JPH0763379B2 - 微生物を利用して水素ガスを製造する方法 - Google Patents
微生物を利用して水素ガスを製造する方法Info
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- JPH0763379B2 JPH0763379B2 JP2295384A JP29538490A JPH0763379B2 JP H0763379 B2 JPH0763379 B2 JP H0763379B2 JP 2295384 A JP2295384 A JP 2295384A JP 29538490 A JP29538490 A JP 29538490A JP H0763379 B2 JPH0763379 B2 JP H0763379B2
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- microorganisms
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- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P3/00—Preparation of elements or inorganic compounds except carbon dioxide
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- Genetics & Genomics (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、水素ガスの製造法に関するものであり、詳細
には新規微生物を用いる水素ガスの工業的製造法に関す
るものである。また更に本発明は、構成成分としてグル
コース単位を有する多糖類を基質にした新規な微生物に
より水素ガスを製造する方法を提供するものである。
には新規微生物を用いる水素ガスの工業的製造法に関す
るものである。また更に本発明は、構成成分としてグル
コース単位を有する多糖類を基質にした新規な微生物に
より水素ガスを製造する方法を提供するものである。
本発明において使用する微生物は、水素ガス産生能にす
ぐれているので、水素ガスの工業生産に有用であり、し
たがって本発明は、エネルギーの技術分野において大き
な貢献をなすものであるが、そのうえ更に、本発明にお
いて使用する微生物は、各種の糖を広範に且つ強力に分
解する能力も併有しているので、食品工業や製紙工業由
来の廃水や生活廃水等特に糖類を多量に含有する廃水の
処理にも有用であり、廃水処理ないし公害防止の技術分
野においても多大の貢献をなすものである。
ぐれているので、水素ガスの工業生産に有用であり、し
たがって本発明は、エネルギーの技術分野において大き
な貢献をなすものであるが、そのうえ更に、本発明にお
いて使用する微生物は、各種の糖を広範に且つ強力に分
解する能力も併有しているので、食品工業や製紙工業由
来の廃水や生活廃水等特に糖類を多量に含有する廃水の
処理にも有用であり、廃水処理ないし公害防止の技術分
野においても多大の貢献をなすものである。
現代工業社会においては、石油、石炭、天然ガスなどの
化石燃料が大量に消費され、その化石燃料は、燃焼によ
り多量のNOx、SOxおよびCO2などを排出し、その結果、
環境汚染、酸性雨、地球の温暖化などの諸問題を惹起し
ている。さらには、その埋蔵量が有限で近い将来枯渇す
るといわれ、重要な社会問題ともなっている。
化石燃料が大量に消費され、その化石燃料は、燃焼によ
り多量のNOx、SOxおよびCO2などを排出し、その結果、
環境汚染、酸性雨、地球の温暖化などの諸問題を惹起し
ている。さらには、その埋蔵量が有限で近い将来枯渇す
るといわれ、重要な社会問題ともなっている。
これらのことから、化石燃料に代わる環境汚染のない新
しいクリーンなエネルギー源が世界的に求められてお
り、石油に代わる次世代のエネルギー源として、現在、
アルコールおよびメタンガスが注目されている。しか
し、アルコールやメタンガスは、いずれも燃焼により大
量にCO2を産生する点では、依然として問題があり、し
かも、その内在エネルギーはロケットや航空機用の燃料
に使用し得るほど高いものではないという欠点を有して
いる。
しいクリーンなエネルギー源が世界的に求められてお
り、石油に代わる次世代のエネルギー源として、現在、
アルコールおよびメタンガスが注目されている。しか
し、アルコールやメタンガスは、いずれも燃焼により大
量にCO2を産生する点では、依然として問題があり、し
かも、その内在エネルギーはロケットや航空機用の燃料
に使用し得るほど高いものではないという欠点を有して
いる。
そこで、水素ガスが注目されるようになった。水素ガス
は、単位重量当りの燃焼による発熱エネルギーが石油の
３倍もあり、しかも、燃焼による副生物がH2Oのみであ
ることから、次世代の理想的なクリーンエネルギー源と
して期待されるからである。
は、単位重量当りの燃焼による発熱エネルギーが石油の
３倍もあり、しかも、燃焼による副生物がH2Oのみであ
ることから、次世代の理想的なクリーンエネルギー源と
して期待されるからである。
しかしながら、現状での水素ガスの工業的製法は、水の
電気分解や液化プロパン（LPG）、アルコールの高圧熱
分解などの方法によっているため、これらの方法は、そ
のエネルギー源として化石燃料を消費するものであるか
ら、製造法におけるエネルギー源の問題が解決されない
限り前述した環境汚染などの諸問題の基本的解決にはな
らない。
電気分解や液化プロパン（LPG）、アルコールの高圧熱
分解などの方法によっているため、これらの方法は、そ
のエネルギー源として化石燃料を消費するものであるか
ら、製造法におけるエネルギー源の問題が解決されない
限り前述した環境汚染などの諸問題の基本的解決にはな
らない。
そこで微生物が着目され、微生物による水素ガスの産生
に関する研究がいくつか試みられてきた。たしかに、微
生物により水素ガスを生産するという方法が確立される
とすればその方法の利点は、反応が常温、常圧で行なわ
れるから、システム構成が簡単であり、また、エネルギ
ー消費も極めて少ないということであり、しかも、再生
可能なバイオマスを水素ガス産生の原料として使用する
