JPH05168463A - 光合成生物を用いた二酸化炭素固定化方法及び装置 - Google Patents
光合成生物を用いた二酸化炭素固定化方法及び装置Info
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- JPH05168463A JPH05168463A JP3136775A JP13677591A JPH05168463A JP H05168463 A JPH05168463 A JP H05168463A JP 3136775 A JP3136775 A JP 3136775A JP 13677591 A JP13677591 A JP 13677591A JP H05168463 A JPH05168463 A JP H05168463A
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- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 培養槽内に培養液と光合成生物とを入れ、該
培養槽内に光を照射するとともに二酸化炭素を含むガス
を供給し、光合成生物に光合成反応を生じさせて二酸化
炭素を固定する方法において、培養槽内に供給するガス
を循環使用して、該ガス中の二酸化炭素を完全に固定化
する方法。 【効果】 培養槽に供給する二酸化炭素を循環させて使
用することにより、系外に二酸化炭素を排出することな
く、二酸化炭素の完全固定化を実現できる。また光合成
生物から放出される酸素を循環ガス中から選択的に吸着
除去しながら培養することにより、発生する酸素による
圧力上昇がなく、また藻類の生育を持続する閉鎖的な循
環系を形成することができ、系内に固定化された分に相
当する二酸化炭素を供給することで循環系内の圧力を一
定に保つことができ、二酸化炭素供給量制御、培養液の
攪拌、培養槽内圧力の調節などの運転条件の管理を大幅
に簡略化できる。
培養槽内に光を照射するとともに二酸化炭素を含むガス
を供給し、光合成生物に光合成反応を生じさせて二酸化
炭素を固定する方法において、培養槽内に供給するガス
を循環使用して、該ガス中の二酸化炭素を完全に固定化
する方法。 【効果】 培養槽に供給する二酸化炭素を循環させて使
用することにより、系外に二酸化炭素を排出することな
く、二酸化炭素の完全固定化を実現できる。また光合成
生物から放出される酸素を循環ガス中から選択的に吸着
除去しながら培養することにより、発生する酸素による
圧力上昇がなく、また藻類の生育を持続する閉鎖的な循
環系を形成することができ、系内に固定化された分に相
当する二酸化炭素を供給することで循環系内の圧力を一
定に保つことができ、二酸化炭素供給量制御、培養液の
攪拌、培養槽内圧力の調節などの運転条件の管理を大幅
に簡略化できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光合成生物を用い、二
酸化炭素（炭酸ガス）を固定化する方法に係わり、光合
成培養槽に供給する二酸化炭素の固定化効率を向上し、
二酸化炭素を有効利用するとともに、炭素の同位体
13Ｃ，14Ｃなどを含む標識化合物を含有する有用物質の
生産に好適に用いられる二酸化炭素固定化方法に関す
る。
酸化炭素（炭酸ガス）を固定化する方法に係わり、光合
成培養槽に供給する二酸化炭素の固定化効率を向上し、
二酸化炭素を有効利用するとともに、炭素の同位体
13Ｃ，14Ｃなどを含む標識化合物を含有する有用物質の
生産に好適に用いられる二酸化炭素固定化方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、地球的規模での環境破壊が種
々論議されているが、その中でも、石油、石炭などの化
石燃料の大量消費によって二酸化炭素濃度が急激に増大
しつつあり、これによって引き起こされる地球温暖化現
象が重大な問題として検討されてきている。そして二酸
化炭素の増加に対する対策としては、二酸化炭素発生量
の削減と、発生した二酸化炭素の除去や固定化との双方
の面から研究がなされている。二酸化炭素の発生量を削
減するという観点からは、省エネルギーや代替エネルギ
ー使用等により化石燃料の消費量を減少させ、二酸化炭
素発生量を削減させることが必要であり、各分野におい
て種々の研究がなされている。
々論議されているが、その中でも、石油、石炭などの化
石燃料の大量消費によって二酸化炭素濃度が急激に増大
しつつあり、これによって引き起こされる地球温暖化現
象が重大な問題として検討されてきている。そして二酸
化炭素の増加に対する対策としては、二酸化炭素発生量
の削減と、発生した二酸化炭素の除去や固定化との双方
の面から研究がなされている。二酸化炭素の発生量を削
減するという観点からは、省エネルギーや代替エネルギ
ー使用等により化石燃料の消費量を減少させ、二酸化炭
素発生量を削減させることが必要であり、各分野におい
て種々の研究がなされている。
【０００３】また、化石燃料の燃焼等により大量に発生
した二酸化炭素を固定化、除去するための方法について
も種々考えられてきており、例えば化学媒体による吸着
法や吸収法など工業的な方法と、光合成生物を用いた光
合成による固定化方法などがある。これらの方法のう
ち、化学媒体による吸着法や吸収法など工業的な方法
は、分離した二酸化炭素を如何に処理するかが問題とな
り、また設備の設置や運転にコストがかかる問題があ
る。
した二酸化炭素を固定化、除去するための方法について
も種々考えられてきており、例えば化学媒体による吸着
法や吸収法など工業的な方法と、光合成生物を用いた光
合成による固定化方法などがある。これらの方法のう
ち、化学媒体による吸着法や吸収法など工業的な方法
は、分離した二酸化炭素を如何に処理するかが問題とな
り、また設備の設置や運転にコストがかかる問題があ
る。
【０００４】一方、光合成生物による二酸化炭素固定化
方法としては、地球規模での森林資源の保護育成をはじ
め、光合成微生物を用いた大量培養による二酸化炭素の
固定化法など種々の方法が検討されている。その内で
も、クロレラや微細藻類などの光合成微生物を用いた大
量培養法は、二酸化炭素の除去という目的の他に、培養
して得られた微生物から、食糧や飼料となる栄養物質や
工業用材料などの有用物質が得られる利点があることか
ら、その実用化に向けて種々研究がなされている。
方法としては、地球規模での森林資源の保護育成をはじ
め、光合成微生物を用いた大量培養による二酸化炭素の
固定化法など種々の方法が検討されている。その内で
も、クロレラや微細藻類などの光合成微生物を用いた大
量培養法は、二酸化炭素の除去という目的の他に、培養
して得られた微生物から、食糧や飼料となる栄養物質や
工業用材料などの有用物質が得られる利点があることか
ら、その実用化に向けて種々研究がなされている。
【０００５】図２は、このような微細藻類を用いた二酸
化炭素の固定化の一例として、従来の微細藻類大量培養
装置を例示するものである。（滝村ら、中国工業技術試
験所報告 Ｎｏ．３０ ｐ３３−３７ １９８８年） この培養装置は、培養液と微細藻類を収容する培養槽１
と、この培養槽１内のｐＨ値を測定するセンサ２と、培
養槽１に光を照射するための蛍光灯３と、培養槽１内の
液を微細藻類を除去して取り出すための限外フィルタ４
と、培養槽１内の温度を制御する温度調節器５と、二酸
化炭素ボンベ６と、コンプレッサ７と、空気と二酸化炭
素を混合するガス混合器８と、ｐＨコントローラ９と、
レコーダ１０とを備えて構成されている。
化炭素の固定化の一例として、従来の微細藻類大量培養
装置を例示するものである。（滝村ら、中国工業技術試
験所報告 Ｎｏ．３０ ｐ３３−３７ １９８８年） この培養装置は、培養液と微細藻類を収容する培養槽１
と、この培養槽１内のｐＨ値を測定するセンサ２と、培
養槽１に光を照射するための蛍光灯３と、培養槽１内の
液を微細藻類を除去して取り出すための限外フィルタ４
と、培養槽１内の温度を制御する温度調節器５と、二酸
化炭素ボンベ６と、コンプレッサ７と、空気と二酸化炭
素を混合するガス混合器８と、ｐＨコントローラ９と、
レコーダ１０とを備えて構成されている。
【０００６】培養槽１内に入れられる微細藻類として
は、海洋性の緑藻類Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａ ｓｐ．が用
