JPH10108565A - 光合成微細藻類の培養装置 - Google Patents
光合成微細藻類の培養装置Info
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- JPH10108565A JPH10108565A JP26217496A JP26217496A JPH10108565A JP H10108565 A JPH10108565 A JP H10108565A JP 26217496 A JP26217496 A JP 26217496A JP 26217496 A JP26217496 A JP 26217496A JP H10108565 A JPH10108565 A JP H10108565A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 微細藻類の培養装置において、沈降特性を考
慮して攪拌性能と固液分離をバランスさせ、トータルシ
ステムとして高濃度の培養液を効率良く培養すると同時
に、藻体と培養液とに分離させることを課題とする。 【解決手段】 上部に培養部を設けその下部に藻体分離
部を設け一体とするとともに、培養部に通気口を設けた
微細藻類の培養装置で、藻体分離部は取り出し口に近い
部分をロート状とし、培養部における攪拌と藻体分離部
における藻体分離とを、通気ガス流量を調節することに
よってコントロールすることを特徴とする。
慮して攪拌性能と固液分離をバランスさせ、トータルシ
ステムとして高濃度の培養液を効率良く培養すると同時
に、藻体と培養液とに分離させることを課題とする。 【解決手段】 上部に培養部を設けその下部に藻体分離
部を設け一体とするとともに、培養部に通気口を設けた
微細藻類の培養装置で、藻体分離部は取り出し口に近い
部分をロート状とし、培養部における攪拌と藻体分離部
における藻体分離とを、通気ガス流量を調節することに
よってコントロールすることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】微細藻類の増殖と分離を効率
的に行うことができる光合成微細藻類の培養装置に関す
る。
的に行うことができる光合成微細藻類の培養装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、地球温暖化の一原因として大気中
の二酸化炭素濃度の増加が問題とされている。大気中の
二酸化炭素濃度を低減させるための方法として、火力発
電所等から排出される排ガス中の二酸化炭素を光合成微
細藻類で吸収固定させる処理技術の研究開発が進められ
ている。光合成微細藻類の培養方法としては、太陽光を
直接利用するオープンポンド方式と、集光装置で集光し
た太陽光を光ファイバー等で送り、培養槽で照射させ光
合成に利用する集光方式がある。
の二酸化炭素濃度の増加が問題とされている。大気中の
二酸化炭素濃度を低減させるための方法として、火力発
電所等から排出される排ガス中の二酸化炭素を光合成微
細藻類で吸収固定させる処理技術の研究開発が進められ
ている。光合成微細藻類の培養方法としては、太陽光を
直接利用するオープンポンド方式と、集光装置で集光し
た太陽光を光ファイバー等で送り、培養槽で照射させ光
合成に利用する集光方式がある。
【０００３】オープンポンド方式は、大量に微細藻類を
培養する場合、光の透過損失の影響で培養槽を深くする
ことができず、その結果広大な敷地面積が必要となる。
また、深さに比較し面積が大きいため、光を微細藻類に
均一に当てようとした場合、多大の攪拌動力が必要とな
る。
培養する場合、光の透過損失の影響で培養槽を深くする
ことができず、その結果広大な敷地面積が必要となる。
また、深さに比較し面積が大きいため、光を微細藻類に
均一に当てようとした場合、多大の攪拌動力が必要とな
る。
【０００４】一方、集光方式には、光を透過する材質を
外壁とした培養槽の中で、外側から光を供給して光合成
微細藻類を培養する外部照射型（特開昭５０ー１５７５
