JP7588922B1 - Carbon dioxide fixation system, carbon dioxide fixation method, and carbon dioxide fixation program - Google Patents
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Abstract
【課題】 水産物の炭酸カルシウム生成におけるバイオミネラリゼーションの過程で、水産物への二酸化炭素の固定化を促進する二酸化炭素固定化システムを提供する。【解決手段】 二酸化炭素固定化システムは、炭酸カルシウムを自己の一部として生成する水産物が存在する水中からプロトンを除去するプロトン除去装置を備える。【選択図】 図1[Problem] To provide a carbon dioxide fixation system that promotes fixation of carbon dioxide in marine products during the biomineralization process for calcium carbonate production in marine products. [Solution] The carbon dioxide fixation system includes a proton removal device that removes protons from water in which marine products that produce calcium carbonate as part of themselves are present. [Selected Figure] Figure 1
Description
本発明は、二酸化炭素固定化システム、二酸化炭素固定方法及び二酸化炭素固定プログラムに関する。 The present invention relates to a carbon dioxide fixation system, a carbon dioxide fixation method, and a carbon dioxide fixation program.
水産物の中には、水中の二酸化炭素と炭酸カルシウム(以下、CaCO3ともいう)を利用して自らの殻を形成する生物が存在する。その中でも、貝類は光合成により二酸化炭素を吸収する植物性プランクトンを餌として、炭素、水素、酸素等の元素を取り込み成長する。貝の成長とともに貝殻も成長するが、貝殻は貝が分泌する有機質を基質として水中の二酸化炭素を炭酸カルシウムが結晶化することで形成される。このように、貝類は、水中の二酸化炭素などを利用して殻を形成することで、二酸化炭素を吸収することが知られている(非特許文献1、2参照)。 Among marine products, there are organisms that form their shells using carbon dioxide and calcium carbonate (hereinafter also referred to as CaCO3 ) in the water. Among them, shellfish feed on phytoplankton that absorbs carbon dioxide through photosynthesis, and grow by absorbing elements such as carbon, hydrogen, and oxygen. Shells grow as shellfish grow, and are formed when calcium carbonate crystallizes carbon dioxide in the water using organic matter secreted by the shellfish as a substrate. In this way, shellfish are known to absorb carbon dioxide by forming shells using carbon dioxide and other substances in the water (see Non-Patent Documents 1 and 2).
一方で、貝類などのバイオミネラリゼーションは、二酸化炭素の固定化には繋がらないという見解がある(非特許文献2)。 On the other hand, there is a view that biomineralization by shellfish and other organisms does not lead to the fixation of carbon dioxide (Non-Patent Document 2).
この見解の理由について説明すると、水中での炭酸カルシウムの原料として、カルシウムイオン(Ca2+)と重炭酸イオン(HCO3 -)があるとした場合、炭酸カルシウム(CaCO3)の生成(石灰化反応、下記式(1)における→方向)により水素イオン(H+、プロトン)が生じ、pHが下がる。そうすると、式(1)と(2)に示すように、形成した炭酸カルシウムが炭酸水素イオンとなり(下記式(1)における←方向)、その炭酸水素イオン(HCO3 -)と水素イオンが反応し、炭酸(H2CO3)を経て、結果として水中へ二酸化炭素(CO2)が放出される(下記式(2)における→方向)というものである。 To explain the reason for this view, if calcium ions (Ca2 + ) and bicarbonate ions ( HCO3- ) are present in water as the raw materials for calcium carbonate, the production of calcium carbonate ( CaCO3 ) (calcification reaction, → direction in formula (1) below) produces hydrogen ions (H + , protons), lowering the pH. Then, as shown in formulas (1) and (2), the calcium carbonate that is formed becomes hydrogen carbonate ions (← direction in formula (1) below), and these hydrogen carbonate ions ( HCO3- ) react with hydrogen ions to form carbonic acid ( H2CO3 ), which ultimately releases carbon dioxide ( CO2 ) into the water (→ direction in formula (2) below).
Ca2+ + HCO3
- ⇔CaCO3 + H+ …式(1)
HCO3
-+ H+ ⇔H2CO3⇔CO2 + H2O …式(2)
Ca 2+ + HCO 3 - ⇔CaCO 3 + H + ...Formula (1)
HCO 3 - + H + ⇔H 2 CO 3 ⇔CO 2 + H 2 O...Formula (2)
すなわち、プロトンが発生することに伴い、貝殻に固定化された二酸化炭素は、再度水中へ放出されるので、二酸化炭素は貝類に固定されない。 In other words, as protons are produced, the carbon dioxide fixed in the shells is released back into the water, so carbon dioxide is not fixed in the shells.
また、近年問題となっている海水の酸性化に伴い、炭酸カルシウムの生成(下記式(3)における←方向)が阻害され、むしろその溶解(下記式(3)における→方向)が促進されるとも言われている(非特許文献3)。
CaCO3+ CO2 + H2O ⇔Ca2+ +2HCO3
- …式(3)
In addition, it is said that the acidification of seawater, which has become a problem in recent years, inhibits the production of calcium carbonate (← direction in the following formula (3)) and promotes its dissolution (→ direction in the following formula (3)) (Non-Patent Document 3).
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O ⇔Ca 2+ +2HCO 3 - …Formula (3)
また、別の課題として、藻類に二酸化炭素を固定化させても、その藻類を餌とする水産物に効率よく給餌できていないことも挙げられる。そのため藻類が固定化した二酸化炭素を原料としたバイオミネラリゼーションが効率良く行われていない。 Another issue is that even if carbon dioxide is fixed in algae, it is not possible to efficiently feed the algae to the seafood that feeds on it. As a result, biomineralization using carbon dioxide fixed by algae as a raw material has not been carried out efficiently.
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものである。その目的は、水産物の炭酸カルシウム生成におけるバイオミネラリゼーションの過程で、水産物への二酸化炭素の固定化を促進する二酸化炭素固定化システム、二酸化炭素固定方法及び二酸化炭素固定プログラムを提供することである。 The present invention has been made in consideration of the above points. Its purpose is to provide a carbon dioxide fixation system, a carbon dioxide fixation method, and a carbon dioxide fixation program that promote the fixation of carbon dioxide in marine products during the biomineralization process in the production of calcium carbonate in marine products.
本発明の第1の特徴に係る二酸化炭素固定化システムは、炭酸カルシウムを自己の一部として生成する水産物が存在する水中からプロトンを除去するプロトン除去装置を備える。 The carbon dioxide fixation system according to the first aspect of the present invention includes a proton removal device that removes protons from water containing marine products that produce calcium carbonate as part of themselves.
第1の特徴に係る二酸化炭素固定システムによると、水産物の炭酸カルシウム生成におけるバイオミネラリゼーションの過程で、水産物への二酸化炭素の固定化を促進することができる。 The carbon dioxide fixation system according to the first aspect can promote fixation of carbon dioxide in marine products during the biomineralization process in the production of calcium carbonate in marine products.
また、第1の特徴に係る二酸化固定システムにおいて、水産物は、貝類、甲殻類、あるいは、刺胞動物であってもよい。 In the carbon dioxide fixation system according to the first aspect, the marine product may be a shellfish, crustacean, or cnidaria.
この二酸化炭素固定システムによると、殻や骨格を生成する水産物への二酸化炭素固定化を促進することができる。 This carbon dioxide fixation system can promote carbon dioxide fixation in seafood that produces shells and skeletons.
また、第1の特徴に係る二酸化固定システムにおいて、プロトン除去装置は、陽極及び陰極を有する電子発生装置であってもよい。 In addition, in the dioxide fixation system according to the first aspect, the proton removal device may be an electron generating device having an anode and a cathode.
この二酸化炭素固定システムによると、水中のプロトンが回収され、水産物の二酸化炭素の固定化が促進される。この過程で還元体である底泥が酸化体に変わり、底泥が浄化されてゆくため、底の泥の浄化をすることもできる。さらに、この二酸化炭素の固定システムによると、底泥の有機物が、発電細菌により分解され、窒素等の栄養塩が水中に溶出するため、その栄養塩によって微細藻類が増殖できる。この増殖した微細藻類により、水の浄化も行うこともできる。 This carbon dioxide fixation system recovers protons in the water, promoting the fixation of carbon dioxide in marine products. In the process, the bottom mud, which is a reductant, is converted into an oxidant, and the bottom mud is purified, which also purifies the mud at the bottom. Furthermore, with this carbon dioxide fixation system, the organic matter in the bottom mud is decomposed by the power-generating bacteria, and nutrients such as nitrogen are dissolved into the water, allowing microalgae to grow. The proliferated microalgae can also purify the water.
また、第1の特徴に係る二酸化固定システムにおいて、プロトン除去装置は脱イオン化装置であってもよい。 In addition, in the dioxide fixation system according to the first aspect, the proton removal device may be a deionization device.
この二酸化炭素固定システムによると、市販のイオン交換装置、膜、樹脂を使って二酸化炭素固定の促進ができる。また、既存の設備をそのまま利用しつつ、本構成を設置できる。そのため、設置が容易となる。市販のものが使えるため、交換も容易である。 This carbon dioxide fixation system can promote carbon dioxide fixation using commercially available ion exchange devices, membranes, and resins. In addition, this configuration can be installed while utilizing existing equipment. This makes installation easy. Replacement is also easy because commercially available items can be used.
また、第1の特徴に係る二酸化固定システムにおいて、プロトン除去装置は、前記水産物が存在する養殖施設内に設置されてもよい。 In addition, in the dioxide fixation system according to the first aspect, the proton removal device may be installed in an aquaculture facility in which the marine products are present.
この二酸化炭素固定システムによると、既存の設備の中にプロトン除去装置を設置するので、新たな設置場所の確保が不要である。水産物により近い位置にプロトン除去装置を設置することができるという利点もある。 With this carbon dioxide fixation system, the proton removal device is installed within existing facilities, so there is no need to secure new installation space. Another advantage is that the proton removal device can be installed closer to the seafood.
また、第1の特徴に係る二酸化固定システムにおいて、プロトン除去装置は、前記水産物が存在する養殖施設に接続されてもよい。 In addition, in the dioxide fixation system according to the first aspect, the proton removal device may be connected to an aquaculture facility in which the marine product is present.
この二酸化炭素固定システムによると、既存の設備の構成を変更することなく、後付けでプロトン除去装置を設置することができる。このように、既存の設備への導入が容易である。 With this carbon dioxide fixation system, a proton removal device can be installed as a retrofit without changing the configuration of existing equipment. In this way, it is easy to introduce into existing equipment.
また、第1の特徴に係る二酸化固定システムは、プロトン除去装置に向かって水流を発生させる第1の水流発生装置を、さらに備えてもよい。 The dioxide fixation system according to the first aspect may further include a first water flow generating device that generates a water flow toward the proton removal device.
この二酸化炭素固定システムによると、所望の水流を発生させることで、プロトン除去や、水産物へ餌をより効率的に到達させることができる。これにより水産物への二酸化炭素固定を促進できる。具体的には、水流発生装置がプロトン除去装置に向かって水流を発生させることにより、効率的にプロトンを除去することができる。 According to this carbon dioxide fixation system, by generating the desired water flow, protons can be removed and food can be delivered to the marine products more efficiently. This promotes carbon dioxide fixation in the marine products. Specifically, by having the water flow generating device generate a water flow toward the proton removal device, protons can be removed efficiently.
また、第1の特徴に係る二酸化固定システムは、前記水産物に向かって水流を発生させる第2の水流発生装置を、さらに備えてもよい。 The dioxide fixation system according to the first aspect may further include a second water flow generating device that generates a water flow toward the marine product.
この二酸化炭素固定システムによると、同じ水中に存在する、水産物の餌となる藻類を効率的に摂取し、藻類が吸収した二酸化炭素を水産物がより効率的に固定化できる。さらに、餌となる藻類を水産物が摂取しやすくなることで、水産物の成長などが促進され高品質な水産物を養殖することができる。また、この二酸化炭素固定システムによると、水産物が水中の二酸化炭素を固定化する際にも、より効率的に固定化することができる。 This carbon dioxide fixation system allows the seafood to efficiently ingest algae that exists in the same water and serve as food for the seafood, and the seafood can more efficiently fix the carbon dioxide absorbed by the algae. Furthermore, by making it easier for the seafood to ingest the algae that they feed on, the growth of the seafood is promoted, making it possible to cultivate high-quality seafood. Furthermore, this carbon dioxide fixation system allows the seafood to more efficiently fix carbon dioxide in the water.
本発明の第2の特徴に係る二酸化炭素固定方法は、炭酸カルシウムを自己の一部として生成する水産物を水中に存在させるステップと、該水中からプロトンを除去するステップと、を含む。 The carbon dioxide fixation method according to the second aspect of the present invention includes the steps of placing a marine product that produces calcium carbonate as part of itself in water, and removing protons from the water.
第2の特徴に係る二酸化炭素固定方法によると、水産物の炭酸カルシウム生成におけるバイオミネラリゼーションの過程で、水産物への二酸化炭素の固定化を促進することができる。 The carbon dioxide fixation method according to the second aspect can promote fixation of carbon dioxide in marine products during the biomineralization process in the production of calcium carbonate in marine products.
本発明の第3の特徴に係る二酸化炭素固定プログラムは、炭酸カルシウムを自己の一部として生成する水産物が存在する水中からプロトンを除去するステップと、を含む。 The carbon dioxide fixation program according to the third aspect of the present invention includes a step of removing protons from water in which aquatic products that produce calcium carbonate as part of themselves are present.
第3の特徴に係る二酸化炭素固定プログラムによると、水産物の炭酸カルシウム生成におけるバイオミネラリゼーションの過程で、水産物への二酸化炭素の固定化を促進することができる。 The carbon dioxide fixation program according to the third feature can promote fixation of carbon dioxide in seafood during the biomineralization process in the production of calcium carbonate in seafood.