ものであって、このバイオマスはもともと太陽エネルギ
ーを変換したものであるので自然エネルギーの有効利用
であることになる。更にまた、微生物による水素ガスの
産生には、通常、廃棄物または廃液中に存在する有機物
質を原料とすることが可能であるので、廃液の効率的処
理による環境浄化の問題の解決にもなるという利点があ
る。
に関する研究がいくつか試みられてきた。たしかに、微
生物により水素ガスを生産するという方法が確立される
とすればその方法の利点は、反応が常温、常圧で行なわ
れるから、システム構成が簡単であり、また、エネルギ
ー消費も極めて少ないということであり、しかも、再生
可能なバイオマスを水素ガス産生の原料として使用する
ものであって、このバイオマスはもともと太陽エネルギ
ーを変換したものであるので自然エネルギーの有効利用
であることになる。更にまた、微生物による水素ガスの
産生には、通常、廃棄物または廃液中に存在する有機物
質を原料とすることが可能であるので、廃液の効率的処
理による環境浄化の問題の解決にもなるという利点があ
る。
上記のように微生物による水素ガスの産生に関する研究
がいくつか行われた結果、水素ガスを産生する微生物が
若干発見された。これらのこれまでに知られている、水
素ガスを産生する微生物は、大別すると、光合成微生物
と非光合成細菌とに分けられる。前者には、光合成細菌
のRhodobacter sphaeroides、藍藻のOscillatoria sp.M
iami BG7があり、後者には、窒素固定細菌のAzotobacte
r chroococuum,Klebsiella pneumoniae、通性嫌気性細
菌のEscherichia coli,Enterobacter aerogenes、嫌気
性細菌のClostridium butyricum等がある。
がいくつか行われた結果、水素ガスを産生する微生物が
若干発見された。これらのこれまでに知られている、水
素ガスを産生する微生物は、大別すると、光合成微生物
と非光合成細菌とに分けられる。前者には、光合成細菌
のRhodobacter sphaeroides、藍藻のOscillatoria sp.M
iami BG7があり、後者には、窒素固定細菌のAzotobacte
r chroococuum,Klebsiella pneumoniae、通性嫌気性細
菌のEscherichia coli,Enterobacter aerogenes、嫌気
性細菌のClostridium butyricum等がある。
たしかに、このように微生物による水素ガスの産生は、
水素ガスの製造方法として、極めて優れた利点を有して
はいるが、従来の研究業績においては、未だそれを工業
的な製造方法として確立するにはほど遠い状況にある。
特に、これまでに行われている研究では、工業的な生産
を可能にするほどの水素ガスの生産性の高い微生物は見
出されておらず、したがって、現状では微生物を利用し
て水素ガスを工業的に製造する方法については、全く未
開発の状況にある（福井三郎ほか監修「バイオテクノロ
ジー事典」（株）シーエムシー（1986−10−９）p.601
−602）。
水素ガスの製造方法として、極めて優れた利点を有して
はいるが、従来の研究業績においては、未だそれを工業
的な製造方法として確立するにはほど遠い状況にある。
特に、これまでに行われている研究では、工業的な生産
を可能にするほどの水素ガスの生産性の高い微生物は見
出されておらず、したがって、現状では微生物を利用し
て水素ガスを工業的に製造する方法については、全く未
開発の状況にある（福井三郎ほか監修「バイオテクノロ
ジー事典」（株）シーエムシー（1986−10−９）p.601
−602）。
上記のように微生物による水素ガスの産生技術は、未だ
工業的レベルにまでは達していない。
工業的レベルにまでは達していない。
従来既知の微生物は、いずれも、水素ガスの産生効率自
体が低いだけでなく、これらの微生物の内、光合成微生
物については、それによる水素ガスの産生には、光エネ
ルギーを利用するために表面積の広い培養槽と多量の水
を必要とする。
体が低いだけでなく、これらの微生物の内、光合成微生
物については、それによる水素ガスの産生には、光エネ
ルギーを利用するために表面積の広い培養槽と多量の水
を必要とする。
他方、非光合成細菌による水素ガスの産生は、小規模の
醗酵槽によっても可能であり、地下に設置するなど、そ
の設置場所の選択肢が広いなどの利点があり、水素ガス
の産生には、非光合成細菌による方が光合成微生物によ
るよりも有利であると考えられている。
醗酵槽によっても可能であり、地下に設置するなど、そ
の設置場所の選択肢が広いなどの利点があり、水素ガス
の産生には、非光合成細菌による方が光合成微生物によ
るよりも有利であると考えられている。
現在までの単離された微生物のなかで、最も効率よく水
素ガスを産生する微生物は、Tanisho S.らが単離したエ
ンテロバクター アエロゲネス（Enterobacter aerogen
es）E82005株であるとされている（Taniho S.,et al.In
t.J.Hydrogen Energy 12 623,1987;Biochim.Biophys.Ac
ta.973 1 1989）。しかし、この菌株は、通性嫌気性細
菌であり、嫌気状態でも増殖するが、好気性条件下でよ
り活発に増殖するため、醗酵槽内で大量の水素が産生さ
れると、槽内を好気的に維持することが困難になり、水
素ガスの工業的生産には適さない。
素ガスを産生する微生物は、Tanisho S.らが単離したエ
ンテロバクター アエロゲネス（Enterobacter aerogen
es）E82005株であるとされている（Taniho S.,et al.In
t.J.Hydrogen Energy 12 623,1987;Biochim.Biophys.Ac
ta.973 1 1989）。しかし、この菌株は、通性嫌気性細
菌であり、嫌気状態でも増殖するが、好気性条件下でよ
り活発に増殖するため、醗酵槽内で大量の水素が産生さ
れると、槽内を好気的に維持することが困難になり、水
素ガスの工業的生産には適さない。
また、これまでに、微生物による水素ガス産生に関する
報告がいくつかなされているが、これらの水素ガス産生
