JPH08280393A - 微生物による水素生産方法 - Google Patents
微生物による水素生産方法Info
- Publication number
- JPH08280393A JPH08280393A JP11025495A JP11025495A JPH08280393A JP H08280393 A JPH08280393 A JP H08280393A JP 11025495 A JP11025495 A JP 11025495A JP 11025495 A JP11025495 A JP 11025495A JP H08280393 A JPH08280393 A JP H08280393A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- organic substrate
- hydrogen
- lactic acid
- acid
- formic acid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- Y02W10/12—
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 乳酸や蟻酸を生成せずに、理論上得られる量
により近い高い水素収量が得られる微生物による水素の
生産方法を提供する。 【構成】 有機性基質を発酸させて水素を生産する方法
において、有機性基質として、予め炭素換算で供給され
る有機性基質の１０〜３０％に相当する量の乳酸又は乳
酸と蟻酸の混合物が存在するように調整した有機性基質
を用いることとしたものであり、前記有機性基質は、ア
ルカリ剤の添加により、ｐＨを中性に調整して用いるの
がよい。
により近い高い水素収量が得られる微生物による水素の
生産方法を提供する。 【構成】 有機性基質を発酸させて水素を生産する方法
において、有機性基質として、予め炭素換算で供給され
る有機性基質の１０〜３０％に相当する量の乳酸又は乳
酸と蟻酸の混合物が存在するように調整した有機性基質
を用いることとしたものであり、前記有機性基質は、ア
ルカリ剤の添加により、ｐＨを中性に調整して用いるの
がよい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、微生物による水素の生
産に係わり、特に有機性基質を炭素源として嫌気性微生
物の発酵により水素を生産する方法に関する。
産に係わり、特に有機性基質を炭素源として嫌気性微生
物の発酵により水素を生産する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、微生物による水素の生産において
は、酢酸を生成する代謝経路の他、乳酸や蟻酸を生成し
て完了する代謝経路が存在しており、炭素換算にして、
供給される有機性基質の１０〜３０％に相当する量の乳
酸或いは乳酸と蟻酸の混合物が当該基質中に生成する
と、その結果全体の水素生産が停止してしまう。例えば
有機性基質がぶどう糖の場合、実際に生成する水素量は
理論上得られる水素量の５０〜６０％に過ぎなかった。
そして、この状態での完全発酵産物である酢酸や酪酸の
生成量は部分的な発酵の産物である乳酸或いは乳酸と蟻
酸の混合物生成量よりも有意に低いものであった。微生
物による水素の生産において、理論量の水素を得るには
有機性基質の代謝の結果生成する有機酸が酢酸でなけれ
ばならず、乳酸や蟻酸を生成してはならない。乳酸や蟻
酸の生成は、それだけ酢酸や酪酸の生成を抑制し、ひい
ては水素の生産を抑制する。
は、酢酸を生成する代謝経路の他、乳酸や蟻酸を生成し
て完了する代謝経路が存在しており、炭素換算にして、
供給される有機性基質の１０〜３０％に相当する量の乳
酸或いは乳酸と蟻酸の混合物が当該基質中に生成する
と、その結果全体の水素生産が停止してしまう。例えば
有機性基質がぶどう糖の場合、実際に生成する水素量は
理論上得られる水素量の５０〜６０％に過ぎなかった。
そして、この状態での完全発酵産物である酢酸や酪酸の
生成量は部分的な発酵の産物である乳酸或いは乳酸と蟻
酸の混合物生成量よりも有意に低いものであった。微生
物による水素の生産において、理論量の水素を得るには
有機性基質の代謝の結果生成する有機酸が酢酸でなけれ
ばならず、乳酸や蟻酸を生成してはならない。乳酸や蟻
酸の生成は、それだけ酢酸や酪酸の生成を抑制し、ひい
ては水素の生産を抑制する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、乳酸や蟻酸
