量に不足する場合には、N源として廃水などを利用す
ることもできる。
【0017】
【発明の効果】本発明には次のようなつの効果があ
る。 ()排ガス処理工程中の窒素酸化物処理工程の縮小。
好酸性微細藻類を用いることにより、窒素酸化物を含有
した排ガスを直接リアクター内に導入して培養液のpH
が低下しても運転が可能となる。また、これらの藻類は
窒素源として硝酸態窒素を利用できるため、二酸化炭素
と窒素酸化物の同時除去が可能となる。 ()排ガスの冷却エネルギーの節約び排ガス処理工
程中の窒素酸化物処理工程の縮小。好酸好高温性微細藻
類を用いることにより、最高55〜60℃の温度下で二
酸化炭素と窒素酸化物の同時除去が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法を実施する実験装置のフロー工程
図である。
【図2】シアニディウム・カルダリウムの窒素化合物の
吸収を示すグラフである。
【図3】シアニディウム・カルダリウムの温度による生
育状態を示すグラフである。
【符号の説明】
1:CO、2:空気、3:ガス混合槽、4:ガス導入
管、5:光反応槽、6:培養液、7:ガス排出管、8:
培養液引抜管、9:固液分離器、10:液引抜管、1
1:藻体引抜管、12:培地供給管、14:ガス測定器
フロントページの続き (72)発明者 滝沢 悦子 神奈川県藤沢市本藤沢4丁目2番1号 株式会社 荏原総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭57−112870(JP,A) 特開 平3−154616(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液体培地と微細藻類としての好酸性微細
    藻類の単一種又は複数種とを共存させた培養液に、光の
    供給下、常温に維持しながらSOx及び/又はNOxを
    含む燃焼排ガスを通気して、少なくとも排ガス中の炭
    酸ガスを除去する排ガス処理方法。
  2. 【請求項2】 液体培地と微細藻類としての好酸好高温
    性微細藻類の単一種又は複数種とを共存させた培養液
    に、光の供給下、高温に維持しながらSOx及び/又は
    NOxを含む燃焼排ガスを通気して、少なくとも排ガ
    ス中の炭酸ガスを除去する排ガス処理方法。
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