に用いられている天然基質は、光合成細菌の場合を除い
て、全てグルコースである。グルコースは、代表的なア
ルドヘキソースで、天然に最も広く分布している単糖で
あって、スクロース、マルトース、ラクトースなどのオ
リゴ糖、殿粉、セルロースなどの多糖や各種配糖体の構
成成分として多量に存在する。これらを酸で加水分解す
るとグルコースを生ずる。
報告がいくつかなされているが、これらの水素ガス産生
に用いられている天然基質は、光合成細菌の場合を除い
て、全てグルコースである。グルコースは、代表的なア
ルドヘキソースで、天然に最も広く分布している単糖で
あって、スクロース、マルトース、ラクトースなどのオ
リゴ糖、殿粉、セルロースなどの多糖や各種配糖体の構
成成分として多量に存在する。これらを酸で加水分解す
るとグルコースを生ずる。
したがって、グルコースから大量の水素ガスを産生する
システムを開発することは、工業的見地からして重要な
ことではあるけれども、グルコース自体が高価であるた
めに、グルコースではなくそれを含む多糖類を基質とし
て利用することができれば、更にコストの低下が図られ
て工業的な価値は更に高められることになる。
システムを開発することは、工業的見地からして重要な
ことではあるけれども、グルコース自体が高価であるた
めに、グルコースではなくそれを含む多糖類を基質とし
て利用することができれば、更にコストの低下が図られ
て工業的な価値は更に高められることになる。
また、多糖類を基質として水素ガスを産生し得るという
ことは、換言すれば多糖類を分解し得ること、例えば多
糖類を含む廃水を有効に処理し得ることとなり、廃水処
理上もきわめて重要なことである。
ことは、換言すれば多糖類を分解し得ること、例えば多
糖類を含む廃水を有効に処理し得ることとなり、廃水処
理上もきわめて重要なことである。
なお現在のところ、最も速く水素ガスを産生する微生物
として報告されているEnterobacter aerogenes E82005
株でさえ、１モルのグルコースから１モルの水素ガスし
か産生することができない。文献によれば、グルコース
１モルから得られた水素の最大産生量は2.5〜３モルで
あったとされている（生物資源の高度利用、p163、1985
年日本農芸化学会）。
として報告されているEnterobacter aerogenes E82005
株でさえ、１モルのグルコースから１モルの水素ガスし
か産生することができない。文献によれば、グルコース
１モルから得られた水素の最大産生量は2.5〜３モルで
あったとされている（生物資源の高度利用、p163、1985
年日本農芸化学会）。
本発明の目的は、グルコースのみならず多糖類を基質と
して利用でき工業的生産に好適な水素ガス産生菌を新た
に開発するとともに、廃水、特に糖類に富む廃水を効率
よく処理しうる微生物を新たに開発して、すぐれた水素
ガス産生システムを工業的に確立することである。
して利用でき工業的生産に好適な水素ガス産生菌を新た
に開発するとともに、廃水、特に糖類に富む廃水を効率
よく処理しうる微生物を新たに開発して、すぐれた水素
ガス産生システムを工業的に確立することである。
本発明は、上記目的を達成するためになされたものであ
るが、各方面から鋭意検討したにもかかわらず成功する
には至らず、目的を達成しうる微生物をスクリーニング
するには、従来からの発想を大転換する必要があること
を認めた。
るが、各方面から鋭意検討したにもかかわらず成功する
には至らず、目的を達成しうる微生物をスクリーニング
するには、従来からの発想を大転換する必要があること
を認めた。
そこで、微生物の起源について本発明者らは、鋭意研究
を重ねた結果、水素ガス産生細菌の起源を過去試みられ
たことのない昆虫に求め、遂にシロアリ（Termites for
mosans）より、極めて反応速度が速く、かつ大量の水素
ガスを産生する新規な細菌を単離することに成功した。
そして更に驚くべきことに、これらの微生物は、グルコ
ースを利用できるのみでなくグルコースを構成成分とす
る多糖を分解する能力が非常に高いこと、つまり、グル
コース等単糖類のみでなくそれを構成成分とする多糖類
を基質としても水素ガスを直接産生できること、及び、
このような多糖類含有物、例えば有機性廃水を有効に分
解処理できること、を併せ確認し、これらの有効な新知
見を基礎として本発明が完成されたのである。
を重ねた結果、水素ガス産生細菌の起源を過去試みられ
たことのない昆虫に求め、遂にシロアリ（Termites for
mosans）より、極めて反応速度が速く、かつ大量の水素
ガスを産生する新規な細菌を単離することに成功した。
そして更に驚くべきことに、これらの微生物は、グルコ
ースを利用できるのみでなくグルコースを構成成分とす
る多糖を分解する能力が非常に高いこと、つまり、グル
コース等単糖類のみでなくそれを構成成分とする多糖類
を基質としても水素ガスを直接産生できること、及び、
このような多糖類含有物、例えば有機性廃水を有効に分
解処理できること、を併せ確認し、これらの有効な新知
見を基礎として本発明が完成されたのである。
すなわち、本発明者らは、鋭意研究を行なった結果、糖
類のみでなく殿粉を原料としても直接水素ガスを産生す
ることができる新規な水素ガス産生細菌を得ることに成
功し、遂に本発明を完成するに至ったのである。
類のみでなく殿粉を原料としても直接水素ガスを産生す
ることができる新規な水素ガス産生細菌を得ることに成
功し、遂に本発明を完成するに至ったのである。
本発明は、このような新規な水素ガス産生菌を使用する
点を特徴とするものであって、クロストリジウム（Clos
tridium）属に属する水素ガス産生菌又は嫌気性無芽胞
細菌AM37Fを培養し、水素ガスを産生せしめることを特
徴とする水素ガスの産生方法を基本的技術思想とするも
のである。
点を特徴とするものであって、クロストリジウム（Clos
tridium）属に属する水素ガス産生菌又は嫌気性無芽胞
細菌AM37Fを培養し、水素ガスを産生せしめることを特
徴とする水素ガスの産生方法を基本的技術思想とするも
のである。
水素ガス産生菌としては、例えば、イエシロアリ（Term
ites formosans）等のシロアリ由来の嫌気性菌である、
有芽胞細菌Clostridium beijerinckii A21B（微工研条