を生成せずに、理論上得られる量により近い高い水素収
量が得られる微生物による水素の生産方法を提供するこ
とを課題とする。
を生成せずに、理論上得られる量により近い高い水素収
量が得られる微生物による水素の生産方法を提供するこ
とを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、有機性基質を発酵させて水素を生産す
る方法において、有機性基質として、予め炭素換算で供
給される有機性基質の１０〜３０％に相当する量の乳酸
又は乳酸と蟻酸の混合物が存在するように調整した有機
性基質を用いることを特徴とする微生物による水素生産
方法としたものである。本発明において用いる有機性基
質は、アルカリ剤の添加により、ｐＨを中性に調整して
おくのがよい。このように、本発明では、微生物が有機
性基質を代謝する以前に、既に当該有機性基質の炭素換
算量で１０〜３０％の乳酸或いは乳酸と蟻酸の混合物を
存在させることにより、有機性基質の代謝にともなって
乳酸や蟻酸を生成することなく、酪酸や酢酸を生成する
ため単位有機性基質量あたりの水素生産量は、従来の方
法に比べて増大するのである。
に、本発明では、有機性基質を発酵させて水素を生産す
る方法において、有機性基質として、予め炭素換算で供
給される有機性基質の１０〜３０％に相当する量の乳酸
又は乳酸と蟻酸の混合物が存在するように調整した有機
性基質を用いることを特徴とする微生物による水素生産
方法としたものである。本発明において用いる有機性基
質は、アルカリ剤の添加により、ｐＨを中性に調整して
おくのがよい。このように、本発明では、微生物が有機
性基質を代謝する以前に、既に当該有機性基質の炭素換
算量で１０〜３０％の乳酸或いは乳酸と蟻酸の混合物を
存在させることにより、有機性基質の代謝にともなって
乳酸や蟻酸を生成することなく、酪酸や酢酸を生成する
ため単位有機性基質量あたりの水素生産量は、従来の方
法に比べて増大するのである。
【０００５】
【作用】本発明は、供給される有機性基質が微生物によ
り代謝された結果生成する乳酸或いは乳酸と蟻酸の混合
物の量が、炭素換算量にして有機性基質の１０〜３０％
であり、これに相当する量の乳酸或いは乳酸と蟻酸の混
合物が既に存在すれば、新たに供給される有機性基質を
代謝してもこれらの有機酸を生成する代謝経路はとらな
いという事実に基づいている。従って、供給される有機
性基質は代謝された結果、酢酸、酪酸等を生成するとい
う代謝経路のみが進行し、効率的に水素を生産すること
になる。
り代謝された結果生成する乳酸或いは乳酸と蟻酸の混合
物の量が、炭素換算量にして有機性基質の１０〜３０％
であり、これに相当する量の乳酸或いは乳酸と蟻酸の混
合物が既に存在すれば、新たに供給される有機性基質を
代謝してもこれらの有機酸を生成する代謝経路はとらな
いという事実に基づいている。従って、供給される有機
性基質は代謝された結果、酢酸、酪酸等を生成するとい
う代謝経路のみが進行し、効率的に水素を生産すること
になる。
【０００６】乳酸、或いは乳酸と蟻酸の混合物を系内に
存在させる方法としては、有機性基質とともに外部から
これらを供給する方法、或いは系からの流出液を循環す
る方法、及びこの両方法を併用する方法とがあり、供給
される有機性基質の濃度によって選択される。また炭素
換算にして供給される有機性炭素の１０〜３０％に相当
する量の乳酸或いは乳酸と蟻酸の混合物を存在する系で
は、当該有機性基質を代謝する微生物にとってｐＨが低
すぎるために、これらの微生物の活性が低下することが
考えられる。このような場合には系外よりアルカリを添
加してｐＨを制御すればよい。
存在させる方法としては、有機性基質とともに外部から
これらを供給する方法、或いは系からの流出液を循環す
る方法、及びこの両方法を併用する方法とがあり、供給
される有機性基質の濃度によって選択される。また炭素
換算にして供給される有機性炭素の１０〜３０％に相当
する量の乳酸或いは乳酸と蟻酸の混合物を存在する系で
は、当該有機性基質を代謝する微生物にとってｐＨが低
すぎるために、これらの微生物の活性が低下することが
考えられる。このような場合には系外よりアルカリを添
加してｐＨを制御すればよい。
【０００７】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。 実施例１ 内径１０ｃｍ、有効高さ１０ｃｍ、全有効容積７８５ｃ
ｍ3 の完全混合型リアクタに、水素生産性微生物の濃度
を示す光学密度が０．６５で水素生産性微生物が存在す
る。そして、リアクタ内のｐＨを少なくとも６．３以上