本発明の第4の特徴に係る環境浄化システムは、炭酸カルシウムを自己の一部として生成する水産物が存在する水中からプロトンを除去するプロトン除去装置を備える。 The fourth aspect of the present invention is an environmental purification system that includes a proton removal device that removes protons from water containing marine products that produce calcium carbonate as part of themselves.
第4の特徴に係る環境浄化システムによると、水産物の炭酸カルシウム生成におけるバイオミネラリゼーションの過程で、水産物への二酸化炭素の固定化を促進することができる。 The environmental purification system according to the fourth aspect can promote the fixation of carbon dioxide into marine products during the biomineralization process in the production of calcium carbonate in marine products.
また、第4の特徴に係る環境浄化システムにおいて、水産物は、貝類、甲殻類、あるいは、刺胞動物であってもよい。 In addition, in the environmental purification system according to the fourth aspect, the marine products may be shellfish, crustaceans, or cnidarians.
この環境浄化システムによると、殻や骨格を生成する水産物への二酸化炭素固定化を促進することができる。 This environmental purification system can promote the fixation of carbon dioxide in seafood that produces shells and skeletons.
また、第4の特徴に係る環境浄化システムにおいて、プロトン除去装置は、陽極及び陰極を有する電子発生装置であってもよい。 In addition, in the environmental purification system according to the fourth feature, the proton removal device may be an electron generating device having an anode and a cathode.
この環境浄化システムによると、水中のプロトンが回収され、水産物の二酸化炭素の固定化が促進される。この過程で還元体である底泥が酸化体に変わり、底泥が浄化されてゆくため、底の泥の浄化をすることもできる。さらに、この環境浄化システムによると、底泥の有機物が、発電細菌により分解され、窒素等の栄養塩が水中に溶出するため、その栄養塩によって微細藻類が増殖できる。この増殖した微細藻類により、水の浄化も行うこともできる。このように、本システムは、水産物の二酸化炭素の固定の促進だけでなく、同時に底泥の浄化や水の浄化などを行う総合的な環境浄化システムでもある。 This environmental purification system recovers protons in the water and promotes the fixation of carbon dioxide in marine products. In the process, the bottom mud, which is a reductant, is converted into an oxidant, and the bottom mud is purified, so the mud at the bottom can also be purified. Furthermore, this environmental purification system decomposes organic matter in the bottom mud by the power-generating bacteria, and nutrients such as nitrogen are dissolved into the water, which allows microalgae to grow. The proliferated microalgae can also purify the water. In this way, this system is a comprehensive environmental purification system that not only promotes the fixation of carbon dioxide in marine products, but also simultaneously purifies the bottom mud and water.
本発明の第5の特徴に係る環境浄化方法は、炭酸カルシウムを自己の一部として生成する水産物を水中に存在させるステップと、該水中からプロトンを除去するステップと、を含む。 The fifth aspect of the present invention relates to an environmental purification method that includes the steps of placing a marine product that produces calcium carbonate as part of itself in water, and removing protons from the water.
第5の特徴に係る環境浄化方法によると、水産物の炭酸カルシウム生成におけるバイオミネラリゼーションの過程で、水産物への二酸化炭素の固定化を促進することができる。 The fifth feature of the environmental purification method is that it is possible to promote the fixation of carbon dioxide into marine products during the biomineralization process in which calcium carbonate is produced in marine products.
この環境浄化方法によると、水中のプロトンが回収され、水産物の二酸化炭素の固定化が促進される。この過程で還元体である底泥が酸化体に変わり、底泥が浄化されてゆくため、底の泥の浄化をすることもできる。さらに、この環境浄化方法によると、底泥の有機物が、発電細菌により分解され、窒素等の栄養塩が水中に溶出するため、その栄養塩によって微細藻類が増殖できる。この増殖した微細藻類により、水の浄化も行うこともできる。このように、本方法は、水産物の二酸化炭素の固定の促進だけでなく、同時に底泥の浄化や水の浄化などを行う総合的な環境浄化方法でもある。 According to this environmental purification method, protons in the water are collected and the fixation of carbon dioxide in marine products is promoted. In this process, the bottom mud, which is a reductant, is converted into an oxidant and the bottom mud is purified, so the mud at the bottom can also be purified. Furthermore, according to this environmental purification method, organic matter in the bottom mud is decomposed by the power-generating bacteria and nutrients such as nitrogen are dissolved into the water, which allows microalgae to grow. The proliferated microalgae can also purify the water. In this way, this method is a comprehensive environmental purification method that not only promotes the fixation of carbon dioxide in marine products, but also purifies the bottom mud and water at the same time.
本発明の第6の特徴に係る環境浄化プログラムは、炭酸カルシウムを自己の一部として生成する水産物が存在する水中からプロトンを除去するステップと、を含む。 The sixth aspect of the present invention relates to an environmental purification program that includes a step of removing protons from water containing marine products that produce calcium carbonate as part of themselves.
第6の特徴に係る環境浄化プログラムによると、水産物の炭酸カルシウム生成におけるバイオミネラリゼーションの過程で、水産物への二酸化炭素の固定化を促進することができる。 According to the environmental purification program relating to the sixth feature, the fixation of carbon dioxide into marine products can be promoted during the biomineralization process in the production of calcium carbonate in marine products.
この環境浄化プログラムによると、水中のプロトンが回収され、水産物の二酸化炭素の固定化が促進される。この過程で還元体である底泥が酸化体に変わり、底泥が浄化されてゆくため、底の泥の浄化をすることもできる。さらに、この環境浄化プログラムによると、底泥の有機物が、発電細菌により分解され、窒素等の栄養塩が水中に溶出するため、その栄養塩によって微細藻類が増殖できる。この増殖した微細藻類により、水の浄化も行うこともできる。このように、本プログラムは、水産物の二酸化炭素の固定の促進だけでなく、同時に底泥の浄化や水の浄化などを行う総合的な環境浄化方法を環境浄化システムに行わせるプログラムでもある。 According to this environmental purification program, protons in the water are collected and the fixation of carbon dioxide in marine products is promoted. In the process, the bottom mud, which is a reductant, is converted into an oxidant and the bottom mud is purified, so the mud at the bottom can also be purified. Furthermore, according to this environmental purification program, the organic matter in the bottom mud is decomposed by the power-generating bacteria and nutrients such as nitrogen are dissolved into the water, which allows microalgae to grow. The proliferated microalgae can also purify the water. In this way, this program not only promotes the fixation of carbon dioxide in marine products, but also allows the environmental purification system to carry out a comprehensive environmental purification method that simultaneously purifies the bottom mud and water.
本発明によると、水産物の炭酸カルシウム生成におけるバイオミネラリゼーションの過程で、水産物への二酸化炭素の固定化を促進する二酸化炭素固定化システム、二酸化炭素固定方法及び二酸化炭素固定プログラムを提供することができる。 The present invention provides a carbon dioxide fixation system, a carbon dioxide fixation method, and a carbon dioxide fixation program that promote the fixation of carbon dioxide in marine products during the biomineralization process in the production of calcium carbonate in marine products.
また、本発明によると、水産物の炭酸カルシウム生成におけるバイオミネラリゼーションの過程で、水産物への二酸化炭素の固定化を促進し、かつ、底泥や水の浄化などを行う環境浄化システム、環境浄化方法及び環境浄化プログラムを提供することができる。 The present invention also provides an environmental purification system, method, and program that promote the fixation of carbon dioxide in marine products during the biomineralization process in which calcium carbonate is produced in marine products, and that purifies bottom mud and water.
<<<<第1の実施形態>>>>
以下に、本発明に係る第1の実施形態について、図面に基づいて説明する。図1は、第1の実施形態に係る二酸化炭素固定化システム10を示すブロック図である。
<<<<First embodiment>>>>
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Fig. 1 is a block diagram showing a carbon dioxide fixation system 10 according to the first embodiment.
<<<二酸化炭素固定化システム10>>>
二酸化炭素固定化システム10は、主に、炭酸カルシウム(CaCO3)を自己の一部として生成する水産物100が存在する水中からプロトン(H+)を除去するプロトン除去装置200と、養殖施設300とを備える。
<<<Carbon Dioxide Fixation System 10>>>
The carbon dioxide fixation system 10 mainly comprises a proton removal device 200 that removes protons (H + ) from water containing aquatic products 100 that produce calcium carbonate (CaCO 3 ) as part of themselves, and an aquaculture facility 300 .
<<水産物100>>
本実施形態に係る水産物100は、二酸化炭素とカルシウムから炭酸カルシウム(CaCO3)を生成する石灰化反応を利用して、その殻など自己の一部を生成するものであれば良い。
<<100 Seafood Products>>
The marine product 100 according to this embodiment may be any product that produces a part of itself, such as its shell, by utilizing a calcification reaction that produces calcium carbonate (CaCO 3 ) from carbon dioxide and calcium.
例えば、水産物が生成する炭酸カルシウム(CaCO3)としては、軟体動物の貝類の貝殻、甲殻類の外骨格、刺胞動物(サンゴ類)の骨格、原生動物の有孔虫などの無脊椎動物の殻、および円石藻とよばれる単細胞の藻類が生成するココリスなどが挙げられる。 For example, calcium carbonate ( CaCO3 ) produced by seafood includes the shells of mollusks, the exoskeletons of crustaceans, the skeletons of cnidarians (corals), the shells of invertebrates such as the protozoan foraminifera, and coccoliths produced by single-celled algae called coccolithophorids.
本実施形態に係る水産物としては、貝類、甲殻類、棘皮動物(ウニ)、刺胞動物(サンゴ類)であり、より好ましくは貝類である。 The marine products in this embodiment include shellfish, crustaceans, echinoderms (sea urchins), and cnidarians (corals), and more preferably shellfish.
貝類の中で、特に好ましいものは、二枚貝である。 Among shellfish, bivalve mollusks are particularly preferred.
二枚貝の中で、特に好ましいものは、カキ、ホタテ、イガイ、シジミ、アサリ、アコヤ貝である。 Among bivalve mollusks, oysters, scallops, mussels, corbiculas, clams, and pearl oysters are particularly preferred.
カキの主な種類としては、イタボガキ属のイタボガキ (Ostrea denselamellosa)、ヨーロッパヒラガキ (Ostrea edulis:European flat oyster)、マガキ属のマガキ (Crassostrea gigas:Japanese oyster / Pacific oyster / Rock oyster)、シカメガキ(Crassostrea sikamea)、スミノエガキ(Crassostrea ariakensis)、イワガキ(Crassostrea nippona)、ポルトガルガキ(Crassostrea angulata)、バージニアガキ(Crassostrea virginica) や、タイニー・パシフィックオイスター(Ostrea lurida)、ブラフオイスター(Ostrea chilenesis)が挙げられる。 The main types of oysters include Ostrea denselamellosa, Ostrea edulis (European flat oyster), Crassostrea gigas (Japanese oyster/Pacific oyster/Rock oyster), Crassostrea sikamea, Crassostrea ariakensis, Crassostrea nippona, Crassostrea angulata, Crassostrea virginica, Tiny Pacific oyster (Ostrea lurida), and Bluff oyster (Ostrea chilenesis).
<<水>>
水産物が存在する水は、水産物が生存できるものであればよい。例えば、海水、淡水、汽水などが挙げられる。どのような種類の水であるかは、水産物の種類による。なお、水は二酸化炭素を含むものであることが望ましい。水産物が水中の二酸化炭素を固定化するためである。この二酸化炭素の由来は問わない。例えば、大気中の二酸化炭素が水に移行したものでもよく、また、別の場所で発生又は生成した二酸化炭素を水に導入してもよい。
<<Water>>
The water in which the seafood exists may be any water in which the seafood can survive. Examples include seawater, freshwater, brackish water, etc. The type of water depends on the type of seafood. It is preferable that the water contains carbon dioxide, as the seafood will fix the carbon dioxide in the water. The origin of this carbon dioxide is not important. For example, carbon dioxide from the atmosphere may be transferred to the water, or carbon dioxide generated or produced elsewhere may be introduced into the water.
<<プロトン除去装置200>>
プロトン除去装置200は、炭酸カルシウム(CaCO3)を自己の一部として生成する水産物100が存在する水中からプロトン(H+)を除去する。
<<Proton Removal Device 200>>
The proton removing device 200 removes protons (H + ) from water containing a marine product 100 that produces calcium carbonate (CaCO 3 ) as part of itself.
プロトン除去装置200は、水産物100が存在する養殖施設300内に設置されてもよく(図1(a))、養殖施設300に接続されてもよい(図1(b)、(c))。 The proton removal device 200 may be installed in an aquaculture facility 300 in which the marine product 100 is present (FIG. 1(a)), or may be connected to the aquaculture facility 300 (FIGS. 1(b) and (c)).
養殖施設とは、水産物を養殖するために、その内部に水産物が存在する場をいう。養殖施設としては、例えば、陸上に設置された水槽や養殖池、水中に設置された河川、湖沼、海面における養殖場が挙げられるが、これに限定されるものではない。このような水槽、養殖池や養殖場は、新規に設置してもよく、既存のものを使用してもよい。なお、この養殖施設は水産物を食用とするための施設に限られず、水産物を維持、保持、育成する目的であれば、いずれの施設、装置などが含まれる。 An aquaculture facility is a place in which marine products are cultivated. Examples of aquaculture facilities include, but are not limited to, tanks and aquaculture ponds installed on land, and underwater farms in rivers, lakes, and oceans. Such tanks, aquaculture ponds, and aquaculture farms may be newly installed or existing ones may be used. Note that aquaculture facilities are not limited to facilities for producing marine products for consumption, and include any facility, device, etc. that is intended to maintain, preserve, and grow marine products.