寄第3592号）又は無芽胞細菌AM37F（微工研条寄第3593
号）が使用できる。
ites formosans）等のシロアリ由来の嫌気性菌である、
有芽胞細菌Clostridium beijerinckii A21B（微工研条
寄第3592号）又は無芽胞細菌AM37F（微工研条寄第3593
号）が使用できる。
本発明を実施するには、まずシロアリから嫌気性菌を分
離する必要がある。それには、例えばイエシロアリ（Te
rmites formosans）を生きた状態のままで窒息死させ、
酢酸塩及びギ酸塩（塩としてはアルカリ（土）金属塩が
好適）を含有する分離用培地を用いて目的とする微生物
を分離する。
離する必要がある。それには、例えばイエシロアリ（Te
rmites formosans）を生きた状態のままで窒息死させ、
酢酸塩及びギ酸塩（塩としてはアルカリ（土）金属塩が
好適）を含有する分離用培地を用いて目的とする微生物
を分離する。
例えば、本発明者らは、細菌の分離培養用培地として、
普通ブイヨン（日水製薬株式会社製）を通常の50分の１
に希釈した培養液（以下1/50Nと略記する）にメタンガ
スの基質である酢酸ソーダと水素ガスの基質である蟻酸
ソーダとをそれぞれ2.5g/づつ加えて調製した培養液
（以下1/50N+と略記する）を考案して用いた。また、こ
の1/50N+に1.5％の割に寒天を加えた貧栄養1/50N+寒天
培地を創案した。次に培養条件として、将来エネルギー
回収型の廃液処理にも応用することを考慮し、35℃での
嫌気性培養を用いることにした。
普通ブイヨン（日水製薬株式会社製）を通常の50分の１
に希釈した培養液（以下1/50Nと略記する）にメタンガ
スの基質である酢酸ソーダと水素ガスの基質である蟻酸
ソーダとをそれぞれ2.5g/づつ加えて調製した培養液
（以下1/50N+と略記する）を考案して用いた。また、こ
の1/50N+に1.5％の割に寒天を加えた貧栄養1/50N+寒天
培地を創案した。次に培養条件として、将来エネルギー
回収型の廃液処理にも応用することを考慮し、35℃での
嫌気性培養を用いることにした。
イエシロアリから嫌気性細菌を効率よく分離培養するた
めに、極力酸素との接触を避けることに留意し、そのた
めに、巣より取り出して生きたいるイエシロアリをペト
リー皿に入れ、それを嫌気性培養器（グローブボック
ス、米国フォーマ社製）内に納め、嫌気性混合ガス（H2
10％、CO2 10％、N2 80％）の雰囲気下で窒息死させ
た。このイエシロアリをすりつぶすことなく、シロアリ
10匹を1/50N+寒天培地200mlに加え、充分に混和して固
化させた。この操作によって、シロアリが寒天中に埋設
した状態となり混合ガスにもあまり接触しない条件が作
り出された。
めに、極力酸素との接触を避けることに留意し、そのた
めに、巣より取り出して生きたいるイエシロアリをペト
リー皿に入れ、それを嫌気性培養器（グローブボック
ス、米国フォーマ社製）内に納め、嫌気性混合ガス（H2
10％、CO2 10％、N2 80％）の雰囲気下で窒息死させ
た。このイエシロアリをすりつぶすことなく、シロアリ
10匹を1/50N+寒天培地200mlに加え、充分に混和して固
化させた。この操作によって、シロアリが寒天中に埋設
した状態となり混合ガスにもあまり接触しない条件が作
り出された。
この寒天平板10枚を嫌気性混合ガスの雰囲気下で35℃で
３週間培養を行った。
３週間培養を行った。
次いで、細菌学的な分離操作により153株の細菌を単離
し、その153株の細菌の水素ガス産生能をスクリーニン
グ法により推定した結果、93％に相当する141株が水素
ガスを産生することが見出された。次いで酸素要求性試
験を行なった結果、８株が通気性嫌気性細菌であった。
最終的には、目的に適う候補菌２株の分離に成功した。
し、その153株の細菌の水素ガス産生能をスクリーニン
グ法により推定した結果、93％に相当する141株が水素
ガスを産生することが見出された。次いで酸素要求性試
験を行なった結果、８株が通気性嫌気性細菌であった。
最終的には、目的に適う候補菌２株の分離に成功した。
現在までに分離された微生物のなかで、最も効率よく水
素ガスを産生する微生物は、前述したとおり、Enteroba
cter aerogenes E82005株とされているが、この菌株は1
1mmol H2/l−medium・hrまたは246ml H2/l−medium・hr
の水素ガスを産生するのに対し、後記するところからも
明らかなように本発明者らが単離した菌株のうち、２株
は、これをはるかに超える水素ガス生産能を有する。
素ガスを産生する微生物は、前述したとおり、Enteroba
cter aerogenes E82005株とされているが、この菌株は1
1mmol H2/l−medium・hrまたは246ml H2/l−medium・hr
の水素ガスを産生するのに対し、後記するところからも
明らかなように本発明者らが単離した菌株のうち、２株
は、これをはるかに超える水素ガス生産能を有する。
これらの各菌株の性状（API 20A,Rap ANA II systemに
よる）より、AM21BはClostridium beijerinckii、さら
に、AM37Fは、同定不能な全く新しい水素産生菌であ
る。さらに詳細に言えば、AM37Fのように、グラム陽
性、桿菌、無芽胞性嫌気性細菌で水素ガスを産生する細
菌については、これまで全く報告されておらず、例をみ
ないものである。
よる）より、AM21BはClostridium beijerinckii、さら
に、AM37Fは、同定不能な全く新しい水素産生菌であ
る。さらに詳細に言えば、AM37Fのように、グラム陽
性、桿菌、無芽胞性嫌気性細菌で水素ガスを産生する細
菌については、これまで全く報告されておらず、例をみ
ないものである。
本発明者らは、上記の新規な細胞につき、さらに殿粉の
分解能とガスの産生能とを検討し、この新規な細菌を用
いることによる本発明に係る水素ガスの製造方法を提供
することに成功したものである。
分解能とガスの産生能とを検討し、この新規な細菌を用
いることによる本発明に係る水素ガスの製造方法を提供
することに成功したものである。
本発明は、単糖類を基質として用いるほか、構成成分と