いられている。培養条件は、培養槽内の培養液量１００
リットル、水温２３±０．５℃、照度５０００ルックス
の連続照射、ｐＨ８．２〜８．８、空気−二酸化炭素の
混合ガス流量５リットル／分とされている。この条件で
培養した結果、藻体６７ｍｇ／リットルの収量が得られ
た、とされている。
は、海洋性の緑藻類Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａ ｓｐ．が用
いられている。培養条件は、培養槽内の培養液量１００
リットル、水温２３±０．５℃、照度５０００ルックス
の連続照射、ｐＨ８．２〜８．８、空気−二酸化炭素の
混合ガス流量５リットル／分とされている。この条件で
培養した結果、藻体６７ｍｇ／リットルの収量が得られ
た、とされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来の二酸化
炭素固定方法にあっては、培養槽内に供給した二酸化炭
素が光合成生物に固定化される一方で、光合成反応に伴
って酸素が発生し、培養槽内の気相の圧力変化に伴い、
混合ガス（Ｏ2，Ｎ2，ＣＯ2）を大気中に解放しながら
培養を行なっていた。そのため供給した二酸化炭素を完
全に微細藻類に固定化しておらず、供給した二酸化炭素
の一部が固定化されるものの、残りは培養槽１外に排出
されることになり、供給した二酸化炭素を充分固定化し
て利用されたり除去されていないのが実情である。
炭素固定方法にあっては、培養槽内に供給した二酸化炭
素が光合成生物に固定化される一方で、光合成反応に伴
って酸素が発生し、培養槽内の気相の圧力変化に伴い、
混合ガス（Ｏ2，Ｎ2，ＣＯ2）を大気中に解放しながら
培養を行なっていた。そのため供給した二酸化炭素を完
全に微細藻類に固定化しておらず、供給した二酸化炭素
の一部が固定化されるものの、残りは培養槽１外に排出
されることになり、供給した二酸化炭素を充分固定化し
て利用されたり除去されていないのが実情である。
【０００８】このように、従来法による光合成生物（微
細藻類）を用いた二酸化炭素の固定化方法では、二酸化
炭素を利用したり除去したりするもののその利用や除去
は供給した二酸化炭素の１部分にとどまり、供給ガス中
の二酸化炭素を完全に固定化することを目的とした方法
は知られていない。また、培養槽系外への二酸化炭素の
放出ロスを対策として考慮した方法も知られていない。
細藻類）を用いた二酸化炭素の固定化方法では、二酸化
炭素を利用したり除去したりするもののその利用や除去
は供給した二酸化炭素の１部分にとどまり、供給ガス中
の二酸化炭素を完全に固定化することを目的とした方法
は知られていない。また、培養槽系外への二酸化炭素の
放出ロスを対策として考慮した方法も知られていない。
【０００９】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、培養槽系内で供給した二酸化炭素を完全に固定化
し、培養槽系外への二酸化炭素の放出ロスを無くし、さ
らに高価な炭素同位体である13Ｃ，14Ｃなどを含む標識
化合物などの有用物質の生産においても供給した二酸化
炭素を効率よく消費し、有効かつ安全に使用される二酸
化炭素固定化方法の提供を目的としている。
で、培養槽系内で供給した二酸化炭素を完全に固定化
し、培養槽系外への二酸化炭素の放出ロスを無くし、さ
らに高価な炭素同位体である13Ｃ，14Ｃなどを含む標識
化合物などの有用物質の生産においても供給した二酸化
炭素を効率よく消費し、有効かつ安全に使用される二酸
化炭素固定化方法の提供を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】かかる課題は、培養槽内
に培養液と光合成生物とを入れ、該培養槽内に光を照射
するとともに二酸化炭素を含むガスを供給し、光合成生
物に光合成反応を生じさせて二酸化炭素を固定する方法
において、培養槽内に供給する二酸化炭素を含むガスを
循環使用して、該ガス中の二酸化炭素をほぼ完全に固定
化することを特徴とする光合成生物を用いた二酸化炭素
固定化方法によって解消される。
に培養液と光合成生物とを入れ、該培養槽内に光を照射
するとともに二酸化炭素を含むガスを供給し、光合成生
物に光合成反応を生じさせて二酸化炭素を固定する方法
において、培養槽内に供給する二酸化炭素を含むガスを
循環使用して、該ガス中の二酸化炭素をほぼ完全に固定
化することを特徴とする光合成生物を用いた二酸化炭素
固定化方法によって解消される。
【００１１】また、上記の二酸化炭素固定化方法におい
て、培養槽内で二酸化炭素の固定化に伴って生成する酸
素を循環ガス中から除去することが望ましい。
て、培養槽内で二酸化炭素の固定化に伴って生成する酸
素を循環ガス中から除去することが望ましい。
【００１２】また、上記の二酸化炭素固定化方法におい
て、培養槽内への二酸化炭素供給を停止し、培養槽のガ
ス循環系内に残存する二酸化炭素を光合成生物に固定化
させた後、二酸化炭素の固定化に伴って生成する該ガス
循環系内の酸素を含むガスをポンプで系外に排気する操
作を含むことが望ましい。
て、培養槽内への二酸化炭素供給を停止し、培養槽のガ
ス循環系内に残存する二酸化炭素を光合成生物に固定化
させた後、二酸化炭素の固定化に伴って生成する該ガス
循環系内の酸素を含むガスをポンプで系外に排気する操
作を含むことが望ましい。
【００１３】さらにまた、活性化銅、酸素錯体、フロオ
ロカーボン、吸着剤等選択的に酸素捕捉能を有する材料
を使用することにより、循環ガス中から酸素のみを選択
的に除去することが望ましい。
ロカーボン、吸着剤等選択的に酸素捕捉能を有する材料
を使用することにより、循環ガス中から酸素のみを選択
的に除去することが望ましい。
【００１４】また、上記の二酸化炭素固定化方法におい
ては、培養槽内に、危険かつ高価な炭素同位体である13
Ｃ，14Ｃなどの標識物質を含む二酸化炭素を供給し、こ
れを含むガスを閉鎖的に循環して、該標識物質を含む二
酸化炭素を効率よく固定化することにも有効に利用し得
る。
ては、培養槽内に、危険かつ高価な炭素同位体である13
Ｃ，14Ｃなどの標識物質を含む二酸化炭素を供給し、こ
れを含むガスを閉鎖的に循環して、該標識物質を含む二
酸化炭素を効率よく固定化することにも有効に利用し得
る。
【００１５】また、上述した二酸化炭素の固定化方法を
実施するための固定化装置としては、培養液と光合成生
物が収容される培養槽と、該培養槽内に二酸化炭素を含
むガスを供給する二酸化炭素供給源と、該培養槽内に供
給された二酸化炭素を含むガスを循環させるガス循環系
とを備えた装置が好適に用いられる。
実施するための固定化装置としては、培養液と光合成生
物が収容される培養槽と、該培養槽内に二酸化炭素を含
むガスを供給する二酸化炭素供給源と、該培養槽内に供
給された二酸化炭素を含むガスを循環させるガス循環系
とを備えた装置が好適に用いられる。
【００１６】さらにまた、上記固定化装置には、ガス循
環系に、酸素選択的除去装置を設けて構成することが望
ましい。
環系に、酸素選択的除去装置を設けて構成することが望
ましい。
【００１７】
【作用】本発明では、光合成生物を培養槽内に培養液と
光合成生物とを入れ、該培養槽内に光を照射するととも
に二酸化炭素を含むガスを供給し、培養槽内に供給する
ガスを循環使用して該ガス中の二酸化炭素を固定化する
ので、培養槽系内の循環ガス中の二酸化炭素を完全に固
定化することができる。また、循環ガス中から光合成に
より発生する藻類の生育にとっては好ましくない酸素を
選択除去することにより、培養槽系内の藻類の生育を持
続せしめるとともに槽内の圧力変化を小さくすることが
できる。また、培養槽内に、炭素同位体13Ｃ，14Ｃなど
の標識物質を含む二酸化炭素を供給し、これを含むガス
を閉鎖的に循環して、該標識物質を含む二酸化炭素を固
定化することにより、安全かつ容易にこれらの標識物質
を含んだ各種の有用材料を生産することができる。
光合成生物とを入れ、該培養槽内に光を照射するととも
に二酸化炭素を含むガスを供給し、培養槽内に供給する
ガスを循環使用して該ガス中の二酸化炭素を固定化する
ので、培養槽系内の循環ガス中の二酸化炭素を完全に固
定化することができる。また、循環ガス中から光合成に
より発生する藻類の生育にとっては好ましくない酸素を
選択除去することにより、培養槽系内の藻類の生育を持
続せしめるとともに槽内の圧力変化を小さくすることが