プロトン除去装置は、水産物から生じるプロトンや海水等の酸性化により生じたプロトンを除去できる場所であればどのような場所でも設置されてもよい。つまり、プロトン除去装置は、水産物から生じるプロトンや海水等の酸性化により生じたプロトンを除去できる場所であればどのような場所でも、設置が可能である。例えば、養殖施設の内部や養殖施設に接続した場所に設置できる。また、既存の淡水、汽水、海洋における養殖施設の内部(図3(b))や、養殖施設に接続(図3(a)、(c))した場所などに設置されてもよい。プロトン除去装置は常時設置されてもよいし、所望のタイミングでプロトンを除くように設置されてもよい。 The proton removal device may be installed in any location where it can remove protons generated from marine products or protons generated by the acidification of seawater, etc. In other words, the proton removal device can be installed in any location where it can remove protons generated from marine products or protons generated by the acidification of seawater, etc. For example, it can be installed inside an aquaculture facility or in a location connected to an aquaculture facility. It may also be installed inside an existing aquaculture facility in freshwater, brackish water, or marine water (Figure 3 (b)), or in a location connected to an aquaculture facility (Figures 3 (a) and (c)). The proton removal device may be installed all the time, or may be installed to remove protons at a desired time.
プロトン除去装置を養殖施設と接続する場合、図3(a)のようにパイプなどを用いて養殖施設からプロトンを含む水をプロトン除去装置に流入させることや、図3(c)のように直接養殖施設の近傍にプロトン除去装置を含む設備を設置し、養殖施設内のプロトンを含む水がプロトン除去装置を含む設備に移動可能なようにすることもできる。 When connecting the proton removal device to an aquaculture facility, proton-containing water can be flowed from the aquaculture facility into the proton removal device using a pipe or the like as shown in Figure 3(a), or equipment including the proton removal device can be installed directly near the aquaculture facility as shown in Figure 3(c), allowing proton-containing water from within the aquaculture facility to move to the equipment including the proton removal device.
水中に、カルシウムイオン(Ca2+)と重炭酸イオン(HCO3
-)が存在する場合、炭酸カルシウム(CaCO3)の生成(石灰化反応、下記式(1)における→方向)によりプロトン(H+)が生じる。
Ca2+ + HCO3
- ⇔CaCO3 + H+ …式(1)
When calcium ions (Ca 2+ ) and bicarbonate ions (HCO 3 - ) are present in water, protons (H + ) are produced by the formation of calcium carbonate (CaCO 3 ) (calcification reaction, → direction in formula (1) below).
Ca 2+ + HCO 3 - ⇔CaCO 3 + H + ...Formula (1)
プロトン除去装置200によって、プロトンが除去されると、式(1)における→方向に反応が進み、炭酸カルシウム(CaCO3)の生成が促進される。 When protons are removed by the proton removing device 200, the reaction proceeds in the → direction in formula (1), promoting the production of calcium carbonate (CaCO 3 ).
プロトンが除去されているので、下記式(2)における→方向の反応は抑制され、水中へ二酸化炭素(CO2)が放出されることが抑制される。
HCO3
-+ H+ ⇔H2CO3⇔CO2 + H2O …式(2)
この結果、二酸化炭素は水産物へ固定されることとなる。
Since the protons are removed, the reaction in the → direction in the following formula (2) is suppressed, and the release of carbon dioxide (CO 2 ) into water is suppressed.
HCO 3 - + H + ⇔H 2 CO 3 ⇔CO 2 + H 2 O...Formula (2)
As a result, carbon dioxide is fixed in the seafood.
また、海水の酸性化に伴い、炭酸カルシウムの生成(下記式(3)における←方向)が阻害され、むしろその溶解(下記式(3)における→方向)が促進されるとも言われているが、プロトンを除去することにより、酸性化が抑制され、炭酸カルシウムの生成が促進される。
CaCO3+ CO2 + H2O ⇔Ca2+ +2HCO3
- …式(3)
It is also said that as seawater becomes more acidic, the production of calcium carbonate (← direction in the following formula (3)) is inhibited and its dissolution (→ direction in the following formula (3)) is promoted. However, by removing protons, acidification is suppressed and the production of calcium carbonate is promoted.
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O ⇔Ca 2+ +2HCO 3 - …Formula (3)
プロトン除去装置として、具体的には、陽極及び陰極を有する電子発生装置、脱イオン化装置、透析(透析装置)、蒸留(蒸留装置)などが使用できる。 Specific examples of proton removal devices that can be used include electron generators with an anode and a cathode, deionization devices, dialysis (dialysis devices), and distillation (distillation devices).
さらに、水の流れや潮の流れを利用し、プロトンが流れ出る場所に適宜設置することもできる。この場合、水の流れや潮の流れに応じてプロトン除去装置の設置場所を変更しても良い。
プロトン除去装置は、プロトン除去を制御する機構を有しても良い。この制御機構により、水産物へのCO2の固定化状況、藻類の状況、及び/又は養殖施設中の水の状況などに応じて、プロトン除去装置のOn-Offや、プロトン除去の量などの調節をすることができる。
Furthermore, the proton removing device can be appropriately installed at a location where protons flow out by utilizing the current of water or the current of the tide. In this case, the installation location of the proton removing device can be changed depending on the current of water or the current of the tide.
The proton removal device may have a mechanism for controlling proton removal. This control mechanism makes it possible to adjust the on-off of the proton removal device and the amount of proton removal depending on the state of fixation of CO2 in the marine products, the state of the algae, and/or the state of the water in the aquaculture facility.
<電子発生装置>
プロトン除去装置200として、図2に示すように、電子発生装置を用いてもよい。
<Electron Generator>
As the proton removing device 200, an electron generating device may be used as shown in FIG.
電子発生装置として、少なくとも陽極(正極又はカソードともいう)と陰極(負極又はアノードともいう)を有し、かつ、この陽極と陰極は外部回路等に接続され、陰極から発生する電子が陽極に移動可能なものをいう。例えば陽極と陰極が一つの装置の中で電子が移動可能なように接続されているものでもよく、陽極と陰極が別々の装置として構成され、これらが外部回路等により接続され、陰極から発生する電子が陽極に移動可能なものでもよい。 An electron generating device has at least an anode (also called a positive electrode or cathode) and a cathode (also called a negative electrode or anode), and the anode and cathode are connected to an external circuit, etc., so that electrons generated from the cathode can move to the anode. For example, the anode and cathode may be connected within a single device so that electrons can move, or the anode and cathode may be configured as separate devices, which are connected by an external circuit, etc., so that electrons generated from the cathode can move to the anode.
電子発生装置として、少なくとも陽極がプロトンを含む水に接していればよい。陰極で発生した電子が外部回路等を通じて陽極に移動可能なものであれば、陰極はプロトンを含む水に接しても良いし、接していなくてもよい。 As an electron generating device, at least the anode needs to be in contact with water containing protons. If the electrons generated at the cathode can be transferred to the anode via an external circuit, etc., the cathode may or may not be in contact with water containing protons.
電子発生装置として、図2に示すように、微生物電池を使用しても良い。微生物電池を使用した場合、底に溜まった泥(以下、底泥又はヘドロともいう)若しくは汚泥(活性汚泥を含む、以下同様)などのバイオマス(以下、底泥などのバイオマス、ともいう)または生活排水などの有機物を含む層に陰極(アノード)を差し込むことで、微生物電池とすることができる。なお、陰極を差し込む場所または層としては、発電細菌が生育出来るものであれば、底泥若しくは汚泥以外のバイオマスまたは有機物を用いることができる。本実施形態における微生物電池とは、微生物の代謝能力を利用して、底泥などの有機物等の化学エネルギーを電気エネルギーに変換する装置(微生物電子発生装置)である。微生物電池は、微生物が有機物を分解する過程で生じる電子を利用する。微生物が有機物を分解した際に生じる電子を陰極(アノード)が回収し、その電子が外部回路を通じて陽極(カソード)に移動する。この過程で、微生物の力を利用して発電できるだけでなく、底泥などのバイオマス、生活排水などに含まれる有機物を燃料にするため、微生物電池は、発電と同時に排水の処理や環境浄化の手段としても注目されている(特許文献1)。しかし、微生物電池を利用して、プロトンを除去することにより水産物における炭酸カルシウム形成および水産物への二酸化炭素固定を促進することは報告されていない。 As shown in FIG. 2, a microbial battery may be used as an electron generator. When a microbial battery is used, a cathode (anode) can be inserted into a layer containing biomass (hereinafter, also referred to as bottom sludge or mud) or sludge (including activated sludge, the same below) such as mud accumulated at the bottom, or organic matter such as domestic wastewater, to form a microbial battery. Note that, as the place or layer in which the cathode is inserted, biomass or organic matter other than bottom sludge or sludge can be used as long as the power-generating bacteria can grow therein. The microbial battery in this embodiment is a device (microbial electron generator) that converts chemical energy of organic matter such as bottom sludge into electrical energy by utilizing the metabolic ability of microorganisms. The microbial battery uses electrons generated in the process of decomposing organic matter by microorganisms. The cathode (anode) collects electrons generated when microorganisms decompose organic matter, and the electrons move to the anode (cathode) through an external circuit. In this process, not only can electricity be generated using the power of microorganisms, but also organic matter contained in biomass such as bottom mud and domestic wastewater can be used as fuel, so microbial cells are attracting attention as a means of wastewater treatment and environmental purification while generating electricity (Patent Document 1). However, there have been no reports of using microbial cells to remove protons and promote calcium carbonate formation in marine products and carbon dioxide fixation in marine products.
本実施形態では、この陽極で、水産物が炭酸カルシウムを形成する際に放出したプロトン(水素イオン)や海水の酸性化によって生じたプロトンと水中の酸素が、その電子を利用した還元反応により水(H2O)を発生させる。この反応により、水中のプロトンが回収され、水産物の二酸化炭素の固定が促進される。 In this embodiment, protons (hydrogen ions) released when marine products form calcium carbonate, protons generated by acidification of seawater, and oxygen in the water undergo a reduction reaction using electrons at the anode to generate water ( H2O ). This reaction allows the protons in the water to be collected, promoting the fixation of carbon dioxide in the marine products.
また、この過程で還元体である底泥が酸化体に変わり、底泥が浄化されてゆく。そのため、底の泥の浄化をすることもできる。さらに、この過程で、底泥の有機物が、発電細菌により分解され、窒素等の栄養塩が水中に溶出するため、その栄養塩によって微細藻類が増殖できる。この増殖した微細藻類により、水の浄化も行える。 In addition, during this process, the bottom mud, which is a reductant, changes into an oxidant, and the bottom mud is purified. This means that the mud at the bottom can also be purified. Furthermore, during this process, the organic matter in the bottom mud is decomposed by the power-generating bacteria, and nutrients such as nitrogen are dissolved into the water, which allows microalgae to grow. The proliferated microalgae can also purify the water.
<脱イオン化装置>
プロトン除去装置200として、脱イオン化装置を用いてもよい。この場合、例えば、図3の(a)から(c)のプロトン除去装置を脱イオン化装置とすることができる。
<Deionization device>
A deionization device may be used as the proton removing device 200. In this case, for example, the proton removing devices shown in (a) to (c) of FIG.
脱イオン化装置として、プロトンを吸着または除去できるものであればよい。例えばイオン交換装置やイオン吸着装置が挙げられる。 A deionization device can be any device that can adsorb or remove protons. Examples include ion exchange devices and ion adsorption devices.
イオン交換装置としては、イオン交換膜やイオン交換樹脂が挙げられ、特に好ましくは陽イオン交換膜や陽イオン交換樹脂である。 Examples of ion exchange devices include ion exchange membranes and ion exchange resins, and particularly preferred are cation exchange membranes and cation exchange resins.
イオン吸着装置としては、プロトンを吸着又は除去できるものであればよく、例えば、ゼオライト、スメクタイト(モンモリロナイトともいう)、炭、カーボンナノチューブ、金属錯体などが挙げられ、プロトンを吸着又は除去できる限りにおいて、これらを組み合わせたものでも良い。好ましくはゼオライトである。 The ion adsorption device may be any device capable of adsorbing or removing protons, such as zeolite, smectite (also called montmorillonite), charcoal, carbon nanotubes, metal complexes, etc., and may be a combination of these devices as long as they are capable of adsorbing or removing protons. Zeolite is preferred.
脱イオン化装置を用いることにより、市販のイオン交換装置、膜、樹脂を使って二酸化炭素固定の促進ができる。また、既存の設備をそのまま利用しつつ、本構成を設置できる。そのため、設置が容易となる。市販のものが使えるため、交換も容易である。 By using a deionization device, carbon dioxide fixation can be promoted using commercially available ion exchange devices, membranes, and resins. In addition, this configuration can be installed while utilizing existing equipment. This makes installation easy. Replacement is also easy because commercially available parts can be used.
<透析装置>
プロトン除去装置200として、透析装置を用いてもよい。
<Dialysis equipment>
The proton removal device 200 may be a dialysis device.
透析装置としては、水産物の周りの水からプロトンを除去できるものであればよい。例えば、透析膜を使用してプロトンを水産物の周りの水から除去をすることができる。 The dialysis device can be any device capable of removing protons from the water surrounding the seafood. For example, a dialysis membrane can be used to remove protons from the water surrounding the seafood.
電気透析も用いることができる。電気透析とは、電気的な力を利用してプロトンを分離や除去する技術である。装置としては、例えば、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜を交互に、その間に2種類のスペーサー(脱塩室、濃縮室)を介して多数組積層し、その両端に1対の電極を配置する。そこで、脱塩室に原液を供給するとプロトンなどの陽イオンは陰極(-極)に向かって陽イオン交換膜を透過して右隣の濃縮室に移動するが、濃縮室の陰極側は陰イオン交換膜で仕切られているために、さらに右隣の脱塩室に移動することはできない。この結果、濃縮室ではプロトンなどの陽イオンが濃縮される。この濃縮された液を取り除くことでプロトンの除去が可能となる。 Electrodialysis can also be used. Electrodialysis is a technology that uses electrical force to separate and remove protons. For example, the device is made by stacking many pairs of alternating cation exchange membranes and anion exchange membranes with two types of spacers (demineralization compartment, concentration compartment) between them, and placing a pair of electrodes on both ends. When the raw liquid is supplied to the demineralization compartment, cations such as protons pass through the cation exchange membrane toward the cathode (negative electrode) and move to the concentration compartment on the right, but because the cathode side of the concentration compartment is separated by an anion exchange membrane, they cannot move further to the demineralization compartment on the right. As a result, cations such as protons are concentrated in the concentration compartment. Protons can be removed by removing this concentrated liquid.