してグルコース単位を有する二糖類以上の多糖類を基質
として用いて、水素ガス産生菌を培養することを特徴と
する水素ガスの製造方法を提供するものである。この水
素ガス産生菌としては、前述のAM37FあるいはAM21Bを使
用することができる。
してグルコース単位を有する二糖類以上の多糖類を基質
として用いて、水素ガス産生菌を培養することを特徴と
する水素ガスの製造方法を提供するものである。この水
素ガス産生菌としては、前述のAM37FあるいはAM21Bを使
用することができる。
このAM37FおよびAM21B菌株は、工業技術院微生物工業技
術研究所において、微工研条寄第3593号および同第3592
号として寄託されている。
術研究所において、微工研条寄第3593号および同第3592
号として寄託されている。
AM37FおよびAM21Bの一般性状、生化学的性状、酵素活性
および水素ガス産生能は表１−１、表１−２、表１−３
および表１−４に示したとおりである。
および水素ガス産生能は表１−１、表１−２、表１−３
および表１−４に示したとおりである。
上記したとおり、Enterobacter aerogenes E82005株の
水素ガス産生能は246ml/・hrであるのに対し、本発明
者がイエシロアリより分離するのに成功した前記の２金
株の水素ガス産生能は、E82005株に比してその10〜11倍
にも達し、工業的用途に充分使用可能であることが実証
された。
水素ガス産生能は246ml/・hrであるのに対し、本発明
者がイエシロアリより分離するのに成功した前記の２金
株の水素ガス産生能は、E82005株に比してその10〜11倍
にも達し、工業的用途に充分使用可能であることが実証
された。
以下に実施例を掲げ本発明を説明する。
実施例１ 炭素源を含まないPY液体培地〔１％ペプトン、栄研化学
製、0.5％、yeast extract、日水製薬製〕とPY液体培地
に炭素源としてグルコースまたは殿粉（Difco製）をそ
れぞれ0.5％濃度に含有させたPYGまたはPYS液体培地を
作成した。ダーラム管一個（本）を入れてある小試験管
に各培地を3mlずつ分注し、オートクレーブで滅菌し
た。ダーラム管内に気泡の残存が無いことを確認した
後、試験菌を接種し、36℃の嫌気性インキュベーター
（CO2 10％、H2 10％、N2 80％の嫌気用混合ガス雰囲
気）で一夜培養し、菌の増殖とダーラム管内の気泡を有
無を観察した。ダーラム管内に気体が入っている場合
は、燃焼試験での爆発音より水素ガスの存在を推察し
た。
製、0.5％、yeast extract、日水製薬製〕とPY液体培地
に炭素源としてグルコースまたは殿粉（Difco製）をそ
れぞれ0.5％濃度に含有させたPYGまたはPYS液体培地を
作成した。ダーラム管一個（本）を入れてある小試験管
に各培地を3mlずつ分注し、オートクレーブで滅菌し
た。ダーラム管内に気泡の残存が無いことを確認した
後、試験菌を接種し、36℃の嫌気性インキュベーター
（CO2 10％、H2 10％、N2 80％の嫌気用混合ガス雰囲
気）で一夜培養し、菌の増殖とダーラム管内の気泡を有
無を観察した。ダーラム管内に気体が入っている場合
は、燃焼試験での爆発音より水素ガスの存在を推察し
た。
炭素源としての殿粉の利用能についての実験を行なった
結果、表１−５に示す結果が得られた。本発明者らによ
り得られた新規な菌株は、ペプトンのみでは増殖をせ
ず、ペプトンにグルコースまたはイースト抽出物を添加
すると良く増殖した。PY培地にグルコースまたは殿粉を
加えると、全ての試験菌は良く増殖すると共に爆発音を
発して燃焼するガス（水素ガス）を産生することが認め
られた。殿粉を加水分解する細菌についてはこれまでに
多くの報告がなされているが、殿粉より直接水素ガスを
産生する細菌についてはこれまで報告例は皆無であり、
初めてのものである。
結果、表１−５に示す結果が得られた。本発明者らによ
り得られた新規な菌株は、ペプトンのみでは増殖をせ
ず、ペプトンにグルコースまたはイースト抽出物を添加
すると良く増殖した。PY培地にグルコースまたは殿粉を
加えると、全ての試験菌は良く増殖すると共に爆発音を
発して燃焼するガス（水素ガス）を産生することが認め
られた。殿粉を加水分解する細菌についてはこれまでに
多くの報告がなされているが、殿粉より直接水素ガスを
産生する細菌についてはこれまで報告例は皆無であり、
初めてのものである。
実施例２ グルコース0.3％と殿粉0.5％とを含有するGAMブイヨン
培地、グルコースを1.0％含むPYG培地と殿粉1.0％を含
むPYS培地をそれぞれ1,000ml作製し、これにAM21BとAM3
7Fをそれぞれ接種し、ガスの産生を測定した。ガスの組
成分析はガスクロマト法によった。
培地、グルコースを1.0％含むPYG培地と殿粉1.0％を含
むPYS培地をそれぞれ1,000ml作製し、これにAM21BとAM3
7Fをそれぞれ接種し、ガスの産生を測定した。ガスの組
成分析はガスクロマト法によった。
その結果は表１−６に示すとおりであった。AM21B菌とA
M37F菌は、共に殿粉からグルコースと同程度に水素ガス
を産生することが確認された。
M37F菌は、共に殿粉からグルコースと同程度に水素ガス
を産生することが確認された。
実施例３ GAMブイヨン（0.3％グルコース、0.5％殿粉含有）とGAM
ブイヨンにグルコースを0.7％追加して１％グルコース
を含有するGAMブイヨン＃２、PY培地にグルコースまた
は殿粉を適当な割合で加えた培地PY＃３〜PY＃７をそれ
ぞれ1000ml作製した。これにAM21B菌を接種し、36℃の
恒温槽内で攪拌培養し、発生するガス量を測定し、その
ガスの組成分析により得られた水素ガス濃度より水素ガ
ス産生量を算出した。その結果は表１−７に示すとおり
である。
ブイヨンにグルコースを0.7％追加して１％グルコース
を含有するGAMブイヨン＃２、PY培地にグルコースまた
は殿粉を適当な割合で加えた培地PY＃３〜PY＃７をそれ
ぞれ1000ml作製した。これにAM21B菌を接種し、36℃の
恒温槽内で攪拌培養し、発生するガス量を測定し、その
ガスの組成分析により得られた水素ガス濃度より水素ガ
ス産生量を算出した。その結果は表１−７に示すとおり
である。
上記表１−７から明らかなように、AM21B菌は、殿粉の