できる。また、培養槽内に、炭素同位体13Ｃ，14Ｃなど
の標識物質を含む二酸化炭素を供給し、これを含むガス
を閉鎖的に循環して、該標識物質を含む二酸化炭素を固
定化することにより、安全かつ容易にこれらの標識物質
を含んだ各種の有用材料を生産することができる。
【００１８】
【実施例】図１は、本発明に係わる二酸化炭素固定化装
置の一実施例を示すものである。この装置は、光合成生
物および培養液を収容する培養槽１１と、この培養槽１
１内の気相を閉鎖的に循環供給するガス循環系１２と、
ガス循環系１２に二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給
源１３と、培養槽１１内に培養液を供給する培養液タン
ク１４と、培養終了後に培養槽１１内の培養液を移し、
光合成生物を分離し、残りの液を培養液タンク１４に返
送する返送用タンク１５とを主な要素として備えて構成
されている。
置の一実施例を示すものである。この装置は、光合成生
物および培養液を収容する培養槽１１と、この培養槽１
１内の気相を閉鎖的に循環供給するガス循環系１２と、
ガス循環系１２に二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給
源１３と、培養槽１１内に培養液を供給する培養液タン
ク１４と、培養終了後に培養槽１１内の培養液を移し、
光合成生物を分離し、残りの液を培養液タンク１４に返
送する返送用タンク１５とを主な要素として備えて構成
されている。
【００１９】上記培養槽１１は、ガラスやアクリル樹脂
などの透明材料で造られている。この培養槽１１の外周
には、蛍光灯などの光源１６が配設されている。なお、
光源１６は培養槽１１外周に配設されるのみならず、ラ
イトガイドを用いて培養液中に光を導入するように構成
することも可能である。培養槽１１の上部には、培養槽
１１内の圧力を測定するためのセンサ１７が設けられて
いる。
などの透明材料で造られている。この培養槽１１の外周
には、蛍光灯などの光源１６が配設されている。なお、
光源１６は培養槽１１外周に配設されるのみならず、ラ
イトガイドを用いて培養液中に光を導入するように構成
することも可能である。培養槽１１の上部には、培養槽
１１内の圧力を測定するためのセンサ１７が設けられて
いる。
【００２０】また、培養槽１１には、培養槽１１内の液
温を一定に保持するためのヒータ／クーラ併用の温度調
節機構（図示略）が設けられている。この温度調節機構
の構成は特に限定される事無く種々の加熱、冷却方法を
用いることができる。例えば、培養槽１１内にヒータと
クーラを直接挿入する構成としたり、あるいは培養槽全
体をヒータ／クーラで加温または冷却する構成とするこ
とができる。本発明においては、培養槽１１内の二酸化
炭素を含むガスを閉鎖的に循環して使用するので、この
循環ガスの供給によって培養槽１１内は攪拌された状態
になっており、このため培養槽１１には温度調節を目的
とする特別の攪拌装置を設ける必要はない。
温を一定に保持するためのヒータ／クーラ併用の温度調
節機構（図示略）が設けられている。この温度調節機構
の構成は特に限定される事無く種々の加熱、冷却方法を
用いることができる。例えば、培養槽１１内にヒータと
クーラを直接挿入する構成としたり、あるいは培養槽全
体をヒータ／クーラで加温または冷却する構成とするこ
とができる。本発明においては、培養槽１１内の二酸化
炭素を含むガスを閉鎖的に循環して使用するので、この
循環ガスの供給によって培養槽１１内は攪拌された状態
になっており、このため培養槽１１には温度調節を目的
とする特別の攪拌装置を設ける必要はない。
【００２１】上記ガス循環系は、培養槽１１上部に接続
された管路１８と、この管路１８に接続された循環ポン
プ１９と、循環ポンプ１９から送られるガスを培養槽１
１下部に返送する管路２０と、管路１８の途中に設けら
れ、２本の酸素選択吸着筒２１Ａ，２１Ｂを備えた酸素
選択吸着部２２を備えて構成さている。また、管路１８
には培養槽１１内の排気を行なうための真空ポンプ２３
が接続されている。
された管路１８と、この管路１８に接続された循環ポン
プ１９と、循環ポンプ１９から送られるガスを培養槽１
１下部に返送する管路２０と、管路１８の途中に設けら
れ、２本の酸素選択吸着筒２１Ａ，２１Ｂを備えた酸素
選択吸着部２２を備えて構成さている。また、管路１８
には培養槽１１内の排気を行なうための真空ポンプ２３
が接続されている。
【００２２】上記酸素選択吸着筒内には、活性化銅、酸
素錯体、フロオロカーボン、吸着剤等選択的に酸素捕捉
能を有する酸素吸着材が充填されている。これらの２本
の酸素選択吸着筒２１，２１は切替えて使用され、一方
の吸着筒に循環ガスを通し酸素を吸着除去している間、
他方の吸着筒は加熱、ガス洗浄、真空引きなどの酸素吸
着材の再生化を行なう。そして一方の吸着筒の酸素吸着
能力が限界になる以前に、他方の吸着筒側に循環ガス流
を切替えて使用する。
素錯体、フロオロカーボン、吸着剤等選択的に酸素捕捉
能を有する酸素吸着材が充填されている。これらの２本
の酸素選択吸着筒２１，２１は切替えて使用され、一方
の吸着筒に循環ガスを通し酸素を吸着除去している間、
他方の吸着筒は加熱、ガス洗浄、真空引きなどの酸素吸
着材の再生化を行なう。そして一方の吸着筒の酸素吸着
能力が限界になる以前に、他方の吸着筒側に循環ガス流
を切替えて使用する。
【００２３】上記培養液タンク１４から培養槽１１内に
導入される培養液は、水（あるいは海水）中に各種の栄
養分、塩類等を添加し、ｐＨ値を調整した液が使用され
る。この装置では、培養液の供給と培養液の排出を一定
の培養時間経過毎に行なう方法（バッチ式生産時）、培
養槽１１内に連続的に培養液を供給しつつ培養槽１１か
ら培養液を取り出す方法（連続生産時）のいずれの培養
方法も可能である。しかし、この連続生産においては、
培養槽系内に供給した二酸化炭素が排液に溶け込んだ状
態で抜け出すことが考えられるので、系内に供給した二
酸化炭素を完全に固定化する目的を達成するためには、
排液に溶け込んだ二酸化炭素を回収し、培養槽系内に返
送する必要がある。
導入される培養液は、水（あるいは海水）中に各種の栄
養分、塩類等を添加し、ｐＨ値を調整した液が使用され
る。この装置では、培養液の供給と培養液の排出を一定
の培養時間経過毎に行なう方法（バッチ式生産時）、培
養槽１１内に連続的に培養液を供給しつつ培養槽１１か
ら培養液を取り出す方法（連続生産時）のいずれの培養
方法も可能である。しかし、この連続生産においては、
培養槽系内に供給した二酸化炭素が排液に溶け込んだ状
態で抜け出すことが考えられるので、系内に供給した二
酸化炭素を完全に固定化する目的を達成するためには、
排液に溶け込んだ二酸化炭素を回収し、培養槽系内に返
送する必要がある。
【００２４】上記返送用タンク１５は、培養終了後に培
養槽１１内の培養液を排出するためのものである。培養
終了後の培養液は、培養槽１１から遠心分離機あるいは
限外フィルタなどの光合成生物の分離手段に送られ、光
合成生物を分離除去した後、返送用タンク１５に送られ
る。返送用タンク１５に送られた分離液は、不足する栄
養分や塩類を添加し、ｐＨ値を調整した後、培養液タン
ク１４に送られ、再び培養槽１１内に供給されるように
なっている。
養槽１１内の培養液を排出するためのものである。培養
終了後の培養液は、培養槽１１から遠心分離機あるいは
限外フィルタなどの光合成生物の分離手段に送られ、光
合成生物を分離除去した後、返送用タンク１５に送られ
る。返送用タンク１５に送られた分離液は、不足する栄
養分や塩類を添加し、ｐＨ値を調整した後、培養液タン
ク１４に送られ、再び培養槽１１内に供給されるように
なっている。
【００２５】次に、本発明に係わる二酸化炭素固定化方
法の一例を説明する。本発明において好適に用いられる
光合成生物としては、ダナリエラ種（Ｄｕｎａｌｉｅｌ
ｌａ ｓｐ．）などの海洋性微細藻類、ラン藻類、紅藻
類、ユーグレナ類、黄金藻類、ケイ藻類、黄緑色類、緑
藻類、小型藻類、陸上植物（例えばタバコ）などの光合
成植物、光合成細菌などが使用される。
法の一例を説明する。本発明において好適に用いられる
光合成生物としては、ダナリエラ種（Ｄｕｎａｌｉｅｌ
ｌａ ｓｐ．）などの海洋性微細藻類、ラン藻類、紅藻
類、ユーグレナ類、黄金藻類、ケイ藻類、黄緑色類、緑