８１号公報）と、外部の光源からの光を培養槽内に導
き、培養槽内の発光坦体等から光を供給する内部照射型
（特開昭５０ー１４２７７８号公報、特開昭５７ー１０
２１８１号公報、特開昭６１ー１３９３８２号公報）の
二種類の培養装置がある。
外壁とした培養槽の中で、外側から光を供給して光合成
微細藻類を培養する外部照射型（特開昭５０ー１５７５
８１号公報）と、外部の光源からの光を培養槽内に導
き、培養槽内の発光坦体等から光を供給する内部照射型
（特開昭５０ー１４２７７８号公報、特開昭５７ー１０
２１８１号公報、特開昭６１ー１３９３８２号公報）の
二種類の培養装置がある。
【０００５】しかしながら、外部照射型で、光合成微細
藻類を大量に培養するためには、外壁部を大きくしなけ
ればならず、強度面及び構造上から困難である。また、
培養槽のスケールアップを行う場合、培養槽内の光密度
を一定にしてスケールアップをしなければならないが、
外部照射型では光を培養槽の外側から供給することしか
できず、培養槽の容積の増大分に必要な光供給面積を確
保できない。
藻類を大量に培養するためには、外壁部を大きくしなけ
ればならず、強度面及び構造上から困難である。また、
培養槽のスケールアップを行う場合、培養槽内の光密度
を一定にしてスケールアップをしなければならないが、
外部照射型では光を培養槽の外側から供給することしか
できず、培養槽の容積の増大分に必要な光供給面積を確
保できない。
【０００６】更に、外部照射型では、培養槽を大きくし
た場合や光合成微細藻類の培養濃度が高くなった場合に
培養液中での光の損失により培養に十分な光が供給され
ず、微細藻類の増殖が押さえられるという欠点を有して
いる。一方、内部照射型も、外部照射型やオープンポン
ド型と同様に、培養する光合成微細藻類に光を均一にあ
て、光の利用効率を良くする必要がある。このためには
十分な培養液の攪拌混合と光の供給面積が確保されるこ
とが必要である。
た場合や光合成微細藻類の培養濃度が高くなった場合に
培養液中での光の損失により培養に十分な光が供給され
ず、微細藻類の増殖が押さえられるという欠点を有して
いる。一方、内部照射型も、外部照射型やオープンポン
ド型と同様に、培養する光合成微細藻類に光を均一にあ
て、光の利用効率を良くする必要がある。このためには
十分な培養液の攪拌混合と光の供給面積が確保されるこ
とが必要である。
【０００７】培養液の攪拌には、ポンプにより循環攪拌
させる方法、攪拌翼により攪拌する方法及びガスを通気
することにより攪拌する方法がある。そして、沈降性の
悪い微細藻類の場合は攪拌しやすく、一方、沈降性の良
い藻類は固液分離が容易であるという特性があり、攪拌
と固液分離は藻類の沈降特性等により左右される。従っ
て、この攪拌と固液分離とを最適にコントロールするこ
とが望まれる。
させる方法、攪拌翼により攪拌する方法及びガスを通気
することにより攪拌する方法がある。そして、沈降性の
悪い微細藻類の場合は攪拌しやすく、一方、沈降性の良
い藻類は固液分離が容易であるという特性があり、攪拌
と固液分離は藻類の沈降特性等により左右される。従っ
て、この攪拌と固液分離とを最適にコントロールするこ
とが望まれる。
【０００８】従来、微細藻類の培養では、培養液を取り
出し後一次濃縮をして、遠心分離機等を用いて微細藻類
と培養液を分離しており、なるべく高濃度（例えば水分
８５％程度）まで濃縮し、その後乾燥機等により必要な
含水率まで水分を除去している。しかし、現状では遠心
分離機で使われる動力が大きいという問題があり、一
方、遠心分離を行う前に凝集剤を用いて、藻体を沈降さ
せ濃度を高める方法もあるが、凝集剤のコストが高いば
かりでなく、回収後の藻体中に凝集剤が残り、利用時の
障害となる恐れがある。
出し後一次濃縮をして、遠心分離機等を用いて微細藻類
と培養液を分離しており、なるべく高濃度（例えば水分
８５％程度）まで濃縮し、その後乾燥機等により必要な
含水率まで水分を除去している。しかし、現状では遠心