みを含むPY＃６とPY＃７でそれぞれ、1500mlと3000mlの
ガスを産生し、殿粉の濃度が２倍（0.5％から１％へ）
になると産生量も２倍となることが確認された。またGA
M＃１とPY＃５からそれぞれ、2900mlと2600mlという近
似値のガス産生量が認められた。PY＃３とPY＃７とから
はそれぞれ、3000mlのガス産生量が認められたことか
ら、上記の新菌は、殿粉から水素ガスを産生する極めて
効率の優れた反応性を有するものであることが認められ
た。
みを含むPY＃６とPY＃７でそれぞれ、1500mlと3000mlの
ガスを産生し、殿粉の濃度が２倍（0.5％から１％へ）
になると産生量も２倍となることが確認された。またGA
M＃１とPY＃５からそれぞれ、2900mlと2600mlという近
似値のガス産生量が認められた。PY＃３とPY＃７とから
はそれぞれ、3000mlのガス産生量が認められたことか
ら、上記の新菌は、殿粉から水素ガスを産生する極めて
効率の優れた反応性を有するものであることが認められ
た。
これらの結果から明らかなように、本発明によれば単糖
を基質として大量の水素ガスを産生せしめることができ
るだけでなく、多糖類からも直接的にしかも大量の水素
ガスを産生せしめることができ、本発明によってはじめ
て微生物による水素ガスの工業的産生法が確立されたと
いっても過言ではないのである。
を基質として大量の水素ガスを産生せしめることができ
るだけでなく、多糖類からも直接的にしかも大量の水素
ガスを産生せしめることができ、本発明によってはじめ
て微生物による水素ガスの工業的産生法が確立されたと
いっても過言ではないのである。
また、これらの結果からして、糖を含有するないし糖を
成分とする天然物を処理するに当って、これらの菌株は
非常に有効であって、ジュースや各種農産物の清澄化、
低粘化、流動化に利用することができるのみでなく、有
機廃水、例えばビート工場やオレンジ加工工場その他パ
ルプ植物繊維、殿粉あるいは多糖類などを含む廃液を処
理するにあたって、これらの菌株は特に有効な細菌株で
あるということができ、廃液・廃棄物の処理による環境
浄化に本発明を利用することも可能である。
成分とする天然物を処理するに当って、これらの菌株は
非常に有効であって、ジュースや各種農産物の清澄化、
低粘化、流動化に利用することができるのみでなく、有
機廃水、例えばビート工場やオレンジ加工工場その他パ
ルプ植物繊維、殿粉あるいは多糖類などを含む廃液を処
理するにあたって、これらの菌株は特に有効な細菌株で
あるということができ、廃液・廃棄物の処理による環境
浄化に本発明を利用することも可能である。
以上述べたところから明らかなように、本発明において
使用するシロアリ由来の新規な水素ガス産生菌は、きわ
めて水素ガス産生能が高いのみでなく、とりわけ少糖、
多糖類等各種の糖類を基質とすることができるので、本
発明は水素ガスの大量産生方法としてきわめて卓越して
おり、工業化にも充分利用可能である。それとともに本
発明は、食品工業、製紙工業などに由来する廃水、ある
いはあらゆる有機物質含有廃棄物などの処理にとっても
極めて有効である。また、各種廃水を処理すると同時に
水素ガスを産生させること、つまり廃水処理と水素ガス
の産生とを同時に行うのにも、本発明は極めて有効に利
用することができる。
使用するシロアリ由来の新規な水素ガス産生菌は、きわ
めて水素ガス産生能が高いのみでなく、とりわけ少糖、
多糖類等各種の糖類を基質とすることができるので、本
発明は水素ガスの大量産生方法としてきわめて卓越して
おり、工業化にも充分利用可能である。それとともに本
発明は、食品工業、製紙工業などに由来する廃水、ある
いはあらゆる有機物質含有廃棄物などの処理にとっても
極めて有効である。また、各種廃水を処理すると同時に
水素ガスを産生させること、つまり廃水処理と水素ガス
の産生とを同時に行うのにも、本発明は極めて有効に利
用することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鷹野 幹雄 東京都調布市飛田給２丁目19番１号 鹿島 建設株式会社技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−205492（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】クロストリジウム（Clostridium）属に属
する水素ガス産生菌又は嫌気性無芽胞細菌AM37Fを培養
し、水素ガスを産生せしめることを特徴とする水素ガス
の産生方法。 - 【請求項２】クロストリジウム（Clostridium）属に属
する水素ガス産生菌が、クロストリジウム・ベイエリン
キイ（Clostridium beijerinckii）であることを特徴と
する請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】クロストリジウム・ベイエリンキイ（Clos
tridium beijerinckii）が、クロストリジウム・ベイエ
リンキイ21B（Clostridium beijerinckii 21B）（微工
研条寄第3592号）であることを特徴とする請求項２に記
載の方法。 - 【請求項４】嫌気性無芽胞細菌AM37FがAM37F（微工研条
寄第3593号）であることを特徴とする請求項１に記載の
方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2295384A JPH0763379B2 (ja) | 1990-11-02 | 1990-11-02 | 微生物を利用して水素ガスを製造する方法 |
| DE69123944T DE69123944T2 (de) | 1990-11-02 | 1991-10-30 | Verfahren zur Herstellung von Hydrogengas unter Verwendung von Mikroorganismen |
| EP91402911A EP0484240B1 (en) | 1990-11-02 | 1991-10-30 | Process for preparing hydrogen gas using microorganism |