藻類、小型藻類、陸上植物（例えばタバコ）などの光合
成植物、光合成細菌などが使用される。
【００２６】また、培養液としては、培養する光合成生
物に適したものが選択使用される。例えば、微細藻類と
してクロレラ（Ｃｈｒｏｌｅｌｌａ ｖｕｌｕｇａｒｉ
ｓ）、スピルリナ（Ｓｐｉｉｒｕｌｉｎａ ｐｌａｔｅ
ｕｓｉｓ，淡水性）などの培養に好適な培地としては、
やの組成の培地等が好適である。 ＫＮＯ3 1.25g，ＫＨ2ＰＯ4 1.25g，ＭｇＳＯ4・7Ｈ2
Ｏ 1.25g，Ｆｅ-sol. 1ml，Ａ5-sol. 1ml ／１リット
ル、ｐＨ４．５ ＮａＨＣＯ3 1680mg，Ｋ2ＨＰＯ4 50mg，ＮａＮＯ3 2
50mg，Ｋ2ＳＯ4 100mg，ＮａＣｌ 100mg，ＭｇＳＯ4・7
Ｈ2Ｏ 70mg，ＣａＣｌ2・2Ｈ2Ｏ 4mg，ＦｅＳＯ4・7Ｈ2Ｏ
1mg，Ｎａ2ＥＤＴＡ・2Ｈ2Ｏ 8mg，Ａ5-sol. 0.1ml，
Ｄ.Ｗ. 99.9ml、ｐＨ７．８ また、海洋性のスピルリナ（Ｓｐｉｒｕｌｉｎａ ｓｕ
ｂｓａｌｓａ）などの培養に好適な培地としてはの組
成の培地等が好適に使用される。 Ｃａ（ＮＯ3）2・4Ｈ2Ｏ 10mg，ＫＮＯ3 7.2mg，Ｍｇ
ＳＯ4・7Ｈ2Ｏ 5mg，β−グリセロリン酸Ｎａ 1.5mg，Ｋ
Ｈ2ＰＯ4 1.5mg，ビタミンＢ12 0.01μm，Vitamin mix
S3 1ml，Piv metals 0.3ml，トリス緩衝液 40mg，海水
98.7ml：ｐＨ７．８ また、培養温度は、培養する光合成生物に適した温度に
調節され、微細藻類では２０〜３５℃、クロレラでは２
５〜３０℃で、その他の培養可能な藻類の培養温度範囲
はほとんどが２５〜３５℃である。
物に適したものが選択使用される。例えば、微細藻類と
してクロレラ（Ｃｈｒｏｌｅｌｌａ ｖｕｌｕｇａｒｉ
ｓ）、スピルリナ（Ｓｐｉｉｒｕｌｉｎａ ｐｌａｔｅ
ｕｓｉｓ，淡水性）などの培養に好適な培地としては、
やの組成の培地等が好適である。 ＫＮＯ3 1.25g，ＫＨ2ＰＯ4 1.25g，ＭｇＳＯ4・7Ｈ2
Ｏ 1.25g，Ｆｅ-sol. 1ml，Ａ5-sol. 1ml ／１リット
ル、ｐＨ４．５ ＮａＨＣＯ3 1680mg，Ｋ2ＨＰＯ4 50mg，ＮａＮＯ3 2
50mg，Ｋ2ＳＯ4 100mg，ＮａＣｌ 100mg，ＭｇＳＯ4・7
Ｈ2Ｏ 70mg，ＣａＣｌ2・2Ｈ2Ｏ 4mg，ＦｅＳＯ4・7Ｈ2Ｏ
1mg，Ｎａ2ＥＤＴＡ・2Ｈ2Ｏ 8mg，Ａ5-sol. 0.1ml，
Ｄ.Ｗ. 99.9ml、ｐＨ７．８ また、海洋性のスピルリナ（Ｓｐｉｒｕｌｉｎａ ｓｕ
ｂｓａｌｓａ）などの培養に好適な培地としてはの組
成の培地等が好適に使用される。 Ｃａ（ＮＯ3）2・4Ｈ2Ｏ 10mg，ＫＮＯ3 7.2mg，Ｍｇ
ＳＯ4・7Ｈ2Ｏ 5mg，β−グリセロリン酸Ｎａ 1.5mg，Ｋ
Ｈ2ＰＯ4 1.5mg，ビタミンＢ12 0.01μm，Vitamin mix
S3 1ml，Piv metals 0.3ml，トリス緩衝液 40mg，海水
98.7ml：ｐＨ７．８ また、培養温度は、培養する光合成生物に適した温度に
調節され、微細藻類では２０〜３５℃、クロレラでは２
５〜３０℃で、その他の培養可能な藻類の培養温度範囲
はほとんどが２５〜３５℃である。
【００２７】図１に示す二酸化炭素の固定化装置を用
い、光合成生物を用いた二酸化炭素固定化方法を実施す
るに際しては、まず、培養槽１１内の滅菌処理を行な
う。この滅菌処理は、過酸化水素水、アンチホルミンな
どの滅菌剤を、培養槽１１内に満たし、一定時間放置し
あるいは必要に応じて攪拌することにより行なわれる。
この滅菌処理が不十分であると、培養槽１１内に雑菌が
残存し、光合成生物の培養に悪影響を及ぼすことにな
る。滅菌剤を培養槽１１内に満たして一定時間放置した
ならば、培養槽１１から滅菌剤を抜き出し、さらに滅菌
水を満たして不要な滅菌剤を洗浄する。培養槽１１から
抜き出した滅菌剤は再使用が可能であり、再使用される
まで滅菌剤用タンクに保管される。
い、光合成生物を用いた二酸化炭素固定化方法を実施す
るに際しては、まず、培養槽１１内の滅菌処理を行な
う。この滅菌処理は、過酸化水素水、アンチホルミンな
どの滅菌剤を、培養槽１１内に満たし、一定時間放置し
あるいは必要に応じて攪拌することにより行なわれる。
この滅菌処理が不十分であると、培養槽１１内に雑菌が
残存し、光合成生物の培養に悪影響を及ぼすことにな
る。滅菌剤を培養槽１１内に満たして一定時間放置した
ならば、培養槽１１から滅菌剤を抜き出し、さらに滅菌
水を満たして不要な滅菌剤を洗浄する。培養槽１１から
抜き出した滅菌剤は再使用が可能であり、再使用される
まで滅菌剤用タンクに保管される。
【００２８】培養槽１１内の滅菌処理および滅菌剤の洗
浄を終えたならば、次に、予め作製して培養液タンク１
４に収容されていた培養液を所定量、培養槽１１内に供
給する。この培養液は、予め滅菌処理しておくか、或い
は培養槽１１内に供給する際に、徐菌フィルタを通して
徐菌することが望ましい。また、培養槽１１内に供給さ
れる培養液の量は、培養槽１１の上部にガスを溜めるた
めの数％程度の空間部が残るように設定される。培養槽
１１に培養液を供給する際もしくは培養液供給終了後
に、培養槽１１内に培養すべき光合成生物を入れる。こ
の光合成生物の投入量は、生物体100〜20000mg／リット
ル程度とされる。
浄を終えたならば、次に、予め作製して培養液タンク１
４に収容されていた培養液を所定量、培養槽１１内に供
給する。この培養液は、予め滅菌処理しておくか、或い
は培養槽１１内に供給する際に、徐菌フィルタを通して
徐菌することが望ましい。また、培養槽１１内に供給さ
れる培養液の量は、培養槽１１の上部にガスを溜めるた
めの数％程度の空間部が残るように設定される。培養槽
１１に培養液を供給する際もしくは培養液供給終了後
に、培養槽１１内に培養すべき光合成生物を入れる。こ
の光合成生物の投入量は、生物体100〜20000mg／リット
ル程度とされる。
【００２９】次に、管路２４を通して培養槽１１内に純
窒素等の酸素を含まないガスを供給しつつ、真空ポンプ
２３で真空引きし、培養槽１１内の気相を窒素に置換す
る。なお、この時、必要に応じて循環ポンプ１９を駆動
させて、培養槽１１内とガス循環系１２との閉鎖的なガ
ス循環系全体を窒素で置換してもよい。培養槽１１内の
気相が窒素に置換されたならば、管路２４を閉じて窒素
ガス導入を停止するとともに真空ポンプ２３による排気
も停止する。
窒素等の酸素を含まないガスを供給しつつ、真空ポンプ
２３で真空引きし、培養槽１１内の気相を窒素に置換す
る。なお、この時、必要に応じて循環ポンプ１９を駆動
させて、培養槽１１内とガス循環系１２との閉鎖的なガ
ス循環系全体を窒素で置換してもよい。培養槽１１内の
気相が窒素に置換されたならば、管路２４を閉じて窒素
ガス導入を停止するとともに真空ポンプ２３による排気
も停止する。
【００３０】次に、ガス循環系１２の循環ポンプ１９を
駆動させる。この時酸素選択吸着部２２は、いずれか一
方の吸着筒２１Ａに循環ガスを流すように設定する。こ
れによって、循環ポンプ１９により送られた循環ガスが
管路２０を通って培養槽１１の下部から供給され、培養
槽１１内を通って槽上部に達したガスが管路１８を通っ
て抜き出され、酸素選択吸着部２２の一方の吸着筒２１
Ａを通って循環ポンプ１９に再送される閉鎖的な循環系
が形成される。
駆動させる。この時酸素選択吸着部２２は、いずれか一
方の吸着筒２１Ａに循環ガスを流すように設定する。こ
れによって、循環ポンプ１９により送られた循環ガスが
管路２０を通って培養槽１１の下部から供給され、培養
槽１１内を通って槽上部に達したガスが管路１８を通っ
て抜き出され、酸素選択吸着部２２の一方の吸着筒２１
Ａを通って循環ポンプ１９に再送される閉鎖的な循環系
が形成される。
【００３１】次に、二酸化炭素供給源１３から二酸化炭
素を供給するとともに、光源１６から光を照射し、培養
槽１１内で光合成反応を生じさせる。この二酸化炭素の
供給量は、循環ガス中の炭酸ガス濃度が０．３％〜１．
０％程度となり、また培養槽１１の内圧が０．５〜２．
０ｋｇｆ／ｃｍ2の範囲の所定の値を維持するように供
給される。また、光源１６の照度は、5000〜10000ルッ
クス程度が好ましい。光の照度がこの範囲よりも低い
と、光合成反応が進行しにくくなり、二酸化炭素の固定
化効率が悪くなる。一方、照度をこの範囲より高くして