透析装置を用いることにより、市販の透析膜を利用して、二酸化炭素固定の促進ができる。また、既存の設備をそのまま利用しつつ、本構成を設置できる。そのため、設置が容易となる。市販のものが使えるため、交換も容易である。 By using a dialysis device, carbon dioxide fixation can be promoted using commercially available dialysis membranes. In addition, this configuration can be installed while using existing equipment as is, making installation easy. Replacement is also easy because commercially available parts can be used.
設置場所としては、水産物から生じるプロトンや海水等の酸性化により生じたプロトンを除去できる場所であればどのような場所でも設置されてもよい。例えば、養殖施設の内部や接続した場所に設置できる。透析装置は常時設置されてもよいし、所望のタイミングでプロトンを除くように設置されてもよい。 The device may be installed anywhere as long as it can remove protons generated from marine products and protons generated by the acidification of seawater, etc. For example, it may be installed inside or connected to an aquaculture facility. The dialysis device may be installed permanently, or may be installed to remove protons at the desired timing.
透析装置を養殖施設と接続する場合、プロトン除去装置と同様に、図3(a)のようにパイプなどを用いて養殖施設からプロトンを含む水がプロトン除去装置に流れ込むようにすることや、図3(c)のように直接養殖施設の近傍に透析装置を含む設備を設置することもできる。 When connecting the dialysis device to the aquaculture facility, in the same way as the proton removal device, it is possible to use a pipe or the like as shown in Figure 3(a) to allow water containing protons to flow from the aquaculture facility into the proton removal device, or it is possible to install equipment including the dialysis device directly near the aquaculture facility as shown in Figure 3(c).
<蒸留装置>
プロトン除去装置200として、蒸留装置を用いてもよい。
<Distillation Apparatus>
The proton removing device 200 may be a distillation device.
蒸留とは、水を沸騰させて蒸気にし、その後冷却して液体に戻すことでイオンや不純物を除去する方法をいう。この過程では、プロトンや水素イオンも除去される。蒸留を行うことができる装置(以下、蒸留装置という)を用いることにより、既存の設備をそのまま利用しつつ、本構成を設置できる。そのため、設置が容易となる。蒸留により、殺菌した水を利用できるため、衛生的に安全である。 Distillation is a method of removing ions and impurities by boiling water to turn it into steam, then cooling it back into a liquid. Protons and hydrogen ions are also removed during this process. By using a device capable of performing distillation (hereafter referred to as a distillation device), this configuration can be installed while utilizing existing facilities as is, making installation easy. Distillation makes it possible to use sterilized water, making it hygienic and safe.
設置場所としては、水産物から生じるプロトンや海水等の酸性化により生じたプロトンを除去できる場所であればどのような場所でも設置されてもよい。例えば、養殖施設の内部や接続した場所に設置できる。透析装置は常時設置されてもよいし、所望のタイミングでプロトンを除くように設置されてもよい。 The device may be installed anywhere as long as it can remove protons generated from marine products and protons generated by the acidification of seawater, etc. For example, it may be installed inside or connected to an aquaculture facility. The dialysis device may be installed permanently, or may be installed to remove protons at the desired timing.
<<養殖施設300>>
養殖施設300として、水産物を養殖するために、その内部に水産物が存在する場所であればよい。たとえば、養殖施設としては、例えば、陸上に設置された水槽や養殖池、水中に設置された河川、湖沼、海面における養殖場が挙げられるが、これに限定されるものではない。このような水槽、養殖池や養殖場は、新規に設置してもよく、既存のものを使用してもよい。なお、この養殖施設は水産物を食用とするための施設に限られず、水産物を維持、保持、育成する目的であれば、いずれの施設、装置などが含まれる。
<<Aquaculture facility 300>>
The aquaculture facility 300 may be any place in which aquatic products exist in order to cultivate the aquatic products. For example, the aquaculture facility may be, but is not limited to, a water tank or aquaculture pond installed on land, or an aquaculture site in a river, lake, or seawater. Such a water tank, aquaculture pond, or aquaculture site may be newly installed or an existing one may be used. Note that the aquaculture facility is not limited to a facility for consuming aquatic products, and may include any facility, device, etc. that is intended to maintain, preserve, or grow aquatic products.
<<<二酸化炭素固定化方法及びプログラム>>>
第1の実施形態に係る二酸化炭素固定化方法及び二酸化炭素固定化ブログラムについて、図4に基づいて説明する。
<<<<Carbon dioxide fixation method and program>>>
The carbon dioxide fixation method and carbon dioxide fixation program according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
まず、ステップS101において、カルシウムを自己の一部として生成する水産物を水中に存在させる。 First, in step S101, a marine product that produces calcium as part of itself is placed in water.
次に、ステップS102において、水中からプロトンを除去する。 Next, in step S102, protons are removed from the water.
プロトン除去装置は、水中からプロトンを除去する制御サーバの役割を備えていてもよい。 The proton removal device may also act as a control server that removes protons from water.
制御サーバは、主に、プロセッサ(CPU(中央処理装置)など)、ROM(リードオンリーメモリ)、RAM(ランダムアクセスメモリ)、補助記憶装置(HDD(ハードディスクドライブ)やSSD(ソリッドステートドライブ)や各種のメモリーカードなど)、I/F(通信インターフェース装置)や入力操作装置(キーボード、マウス、タッチパネルなど)や表示装置(液晶ディスプレイ、タッチパネルなど)などを備えた各種のパーソナルコンピュータやワークステーションなどにすることができる。また、制御サーバは、各種の演算処理及びデータ処理や、他のサーバとの通信処理などの各種の処理を実行できる。 The control server can be various types of personal computers or workstations equipped with a processor (such as a CPU (Central Processing Unit)), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), auxiliary storage devices (such as a HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), or various memory cards), I/F (Communication Interface Device), input operation devices (such as a keyboard, mouse, or touch panel), and display devices (such as a liquid crystal display or touch panel). The control server can also perform various types of processing, such as various types of arithmetic processing and data processing, and communication processing with other servers.
制御サーバは、上述したようなパーソナルコンピュータ等の1つの装置として形成されてもよく、制御サーバの各機能がインターネットを介してアクセス可能なクラウド上に形成されてもよい。 The control server may be formed as a single device such as a personal computer as described above, or each function of the control server may be formed on a cloud that is accessible via the Internet.
制御サーバがアクセス可能な記憶装置には、各種のプログラム(図4に示す二酸化炭素固定化プログラム等)やデータベース等が記憶されている。 The storage device accessible to the control server stores various programs (such as the carbon dioxide fixation program shown in Figure 4) and databases.
記憶装置は、制御サーバに直接接続されてもよく、インターネットを介してクラウド上に配置されてもよい。 The storage device may be directly connected to the control server or may be located in the cloud via the internet.
<<<効果>>>
第1の実施形態に係る二酸化炭素固定化システム、二酸化炭素固定方法及び二酸化炭素固定プログラムによると、水産物の炭酸カルシウム生成におけるバイオミネラリゼーションの過程で、水産物への二酸化炭素の固定化を促進することができる。
<<<<Effects>>>
According to the carbon dioxide fixation system, carbon dioxide fixation method, and carbon dioxide fixation program of the first embodiment, it is possible to promote fixation of carbon dioxide in marine products during the biomineralization process in the production of calcium carbonate in marine products.
具体的には、炭酸カルシウムの生成時に発生するプロトンを除去することで、貝類などの水産物への二酸化炭素の固定を促進できる。 Specifically, by removing the protons that are generated during the production of calcium carbonate, it is possible to promote the fixation of carbon dioxide in seafood such as shellfish.
また、珊瑚礁や貝類など海洋酸性化により炭酸カルシウム形成が阻害される生物の、炭酸カルシウム形成を促進し、その生育を促進できる。 It can also promote calcium carbonate formation and growth in organisms such as coral reefs and shellfish, whose calcium carbonate formation is inhibited by ocean acidification.
また、水産物100は、貝類、甲殻類、あるいは、刺胞動物であることが好ましい。この二酸化炭素固定システムによると、殻や骨格を生成する水産物への二酸化炭素固定化を促進することができる。 Furthermore, it is preferable that the marine product 100 is a shellfish, crustacean, or cnidaria. This carbon dioxide fixation system can promote carbon dioxide fixation in the marine product that produces a shell or skeleton.
また、プロトン除去装置200は、陽極及び陰極を有する電子発生装置であってもよい。この二酸化炭素固定システムによると、水中のプロトンが回収され、水産物の二酸化炭素の固定化が促進される。この過程で還元体である底泥が酸化体に変わり、底泥が浄化されてゆくため、底の泥の浄化をすることもできる。さらに、この過程で、底泥の有機物が、発電細菌により分解され、窒素等の栄養塩が水中に溶出するため、その栄養塩によって微細藻類が増殖できる。この増殖した微細藻類により、水の浄化も行うこともできる。微細藻類が水中のアンモニア、硝酸態窒素又は亜硝酸態窒素などの窒素、リン酸等の栄養塩を吸収するためである。 The proton removal device 200 may also be an electron generating device having an anode and a cathode. This carbon dioxide fixation system recovers protons in the water, promoting fixation of carbon dioxide in marine products. In this process, the bottom mud, which is a reductant, is converted into an oxidant, and the bottom mud is purified, so the bottom mud can also be purified. Furthermore, in this process, organic matter in the bottom mud is decomposed by the power-generating bacteria, and nutrients such as nitrogen are dissolved into the water, which allows microalgae to grow. The grown microalgae can also purify the water. This is because the microalgae absorb nutrients such as ammonia, nitrogen such as nitrate nitrogen or nitrite nitrogen, and phosphate in the water.
また、プロトン除去装置200は、脱イオン化装置であってもよい。この二酸化炭素固定システムによると、市販のイオン交換装置、膜、樹脂を使って二酸化炭素固定の促進ができる。また、既存の設備をそのまま利用しつつ、本構成を設置できる。そのため、設置が容易となる。市販のものが使えるため、交換も容易である。 The proton removal device 200 may also be a deionization device. With this carbon dioxide fixation system, carbon dioxide fixation can be promoted using commercially available ion exchange devices, membranes, and resins. Furthermore, this configuration can be installed while utilizing existing equipment as is, making installation easy. Replacement is also easy because commercially available items can be used.
また、プロトン除去装置200は、水産物100が存在する養殖施設300内に設置されてもよい。この二酸化炭素固定システムによると、既存の設備の中にプロトン除去装置200を設置するので、新たな設置場所の確保が不要である。水産物100により近い位置にプロトン除去装置200を設置することができるという利点もある。 The proton removal device 200 may also be installed in the aquaculture facility 300 where the marine product 100 is present. With this carbon dioxide fixation system, the proton removal device 200 is installed in the existing equipment, so there is no need to secure a new installation site. Another advantage is that the proton removal device 200 can be installed closer to the marine product 100.
また、プロトン除去装置200は、水産物100が存在する養殖施設300に接続されてもよい。この二酸化炭素固定システムによると、既存の設備の構成を変更することなく、後付けでプロトン除去装置200を設置することができる。このように、既存の設備への導入が容易である。 The proton removal device 200 may also be connected to the aquaculture facility 300 in which the marine products 100 are present. With this carbon dioxide fixation system, the proton removal device 200 can be installed as a retrofit without changing the configuration of the existing equipment. In this way, it is easy to introduce it into existing equipment.
<<<<第2の実施形態>>>>
以下に、本発明に係る第2の実施形態について、図面に基づいて説明する。図5は、第2の実施形態に係る二酸化炭素固定化システム10を示すブロック図である。
<<<<Second embodiment>>>>
A second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Fig. 5 is a block diagram showing a carbon dioxide fixation system 10 according to the second embodiment.
<<<二酸化炭素固定化システム10>>>
二酸化炭素固定化システム10は、図5に示すように、主に、炭酸カルシウムを自己の一部として生成する水産物100が存在する水中からプロトンを除去するプロトン除去装置200と、プロトン除去装置200に向かって水流を発生させる水流発生装置500とを備える。
<<<Carbon Dioxide Fixation System 10>>>
As shown in FIG. 5 , the carbon dioxide fixation system 10 mainly comprises a proton removal device 200 that removes protons from water containing a marine product 100 that produces calcium carbonate as part of itself, and a water current generating device 500 that generates a water current toward the proton removal device 200.
水産物100、プロトン除去装置200、養殖施設300については、第1の実施形態と同様である。 The marine product 100, proton removal device 200, and aquaculture facility 300 are the same as those in the first embodiment.
<<水流発生装置500>>
水流発生装置500は、プロトン除去装置200に向かって、及び/あるいは、水産物100に向かって、水流を発生させる。
<<Water flow generating device 500>>
The water flow generating device 500 generates a water flow toward the proton removing device 200 and/or toward the marine product 100 .
水流発生装置500は、所望の水流を発生する。水流を発生できる装置であればよく、スクリュー、ポンプなどが挙げられる。また動力としては電力、ガス、風力、潮力、水の流れ、ソーラー発電などを利用できる。これらの動力によりスクリューを回転させることやポンプを稼働すること水流を発生させることもできる。水流の種類は特に限定はないが、湧昇流のように深層から表層に向かった流れや、その逆の流れ、さらには水平方向の流れなど、が挙げられる。 The water current generating device 500 generates the desired water current. Any device capable of generating a water current may be used, including a screw and a pump. Power sources that can be used include electricity, gas, wind power, tidal power, water currents, and solar power generation. These power sources can be used to rotate a screw or operate a pump to generate a water current. There are no particular limitations on the type of water current, but examples include a current from the deep layer to the surface, such as an upwelling current, a current in the opposite direction, and even a horizontal current.
水流発生装置500は、プロトン除去装置200に向かって水流を発生させてもよい。これにより、効率的にプロトンを除去することができる。 The water flow generating device 500 may generate a water flow toward the proton removal device 200. This allows the protons to be removed efficiently.