| US08/091,684 US5350692A (en) | 1990-11-02 | 1993-07-15 | Microorganisms useful for hydrogen gas production |
| US08/093,670 US5350685A (en) | 1990-11-02 | 1993-07-20 | Process for preparing hydrogen gas using microorganism |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2295384A JPH0763379B2 (ja) | 1990-11-02 | 1990-11-02 | 微生物を利用して水素ガスを製造する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04169186A JPH04169186A (ja) | 1992-06-17 |
| JPH0763379B2 true JPH0763379B2 (ja) | 1995-07-12 |
Family
ID=17819929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2295384A Expired - Fee Related JPH0763379B2 (ja) | 1990-11-02 | 1990-11-02 | 微生物を利用して水素ガスを製造する方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0484240B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0763379B2 (ja) |
| DE (1) | DE69123944T2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| WO2002006503A2 (en) * | 2000-07-18 | 2002-01-24 | United States Department Of Energy | Process for generation of hydrogen gas from various feedstocks using thermophilic bacteria |
| JP3670648B2 (ja) * | 2003-02-07 | 2005-07-13 | 新光電子株式会社 | 荷重測定機構 |
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| JP4401187B2 (ja) * | 2004-02-16 | 2010-01-20 | サッポロビール株式会社 | バイオガスの製造方法 |
| CA2568658A1 (en) * | 2004-06-04 | 2005-12-15 | Kam Biotechnology Ltd. | Methods and bacterial strains for producing hydrogen from biomass |
| WO2006089206A2 (en) * | 2005-02-16 | 2006-08-24 | Massachusetts Institute Of Technology | Methods to enhance carbon monoxide dehydrogenase activity and uses thereof |
| CA2605468C (en) * | 2005-05-03 | 2016-04-12 | Anaerobe Systems | Anaerobic production of hydrogen and other chemical products |
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| CN101228261A (zh) * | 2005-05-31 | 2008-07-23 | 纳诺罗吉克斯公司 | 利用来自工业设备的余热的制氢装置 |
| US20060275206A1 (en) * | 2005-05-31 | 2006-12-07 | Felder Mitchell S | Method of hydrogen production utilizing excess heat from an industrial facility |
| WO2006130557A2 (en) * | 2005-05-31 | 2006-12-07 | Nanologix, Inc. | Dual hydrogen production apparatus |
| WO2006130680A2 (en) * | 2005-05-31 | 2006-12-07 | Nanologix, Inc. | Method of hydrogen production combining a bioreactor with a nuclear reactor and associated apparatus |
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| WO2006135711A2 (en) * | 2005-06-10 | 2006-12-21 | Nanologix, Inc. | System for sustained microbial production of hydrogen gas in a bioreactor |
| WO2006135676A2 (en) * | 2005-06-10 | 2006-12-21 | Nanologix, Inc. | Method for isolating potential antibiotic microorganisms |
| WO2006135672A2 (en) * | 2005-06-10 | 2006-12-21 | Nanologix, Inc. | Production of hydrogen gas in a bioreactor with coated substrates |