も、光合成の進行速度の増加傾向が頭打ちとなり、運転
コストが高くなるので好ましくない。
素を供給するとともに、光源１６から光を照射し、培養
槽１１内で光合成反応を生じさせる。この二酸化炭素の
供給量は、循環ガス中の炭酸ガス濃度が０．３％〜１．
０％程度となり、また培養槽１１の内圧が０．５〜２．
０ｋｇｆ／ｃｍ2の範囲の所定の値を維持するように供
給される。また、光源１６の照度は、5000〜10000ルッ
クス程度が好ましい。光の照度がこの範囲よりも低い
と、光合成反応が進行しにくくなり、二酸化炭素の固定
化効率が悪くなる。一方、照度をこの範囲より高くして
も、光合成の進行速度の増加傾向が頭打ちとなり、運転
コストが高くなるので好ましくない。
【００３２】培養槽１１内では、光合成生物が活発に生
育し、光源１６からの光エネルギーを受け、循環ガス中
の二酸化炭素を固定化するとともに、酸素が放出され
る。光合成生物から放出された酸素は、循環ガス中に混
合された状態で、培養槽１１の上部から管路１８を通
り、酸素選択吸着部２２の一方の吸着筒２１Ａにより吸
着除去される。吸着筒２１Ａを通過して酸素が除去され
た循環ガスは、循環ポンプ１９を経て、酸素を含まない
ガスとして培養槽１１に循環供給される。
育し、光源１６からの光エネルギーを受け、循環ガス中
の二酸化炭素を固定化するとともに、酸素が放出され
る。光合成生物から放出された酸素は、循環ガス中に混
合された状態で、培養槽１１の上部から管路１８を通
り、酸素選択吸着部２２の一方の吸着筒２１Ａにより吸
着除去される。吸着筒２１Ａを通過して酸素が除去され
た循環ガスは、循環ポンプ１９を経て、酸素を含まない
ガスとして培養槽１１に循環供給される。
【００３３】培養槽１１内では、光合成反応によって循
環ガス中の二酸化炭素が消費され、酸素が放出される
が、発生した酸素は吸着筒２１Ａにて吸着除去されるた
めに、二酸化炭素の供給がなければ、培養経過に伴って
圧力が低下していくことになる。そこで、培養槽１１内
の内圧が一定となるように二酸化炭素供給源１３から循
環系内に二酸化炭素を供給することにより、培養槽１１
内には常時一定濃度の二酸化炭素を含み、酸素を含まな
い循環ガスを供給することができる。
環ガス中の二酸化炭素が消費され、酸素が放出される
が、発生した酸素は吸着筒２１Ａにて吸着除去されるた
めに、二酸化炭素の供給がなければ、培養経過に伴って
圧力が低下していくことになる。そこで、培養槽１１内
の内圧が一定となるように二酸化炭素供給源１３から循
環系内に二酸化炭素を供給することにより、培養槽１１
内には常時一定濃度の二酸化炭素を含み、酸素を含まな
い循環ガスを供給することができる。
【００３４】このようにして、光合成生物の培養を継続
して行なうことにより、一方の吸着筒２１Ａの酸素吸着
能力が限界に達する。そこで一方の吸着筒２１Ａの酸素
吸着能力が限界に達する以前に、循環ガスの流路を他方
の吸着筒２１Ｂ側に切り替える。酸素が吸着された一方
の吸着筒２１Ａは、他方の吸着筒２１Ｂの酸素吸着能力
が限界に達するまでに再生処理される。吸着筒２１Ａの
再生処理法は、使用する酸素選択吸着剤に適当な方法が
行なわれ、例えば、加熱、ガス洗浄、真空引きなどの再
生処理、即ち選択吸着した酸素の除去が行なわれる。こ
のように２本の吸着筒２１Ａ，２１Ｂを切り替えて、い
ずれか一方に循環ガスを通し、他方で再生処理を交互に
繰り返すことにより、光合成生物から発生する酸素を完
全に除去することができる。またこの発生酸素を回収す
れば有効利用もできる。
して行なうことにより、一方の吸着筒２１Ａの酸素吸着
能力が限界に達する。そこで一方の吸着筒２１Ａの酸素
吸着能力が限界に達する以前に、循環ガスの流路を他方
の吸着筒２１Ｂ側に切り替える。酸素が吸着された一方
の吸着筒２１Ａは、他方の吸着筒２１Ｂの酸素吸着能力
が限界に達するまでに再生処理される。吸着筒２１Ａの
再生処理法は、使用する酸素選択吸着剤に適当な方法が
行なわれ、例えば、加熱、ガス洗浄、真空引きなどの再
生処理、即ち選択吸着した酸素の除去が行なわれる。こ
のように２本の吸着筒２１Ａ，２１Ｂを切り替えて、い
ずれか一方に循環ガスを通し、他方で再生処理を交互に
繰り返すことにより、光合成生物から発生する酸素を完
全に除去することができる。またこの発生酸素を回収す
れば有効利用もできる。
【００３５】培養槽１１内で光合成生物の培養、即ち二
酸化炭素の固定化を継続して行なってゆくと、バッチ式
操作においては、光合成生物の量が増えるとともに、培
養液中の栄養成分が減少し、また培養液のｐＨ値も変化
してくるために固定化の効率が低下してくる。このため
バッチ式操作では２４〜１２０時間程度で培養を終了す
るのが望ましい。培養を終了する場合には、培養槽１１
内への二酸化炭素の供給を停止し、培養槽１１のガス循
環系１２内に残存する二酸化炭素を光合成生物に完全に
固定化させた後、ガス循環系１２内の残存ガスを真空ポ
ンプ２３で系外に排気する操作を行なうことが望まし
い。
酸化炭素の固定化を継続して行なってゆくと、バッチ式
操作においては、光合成生物の量が増えるとともに、培
養液中の栄養成分が減少し、また培養液のｐＨ値も変化
してくるために固定化の効率が低下してくる。このため
バッチ式操作では２４〜１２０時間程度で培養を終了す
るのが望ましい。培養を終了する場合には、培養槽１１
内への二酸化炭素の供給を停止し、培養槽１１のガス循
環系１２内に残存する二酸化炭素を光合成生物に完全に
固定化させた後、ガス循環系１２内の残存ガスを真空ポ
ンプ２３で系外に排気する操作を行なうことが望まし
い。
【００３６】一方、培養槽１１内に培養液を導入しつ
つ、培養槽１１から光合成生物を含む培養液を取り出
し、継続的に二酸化炭素の固定化を行なう連続式操作も
可能である。連続式操作の場合には、排液に溶け込んだ
二酸化炭素を回収し、培養槽系内に返送する必要があ
る。
つ、培養槽１１から光合成生物を含む培養液を取り出
し、継続的に二酸化炭素の固定化を行なう連続式操作も
可能である。連続式操作の場合には、排液に溶け込んだ
二酸化炭素を回収し、培養槽系内に返送する必要があ
る。
【００３７】先のバッチ式操作にあっては、前述したよ
うにガス循環系１２内の二酸化炭素を完全に固定化し、
かつ真空ポンプ２３で排気を行なった後、培養槽１１内
の培養液から光合成生物を分離する。この分離操作は、
使用する光合成生物の大きさによって適宜に改変され、
小型の藻類などの光合成生物を用いる場合には、捕集ネ
ットなどを用いて直接採集することが可能である。一
方、微細藻類、クロレラなどは、培養槽１１から得られ
た液を遠心分離処理して生物体を分離する必要がある。
うにガス循環系１２内の二酸化炭素を完全に固定化し、
かつ真空ポンプ２３で排気を行なった後、培養槽１１内
の培養液から光合成生物を分離する。この分離操作は、
使用する光合成生物の大きさによって適宜に改変され、
小型の藻類などの光合成生物を用いる場合には、捕集ネ
ットなどを用いて直接採集することが可能である。一
方、微細藻類、クロレラなどは、培養槽１１から得られ
た液を遠心分離処理して生物体を分離する必要がある。
【００３８】分離された生物体は、乾燥、分解抽出など
の後処理工程に送られ、飼料などとして直接利用される
他、トレーサーとしてＮＭＲイメージングによる代謝研
究等の医薬材料、各種化合物も構造解析研究用等の工業
用材料などの諸種の有用材料が生産される。また、分離
された残液は、不足した栄養成分や塩類を添加し、ｐＨ
を調節した後、再び培養液として使用することができ
る。
の後処理工程に送られ、飼料などとして直接利用される
他、トレーサーとしてＮＭＲイメージングによる代謝研
究等の医薬材料、各種化合物も構造解析研究用等の工業
用材料などの諸種の有用材料が生産される。また、分離
された残液は、不足した栄養成分や塩類を添加し、ｐＨ
を調節した後、再び培養液として使用することができ
る。
【００３９】この光合成生物を用いた二酸化炭素固定化
方法にあっては、培養槽１１に供給する二酸化炭素を循
環させて使用することにより、系内の二酸化炭素を光合
成生物に完全に固定化することができ、系外に二酸化炭
素を排出することがないので、二酸化炭素の完全固定
化、除去を実現することができる。
方法にあっては、培養槽１１に供給する二酸化炭素を循
環させて使用することにより、系内の二酸化炭素を光合