分離機で使われる動力が大きいという問題があり、一
方、遠心分離を行う前に凝集剤を用いて、藻体を沈降さ
せ濃度を高める方法もあるが、凝集剤のコストが高いば
かりでなく、回収後の藻体中に凝集剤が残り、利用時の
障害となる恐れがある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】微細藻類の培養装置に
おいて、沈降特性を考慮して攪拌性能と固液分離をバラ
ンスさせ、トータルシステムとして効率良く、高濃度の
培養液を培養すると同時に、藻体と培養液とに分離させ
ることを課題とする。
おいて、沈降特性を考慮して攪拌性能と固液分離をバラ
ンスさせ、トータルシステムとして効率良く、高濃度の
培養液を培養すると同時に、藻体と培養液とに分離させ
ることを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意検討を重ねて、本発明を完成させた。
本発明の特徴は、（１）上部に培養部を設けその下部に
藻体分離部を設け一体とするとともに、培養部に通気口
を設けた微細藻類の培養装置、（２）藻体分離部は取り
出し口に近い部分がロート状である（１）に記載の培養
装置、（３）培養部における攪拌と藻体分離部における
藻体分離とを、通気ガス流量を調節することによってコ
ントロールすることを特徴とする（１）または（２）に
記載の培養装置、（４）ロート状部の傾斜角度は藻体の
安息角と藻体の付着性により決定することを特徴とする
（２）に記載の培養装置である。
を解決すべく鋭意検討を重ねて、本発明を完成させた。
本発明の特徴は、（１）上部に培養部を設けその下部に
藻体分離部を設け一体とするとともに、培養部に通気口
を設けた微細藻類の培養装置、（２）藻体分離部は取り
出し口に近い部分がロート状である（１）に記載の培養
装置、（３）培養部における攪拌と藻体分離部における
藻体分離とを、通気ガス流量を調節することによってコ
ントロールすることを特徴とする（１）または（２）に
記載の培養装置、（４）ロート状部の傾斜角度は藻体の
安息角と藻体の付着性により決定することを特徴とする
（２）に記載の培養装置である。
【００１１】すなわち、培養濃度、光の照射条件、微細
藻類の沈降特性に合わせて通気ガスの通気条件を最適化
し、あわせて藻体分離部の傾斜角度を適正なものとする
ことにより、培養部で高効率でかつ高濃度の培養を行
い、藻体分離部で培養液からの微細藻類の一次分離を可
能とする培養槽に関するものである。本発明において、
微細藻類とは例えばクロレラ及びスピルリナのようなも
のであるが、これに限定されるものではない。
藻類の沈降特性に合わせて通気ガスの通気条件を最適化
し、あわせて藻体分離部の傾斜角度を適正なものとする
ことにより、培養部で高効率でかつ高濃度の培養を行
い、藻体分離部で培養液からの微細藻類の一次分離を可
能とする培養槽に関するものである。本発明において、
微細藻類とは例えばクロレラ及びスピルリナのようなも
のであるが、これに限定されるものではない。
【００１２】本発明を図面に基づいて説明すると、培養
部（９）には、微細藻類の特性に合わせ、高濃度で培養
するのに十分な照射面積を有した発光坦体（８）を取り
付ける。発光坦体（８）は、太陽光を集める集光装置も
しくは人工光の光源装置からの光を、光ファイバー
（４）により送り込まれるように構成されている。
部（９）には、微細藻類の特性に合わせ、高濃度で培養
するのに十分な照射面積を有した発光坦体（８）を取り
付ける。発光坦体（８）は、太陽光を集める集光装置も
しくは人工光の光源装置からの光を、光ファイバー
（４）により送り込まれるように構成されている。
【００１３】微細藻類の光合成に必要な二酸化炭素を含
んだ通気ガス（１２）は、送風機（１３）によりガス通
気管（１５）に送られ、ガス供給口（１１）は発光坦体
（８）の位置に合わせ、培養液の攪拌が行える位置に開
口させる。光合成微細藻類により、二酸化炭素を固定さ
れた残りの排ガス（３）は排気口（２）から排出され