また、水流発生装置500は、水産物100に向かって水流を発生させても良い。これにより、藻類が吸収した二酸化炭素を水産物がより効率的に固定化できる。さらに、餌となる藻類を水産物が摂取しやすくなることで、水産物の成長などが促進され高品質な水産物を養殖することができる。水流の方向は、上述のいずれか又は組み合わせでも良い。 The water flow generating device 500 may also generate a water flow toward the marine product 100. This allows the marine product to more efficiently fix the carbon dioxide absorbed by the algae. Furthermore, by making it easier for the marine product to ingest the algae that it feeds on, the growth of the marine product is promoted, and high-quality marine product can be cultivated. The direction of the water flow may be any one of the above or a combination of them.
プロトン除去装置200に向かって水流を発生させる水流発生装置と、水産物100に向かって水流を発生させる水流発生装置は、同じ装置でもよく、別の装置でもよい。 The water flow generating device that generates a water flow toward the proton removal device 200 and the water flow generating device that generates a water flow toward the seafood 100 may be the same device or different devices.
<藻類>
水産物100が存在する水中には、水産物100の餌となる藻類が、存在してもよい。
以下に、藻類について説明する。
<Algae>
Algae that serve as food for the marine product 100 may be present in the water in which the marine product 100 exists.
Algae will be described below.
藻類は、光合成により二酸化炭素を吸収し糖類を合成するとともに、酸素を放出する。培養条件による分類や、種による分類や、適応する培養水による分類や、浄化機能に応じた分類などがある。培養条件による藻類の分類は、海水適応種、淡水適応種、汽水適応種、24度以上温度帯適応種、21-24度帯適応種、18-21度温度帯適応種、15-18度温度帯適応種、12-15度温度帯適応種、12度以下温度帯適応種などがある。種による藻類の分類は、珪藻、藍藻、褐藻、緑藻、ユーグレナ、渦鞭毛藻、ハプト藻(円石藻、イソクリシス、パブロバなど)などがある。適応する培養水による藻類の分類は、酸性適応種、中性適応種、アルカリ性適応種などの複数の種類がある。浄化機能に応じた藻類の分類は、重金属回収、有害物質回収などがある。これらの藻類を養殖施設300に投入できる。 Algae absorb carbon dioxide through photosynthesis, synthesize sugars, and release oxygen. They are classified according to culture conditions, species, culture water, and purification function. Algae are classified according to culture conditions, such as seawater-adapted species, freshwater-adapted species, brackish water-adapted species, species adapted to temperatures above 24 degrees, 21-24 degrees, 18-21 degrees, 15-18 degrees, 12-15 degrees, and 12 degrees or less. Algae are classified according to species, such as diatoms, blue-green algae, brown algae, green algae, euglena, dinoflagellates, and haptophytes (coccolithophorids, isochrysis, pavlova, etc.). Algae are classified according to culture water, such as acid-adapted species, neutral-adapted species, and alkaline-adapted species. Algae are classified according to purification function, such as heavy metal recovery and harmful substance recovery. These algae can be introduced into the aquaculture facility 300.
また、藻類として、水産物の餌となり、かつ、二酸化炭素を固定する能力の高い藻類を用いることもできる。具体的には、珪藻、藍藻、褐藻、緑藻、ユーグレナ、渦鞭毛藻、ハプト藻(円石藻、イソクリシス、パブロバなど)などが挙げられる。 Algae that can be used as food for marine products and have a high ability to fix carbon dioxide can also be used. Specific examples include diatoms, blue-green algae, brown algae, green algae, euglena, dinoflagellates, and haptophytes (coccolithophorids, Isochrysis, Pavlova, etc.).
藻類は、季節に応じて使い分けても、培養条件や使用する培養水の種類に応じて使い分けてもよい。 Different algae can be used depending on the season, culture conditions, and type of culture water used.
水流発生装置500によって、水産物100に、効率よく餌となる藻類が届けられる。 The water flow generating device 500 efficiently delivers algae as food to the marine product 100.
<<<二酸化炭素固定化方法及びプログラム>>>
第2の実施形態に係る二酸化炭素固定化方法及び二酸化炭素固定化ブログラムについて、図6に基づいて説明する。
<<<<Carbon dioxide fixation method and program>>>
A carbon dioxide fixation method and a carbon dioxide fixation program according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
まず、ステップS201において、カルシウムを自己の一部として生成する水産物100を水中に存在させる。 First, in step S201, a marine product 100 that produces calcium as part of itself is placed in water.
次に、ステップS202において、プロトン除去装置200に向かって水流を発生させる。 Next, in step S202, a water flow is generated toward the proton removal device 200.
次に、ステップS202と並行して、ステップS203において、水中からプロトンを除去する。 Next, in parallel with step S202, protons are removed from the water in step S203.
さらに、ステップS202及びS203と並行して、ステップS204において、水産物100に向かって水流を発生させる。 Furthermore, in parallel with steps S202 and S203, in step S204, a water flow is generated toward the seafood 100.
なお、ステップS202から204の順番は特に限定されるものではない。プロトンが除去できること、及び/又は、水産物に餌となる微細藻類を効率的に届けること、ができるのであれば、その順番は限定されない。 The order of steps S202 to 204 is not particularly limited. As long as protons can be removed and/or microalgae can be efficiently delivered to marine products as food, the order is not limited.
<<<効果>>>
第2の実施形態に係る二酸化炭素固定化システム、二酸化炭素固定方法及び二酸化炭素固定プログラムによると、所望の水流を発生させることで、プロトン除去や、水産物へ餌をより効率的に到達させることができる。これにより水産物への二酸化炭素固定を促進できる。
<<<<Effects>>>
According to the carbon dioxide fixation system, the carbon dioxide fixation method, and the carbon dioxide fixation program of the second embodiment, a desired water flow can be generated, thereby removing protons and allowing bait to reach the marine products more efficiently, thereby promoting carbon dioxide fixation in the marine products.
具体的には、水流発生装置500がプロトン除去装置200に向かって水流を発生させることにより、効率的にプロトンを除去することができる。 Specifically, the water flow generating device 500 generates a water flow toward the proton removal device 200, thereby enabling efficient removal of protons.
また、水流発生装置500が水産物100に向かって水流を発生させることにより、同じ水中に存在する、水産物100の餌となる藻類を効率的に摂取し、藻類が吸収した二酸化炭素を水産物がより効率的に固定化できる。さらに、餌となる藻類を水産物が摂取しやすくなることで、水産物の成長などが促進され高品質な水産物を養殖することができる。 In addition, by generating a water flow toward the marine product 100 using the water flow generating device 500, the marine product 100 can efficiently ingest algae that exists in the same water and serve as food for the marine product 100, and the marine product can more efficiently fix the carbon dioxide absorbed by the algae. Furthermore, by making it easier for the marine product to ingest the algae that serves as food, the growth of the marine product is promoted, and high-quality marine product can be cultivated.
<<<<プロトン除去装置による微細藻類の増殖効果>>>>
図7は、プロトン除去により微細藻類の増殖効果が得られることを模式的に示している。図7の例では、図2の例と同様に、電子発生装置として、微生物電池が使用されているが、微細藻類の増殖効果が得られれば、各種のプロトン除去装置を採用することが可能である。
<<<<<Effect of proton removal device on microalgae proliferation>>>>
Fig. 7 shows a schematic diagram of the microalgae proliferation effect obtained by removing protons. In the example of Fig. 7, a microbial battery is used as an electron generating device, as in the example of Fig. 2, but various proton removing devices can be used as long as they can achieve the proliferation effect of microalgae.
図2の例については、還元体である底泥が酸化体に変わり、底泥が浄化されてゆき、底の泥を浄化できる点について説明した。そのうえ、例えば、図7のような例では、プロトン除去により、養殖施設や共生バイオリアクターにおける微細藻類を増殖させることが可能である(図7)。共生バイオリアクターは、例えば、1つの養殖施設(養殖施設300など)内で、藻類を培養し、藻類を餌とする水産物を育成する装置、施設、システムなどである。共生バイオリアクターは、本出願人による特願2023-122860号明細書などに開示されている。 In the example of FIG. 2, the bottom mud, which is a reductant, is converted into an oxidant, and the bottom mud is purified. In addition, in the example of FIG. 7, for example, it is possible to grow microalgae in an aquaculture facility or a symbiotic bioreactor by removing protons (FIG. 7). A symbiotic bioreactor is, for example, a device, facility, system, etc. that cultivates algae in a single aquaculture facility (such as aquaculture facility 300) and grows marine products that feed on the algae. A symbiotic bioreactor is disclosed in the specification of Japanese Patent Application No. 2023-122860 by the present applicant, etc.
図7は、図2の例と同様な構成において、底泥の浄化に加え、微細藻類の増殖効果が得られることを示している。図7に示すように、底泥の有機物が、発電細菌により分解される。さらに、窒素等の栄養塩が水中に溶出し、栄養塩によって微細藻類が増殖する。そして、微細藻類の増殖により、カキ(牡蠣)等の水産物に対する飼料の供給が行われる。
また微細藻類が増殖することにより、微細藻類による水の浄化も行うことができる。微細藻類は水中のアンモニア、硝酸態窒素又は亜硝酸態窒素などの窒素、リン酸等の栄養塩を吸収するためである。
Fig. 7 shows that in a configuration similar to that of the example of Fig. 2, in addition to purifying the bottom mud, the effect of growing microalgae can be obtained. As shown in Fig. 7, organic matter in the bottom mud is decomposed by the power-generating bacteria. Furthermore, nutrients such as nitrogen are dissolved in the water, and the nutrients cause the microalgae to grow. The growth of the microalgae then provides feed for marine products such as oysters.
Furthermore, the proliferation of microalgae allows water purification by the microalgae, since the microalgae absorb nutrients such as ammonia, nitrogen such as nitrate nitrogen or nitrite nitrogen, and phosphoric acid in the water.
ここで、図7の例では、図中の左側に示すように、環境改質動態のモニタリングが行われている。電子発生装置で発生した電子は、電位測定部に含まれる電流計1202によって検出される。さらに、環境発電部1204において環境発電が行われ、各種環境センサにより、環境の検出が行われる。電位測定部は環境観測等に用いられ、電位測定部の測定結果を利用して、例えば、更にプロトン除去装置の数を増やすか否か、といった事項の決定を行うことが可能である。 In the example of FIG. 7, as shown on the left side of the figure, monitoring of the environmental modification dynamics is performed. Electrons generated by the electron generating device are detected by an ammeter 1202 included in the potential measuring unit. Furthermore, environmental power generation is performed in the environmental power generating unit 1204, and the environment is detected by various environmental sensors. The potential measuring unit is used for environmental monitoring, etc., and the measurement results of the potential measuring unit can be used to make decisions such as whether or not to further increase the number of proton removal devices.
発明者等の知見では、このように、プロトン除去装置により微細藻類を増殖させることで、水産物の肥育をより一層短期間で行うことが可能になった。つまり、前述の特願2023-122860号明細書などに開示されている共生バイオリアクターを用いることにより、カキ等の水産物の肥育を、従来よりも短期化することが可能となったが、さらにプロトン除去を組み合わせることにより、より一層の短期肥育が可能となった。なお、プロトン除去を行うことにより、貝類等の水産物における貝殻から二酸化炭素(CO2)が溶出するのを抑制できる。この結果、前述したように、より殻の成長を促進でき、水産物のサイズを大きくできる。
さらに、プロトン除去装置により底泥の浄化ができるため、養殖環境の改善も行うことが可能になった。また、プロトン除去装置により微細藻類を増殖させることができるため、水の浄化や水質の改善も行うことが可能となった。また、微細藻類は水中のアンモニア、硝酸態窒素又は亜硝酸態窒素などの窒素、リン酸等の栄養塩を吸収できるため、プロトン除去装置により微細藻類が増殖することで、水の浄化も行うことが可能となった。
According to the findings of the inventors, by thus growing microalgae using a proton removal device, it has become possible to fatten aquatic products in a shorter time. In other words, by using the symbiotic bioreactor disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application No. 2023-122860, it has become possible to fatten aquatic products such as oysters in a shorter time than before, but by further combining proton removal, it has become possible to fatten even shorter. In addition, by performing proton removal, it is possible to suppress the elution of carbon dioxide (CO 2 ) from shells in aquatic products such as shellfish. As a result, as described above, the growth of the shell can be further promoted, and the size of the aquatic products can be increased.
Furthermore, the proton removal device can purify bottom mud, which makes it possible to improve the aquaculture environment. Also, the proton removal device can grow microalgae, which makes it possible to purify water and improve water quality. Furthermore, since microalgae can absorb nutrients such as ammonia, nitrogen such as nitrate nitrogen or nitrite nitrogen, and phosphate in the water, the proton removal device can grow microalgae, which makes it possible to purify the water.
<<<<プロトン除去に係る各種の実施形態>>>>
<<<プロトン除去に係る他の実施形態1>>>
プロトン除去に関しては、これまでに説明した例の他にも、種々の形態が考えられる。例えば、図8の例では、電子発生装置1210が、逆向きの(水平部分が下方に位置する)T字形の形状に形成されており、陽極(正極)1212と陰極(負極)1214とが一体に形成されている。陰極1214の側は、底泥の中に埋められ、底泥の中で、例えば、水平方向に延びている。陽極1212の側は、水中に突出し、例えば、真上方向に延びている。つまり、電子発生装置1210を用いて微生物電池が形成される。
<<<<<Various embodiments related to proton removal>>>>
<<<Other embodiment 1 relating to proton removal>>>
Regarding proton removal, various forms are possible in addition to the examples described above. For example, in the example of FIG. 8, the electron generator 1210 is formed in an inverted T-shape (with the horizontal part located at the bottom), and the anode (positive electrode) 1212 and the cathode (negative electrode) 1214 are integrally formed. The cathode 1214 side is buried in the bottom mud and extends, for example, horizontally in the bottom mud. The anode 1212 side protrudes into the water and extends, for example, directly upward. In other words, a microbial battery is formed using the electron generator 1210.