成生物に完全に固定化することができ、系外に二酸化炭
素を排出することがないので、二酸化炭素の完全固定
化、除去を実現することができる。
【００４０】また、ガス循環系１２において、光合成生
物から放出される酸素を循環ガス中から選択的に吸着除
去しながら培養することにより、発生する酸素によって
培養槽内での藻類の生育を妨げたり圧力上昇することが
なく、閉鎖的な循環系を形成することができ、系内に固
定化された分に相当する二酸化炭素を供給することで循
環系内の圧力を一定に保つことができ、二酸化炭素供給
量制御、培養液の攪拌、培養槽内圧力の調節などの運転
条件の管理を大幅に簡略化できる。
物から放出される酸素を循環ガス中から選択的に吸着除
去しながら培養することにより、発生する酸素によって
培養槽内での藻類の生育を妨げたり圧力上昇することが
なく、閉鎖的な循環系を形成することができ、系内に固
定化された分に相当する二酸化炭素を供給することで循
環系内の圧力を一定に保つことができ、二酸化炭素供給
量制御、培養液の攪拌、培養槽内圧力の調節などの運転
条件の管理を大幅に簡略化できる。
【００４１】次に、本発明に係わる二酸化炭素固定化方
法の他の例を説明する。本発明による二酸化炭素固定化
方法では、培養槽１１内に供給した二酸化炭素を閉鎖的
に循環供給させ、培養槽系外に排出する事無く、完全に
光合成生物に固定化することが可能である。これによ
り、培養槽１１内に供給する二酸化炭素として、医学分
野や分析の分野で炭素の標識物質として使用される炭素
の同位体13Ｃや放射性の14Ｃ等の、高価で取り扱い難い
標識物質を含む二酸化炭素を用い、この標識物質を含む
二酸化炭素を光合成生物に固定化することもできる。
法の他の例を説明する。本発明による二酸化炭素固定化
方法では、培養槽１１内に供給した二酸化炭素を閉鎖的
に循環供給させ、培養槽系外に排出する事無く、完全に
光合成生物に固定化することが可能である。これによ
り、培養槽１１内に供給する二酸化炭素として、医学分
野や分析の分野で炭素の標識物質として使用される炭素
の同位体13Ｃや放射性の14Ｃ等の、高価で取り扱い難い
標識物質を含む二酸化炭素を用い、この標識物質を含む
二酸化炭素を光合成生物に固定化することもできる。
【００４２】標識物質を含む二酸化炭素は、通常の二酸
化炭素と同様に培養槽１１内で光合成生物によって固定
化され、光合成生物の体内に取り込まれる。標識物質を
含む二酸化炭素を供給し、培養槽１１内で閉鎖的に循環
させて光合成生物に固定化させ、この二酸化炭素の供給
を停止し、さらにガス循環を継続して培養槽系内の標識
物質を含む二酸化炭素を完全に光合成生物に固定化す
る。循環ガス中の二酸化炭素が完全に固定化された後、
培養槽１１内の光合成生物を集める。次に、集めた光合
成生物を、塩酸などの酸水溶液中で加熱し、加水分解す
る。この加水分解によって光合成生物が分解され、グル
コース等の糖質、アミノ酸類、核酸類が生成する。そし
てこの加水分解物から、13Ｃなどで標識された糖質、ア
ミノ酸、核酸等を精製単離することができる。
化炭素と同様に培養槽１１内で光合成生物によって固定
化され、光合成生物の体内に取り込まれる。標識物質を
含む二酸化炭素を供給し、培養槽１１内で閉鎖的に循環
させて光合成生物に固定化させ、この二酸化炭素の供給
を停止し、さらにガス循環を継続して培養槽系内の標識
物質を含む二酸化炭素を完全に光合成生物に固定化す
る。循環ガス中の二酸化炭素が完全に固定化された後、
培養槽１１内の光合成生物を集める。次に、集めた光合
成生物を、塩酸などの酸水溶液中で加熱し、加水分解す
る。この加水分解によって光合成生物が分解され、グル
コース等の糖質、アミノ酸類、核酸類が生成する。そし
てこの加水分解物から、13Ｃなどで標識された糖質、ア
ミノ酸、核酸等を精製単離することができる。
【００４３】本発明では培養槽１１に供給する二酸化炭
素を循環させて使用することにより、系内の二酸化炭素
を光合成生物に完全に固定化することができるので、13
Ｃや14Ｃなどの標識物質を含む二酸化炭素を用い、安全
にかつ高価な材料をロスすることなく固定化することが
でき、13Ｃや14Ｃなどで標識された糖質、アミノ酸、核
酸などの有用物質を低コストで製造することができる。
素を循環させて使用することにより、系内の二酸化炭素
を光合成生物に完全に固定化することができるので、13
Ｃや14Ｃなどの標識物質を含む二酸化炭素を用い、安全
にかつ高価な材料をロスすることなく固定化することが
でき、13Ｃや14Ｃなどで標識された糖質、アミノ酸、核
酸などの有用物質を低コストで製造することができる。
【００４４】（実験例１）図１に示す固定化装置と同様
に構成された装置を用い、二酸化炭素の固定化を実施し
た。３０リットル容のガラス製培養槽に１５％過酸化水
素水を満たし、３０分間放置して滅菌し、その後滅菌水
を満たして洗浄した。次に培養槽内に液体培養液２５リ
ットルを入れ、光合成生物として微細藻類であるクロレ
ラの生体を培養液１リットルに対し１００ｍｇ（乾燥重
量）加えた。次に、培養槽内を窒素で置換し、その後に
循環ポンプを駆動させ、閉鎖的なガス循環系を形成し
た。培養槽内の液温を３０℃±５℃に保ち、培養槽の外
方に設置した蛍光灯を点灯し、照度１００００ルックス
で培養槽を照射した。この培養槽に、二酸化炭素ボンベ
から１００％二酸化炭素を、循環ガス中の二酸化炭素濃
度が約０．３％となり、培養槽内圧が０．５ｋｇｆ／ｃ
ｍ2に維持されるように供給した。光合成反応により発
生した酸素を吸着するための吸着筒として、活性化銅を
５００ｇ充填した２本の吸着筒を切替え使用した。これ
ら吸着筒の再生化は、加熱、ガス洗浄および真空引きに
より行なった。
に構成された装置を用い、二酸化炭素の固定化を実施し
た。３０リットル容のガラス製培養槽に１５％過酸化水
素水を満たし、３０分間放置して滅菌し、その後滅菌水
を満たして洗浄した。次に培養槽内に液体培養液２５リ
ットルを入れ、光合成生物として微細藻類であるクロレ
ラの生体を培養液１リットルに対し１００ｍｇ（乾燥重
量）加えた。次に、培養槽内を窒素で置換し、その後に
循環ポンプを駆動させ、閉鎖的なガス循環系を形成し
た。培養槽内の液温を３０℃±５℃に保ち、培養槽の外
方に設置した蛍光灯を点灯し、照度１００００ルックス
で培養槽を照射した。この培養槽に、二酸化炭素ボンベ
から１００％二酸化炭素を、循環ガス中の二酸化炭素濃
度が約０．３％となり、培養槽内圧が０．５ｋｇｆ／ｃ
ｍ2に維持されるように供給した。光合成反応により発
生した酸素を吸着するための吸着筒として、活性化銅を
５００ｇ充填した２本の吸着筒を切替え使用した。これ
ら吸着筒の再生化は、加熱、ガス洗浄および真空引きに
より行なった。
【００４５】培養開始から１２０時間後、二酸化炭素の
供給を停止し、この状態でガス循環させて放置したとこ
ろ、約１２０分後に循環ガス中の二酸化炭素が０％とな
った。この後に、培養槽内の残存ガスを真空ポンプで排
気し、培養槽内から藻体を含む培養液を取り出して遠心
分離した。この結果、培養液１リットル当り８４０ｍｇ
（乾燥重量）の藻体が得られた。また、培養槽に供給し
固定化された二酸化炭素の総量は、約１．６リットルで
あった。
供給を停止し、この状態でガス循環させて放置したとこ
ろ、約１２０分後に循環ガス中の二酸化炭素が０％とな
った。この後に、培養槽内の残存ガスを真空ポンプで排
気し、培養槽内から藻体を含む培養液を取り出して遠心
分離した。この結果、培養液１リットル当り８４０ｍｇ
（乾燥重量）の藻体が得られた。また、培養槽に供給し
固定化された二酸化炭素の総量は、約１．６リットルで
あった。
【００４６】（実験例２）二酸化炭素として、13ＣＯ2
を用い、実験例１と同様に操作して二酸化炭素の固定化
を行なった。培養終了後、藻体を遠心分離し、さらに得
られた藻体を塩酸で酸分解し、分離精製して13Ｃを含む
グルコース１３００ｍｇを得た。得られたグルコース
は、ＮＭＲイメージングを用いたグルコース代謝測定用
の標識材料などとして充分に使用可能なものであった。
を用い、実験例１と同様に操作して二酸化炭素の固定化
を行なった。培養終了後、藻体を遠心分離し、さらに得
られた藻体を塩酸で酸分解し、分離精製して13Ｃを含む
グルコース１３００ｍｇを得た。得られたグルコース
は、ＮＭＲイメージングを用いたグルコース代謝測定用