る。微細藻類の増殖に必要な栄養塩類は、培地供給口
（５）から供給される。
んだ通気ガス（１２）は、送風機（１３）によりガス通
気管（１５）に送られ、ガス供給口（１１）は発光坦体
（８）の位置に合わせ、培養液の攪拌が行える位置に開
口させる。光合成微細藻類により、二酸化炭素を固定さ
れた残りの排ガス（３）は排気口（２）から排出され
る。微細藻類の増殖に必要な栄養塩類は、培地供給口
（５）から供給される。
【００１４】藻体分離部（１０）は、沈降した微細藻類
が溜まる部分で、取り出し口（１４）が最下部に設けら
れている。藻体分離部（１０）は取り出し口（１４）に
近い部分で藻体濃度が濃くなるようにロート状になって
いる。ロート部の傾斜は沈降した藻体が取り出し口（１
４）に集まるように、藻体の安息角と藻体の付着性から
決める。なお、ここで藻体の安息角とは、培養液内で藻
体が水平面上に沈降した場合、自然に形成される傾斜角
（斜面の角度）のことである。ロート部分の材質として
は、テフロン加工が好ましいが、これに拘るものではな
い。
が溜まる部分で、取り出し口（１４）が最下部に設けら
れている。藻体分離部（１０）は取り出し口（１４）に
近い部分で藻体濃度が濃くなるようにロート状になって
いる。ロート部の傾斜は沈降した藻体が取り出し口（１
４）に集まるように、藻体の安息角と藻体の付着性から
決める。なお、ここで藻体の安息角とは、培養液内で藻
体が水平面上に沈降した場合、自然に形成される傾斜角
（斜面の角度）のことである。ロート部分の材質として
は、テフロン加工が好ましいが、これに拘るものではな
い。
【００１５】通気ガス流量は、培養濃度と微細藻類の沈
降特性に合わせて決めるが、光合成を行わない夜間には
通気しない。藻体分離部（１０）への微細藻類の沈降
は、通気ガス（１２）の供給中は、通気ガス流量と沈降
特性との関係による。また、夜間は培養液と藻体との比
重差により沈降する。本発明を実施することにより、通
常の培養装置の通気ガス流量が、０．５〜１．０ｍ3／
分のところ、０．１ｍ3／分で十分であり、通常の１／
５〜１／１０で済ますことができる。
降特性に合わせて決めるが、光合成を行わない夜間には
通気しない。藻体分離部（１０）への微細藻類の沈降
は、通気ガス（１２）の供給中は、通気ガス流量と沈降
特性との関係による。また、夜間は培養液と藻体との比
重差により沈降する。本発明を実施することにより、通
常の培養装置の通気ガス流量が、０．５〜１．０ｍ3／
分のところ、０．１ｍ3／分で十分であり、通常の１／
５〜１／１０で済ますことができる。
【００１６】通気ガス流量が少なくてすむ理由は、通常
の培養では、藻体分離部が別装置となっているため、藻
体が沈降し培養槽の底に溜まると腐る等により、培養に
悪影響を与えるため、かなり多めのガス流量で通気し攪
拌しなければならないが、本装置では培養部の下部に藻
体分離部を設けてあるとともに、通気ガス流量により、
沈降具合と拡散具合をコントロールできるためである。
取り出し口（１４）から引き抜かれた培養液は、微細藻
類の種類及び培養条件により若干異なるが、９７〜９８
％程度まで濃縮されるため、一次濃縮をせずに、固液分
離機（遠心分離機）（１７）により培養液（１９）と藻
体（１８）とを分けることができる。
の培養では、藻体分離部が別装置となっているため、藻
体が沈降し培養槽の底に溜まると腐る等により、培養に
悪影響を与えるため、かなり多めのガス流量で通気し攪
拌しなければならないが、本装置では培養部の下部に藻
体分離部を設けてあるとともに、通気ガス流量により、
沈降具合と拡散具合をコントロールできるためである。
取り出し口（１４）から引き抜かれた培養液は、微細藻
類の種類及び培養条件により若干異なるが、９７〜９８
％程度まで濃縮されるため、一次濃縮をせずに、固液分
離機（遠心分離機）（１７）により培養液（１９）と藻
体（１８）とを分けることができる。
【００１７】分離された培養液（１９）は培養液測定器
（２３）で栄養塩の濃度等を測定し、培養液調整槽（２