に制御する。このリアクタに下記の有機性基質と、濃度
１１００ｍｇ／リットルの乳酸溶液とを９００ｍｌ／日
で供給する。リアクタ内の温度は３５℃に制御されてい
る。
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。 実施例１ 内径１０ｃｍ、有効高さ１０ｃｍ、全有効容積７８５ｃ
ｍ3 の完全混合型リアクタに、水素生産性微生物の濃度
を示す光学密度が０．６５で水素生産性微生物が存在す
る。そして、リアクタ内のｐＨを少なくとも６．３以上
に制御する。このリアクタに下記の有機性基質と、濃度
１１００ｍｇ／リットルの乳酸溶液とを９００ｍｌ／日
で供給する。リアクタ内の温度は３５℃に制御されてい
る。
【０００８】ここで用いた有機性基質は、含水率７３．
２％のビール粕８．０ｇ（湿潤重量）を８００ｍｌの
０．３６規定硫酸に懸濁させ、１２０℃にて１時間加熱
処理して得られるろ液に、アルカリを添加してｐＨを中
性に調整した後、ミネラル、ビタミンを添加して得られ
る。該有機基質は、ＴＯＣは約１８００ｍｇ／リットル
であり、乳酸及び蟻酸を含まない。このとき４８．３ｍ
ｌ／日の水素が発生し、リアクタ内液の乳酸濃度は１，
１７０ｍｇ／リットル、蟻酸濃度は３２ｍｇ／リットル
であった。また、酢酸、酪酸の濃度は各１４３０ｍｇ／
リットル、１８６０ｍｇ／リットルであった。
２％のビール粕８．０ｇ（湿潤重量）を８００ｍｌの
０．３６規定硫酸に懸濁させ、１２０℃にて１時間加熱
処理して得られるろ液に、アルカリを添加してｐＨを中
性に調整した後、ミネラル、ビタミンを添加して得られ
る。該有機基質は、ＴＯＣは約１８００ｍｇ／リットル
であり、乳酸及び蟻酸を含まない。このとき４８．３ｍ
ｌ／日の水素が発生し、リアクタ内液の乳酸濃度は１，
１７０ｍｇ／リットル、蟻酸濃度は３２ｍｇ／リットル
であった。また、酢酸、酪酸の濃度は各１４３０ｍｇ／
リットル、１８６０ｍｇ／リットルであった。
【０００９】実施例２ リアクタ内液の乳酸濃度がほぼ安定して９８０ｍｇ／リ
ットルである実施例１に用いたと同じリアクタに、同じ
く実施例１で用いたのと同じ有機性基質を４５０ｍｇ／
日で供給し、かつリアクタ内液を４５０ｍｇ／日で循環
する。リアクタ内に存在する水素生産性微生物の濃度を
示す光学密度は０．６５、リアクタ内のｐＨを少なくと
も６．３以上、温度を３５℃に制御する。このとき４
２．８ｍｌ／日の水素が発生し、リアクタ内液の乳酸濃
度は１，０００ｍｇ／リットル蟻酸濃度は４３ｍｇ／リ
ットルであった。また、酢酸、酪酸の濃度は各７３１ｍ
ｇ／リットル、９１１ｍｇ／リットルであった。
ットルである実施例１に用いたと同じリアクタに、同じ
く実施例１で用いたのと同じ有機性基質を４５０ｍｇ／
日で供給し、かつリアクタ内液を４５０ｍｇ／日で循環
する。リアクタ内に存在する水素生産性微生物の濃度を
示す光学密度は０．６５、リアクタ内のｐＨを少なくと
も６．３以上、温度を３５℃に制御する。このとき４
２．８ｍｌ／日の水素が発生し、リアクタ内液の乳酸濃
度は１，０００ｍｇ／リットル蟻酸濃度は４３ｍｇ／リ
ットルであった。また、酢酸、酪酸の濃度は各７３１ｍ
ｇ／リットル、９１１ｍｇ／リットルであった。
【００１０】比較例１ リアクタ内のｐＨが少なくとも６．３以上、温度が３５
℃に制御されており、リアクタ内に存在する水素生産性
微生物の濃度を示す光学密度が０．６５である。実施例
１に用いたと同じリアクタに、実施例１に用いたと同じ
有機性基質を９００ｍｌ／日で供給する。このとき２
８．２ｍｌ／日の水素が発生し、リアクタ内の乳酸濃度
は１，１４０ｍｇ／リットル、蟻酸濃度は２３８ｍｇ／
リットルであった。また、酢酸、酪酸の濃度は各４５８
ｍｇ／リットル、３１７ｍｇ／リットルであった。
℃に制御されており、リアクタ内に存在する水素生産性
微生物の濃度を示す光学密度が０．６５である。実施例
１に用いたと同じリアクタに、実施例１に用いたと同じ
有機性基質を９００ｍｌ／日で供給する。このとき２
８．２ｍｌ／日の水素が発生し、リアクタ内の乳酸濃度
は１，１４０ｍｇ／リットル、蟻酸濃度は２３８ｍｇ／
リットルであった。また、酢酸、酪酸の濃度は各４５８
ｍｇ／リットル、３１７ｍｇ／リットルであった。
【００１１】
【発明の効果】有機性基質を炭素源として嫌気性微生物
の発酵により水素を生産するにあたり、発酵系内に予
め、供給される有機性基質の１０〜３０％に相当する量
の乳酸或いは乳酸と蟻酸の混合物が存在することによ
り、供給される有機性基質が当該微生物によって代謝さ