の標識材料などとして充分に使用可能なものであった。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
培養槽に供給する二酸化炭素を循環させて使用すること
により、系内の二酸化炭素を光合成生物に完全に固定化
することができ、系外に二酸化炭素を排出することがな
いので、二酸化炭素の完全固定化、除去を実現すること
ができる。
培養槽に供給する二酸化炭素を循環させて使用すること
により、系内の二酸化炭素を光合成生物に完全に固定化
することができ、系外に二酸化炭素を排出することがな
いので、二酸化炭素の完全固定化、除去を実現すること
ができる。
【００４８】また、ガス循環系において、光合成生物か
ら放出される酸素を循環ガス中から選択的に吸着除去し
ながら培養することにより、発生する酸素による藻類の
生育阻害を防止し、かつ圧力上昇がなく、閉鎖的な循環
系を形成することができ、系内に固定化された分に相当
する二酸化炭素を供給することで循環系内の圧力を一定
に保つことができ、二酸化炭素供給量制御、培養液の攪
拌、培養槽内圧力の調節などの運転条件の管理を大幅に
簡略化できる。
ら放出される酸素を循環ガス中から選択的に吸着除去し
ながら培養することにより、発生する酸素による藻類の
生育阻害を防止し、かつ圧力上昇がなく、閉鎖的な循環
系を形成することができ、系内に固定化された分に相当
する二酸化炭素を供給することで循環系内の圧力を一定
に保つことができ、二酸化炭素供給量制御、培養液の攪
拌、培養槽内圧力の調節などの運転条件の管理を大幅に
簡略化できる。
【００４９】また、本発明では培養槽１１に供給する二
酸化炭素を循環させて使用することにより、系内の二酸
化炭素を光合成生物に完全に固定化することができるの
で、炭素同位体である13Ｃや14Ｃなどの標識物質を含む
二酸化炭素を用い、安全にかつ高価な材料をロスするこ
となく固定化することができ、炭素同位体13Ｃや14Ｃな
どで標識された糖質、アミノ酸、核酸などの有用物質を
低コストで製造することができる。
酸化炭素を循環させて使用することにより、系内の二酸
化炭素を光合成生物に完全に固定化することができるの
で、炭素同位体である13Ｃや14Ｃなどの標識物質を含む
二酸化炭素を用い、安全にかつ高価な材料をロスするこ
となく固定化することができ、炭素同位体13Ｃや14Ｃな
どで標識された糖質、アミノ酸、核酸などの有用物質を
低コストで製造することができる。
【図１】本発明に係わる固定化装置の一実施例を示す構
成図である。
成図である。
【図２】従来の微細藻類大量培養装置を例示する構成図
である。
である。
１１ 培養槽 １２ ガス循環系 １３ 二酸化炭素供給源 １４ 培養液タンク １５ 返送用タンク １６ 光源 １７ センサ １８，２０ 管路 １９ 循環ポンプ ２１Ａ，２１Ｂ 吸着筒 ２２ 酸素選択吸着部 ２３ 真空ポンプ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成３年８月１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】
【作用】本発明では、培養槽内に培養液と光合成生物と
を入れ、該培養槽内に光を照射するとともに二酸化炭素
を含むガスを供給し、培養槽内に供給するガスを循環使
用して該ガス中の二酸化炭素を固定化するので、培養槽
系内の循環ガス中の二酸化炭素を完全に固定化すること
ができる。また、循環ガス中から光合成により発生する
酸素を選択除去することにより、培養槽系内の藻類の生
育を持続せしめるとともに槽内の圧力変化を小さくする
ことができる。また、培養槽内に、炭素同位体13Ｃ，14
Ｃなどの標識物質を含む二酸化炭素を供給し、これを含
むガスを閉鎖的に循環して、該標識物質を含む二酸化炭
素を固定化することにより、安全かつ容易にこれらの標
識物質を含んだ各種の有用材料を生産することができ
る。
を入れ、該培養槽内に光を照射するとともに二酸化炭素
を含むガスを供給し、培養槽内に供給するガスを循環使
用して該ガス中の二酸化炭素を固定化するので、培養槽
系内の循環ガス中の二酸化炭素を完全に固定化すること
ができる。また、循環ガス中から光合成により発生する
酸素を選択除去することにより、培養槽系内の藻類の生
育を持続せしめるとともに槽内の圧力変化を小さくする
ことができる。また、培養槽内に、炭素同位体13Ｃ，14
Ｃなどの標識物質を含む二酸化炭素を供給し、これを含
むガスを閉鎖的に循環して、該標識物質を含む二酸化炭
素を固定化することにより、安全かつ容易にこれらの標
識物質を含んだ各種の有用材料を生産することができ
る。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２８】培養槽１１内の滅菌処理および滅菌剤の洗
浄を終えたならば、次に、予め作製して培養液タンク１
４に収容されていた培養液を所定量、培養槽１１内に供
給する。この培養液は、予め滅菌処理しておくか、或い
は培養槽１１内に供給する際に、除菌フィルタを通して
除菌することが望ましい。また、培養槽１１内に供給さ
れる培養液の量は、培養槽１１の上部にガスを溜めるた
めの数％程度の空間部が残るように設定される。培養槽
１１に培養液を供給する際もしくは培養液供給終了後
に、培養槽１１内に培養すべき光合成生物を入れる。こ
の光合成生物の投入量は、生物体100〜20000mg／リット
ル程度とされる。
浄を終えたならば、次に、予め作製して培養液タンク１
４に収容されていた培養液を所定量、培養槽１１内に供
給する。この培養液は、予め滅菌処理しておくか、或い
は培養槽１１内に供給する際に、除菌フィルタを通して
除菌することが望ましい。また、培養槽１１内に供給さ
れる培養液の量は、培養槽１１の上部にガスを溜めるた
めの数％程度の空間部が残るように設定される。培養槽
１１に培養液を供給する際もしくは培養液供給終了後
に、培養槽１１内に培養すべき光合成生物を入れる。こ
の光合成生物の投入量は、生物体100〜20000mg／リット
ル程度とされる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２９】管路２４を通して必要な場合には、例えば
13ＣＯ2を使用する場合には、培養槽１１内に純窒素等
のガスを供給しつつ、真空ポンプ２３で真空引きし、培
養槽１１内の気相を窒素に置換する。なお、この時、必
要に応じて循環ポンプ１９を駆動させて、培養槽１１内
とガス循環系１２との閉鎖的なガス循環系全体を窒素で
置換してもよい。培養槽１１内の気相が窒素に置換され
たならば、管路２４を閉じて窒素ガス導入を停止すると
ともに真空ポンプ２３による排気も停止する。
13ＣＯ2を使用する場合には、培養槽１１内に純窒素等
のガスを供給しつつ、真空ポンプ２３で真空引きし、培
養槽１１内の気相を窒素に置換する。なお、この時、必
要に応じて循環ポンプ１９を駆動させて、培養槽１１内
とガス循環系１２との閉鎖的なガス循環系全体を窒素で
置換してもよい。培養槽１１内の気相が窒素に置換され
たならば、管路２４を閉じて窒素ガス導入を停止すると
ともに真空ポンプ２３による排気も停止する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３１】次に、二酸化炭素供給源１３から二酸化炭
素を供給するとともに、光源１６から光を照射し、培養
槽１１内で光合成反応を生じさせる。この二酸化炭素の
供給量は、循環ガス中の炭酸ガス濃度が０．３％〜１．
０％程度となり、また培養槽１１の内圧が０．０１〜
２．０ｋｇｆ／ｃｍ2の範囲の所定の値を維持するよう
に供給される。また、光源１６の照度は、5000〜10000
ルックス程度が好ましい。光の照度がこの範囲よりも低
いと、光合成反応が進行しにくくなり、二酸化炭素の固
定化効率が悪くなる。一方、照度をこの範囲より高くし
ても、光合成の進行速度の増加傾向が頭打ちとなり、運
転コストが高くなるので好ましくない。
素を供給するとともに、光源１６から光を照射し、培養
槽１１内で光合成反応を生じさせる。この二酸化炭素の
供給量は、循環ガス中の炭酸ガス濃度が０．３％〜１．
０％程度となり、また培養槽１１の内圧が０．０１〜
２．０ｋｇｆ／ｃｍ2の範囲の所定の値を維持するよう
に供給される。また、光源１６の照度は、5000〜10000
ルックス程度が好ましい。光の照度がこの範囲よりも低
いと、光合成反応が進行しにくくなり、二酸化炭素の固