| WO2006135673A2 (en) * | 2005-06-10 | 2006-12-21 | Nanologix, Inc. | Production of hydrogen gas and isolation of hydrogen producing microorganisms using replenishing coated substrates |
| WO2006135750A2 (en) * | 2005-06-10 | 2006-12-21 | Nanologix, Inc. | Method for utilizing nonparaffinophilic microorganisms for producing specific waste degradation |
| US20060286658A1 (en) * | 2005-06-21 | 2006-12-21 | Justin Felder | Method for concentrated growth of a paraffinophilic microorganism for bioremediation and an associated apparatus |
| WO2007001796A2 (en) * | 2005-06-21 | 2007-01-04 | Nanologix, Inc. | Method for sustained microbial production of hydrogen gas in a bioreactor utilizing an equalization tank |
| US20070037268A1 (en) * | 2005-08-09 | 2007-02-15 | Felder Mitchell S | Hydrogen producing bioreactor with sand for the maintenance of a high biomass bacteria |
| US20070036712A1 (en) * | 2005-08-09 | 2007-02-15 | Felder Mitchell S | Method of hydrogen production utilizing sand for the maintenance of a high biomass bacteria in a hydrogen bioreactor |
| WO2007030175A2 (en) * | 2005-09-01 | 2007-03-15 | Nanologix, Inc. | System for sustained microbial production of hydrogen gas in a bioreactor using klebsiella oxytoca |
| JP4686721B2 (ja) * | 2006-03-22 | 2011-05-25 | 国立大学法人 筑波大学 | 微生物の新規スクリーニング方法 |
| WO2009062119A2 (en) * | 2007-11-07 | 2009-05-14 | Sustainable Green Technologies, Inc. | Microorganisms and methods for increased hydrogen production |
| DE102007063090A1 (de) * | 2007-12-28 | 2009-07-02 | Right-Way-Technologies Gmbh & Co. Kg | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Biowasserstoff |
| US9327804B2 (en) * | 2009-02-06 | 2016-05-03 | The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | Bacteria-based gas generator |
| US9663194B2 (en) | 2009-02-06 | 2017-05-30 | The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | Bouyancy control device |
| US20160264928A1 (en) * | 2015-03-11 | 2016-09-15 | Magnegas Corporation | System, Method, and Apparatus for Sterilization with Additional Nutrients for Microbiological Inoculation |
| US11034900B2 (en) | 2017-08-08 | 2021-06-15 | Magnegas Ip, Llc | System, method, and apparatus for gasification of a solid or liquid |
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1990
- 1990-11-02 JP JP2295384A patent/JPH0763379B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-10-30 EP EP91402911A patent/EP0484240B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-10-30 DE DE69123944T patent/DE69123944T2/de not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-07-15 US US08/091,684 patent/US5350692A/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-07-20 US US08/093,670 patent/US5350685A/en not_active Expired - Fee Related
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