図8の右側に示すように、海洋に溶存した二酸化炭素(CO2)の一部が、水産物(ここでは二枚貝)の貝殻に固定される。水産物の炭酸カルシウム生成におけるバイオミネラリゼーションの過程で、プロトンが放出され、放出されたプロトンは、陽極1212により吸収され、回収される。このように、貝殻形成時に放出されるプロトンを陽極側に誘引し、酸素と結合させることで、放出プロトンの除去が行われる。 As shown on the right side of Figure 8, part of the carbon dioxide ( CO2 ) dissolved in the ocean is fixed in the shells of marine products (bivalves in this case). During the biomineralization process in the production of calcium carbonate in marine products, protons are released and are absorbed and collected by the anode 1212. In this way, the protons released during shell formation are attracted to the anode side and combined with oxygen, thereby removing the released protons.
電子発生装置1210を、前述のようなT字形に形成することで、陰極1214の側の部位が底泥に効率よく引っ掛かる(係止する)。そして、電子発生装置1210の、底泥の中での固定や位置決めを、より確実に行うことが可能となる。この結果、電子発生装置1210の設置が容易になる。また、電子発生装置1210を簡便な形状とすることができ、電子発生装置1210の量産が容易になる。また、電子発生装置1210の形状が、逆向きのT字形であることから、重心が低く、導電性構造物1241の姿勢が安定し易い。 By forming the electron generating device 1210 in a T-shape as described above, the part on the side of the cathode 1214 is efficiently caught (engaged) in the bottom mud. This makes it possible to more reliably fix and position the electron generating device 1210 in the bottom mud. As a result, the installation of the electron generating device 1210 becomes easier. In addition, the electron generating device 1210 can be made in a simple shape, which makes it easier to mass-produce the electron generating device 1210. In addition, because the shape of the electron generating device 1210 is an inverted T-shape, the center of gravity is low and the posture of the conductive structure 1241 is easily stabilized.
なお、プロトン除去装置に備えられる電子発生装置1210の形状は、負極1214に発電細菌が付着でき、正極1212でプロトンが除去できる形状であれば、どのような形状であってもよい。好ましくは、設置した際にプロトン除去装置が安定する形状が考えられる。別の観点では、好ましくは、発電細菌の付着やプロトンの除去が容易になる形状や、そのために表面積を大きくできる形状が考えられる。 The shape of the electron generator 1210 provided in the proton removal device may be any shape as long as the electric power generating bacteria can adhere to the negative electrode 1214 and the protons can be removed by the positive electrode 1212. A shape that stabilizes the proton removal device when installed is preferable. From another perspective, a shape that facilitates the attachment of the electric power generating bacteria and the removal of protons, or a shape that allows a large surface area for this purpose is preferable.
例えば、負極1214の側の部位を円盤状(或いは、矩形盤状や多角形盤状など)に形成し、電子が移動するための部分を突出させるような形状であってもよい。このような形状は、例えば、画鋲型など称することが可能である。このようにすることで、負極1214の側の円盤状の部位を底泥に引っ掛けることができる。さらに、負極1214の側を直棒状とし、正極の側を円盤状等としてもよい。これらの場合、電子発生装置1210の形状における少なくとも一部(断面を含む)がT字形であればよい。 For example, the portion on the negative electrode 1214 side may be formed into a disk shape (or a rectangular disk shape or a polygonal disk shape, etc.), with a protruding portion for electron movement. Such a shape may be called, for example, a thumbtack shape. In this way, the disk-shaped portion on the negative electrode 1214 side can be hooked onto bottom mud. Furthermore, the negative electrode 1214 side may be a straight rod shape, and the positive electrode side may be disk-shaped, etc. In these cases, it is sufficient that at least a portion (including the cross section) of the shape of the electron generating device 1210 is T-shaped.
また、負極1214の側の部位を放射状に形成し、負極1214が複数方向に延びる形状にすることが考えられる。この場合、例えば、電子発生装置1210を、テトラポット(消波ブロック)に類似した形状とすることが可能である。これらの場合、電子発生装置1210の形状における少なくとも一部(断面を含む)がT字形であればよい。 It is also possible to form the part on the negative electrode 1214 side radially, so that the negative electrode 1214 extends in multiple directions. In this case, for example, the electron generator 1210 can be shaped similarly to a tetrapod (wave dissipating block). In these cases, it is sufficient that at least a portion of the shape of the electron generator 1210 (including the cross section) is T-shaped.
このようにすることで、電子発生装置1210の、より多くの部位が、底泥に係止する。そして、電子発生装置1210を、底泥中において、より強固に固定できる。さらに、電子発生装置1210における表面積を、より多く確保できる。また、テトラポットのように慣用されている物品の形状に合わせることで、公知の物品の成形型(コンクリート成形型など)を利用でき、成形のための型を新たに製作する必要がないため、低コストで量産することが可能である。なお、テトラポット状の形態についても、例えば、後述する図21に一例を示すように、負極1214が複数方向(2方向以上)に延びる形態であり、複数の位置の断面形状がT字形になることから、その形状における少なくとも一部(断面を含む)がT字形であるということができる。 In this way, more parts of the electron generator 1210 are fixed to the bottom mud. The electron generator 1210 can be more firmly fixed in the bottom mud. Furthermore, the surface area of the electron generator 1210 can be increased. In addition, by conforming to the shape of a commonly used object such as a tetrapod, a mold for a known object (such as a concrete mold) can be used, and since there is no need to create a new mold for molding, mass production at low cost is possible. In addition, as an example of the tetrapod shape is shown in FIG. 21 described later, the negative electrode 1214 extends in multiple directions (two or more directions), and the cross-sectional shape at multiple positions is T-shaped, so that at least a part of the shape (including the cross section) can be said to be T-shaped.
図9は、テトラポット型の電子発生装置1210を備えたプロトン除去装置の使用例を示している。図9の例では、養殖場の底泥(養殖場底泥)に、多数の電子発生装置1210がマトリクス状に設置されている。図9の例では、負極1214の側が、底泥の外に出ている。負極1214の側は、全体が底泥の外に出ていてもよく、一部が底泥の中に埋まっていてもよい。この点は、これまでに説明した各種の実施形態でも同様である。 Figure 9 shows an example of the use of a proton removal device equipped with a tetrapod-type electron generator 1210. In the example of Figure 9, a large number of electron generators 1210 are installed in a matrix in the bottom mud of an aquaculture farm (aquaculture farm bottom mud). In the example of Figure 9, the negative electrode 1214 side protrudes outside the bottom mud. The negative electrode 1214 side may be entirely outside the bottom mud, or may be partially buried in the bottom mud. This is the same in the various embodiments described so far.
図9の例では、プロトン除去の状況が、リアルタイムモニタリングされている。モニタリングは、電位測定部1216を用いて行われており、電位測定部1216により検出された電位の情報は、監視装置1218へ無線通信(又は有線通信)される。図21における「AVS」は、「酸揮発性硫化物量」を表している。このような電位測定部1216を備え、電位のモニタリングを行うことにより、環境観測が可能になる。そして、水中におけるプロトン除去の状況を、リアルタイムで把握することが可能となる。 In the example of FIG. 9, the status of proton removal is monitored in real time. The monitoring is performed using a potential measurement unit 1216, and information on the potential detected by the potential measurement unit 1216 is wirelessly (or wired) communicated to a monitoring device 1218. "AVS" in FIG. 21 stands for "amount of acid-volatile sulfide." By providing such a potential measurement unit 1216 and monitoring the potential, environmental observation becomes possible. It is then possible to grasp the status of proton removal in water in real time.
<<<プロトン除去に係る他の実施形態2>>>
図10は、プロトン除去に係る他の実施形態を示している。図10の例においては、プロトン除去装置の電子発生装置1220が、複数(多数)の鉄鋼スラグ1228を用いて構成されている。鉄鋼スラグ1228は、鉄鋼の製造過程において発生する副産物であり、図10の左上部から中央部において示すように、底泥に散布される。
<<<<Another embodiment 2 relating to proton removal>>>
Fig. 10 shows another embodiment of the proton removal. In the example of Fig. 10, the electron generator 1220 of the proton removal device is configured using a plurality (a large number) of steel slags 1228. The steel slags 1228 are by-products generated in the steel manufacturing process, and are spread on the bottom mud as shown from the upper left to the center of Fig. 10.
鉄鋼スラグ1228は、底泥に散布され、他の鉄鋼スラグ1228と接触する状態で積み上げられる。積み上げられた鉄鋼スラグ1228における水中側が正極1222となり、底泥側が負極1224となる。つまり、鉄鋼スラグ1228を用いて微生物電池が形成される。 The steel slag 1228 is spread on the bottom mud and piled up in a state where it is in contact with other steel slag 1228. The underwater side of the piled steel slag 1228 becomes the positive electrode 1222, and the bottom mud side becomes the negative electrode 1224. In other words, a microbial battery is formed using the steel slag 1228.
図10の例では、図中の右側に示すように、大気中の二酸化炭素(CO2)が、海洋中に取り込まれて海洋溶存CO2となる。海洋溶存CO2の一部は、例えば、水産物(ここでは二枚貝)の貝殻形成により貝殻に固定される。 In the example of Figure 10, as shown on the right side of the figure, carbon dioxide ( CO2 ) in the atmosphere is taken up into the ocean and becomes marine dissolved CO2 . Some of the marine dissolved CO2 is fixed in the shells of marine products (bivalves in this case), for example, during shell formation.
水産物においては、バイオミネラリゼーションの過程でプロトンが放出される。放出されたプロトンは、鉄鋼スラグ1228により吸収され、回収される。このように、貝殻形成時に放出されるプロトンを陽極側に誘引し、酸素と結合させることで、放出プロトンの除去が行われる。 In marine products, protons are released during the biomineralization process. The released protons are absorbed and collected by the steel slag 1228. In this way, the protons released during shell formation are attracted to the anode side and combined with oxygen, thereby removing the released protons.
なお、図10の例は、鉄鋼スラグ1228と水産物(ここでは二枚貝)を利用した二酸化炭素の固定技術を提供している。この、鉄鋼スラグ1228と水産物(ここでは二枚貝)を利用した二酸化炭素の固定技術においては、図11に示すように、海洋溶存CO2の他の一部が、光合成により微細藻類に固定される。 The example in Fig. 10 provides a carbon dioxide fixation technology using steel slag 1228 and marine products (bivalves in this case). In this carbon dioxide fixation technology using steel slag 1228 and marine products (bivalves in this case), another part of the marine dissolved CO2 is fixed in microalgae by photosynthesis, as shown in Fig. 11.
ここで、鉄鋼スラグ1228は、藻や植物プランクトン等の育成に必要な鉄分を多く含む。一般に、鉄鋼スラグは、高炉で鉄鉱石を溶融・還元する際に発生する高炉スラグと、鉄を精錬する製鋼段階で発生する製鋼スラグに大別される。製鋼スラグの方がより多くの鉄分を含むため、実施形態に係る鉄鋼スラグ1228として製鋼スラグを用いたり、製鋼スラグを可能な限り多く含んでいたりすることが好ましい。 Here, the steel slag 1228 contains a large amount of iron, which is necessary for the growth of algae, phytoplankton, and the like. In general, steel slag is roughly divided into blast furnace slag, which is generated when iron ore is melted and reduced in a blast furnace, and steelmaking slag, which is generated in the steelmaking stage where iron is refined. Since steelmaking slag contains more iron, it is preferable to use steelmaking slag as the steel slag 1228 in the embodiment, or to contain as much steelmaking slag as possible.
<<鉄鋼スラグ1228による微細藻類の増殖促進>>
図12は、鉄鋼スラグ1228による微細藻類の増殖促進について、左側から右側へ段階的に示している。まず、図12の左側に示すバイオリアクター(バイオリアクターシステム)において、大気中の二酸化炭素(CO2)が、海洋中に取り込まれて海洋溶存CO2となる。さらに、海洋溶存CO2が、微細藻類、珪藻、光合成細菌等において、光合成により固定される。
<<Promotion of Microalgae Growth by Steel Slag 1228>>
Fig. 12 shows, step by step from left to right, the promotion of microalgae growth by steel slag 1228. First, in a bioreactor (bioreactor system) shown on the left side of Fig. 12, carbon dioxide ( CO2 ) from the atmosphere is taken into the ocean and becomes marine dissolved CO2 . Furthermore, the marine dissolved CO2 is fixed by photosynthesis in microalgae, diatoms, photosynthetic bacteria, etc.
バイオリアクターにおいては、鉄鋼スラグ1228が、底泥に撒かれている。鉄鋼スラグ1228は、図10の例のように散布されていてもよい。鉄鋼スラグ1228から、光合成に必要な元素である鉄(Fe)や、その他の物質が溶出する。その他の物質としては、リン(P)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、マンガン(Mn)などがある。鉄鋼スラグ1228の鉄溶出効果は、無機鉄塩よりも長期に渡り持続する。そして、鉄鋼スラグ1228からの鉄を利用して光合成が行われ、微細藻類の増殖効果が得られる。 In the bioreactor, steel slag 1228 is spread on the bottom mud. The steel slag 1228 may be spread as in the example of FIG. 10. Iron (Fe), an element necessary for photosynthesis, and other substances are eluted from the steel slag 1228. Other substances include phosphorus (P), magnesium (Mg), calcium (Ca), and manganese (Mn). The iron elution effect of the steel slag 1228 lasts longer than inorganic iron salts. Then, photosynthesis is carried out using the iron from the steel slag 1228, resulting in the proliferation of microalgae.
バイオリアクターで増殖させた微細藻類等のバイオマスが、図12の右側に示された、共生バイオリアクター/二酸化炭素固定システム(以下では「組み合わせシステム」と称する)に導入される。組み合わせシステムにおいて、微細藻類による飼料の供給が行われ、貝等の水産物が育成され、水産物におけるCO2の固定が促進される。また、微細藻類等の光合成によるCO2の固定も行われる。 Biomass such as microalgae grown in a bioreactor is introduced into a symbiotic bioreactor/carbon dioxide fixation system (hereinafter referred to as a "combined system") shown on the right side of Figure 12. In the combined system, the microalgae provide feed, and marine products such as shellfish are cultivated, promoting the fixation of CO2 in the marine products. CO2 is also fixed by photosynthesis in the microalgae.