４）にて栄養塩等を加えられ、再び、培養槽に供給する
ことも可能である。この時、栄養塩量、培養濃度、培養
液の引き抜き量は濃度測定器（２１、２２）等により測
定されたデータをコントローラー（２０）に送り、コン
トローラーからの指示で通気ガス（１２）及び栄養塩濃
度等を調整された培養液（７）の供給、培養液の引き抜
きを自動的にコントロールし、連続運転することができ
る。コントローラーとしては、通常使用しているパソコ
ンにより可能である。なお、本発明の説明として集光方
式を主体に行ったが、オープンポンド方式にも適用可能
であることは言うまでもない。
（２３）で栄養塩の濃度等を測定し、培養液調整槽（２
４）にて栄養塩等を加えられ、再び、培養槽に供給する
ことも可能である。この時、栄養塩量、培養濃度、培養
液の引き抜き量は濃度測定器（２１、２２）等により測
定されたデータをコントローラー（２０）に送り、コン
トローラーからの指示で通気ガス（１２）及び栄養塩濃
度等を調整された培養液（７）の供給、培養液の引き抜
きを自動的にコントロールし、連続運転することができ
る。コントローラーとしては、通常使用しているパソコ
ンにより可能である。なお、本発明の説明として集光方
式を主体に行ったが、オープンポンド方式にも適用可能
であることは言うまでもない。
【００１８】
実施例 ＭＣ培養液を供試し、培養温度２５℃でリトラーレ（Ｃ
ｈｌｏｒｏｃｏｃｃｕｍ ｌｉｔｔｏｒａｌｅ）の培養
を行った。培養部の大きさは約１０Ｌで、この中に発光
坦体を入れ、発光坦体と発光坦体の間に断面形状が三角
形の棒状の散気管を配置し、ここから約０．１ｍ3 ／分
で光照射時（約１０時間／日）のみ通気し、一日で約
３．２ｇの藻体が回収できた。
ｈｌｏｒｏｃｏｃｃｕｍ ｌｉｔｔｏｒａｌｅ）の培養
を行った。培養部の大きさは約１０Ｌで、この中に発光
坦体を入れ、発光坦体と発光坦体の間に断面形状が三角
形の棒状の散気管を配置し、ここから約０．１ｍ3 ／分
で光照射時（約１０時間／日）のみ通気し、一日で約
３．２ｇの藻体が回収できた。
【００１９】また、培養液中でリトラーレの培養に伴い
吸収される栄養塩（窒素、リン等）の濃度が減少しない
ように、栄養塩を追加供給した。（窒素の場合はリトラ
ーレ増殖量の約４％）藻体分離部はロート部の傾斜角度
を４５度とし、ここで約９７％の濃度にリトラーレを濃
縮し、回収することができた。なお、リトラーレは、一
般の藻類の数倍の光合成能を有し、高いＣＯ2 濃度下で
も生息できる特殊な藻類である。
吸収される栄養塩（窒素、リン等）の濃度が減少しない
ように、栄養塩を追加供給した。（窒素の場合はリトラ
ーレ増殖量の約４％）藻体分離部はロート部の傾斜角度
を４５度とし、ここで約９７％の濃度にリトラーレを濃
縮し、回収することができた。なお、リトラーレは、一
般の藻類の数倍の光合成能を有し、高いＣＯ2 濃度下で
も生息できる特殊な藻類である。
【００２０】
【発明の効果】本発明の装置によれば、藻体の沈降特性
を考慮して通気ガス流量を調節することにより、攪拌性
能と固液分離を上手にバランスさせることができ、あわ
せて、藻体分離部のロート部分の傾斜角度を適正にする
ことにより、トータルシステムとして非常に効率よく、
藻体の培養・分離を行うことができる。
を考慮して通気ガス流量を調節することにより、攪拌性
能と固液分離を上手にバランスさせることができ、あわ
せて、藻体分離部のロート部分の傾斜角度を適正にする
ことにより、トータルシステムとして非常に効率よく、
藻体の培養・分離を行うことができる。
【図１】この発明の一実施例の構成を示す図