定化効率が悪くなる。一方、照度をこの範囲より高くし
ても、光合成の進行速度の増加傾向が頭打ちとなり、運
転コストが高くなるので好ましくない。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３５】培養槽１１内で光合成生物の培養、即ち二
酸化炭素の固定化を継続して行なってゆくと、バッチ式
操作においては、光合成生物の量が増えるとともに、培
養液中の栄養成分が減少し、また培養液のｐＨ値も変化
してくるために固定化の効率が低下してくる。このため
バッチ式操作では２４〜１２０時間程度で培養を終了す
るのが望ましい。培養を終了する場合には、培養槽１１
内への二酸化炭素の供給を停止し、培養槽１１のガス循
環系１２内に残存する二酸化炭素を光合成生物に完全に
固定化させた後、必要に応じて13ＣＯ2を使用する場合
には、ガス循環系１２内の残存ガスを真空ポンプ２３で
系外に排気する操作を行なうことが望ましい。
酸化炭素の固定化を継続して行なってゆくと、バッチ式
操作においては、光合成生物の量が増えるとともに、培
養液中の栄養成分が減少し、また培養液のｐＨ値も変化
してくるために固定化の効率が低下してくる。このため
バッチ式操作では２４〜１２０時間程度で培養を終了す
るのが望ましい。培養を終了する場合には、培養槽１１
内への二酸化炭素の供給を停止し、培養槽１１のガス循
環系１２内に残存する二酸化炭素を光合成生物に完全に
固定化させた後、必要に応じて13ＣＯ2を使用する場合
には、ガス循環系１２内の残存ガスを真空ポンプ２３で
系外に排気する操作を行なうことが望ましい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４５】培養開始から１２０時間後、二酸化炭素の
供給を停止し、この状態でガス循環させて放置したとこ
ろ、約１２０分後に循環ガス中の二酸化炭素が０％とな
った。培養槽内から藻体を含む培養液を取り出して遠心
分離した。この結果、培養液１リットル当り８４０ｍｇ
（乾燥重量）の藻体が得られた。また、培養槽に供給し
固定化された二酸化炭素の総量は、約１．６リットルで
あった。
供給を停止し、この状態でガス循環させて放置したとこ
ろ、約１２０分後に循環ガス中の二酸化炭素が０％とな
った。培養槽内から藻体を含む培養液を取り出して遠心
分離した。この結果、培養液１リットル当り８４０ｍｇ
（乾燥重量）の藻体が得られた。また、培養槽に供給し
固定化された二酸化炭素の総量は、約１．６リットルで
あった。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４６】（実験例２）二酸化炭素として、13ＣＯ2
を用い、必要に応じ、13ＣＯ2を完全に回収除去する方
法として培養槽内の残存ガスの真空排気を行う。実験例
１と同様に操作して二酸化炭素の固定化を行なった。培
養終了後、藻体を遠心分離し、さらに得られた藻体を塩
酸で酸分解し、分離精製して13Ｃを含むグルコース１３
００ｍｇを得た。得られたグルコースは、ＮＭＲイメー
ジングを用いたグルコース代謝測定用の標識材料などと
して充分に使用可能なものであった。
を用い、必要に応じ、13ＣＯ2を完全に回収除去する方
法として培養槽内の残存ガスの真空排気を行う。実験例
１と同様に操作して二酸化炭素の固定化を行なった。培
養終了後、藻体を遠心分離し、さらに得られた藻体を塩
酸で酸分解し、分離精製して13Ｃを含むグルコース１３
００ｍｇを得た。得られたグルコースは、ＮＭＲイメー
ジングを用いたグルコース代謝測定用の標識材料などと
して充分に使用可能なものであった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１２Ｍ 1/00 Ｅ 9050−4Ｂ Ｃ１２Ｓ 3/02
Claims (6)
- 【請求項１】 培養槽内に培養液と光合成生物とを入
れ、該培養槽内に光を照射するとともに二酸化炭素を含
むガスを供給し、光合成生物に光合成反応を生じさせて
二酸化炭素を固定する方法において、 培養槽内に供給する二酸化炭素を含むガスを循環使用し
て、該ガス中の二酸化炭素を固定化することを特徴とす
る光合成生物を用いた二酸化炭素固定化方法。 - 【請求項２】 前記培養槽内に供給する二酸化炭素を含
むガスは、槽内圧力が所定圧力に達したら供給を停止
し、供給したガスを循環して使用して二酸化炭素を光合
成生物に固定化させた後、固定化によって生成する酸素
を含む残存ガスを槽内より排気する操作を含むことを特
徴とする請求項１記載の光合成生物を用いた二酸化炭素
固定化方法。 - 【請求項３】 前記循環するガスは、活性化銅、酸素錯
体、フロオロカーボン、酸素吸着剤等選択的に酸素捕捉
能を有する材料を通して、培養槽内で生成する酸素を除
去して循環することを特徴とする請求項１記載の光合成
生物を用いた二酸化炭素固定化方法。 - 【請求項４】 培養液と光合成生物が収容され、照射光
源が配された培養槽と、該培養槽内に二酸化炭素を含む
ガスを供給する二酸化炭素供給源と、上記培養槽の上部
と底部とを連結した管を配し供給された二酸化炭素を含
むガスを循環させるガス循環系とを備えた光合成生物を
用いた二酸化炭素固定化装置。 - 【請求項５】 前記培養槽の上部に排気ポンプを配して
なることを特徴とする請求項４記載の光合成生物を用い
た二酸化炭素固定化装置。 - 【請求項６】 前記ガス循環系に、酸素選択除去装置を
配してなることを特徴とする請求項４記載の光合成生物
を用いた二酸化炭素固定化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3136775A JPH05168463A (ja) | 1991-06-07 | 1991-06-07 | 光合成生物を用いた二酸化炭素固定化方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3136775A JPH05168463A (ja) | 1991-06-07 | 1991-06-07 | 光合成生物を用いた二酸化炭素固定化方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05168463A true JPH05168463A (ja) | 1993-07-02 |
Family
ID=15183231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3136775A Pending JPH05168463A (ja) | 1991-06-07 | 1991-06-07 | 光合成生物を用いた二酸化炭素固定化方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05168463A (ja) |
Cited By (13)
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|---|---|---|---|---|
| JPH07203948A (ja) * | 1994-01-27 | 1995-08-08 | Osahisa Nakano | 二酸化炭素の固定法 |
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| US11229855B2 (en) | 2014-03-21 | 2022-01-25 | Life Technologies Corporation | Condenser systems for processing a fluid |
| US11268056B2 (en) | 2015-12-29 | 2022-03-08 | Life Technologies Corporation | Flexible bioprocessing container with partial dividing partition |
-
1991
- 1991-06-07 JP JP3136775A patent/JPH05168463A/ja active Pending
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| A02 | Decision of refusal |
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