JPS6326995B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は微生物によるエタンの製造法に関す
るものである。 エタンは石油分解ガスや天然ガス中に含まれ、
これらの精製・分留工程から製造されている。し
かし、地球上でのこれらの埋蔵量にはおのずから
限度がある。 発明者らは、再生可能なバイオマスを主原料と
する微生物によるエタンの製造方法について種々
研究し、この発明を完成した。 微生物によるエタンの生成については、牛ふん
や消化汚泥を使つた培養、およびPenicillium
digitatum ATCC 10030の寒天培養基表面に生
育した菌〔J.B.Davis and R.M.Squires
Science.119，381―382（1954）〕，サンフランシス
コ湾沈降泥〔R.S.Oremland：Appl.Enviroment.
Microbiol.42，122―129（1981）〕，およびマツシ
ユルーム〔E.M.Turner：J.Gen.Microbiol.91，
167―176（1975）〕に関する報告があるが、調査段
階での報告であり、エタンを生成する微生物の種
類についての記載がほとんどない。 本発明は、エタンを生成しうる能力を有する微
生物を、液体培地中に好気的に培養し、培養液中
および気相中にエタンを生成させ、これを採取す
ることを特徴とする微生物によるエタンの製造法
である。 この発明に用いられる微生物としては、
Mucor，Rhizopus，Taphrina，Monascus，
Nectria，Paecilomyces，Gliocladium，
Sporotrichum，Microsporumらの属に属するカ
ビ、およびその変異株，Endomyces，
Schizosaccharomyces，Saccharomyces，
Pichia，Debaryomyces，Rhodotorula，
Cryptococcus，Brettanomycesらの属に属する
酵母，およびその変異株，Bacillus，
Corynebacterium，Pseudomonusらの属に属す
る細菌，およびその変異株，Mycobacterium，
Streptomycesらの属に属する放線菌，およびそ
の変異株である。 そのうち、エタンを著量生成する代表的な菌株
は下記のものである。Mucor hiemalis f.
corticolus IFO 9401，Mucor hiemalis f.luteus
IFO 9411，Mucor javanicus IFO 4569，
Rhizopus javanicus IFO 5441，Rhizopus
japonicus IFO 4758，Taphrina caerulescens
IFO 9242，Monascus anka IFO 6540，
Nectria arenulloides IFO 30273，
Paecilomyces carneus IFO 8292，Gliocladium
aureum IFO 9055，Sporotrichum aurem IFO
9381，Microsporum cookei IFO 7862などのカ
ビ，Endomyces geotrichum IFO 9541，
Schizosaccharomyces pombe IFO 0340，
Saccharomyces bailii IFO 0468，Pichia
acaciae IFO 1681，Debaryomyces nepalensis
IFO 1428，Rhodotorula glutinis IFO 0389，
Cryptococcus albidus IFO 0378，
Cryptococcus flavus IFO 0407，
Brettanomyces intermedius IFO 1587などの酵
母，Bacillus subtilis IFO 3023，
Corynebacterium aquaticum IFO 12154，
Pseudomonas aeruginosa IFO 3445，
Pseudomonas dacunhae IFO 12048，などの細
菌，Mycobacterium rhodochrous IFO 13163，
Streptomyces fradiae IFO 3360などの放線菌で
あり、このほかにも同属株にかなりのエタン生成
株が認められた。 これらの微生物を培養する培地は、各種菌株に
よつて異なるが、炭素源，窒素源，無機塩類，そ
の他の栄養素を含有する通常のカビ用，酵母用，
細菌用，放線菌用の培地である。 炭素源としては、グルコース，シユクロース，
マルトース，澱粉，キシロール，ソルビトール，
などの炭水化物、グリセリン，エタノールなどの
アルコール、酢酸，脂肪酸などの有機酸、さらに
はこれらを含有する粗原料が用いられる。とりわ
け、天然界および人為的に副生する再生産可能な
バイオマス、たとえば農産，林産，水産，畜産な
どから発生する廃資源、および、あるいは、公共
下排水，し尿，各種工場廃水，各種産業廃棄物な
どの生物的処理から副生する汚泥類などが、この
発明にとつて有用な主原料として用いられる。こ
れらの主原料は、使用する各種菌株によつて異る
が、必要に応じて予め溶解または分解の前処理を
行なうこともある。 窒素源としては、アンモニアガス，アンモニア
水，アンモニウム塩などが望ましい。なお、前記
のようなバイオマスを主原料として使用する場合
には、これらの窒素源の添加を必要としないこと
もある。 無機塩類としては、リン酸塩，カリ塩，マグネ
シウム塩，ナトリウム塩，カルシウム塩などの通
常のものであり、バイオマスの場合には不要のこ
ともある。 ビタミン，アミノ酸，およびこれらを含有する
酵母エキス，ペプトン，肉エキス，コーンスチー
プリカーなどは、本菌株の生育促進もしくはエタ
ンの生成に寄与することがある。 培養は好気的条件、たとえば通気撹拌培養、も
しくは、静置培養で行ない、PHは２〜９、温度は
20〜45℃に制御しつゝ、各菌株によつて最良の条
件を設定した。かくして、１〜10日間培養する
と、著量のエタンを含有するバイオガスが生成さ
れる。 生成されたバイオガス中のエタン量は次のよう
にして測定する。培養途中または培養終了時の被
検液ｘ＝１〜５mlを、予め滅菌した全容Ｖ＝10〜
50mlの試験管に採取し、滅菌ゴムキヤツプで密栓
し、20〜45℃でｔ＝１〜７時間往復振とうする。
使用菌株によつて呼吸速度が異るので、振とう中
に酸素が欠乏しないような条件設定、つまり、
Ｖ，ｘ，ｔの水準を必要に応じて、適宜かえるこ
とが好ましい。 往復振とう終了後、試験管上方の空間部からガ
スシリンジで、ｙ＝0.1〜２mlのガスを抜き取り、
FID法（カラム温度50℃，注入温度100℃）、キヤ
リアーガスに窒素ガスを使う常法のガスクロマト
グラフイーにかけ、記録紙上の該当部の面積か
ら、標準ガスによる検量線を使つて、上記採取ガ
ス中のエタン量E^nlを求める。なお、次式を使つ
てエタン生成速度Ｐ nl／ml・hrを求めることが
できる。 Ｐ＝Ｅ・（Ｖ−ｘ／ｙ）・１／ｘ・１／ｔ 生成されたバイオガス中のエタンの分離採取方
法は、バイオガスをそのまゝゼオライトあるいは
活性炭などの適当な吸着剤に吸着して不純ガスと
分離後脱着したり、もしくは、予め苛性ソーダ液
に接触させて副生する炭酸ガスを除去した後に、
上記吸着剤に吸着，脱着することもできる。ゼオ
ライトとしては、モレキユラーシーブス4A〔ユニ
オン昭和(株)製〕，ゼオラムＡ―４，Ａ―５および
Ｆ―９〔東洋ソーダ工業(株)製〕などが使用される。
また、活性炭としてはモレキユラーシービングカ
ーボン〔武田薬品工業(株)製〕などが使用される。 この発明の特長は、使用する主原料として、容
易に入手可能で、しかも再生産可能なバイオマ
ス、とりわけ、農産，林産，水産，畜産などから
発生する廃資源、および、あるいは、公共下排
水，し尿，各種工場排水，各種産業廃棄物などの
生物的処理から副生する汚泥類などが有利に使用
できること、および、本発明の方法によるエタン
発酵を行なうことによつて、上記主原料として使
用するバイオマスの一種の微生物学的な廃棄物処
理，排水処理を行なうことに相当すること、など
をあげることができる。さらに、原油や天然ガス
からの現行エタン製造法に較べると、主原料が再
生産可能なバイオマスであるから枯渇する恐れの
ないこと、微生物の作用を利用する反応であるか
ら比較的低温，低圧の緩和な条件のもとで製造で
きること、本発明の方法に使用する微生物の生成
するバイオガス中には、エタン以外の副生ガスと
して炭酸ガスがその大部分を占め、従つてエタン
の精製が容易であり、製品の純度も高いこと、な
どの特長があげられる。 以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説
明する。 実施例 １ 300ml三角フラスコに第１表に示す培地を50ml
づつ張込み、120℃，15分間加圧蒸気滅菌し、前
培養した各種菌株の１白金耳づつを接種し、25℃
（カビの場合）、または30℃（酵母，細菌，放線菌
の場合）で、それぞれ１〜２日間（細菌），２〜
３日間（酵母），３〜５日間（放線菌），５〜７日
間（カビ），往復振とう培養機（カビの場合；７
cm振幅，120cpm），または回転振とう培養機（酵
母，細菌，放線菌の場合，回転半径７cm，
180rpm）で培養した。 このようにして得られた培養液10mlを34ml容の
滅菌試験管に（カビの場合）、または培養液５ml
を13mlの滅菌試験管に（酵母，細菌，放線菌の場
合）、それぞれ採取し、25℃（カビの場合）また
は30℃（酵母，細菌，放線菌の場合）で５時間
（カビ，酵母の場合）、または６時間（細菌，放線
菌の場合）、往復振とう機にかけてバイオガスを
発生させた。 往復振とう終了後、試験管上方の空間部からガ
スシリンジでそれぞれ２mlのガスを抜きとり、本
文記載の方法でガスクロマトグラフイーにかけ
て、エタン生成速度を算出した。その結果を第２
表に示した。