組み合わせシステムにおいて、図10の例、及び、図11の例と同様に、鉄鋼スラグ1228によるプロトン除去が行われる。この結果、水産物の成長を促進でき、水産物のサイズを大きくできる。 In the combined system, protons are removed by the steel slag 1228, as in the examples of Figures 10 and 11. As a result, the growth of the marine products can be promoted, and the size of the marine products can be increased.
<<鉄鋼スラグ1228を用いた二酸化炭素固定化システムの例>>
図13は、プロトン除去装置として鉄鋼スラグ1228を用いた二酸化炭素固定化システムの例を示している。図13の例では、図12の例と同様のシステムに対し、電位測定部1236や、観察用カメラ1238、及び、AI管理システム1240が追加されている。
<<Example of carbon dioxide fixation system using steel slag 1228>>
Fig. 13 shows an example of a carbon dioxide fixation system using steel slag 1228 as a proton removal device. In the example of Fig. 13, a potential measurement unit 1236, an observation camera 1238, and an AI management system 1240 are added to the system similar to the example of Fig. 12.
図13における左上の「微生物共生バイオリアクター」は、図12の例の「バイオリアクター」に対応する。図13における「二酸化炭素固定バイオリアクター」は、図12の例の「共生バイオリアクター/二酸化炭素固定システム」(組み合わせシステム)に対応する。 The "microbial symbiotic bioreactor" in the upper left of Figure 13 corresponds to the "bioreactor" in the example of Figure 12. The "carbon dioxide fixation bioreactor" in Figure 13 corresponds to the "symbiotic bioreactor/carbon dioxide fixation system" (combined system) in the example of Figure 12.
電位測定部1236としては、図9の例の電位測定部1216と同様のものを用いることが可能である。観察用カメラ1238は、水中の水産物を撮影し、得られた画像データ(直接観察画像のデータ)をAI管理システム1240に送信できるものであればよい。 The potential measurement unit 1236 may be the same as the potential measurement unit 1216 in the example of FIG. 9. The observation camera 1238 may be any camera capable of photographing marine products in water and transmitting the obtained image data (data of a direct observation image) to the AI management system 1240.
AI管理システム1240は、AI(人工知能)を利用した水産物の育成管理を行うことが可能なものである。AI管理システム1240は、主には、バイオリアクターの制御、微生物共生叢のモニタリング、バイオマス供給の調整、二酸化炭素固定バイオリアクターのモニタリング、二枚貝成長効果モニタリング、及び、電位データの取得、等といった処理を行う。 The AI management system 1240 is capable of managing the cultivation of marine products using AI (artificial intelligence). The AI management system 1240 mainly performs processes such as controlling the bioreactor, monitoring the microbial symbiotic flora, adjusting the biomass supply, monitoring the carbon dioxide fixation bioreactor, monitoring the bivalve growth effect, and acquiring electric potential data.
AI管理システム1240は、物理化学データ、生物学データ、及び、二枚貝育成状況データ等を取り扱う。物理化学データには、温度、pH、COD(化学的酸素要求量)、BOD(生物学的酸素要求量)、アンモニア態窒素、硝酸態窒素、水溶性リン酸、重金属、及び、電位データ等の各種のデータが含まれる。 The AI management system 1240 handles physicochemical data, biological data, and bivalve cultivation status data. The physicochemical data includes various data such as temperature, pH, COD (chemical oxygen demand), BOD (biological oxygen demand), ammonia nitrogen, nitrate nitrogen, water-soluble phosphate, heavy metals, and potential data.
生物学データには、微細藻類の種類、細胞サイズ、細胞密度、クロロフィルaの量、及び、濁度等の各種のデータが含まれる。二枚貝育成状況データには、直接観察画像のデータが含まれる。 The biological data includes various data such as the type of microalgae, cell size, cell density, amount of chlorophyll a, and turbidity. The bivalve growth status data includes direct observation image data.
図13の例のシステムによれば、鉄鋼スラグ1228を用いた二酸化炭素固定化システムを、より自動化の進んだものとすることができる。 According to the example system of Figure 13, the carbon dioxide fixation system using steel slag 1228 can be made more automated.
<<<プロトン除去に係る他の実施形態3>>>
図14は、プロトン除去に係るさらに他の実施形態を示している。図14の例では、プロトン除去装置の電子発生装置に鉄鋼スラグ1228が用いられており、この点で、図14の例は、図9~図13の例と同様である。しかし、図14の例では、鉄鋼スラグ1228は、例えば、導電性コンクリート製の導電性構造物1241に混入(内蔵)されている。
<<<Other embodiment 3 relating to proton removal>>>
Fig. 14 shows yet another embodiment of proton removal. In this example, a steel slag 1228 is used in the electron generator of the proton removal device, and in this respect, the example of Fig. 14 is similar to the examples of Figs. 9 to 13. However, in the example of Fig. 14, the steel slag 1228 is mixed (embedded) in a conductive structure 1241 made of, for example, conductive concrete.
図14の例の導電性構造物1241は、断面が台形となる柱状(四角錐台状)に形成されている。導電性構造物1241の下端側は、底泥中に埋められており、上端側は、水中に飛び出している。導電性構造物1241の下端側は負極1244となり、上端側は正極1242となる。つまり、導電性構造物1241を用いて微生物電池が形成される。 The conductive structure 1241 in the example of FIG. 14 is formed in a columnar shape (quadratic pyramid shape) with a trapezoidal cross section. The lower end of the conductive structure 1241 is buried in the bottom mud, and the upper end protrudes into the water. The lower end of the conductive structure 1241 becomes the negative electrode 1244, and the upper end becomes the positive electrode 1242. In other words, a microbial battery is formed using the conductive structure 1241.
図14の例のプロトン除去装置によれば、多数の鉄鋼スラグ1228を1つの導電性構造物1241にまとめることができる。そして、多数の鉄鋼スラグ1228の取り扱いが容易になる。さらに、少ない量の鉄鋼スラグ1228より、長い(高さの大きい)電子発生装置を形成できる。また、導電性構造物1241の内部の鉄鋼スラグ1228を調整して、特性の異なる導電性構造物1241を量産する、といったことが可能となる。また、導電性構造物1241の形状が台形状であることから、重心が低く、導電性構造物1241の姿勢が安定し易い。 According to the proton removal device of the example of FIG. 14, a large number of steel slags 1228 can be combined into one conductive structure 1241. This makes it easier to handle a large number of steel slags 1228. Furthermore, a longer (taller) electron generating device can be formed from a small amount of steel slag 1228. It is also possible to adjust the steel slag 1228 inside the conductive structure 1241 and mass-produce conductive structures 1241 with different characteristics. Furthermore, since the conductive structure 1241 has a trapezoidal shape, the center of gravity is low and the posture of the conductive structure 1241 is easily stabilized.
<<<プロトン除去に係る他の実施形態4>>>
図15は、プロトン除去に係る更に他の実施形態を示している。図15の例では、微生物電池システム付き牡蠣(カキ)養殖ケージ(以下では「養殖ケージ」と称する)1250が、支持ワイヤ1251により水中に吊り下げられている。養殖ケージ1250は、籠状(檻状)の構造物であり、内側で、複数の水産物の養殖(ここではカキのシングルシード養殖)が行われるようになっている。なお、養殖ケージ1250は、例えば、蓄養ケージであってもよい。
<<<Other embodiment 4 relating to proton removal>>>
Fig. 15 shows yet another embodiment of the proton removal. In the example of Fig. 15, an oyster (oyster) culture cage (hereinafter referred to as "culture cage") 1250 with a microbial battery system is suspended in water by a support wire 1251. The culture cage 1250 is a cage-like structure, inside which multiple aquatic products are cultured (here, single-seed oyster culture). The culture cage 1250 may be, for example, a farming cage.
養殖ケージ1250には、微生物電池(微生物電池システム)が組み合わされている。微生物電池システムは、養殖ケージ1250内に設けられた正極(陽極)1252と、底泥に設置された負極(陰極)1254とを備えている。正極1252は、長尺状に形成されており、養殖ケージ1250の内部のほぼ全長に行き渡っている。微生物電池システムにおける電子発生のメカニズムは、これまでに説明した各種の電子発生装置と同様である。なお、正極1252は、微生物電池を構成できるものであれば、複数に分割されていてもよい。 A microbial battery (microbial battery system) is combined with the aquaculture cage 1250. The microbial battery system includes a positive electrode (anode) 1252 provided within the aquaculture cage 1250, and a negative electrode (cathode) 1254 installed in the bottom mud. The positive electrode 1252 is formed in an elongated shape and extends over almost the entire length of the interior of the aquaculture cage 1250. The mechanism of electron generation in the microbial battery system is similar to that of the various electron generating devices described above. The positive electrode 1252 may be divided into multiple parts as long as they can be used to form a microbial battery.
図15の例では、大気中の二酸化炭素(CO2)が海洋中に取り込まれて海洋溶存CO2となる。さらに、海洋溶存CO2の一部が、養殖ケージ1250内の水産物(ここではカキ)の貝殻に固定される。養殖ケージ1250内では、水産物の炭酸カルシウム生成におけるバイオミネラリゼーションの過程で、プロトンが放出される。放出されたプロトンは、正極1252により吸収され、回収される。このように、貝殻形成時に放出されるプロトンが正極1252側に誘引され、酸素と結合させることで放出プロトンが除去され、貝殻からのCO2溶出が抑制される。 In the example of FIG. 15, carbon dioxide (CO 2 ) in the atmosphere is taken into the ocean and becomes marine dissolved CO 2 . Furthermore, a part of the marine dissolved CO 2 is fixed in the shells of the marine products (here, oysters) in the aquaculture cage 1250. In the aquaculture cage 1250, protons are released during the biomineralization process in the production of calcium carbonate in the marine products. The released protons are absorbed and collected by the positive electrode 1252. In this way, the protons released during shell formation are attracted to the positive electrode 1252 side, and are removed by combining with oxygen, thereby suppressing the elution of CO 2 from the shells.
図15の例のような養殖ケージ1250は、例えば、図16に示すように、複数並べて使用することも可能である。この場合、プロトン除去システムを大規模化することが可能となる。 Aquaculture cages 1250 like the example in Figure 15 can also be used in multiple rows, for example as shown in Figure 16. In this case, it is possible to scale up the proton removal system.
図16の例では、養殖ケージ1250が、複数個(ここでは4個)を1組とし、水中に直線状に並べて設置されている。個々の養殖ケージ1250には、微生物電池を構成する負極1254が組み合わされている。各組の養殖ケージ1250には、微生物電池を構成する正極1252が通されている。負極1254は、底泥に設置されており、正極1252に電気的に接続されている。 In the example of FIG. 16, a set of multiple aquaculture cages 1250 (four in this example) are arranged in a straight line in the water. Each aquaculture cage 1250 is combined with a negative electrode 1254 that constitutes a microbial battery. A positive electrode 1252 that constitutes a microbial battery is passed through each set of aquaculture cages 1250. The negative electrode 1254 is placed in the bottom mud and is electrically connected to the positive electrode 1252.
個々の養殖ケージ1250の内部では、図15の例と同様にプロトン除去が行われる。プロトン除去の状況は、電位測定部1216等を用いてリアルタイムモニタリングされている。 Inside each aquaculture cage 1250, proton removal is carried out in the same manner as in the example of FIG. 15. The status of proton removal is monitored in real time using a potential measuring unit 1216, etc.
このようなプロトン除去システムによれば、プロトン除去を広範囲で大規模に行うことが可能となる。なお、養殖ケージ1250の配置の態様は、図16に示すような直列に限られるものではなく、例えば、並列、マトリクス状、千鳥状、或いはこれらの組み合わせ、などのように種々の態様を採用することが可能である。 This type of proton removal system makes it possible to remove protons on a large scale over a wide area. The arrangement of the aquaculture cages 1250 is not limited to the series arrangement shown in FIG. 16, but can be in various forms such as parallel, matrix, staggered, or combinations of these.
<<<プロトン除去に係る他の実施形態5>>>
図17は、プロトン除去に係るさらに他の実施形態を示している。図17の例は、プロトン除去装置(微生物電池システム)付き牡蠣(カキ)養殖ケージ(以下では「養殖ケージ」と称する)1260が用いられている点で、図15の例と同様である。しかし、負極1264が、養殖ケージ1260の内部に設置されている点で、図15の例と異なる。
<<<Other embodiment 5 relating to proton removal>>>
Fig. 17 shows yet another embodiment of the proton removal. The example of Fig. 17 is similar to the example of Fig. 15 in that an oyster culture cage (hereinafter referred to as "culture cage") 1260 with a proton removal device (microbial battery system) is used. However, it differs from the example of Fig. 15 in that a negative electrode 1264 is installed inside the culture cage 1260.
図15の例では、養殖ケージ1260の内部において、負極1264の周りに発電細菌が生育できるような環境が形成される。発電細菌が生育できるような環境を形成するため、養殖ケージ1260の底部に底泥を収容し、負極1264を底泥に設置することが考えられる。このようにすることで、養殖ケージ1260の中に、正極1262と負極1264を配置することが可能である。そして、微生物電池システムが付加されたカキ養殖ケージを、養殖ケージ1260の中に必要な構成が集約されたコンパクトなものとすることが可能となる。なお、発電細菌が生育出来るものであれば、底泥若しくは汚泥以外のバイオマスまたは有機物を養殖ゲージの中に設置してもよい。 In the example of FIG. 15, an environment in which the power-generating bacteria can grow is formed around the negative electrode 1264 inside the aquaculture cage 1260. In order to form an environment in which the power-generating bacteria can grow, it is possible to accommodate bottom mud at the bottom of the aquaculture cage 1260 and place the negative electrode 1264 in the bottom mud. In this way, it is possible to place the positive electrode 1262 and the negative electrode 1264 inside the aquaculture cage 1260. Then, it is possible to make the oyster aquaculture cage to which the microbial battery system is added compact in that the necessary components are integrated inside the aquaculture cage 1260. Note that biomass or organic matter other than bottom mud or sludge may be placed inside the aquaculture cage as long as it is capable of growing the power-generating bacteria.