れた結果、乳酸や蟻酸を生成することなく、酪酸や酢酸
を生成するため単位有機性基質量あたりの水素生産量
が、従来の方法に比べて増大する。
の発酵により水素を生産するにあたり、発酵系内に予
め、供給される有機性基質の１０〜３０％に相当する量
の乳酸或いは乳酸と蟻酸の混合物が存在することによ
り、供給される有機性基質が当該微生物によって代謝さ
れた結果、乳酸や蟻酸を生成することなく、酪酸や酢酸
を生成するため単位有機性基質量あたりの水素生産量
が、従来の方法に比べて増大する。
Claims (2)
- 【請求項１】 有機性基質を発酵させて水素を生産する
方法において、有機性基質として、予め炭素換算で供給
される有機性基質の１０〜３０％に相当する量の乳酸又
は乳酸と蟻酸の混合物が存在するように調整した有機性
基質を用いることを特徴とする微生物による水素生産方
法。 - 【請求項２】 前記有機性基質は、アルカリ剤の添加に
より、ｐＨが中性に調整されることを特徴とする請求項
１記載の微生物による水素生産方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11025495A JPH08280393A (ja) | 1995-04-12 | 1995-04-12 | 微生物による水素生産方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11025495A JPH08280393A (ja) | 1995-04-12 | 1995-04-12 | 微生物による水素生産方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08280393A true JPH08280393A (ja) | 1996-10-29 |
Family
ID=14531030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11025495A Pending JPH08280393A (ja) | 1995-04-12 | 1995-04-12 | 微生物による水素生産方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08280393A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001002595A1 (fr) * | 1999-07-06 | 2001-01-11 | Yoshiharu Miura | Procede microbien de production d'hydrogene |
| JP2006042691A (ja) * | 2004-08-05 | 2006-02-16 | Takuma Co Ltd | 連続水素生産方法 |
| JP2009261401A (ja) * | 2009-06-19 | 2009-11-12 | Research Institute Of Innovative Technology For The Earth | 微生物の培養方法ならびに培養装置、生物的水素製造方法および燃料電池システム |
-
1995
- 1995-04-12 JP JP11025495A patent/JPH08280393A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001002595A1 (fr) * | 1999-07-06 | 2001-01-11 | Yoshiharu Miura | Procede microbien de production d'hydrogene |
| US6395521B1 (en) | 1999-07-06 | 2002-05-28 | Yoshiharu Miura | Microbial process for producing hydrogen |
| JP2006042691A (ja) * | 2004-08-05 | 2006-02-16 | Takuma Co Ltd | 連続水素生産方法 |
| JP2009261401A (ja) * | 2009-06-19 | 2009-11-12 | Research Institute Of Innovative Technology For The Earth | 微生物の培養方法ならびに培養装置、生物的水素製造方法および燃料電池システム |
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