１ 培養槽 ２ 排気口 ３ 排ガス ４ 光ファイバ ５ 培地供給口 ６ 培養液供給ポンプ ７ 培養液 ８ 発光坦体 ９ 培養部 10 藻体分離部 11 供給口 12 通気ガス 13 送風機 14 取り出し口 15 通気管 16 培養液引き抜きポンプ 17 固液分離機 18 藻体 19 培養液 20 コントローラー 21 濃度測定器 22 濃度測定器 23 培養液測定器 24 培養液調整槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 押方 利郎 東京都港区西新橋２丁目８番11号 財団法 人 地球環境産業技術研究機構 ＣＯ２固 定化等プロジェクト室内 (72)発明者 海老原 正明 東京都港区西新橋２丁目８番11号 財団法 人 地球環境産業技術研究機構 ＣＯ２固 定化等プロジェクト室内
Claims (4)
- 【請求項１】 上部に培養部を設けその下部に藻体分離
部を設け一体とするとともに、培養部に通気口を設けた
微細藻類の培養装置。 - 【請求項２】 藻体分離部は取り出し口に近い部分がロ
ート状である請求項１に記載の培養装置。 - 【請求項３】 培養部における攪拌と藻体分離部におけ
る藻体分離とを、通気ガス流量を調節することによって
コントロールすることを特徴とする請求項１または２に
記載の培養装置。 - 【請求項４】 ロート状部の傾斜角度は藻体の安息角と
藻体の付着性により決定することを特徴とする請求項２
に記載の培養装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26217496A JP3668341B2 (ja) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | 光合成微細藻類の培養装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26217496A JP3668341B2 (ja) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | 光合成微細藻類の培養装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10108565A true JPH10108565A (ja) | 1998-04-28 |
| JP3668341B2 JP3668341B2 (ja) | 2005-07-06 |
Family
ID=17372103
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26217496A Expired - Fee Related JP3668341B2 (ja) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | 光合成微細藻類の培養装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3668341B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009106218A (ja) * | 2007-10-31 | 2009-05-21 | Yukio Yoneda | 光合成ユニット装置 |
| JP2010022331A (ja) * | 2008-07-24 | 2010-02-04 | Takenaka Komuten Co Ltd | 二酸化炭素回生システム及び二酸化炭素回生方法 |
| JP2012175964A (ja) * | 2011-02-01 | 2012-09-13 | Ihi Corp | 微細藻類培養装置及び方法 |
| JP2014223024A (ja) * | 2013-05-15 | 2014-12-04 | 日本電信電話株式会社 | 微細藻類の培養方法および培養装置 |
| JP2018174781A (ja) * | 2017-04-11 | 2018-11-15 | 大和ハウス工業株式会社 | 微細藻類の培養装置 |
-
1996
- 1996-10-02 JP JP26217496A patent/JP3668341B2/ja not_active Expired - Fee Related
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