<<<プロトン除去に係る他の実施形態6>>>
図18(a)は、プロトン除去に係るさらに他の実施形態を示している。図18(a)の例では、図15の例、及び、図16の例と同様に養殖ケージ1250が用いられている。複数(ここでは4つ)の養殖ケージ1250が、陽極ライン1272を介して、支柱1274の間に吊り下げられている。支柱1274は、底泥に立てられており、水中に突出している。陽極ライン1272は、支柱1274の間に掛け渡されている。
<<<<Another embodiment 6 relating to proton removal>>>
Fig. 18(a) shows yet another embodiment of the proton removal. In the example of Fig. 18(a), a culture cage 1250 is used as in the examples of Fig. 15 and Fig. 16. A plurality of (four in this example) culture cages 1250 are suspended between supports 1274 via anode lines 1272. The supports 1274 are erected in the bottom mud and protrude into the water. The anode lines 1272 are stretched between the supports 1274.
底泥には、複数(ここでは3つ)の負極アンカー1276が設置されており、負極アンカー1276は、ステンレスワイヤー1278やワイヤ固定フック1280を介して、陽極ライン1272に、電気的に接続されている。負極アンカー1276は、図18(a)、図18(b)に示すように、先端(図18(a)における下端)が尖った形状の先鋭部1282を有しており、底泥に突き刺さっている。陽極ライン1272と負極アンカー1276は、微生物電池システムを構成しており、負極アンカー1276から陽極ライン1272へ電子が移動する。 Multiple (three in this example) negative electrode anchors 1276 are installed in the bottom mud, and the negative electrode anchors 1276 are electrically connected to the anode line 1272 via stainless steel wires 1278 and wire fixing hooks 1280. As shown in Figures 18(a) and 18(b), the negative electrode anchors 1276 have sharpened portions 1282 with sharp tips (lower ends in Figure 18(a)) and are stuck into the bottom mud. The anode line 1272 and the negative electrode anchors 1276 form a microbial battery system, and electrons move from the negative electrode anchors 1276 to the anode line 1272.
図18(a)の例では、ワイヤ固定フック1280は環状に形成されており、ワイヤ固定フック1280の内側には、陽極ライン1272が通されている。そして、ワイヤ固定フック1280が、陽極ライン1272に沿って移動可能であり、ワイヤ固定フック1280とともに、ステンレスワイヤー1278や負極アンカー1276も移動可能である。 In the example of FIG. 18(a), the wire fixing hook 1280 is formed in a ring shape, and the anode line 1272 is passed inside the wire fixing hook 1280. The wire fixing hook 1280 can move along the anode line 1272, and the stainless steel wire 1278 and the negative electrode anchor 1276 can also move together with the wire fixing hook 1280.
このような実施形態によっても、図15の例、及び、図16の例と同様に、プロトン除去を行うことが可能である。そして、プロトン除去を広範囲で大規模に行うことが可能となる。なお、養殖ケージ1250の配置の態様は、図18(a)に示すような直列に限られるものではなく、例えば、並列、マトリクス状、千鳥状、或いはこれらの組み合わせ、などのように種々の態様を採用することが可能である。 Even with this embodiment, it is possible to remove protons in the same way as in the examples of Figures 15 and 16. It is then possible to remove protons on a large scale over a wide area. Note that the arrangement of the culture cages 1250 is not limited to the series arrangement shown in Figure 18(a), and various arrangements can be adopted, such as parallel, matrix, staggered, or combinations of these.
また、負極アンカー1276は、図18(b)に示すような、複数の先鋭部1282を備えた形態に限定されず、例えば、図18(c)に示す負極アンカー1286のように、1つの先鋭部1284を備えた形態のものであってもよい。図18(c)の例では、先鋭部1284は、円錐状に形成されている。 The negative electrode anchor 1276 is not limited to a configuration having multiple sharp tips 1282 as shown in FIG. 18(b), but may have a configuration having one sharp tip 1284, such as the negative electrode anchor 1286 shown in FIG. 18(c). In the example of FIG. 18(c), the sharp tip 1284 is formed in a cone shape.
また、図18(b)に示す先鋭部1282、及び、図18(c)に示す先鋭部1284を、例えば、導電性コンクリートで形成された導電性構造物としてもよい。さらに、負極アンカー1276、1286を全体的に導電性コンクリートにより形成してもよい。これらのようにすることで、先鋭部1282、1284、及び、負極アンカー1276、1286を容易に量産することが可能となる。 The sharpened portion 1282 shown in FIG. 18(b) and the sharpened portion 1284 shown in FIG. 18(c) may be, for example, a conductive structure formed from conductive concrete. Furthermore, the negative electrode anchors 1276, 1286 may be entirely formed from conductive concrete. By doing so, it becomes possible to easily mass-produce the sharpened portions 1282, 1284 and the negative electrode anchors 1276, 1286.
<<<プロトン除去に係る他の実施形態7>>>
図19は、プロトン除去に係るさらに他の実施形態を示している。本実施形態では、プロトン除去装置200が海水などの水中に沈められている。なお、プロトン除去装置200は完全に水中に沈められていなくてもよく、プロトン除去装置200の設置位置としては、プロトン除去装置200にプロトンを含む水が流れ込む場所であればよい。例えば、プロトン除去装置200は水中で浮いていてもよく、プロトン除去装置200の一部が水中に沈んでいてもよい。本実施形態のプロトン除去装置200では、正極(陽極)として、酸化塩化ビスマス(BiOCl)が用いられ、負極(陰極)として、Ag、Cu、Au、Ptなどの金属が用いられる。また同様の機能を有する素材であれば、正極(陽極)として金属以外の素材も用いる事ができる。プロトン除去装置200にプロトンを含む水が供給され、正極(陽極)と負極(陰極)との間に当該水が導入されると、当該水からプロトンが除去される。
具体的には、正極(陽極)で下記反応が進行することよりプロトンが除去される。
BiOCl+2H++3e-→Bi+Cl-+H2O
正極(陽極)から負極(陰極)に向かって電子が移動し、水中のマイナスイオン(Cl-イオン)が負極(陰極)に誘導され、負極(陰極)で下記反応が進行する。
3×(X+Cl-→XCl+e-) X:Agなど
この機構により、水中のプロトンが除去される。
本実施形態によれば、底泥などの有機物が存在しない場合でも、実施形態1から6と同じようにプロトンを除去できるという効果が得られる。なお、プロトン除去装置200を設置する場所は、プロトン除去装置200にプロトンを除去したい水を導入できる場所であればよい。
<<<Other embodiment 7 relating to proton removal>>>
FIG. 19 shows yet another embodiment of the proton removal. In this embodiment, the proton removal device 200 is submerged in water such as seawater. The proton removal device 200 does not have to be completely submerged in water, and the proton removal device 200 may be installed at any location where water containing protons flows into the proton removal device 200. For example, the proton removal device 200 may float in water, or a part of the proton removal device 200 may be submerged in water. In the proton removal device 200 of this embodiment, bismuth oxide chloride (BiOCl) is used as the positive electrode (anode), and metals such as Ag, Cu, Au, and Pt are used as the negative electrode (cathode). In addition, materials other than metals can be used as the positive electrode (anode) as long as they have the same function. When water containing protons is supplied to the proton removal device 200 and the water is introduced between the positive electrode (anode) and the negative electrode (cathode), protons are removed from the water.
Specifically, protons are removed at the positive electrode (anode) as the following reaction takes place:
BiOCl+2H + +3e - →Bi+Cl - +H 2 O
Electrons move from the positive electrode (anode) to the negative electrode (cathode), and negative ions (Cl- ions ) in the water are induced to the negative electrode (cathode), where the following reaction occurs:
3×(X+Cl − →XCl+e − ) X: Ag, etc. By this mechanism, protons in water are removed.
According to this embodiment, even when no organic matter such as bottom mud is present, the effect of being able to remove protons can be obtained in the same way as in the embodiments 1 to 6. The proton removal device 200 may be installed anywhere as long as the water from which protons are to be removed can be introduced into the proton removal device 200.
<<<プロトン除去に係る他の実施形態8>>>
図20は、プロトン除去に係るさらに他の実施形態を示している。本実施形態では、実施形態7と同様な構成のプロトン除去装置200がプロトンを含有する海水などの水の系外に設置されている。プロトン除去の機構は実施形態7と同様である。
本実施形態では、プロトンを含有する水が、ポンプ(図示せず)や重力などにより、水供給経路3000を通過して、プロトン除去装置200に供給される。プロトン供給装置200でプロトンが除去された水は、水排出経路3010を通過して、海水などの水に還流する。
本実施形態によれば、実施形態7と同じ効果を得られる。さらに、プロトン除去装置200を、プロトンを除去したい水の外側に設置することができる。このため、プロトン除去装置200のメンテナンスが容易になる、という効果が得られる。
<<<<Another embodiment 8 relating to proton removal>>>
20 shows yet another embodiment relating to proton removal. In this embodiment, a proton removal device 200 having a configuration similar to that of the seventh embodiment is installed outside a water system such as seawater containing protons. The mechanism for removing protons is the same as that of the seventh embodiment.
In this embodiment, water containing protons is passed through a water supply path 3000 by a pump (not shown) or gravity, and is supplied to the proton removal device 200. The water from which protons have been removed in the proton supply device 200 passes through a water discharge path 3010 and is returned to water such as seawater.
According to this embodiment, the same effects as those of the seventh embodiment can be obtained. Furthermore, the proton removing device 200 can be installed outside the water from which protons are to be removed. This provides the effect of facilitating maintenance of the proton removing device 200.
ここまでに説明をした、二酸化炭素固定化システム、二酸化炭素固定方法及び二酸化炭素固定プログラムの各実施形態は、それぞれ環境浄化システム、環境浄化方法及び環境浄化プログラムにも適用することができる。なお、環境浄化とは、汚染された大気、水、土壌などから汚染物を除去、減少、撤去、固定などすることをいい、例えば、地球上の二酸化炭素を除去又は固定などすること、底に溜まった泥を浄化すること、水を浄化すること、などを含むがこれに限定されるものではない。 Each embodiment of the carbon dioxide fixation system, carbon dioxide fixation method, and carbon dioxide fixation program described so far can also be applied to an environmental purification system, an environmental purification method, and an environmental purification program, respectively. Note that environmental purification refers to removing, reducing, removing, fixing, etc., pollutants from polluted air, water, soil, etc., and includes, but is not limited to, removing or fixing carbon dioxide on the earth, purifying mud that has accumulated at the bottom, purifying water, etc.
<<<<実施の形態の範囲>>>>
上述したように、本実施の形態を記載した。しかし、この開示の一部をなす記載及び図面は、限定するものと理解すべきでない。ここで記載していない様々な実施の形態等が含まれる。
<<<<<Scope of the embodiment>>>>
As described above, the present embodiment has been described. However, the description and drawings forming a part of this disclosure should not be understood as being limiting. Various embodiments not described here are included.
10 二酸化炭素固定化システム
100 水産物
200 プロトン除去装置
300 養殖施設
400 プロトン除去装置を含む設備
500 水流発生装置
1210 電子発生装置
1220 電子発生装置
1228 鉄鋼スラグ
1241 導電性構造物
1250 養殖ケージ
1260 養殖ケージ
1272 陽極ライン
1276 負極アンカー
10 Carbon dioxide fixation system 100 Aquatic product 200 Proton removal device 300 Aquaculture facility 400 Equipment including proton removal device 500 Water flow generator 1210 Electron generator 1220 Electron generator 1228 Steel slag 1241 Conductive structure 1250 Aquaculture cage 1260 Aquaculture cage 1272 Anode line 1276 Negative anchor
Claims (14)
前記プロトンの除去の状況をモニタリングする電位測定部と、を備え、
前記プロトン除去装置が、陽極及び陰極を有する電子発生装置であり、
前記水産物が、二酸化炭素とカルシウムから炭酸カルシウムを生成する石灰化反応を利用して、前記炭酸カルシウムを自己の一部として生成する、貝類、甲殻類、棘皮動物、刺胞動物、または藻類である、二酸化炭素固定化システム。 a proton removing device for removing protons from water in which a marine product that produces calcium carbonate as a part of itself is present;
and a potential measuring unit that monitors the state of the removal of protons ;
the proton removing device is an electron generating device having an anode and a cathode,
A carbon dioxide fixation system , wherein the marine product is a shellfish, a crustacean, an echinoderm, a cnidaria, or an algae that produces calcium carbonate as part of itself by utilizing a calcification reaction that produces calcium carbonate from carbon dioxide and calcium .
プロトン除去装置を用いて該水中からプロトンを除去するステップと、
前記プロトンの除去の状況をモニタリングするステップと、を含み、
前記水産物は、二酸化炭素とカルシウムから炭酸カルシウムを生成する石灰化反応を利用して、前記炭酸カルシウムを自己の一部を生成する、貝類、甲殻類、棘皮動物、刺胞動物、または藻類である、ことを特徴とする二酸化炭素固定方法。 A step of placing a seafood product that produces calcium carbonate as a part of itself in water;
removing protons from the water using a proton removal device ;
and monitoring the status of the removal of protons.
The method for fixing carbon dioxide, wherein the marine product is a shellfish, a crustacean, an echinoderm, a cnidaria, or an algae that produces part of itself as calcium carbonate by utilizing a calcification reaction that produces calcium carbonate from carbon dioxide and calcium .
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| JP2010115156A (en) | 2008-11-13 | 2010-05-27 | Kanto Kanzai:Kk | Ocean reviving method and apparatus therefor |
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