【表】

【表】

【表】 実施例 ２ 300ml三角フラスコに、下水処理場から採取し
た濃縮汚泥（固形分含有率：2.0％；有機質含有
率：1.0％）を50mlづつ張込み、120℃，15分間加
圧蒸気減菌した後、前培養したRhizopus
japonicus IFO 4758およびRhodotorula glutinis
IFO 0389のそれぞれ１白金耳づつを接種し、25
℃で７日間回転振とう培養機で培養した。 この培養液10mlを34ml容の滅菌試験管にそれぞ
れ採取密栓し、25℃で５時間往復振とう機にかけ
て、バイオガスを発生させ、試験管上方の空間部
からガスシリンジでそれぞれ２mlのガスを抜きと
り、本文記載の方法でガスクロマトグラフイーに
かけてエタン生成速度を算出した。 その結果、Rhizopus japonicus IFO 4758では
約0.9nl／ml・hr，Rhodotorula glutinis IFO
0389では1.8nl／ml・hrであつた。 実施例 ３ 2.6のミニジヤーフアーメンターに、第１表
に示す酵母用の培地１を仕込み、120℃，20分
間オートクレーブに入れて滅菌し、冷却後、実施
例１に準じた方法で振とう培養したRhodotorula
glutinis IFO 0389の培養液50mlを移植し、0.1^VVM
の無菌空気を通気し、撹拌回転数400rpm，培養
温度30℃で４日間培養した。 この全培養期間を通じて、排気を10％苛性ソー
ダー液槽，水洗槽，水分分離槽に順次導いて不純
ガスを除去し、ついでゼオラムＡ―３〔東洋ソー
ダ工業(株)製〕の層を通過させてさらに不純ガスを
吸着除去し、通過ガスをゼオラムＡ―４〔東洋ソ
ーダ工業(株)製〕の充填管に導びき、吸着したエタ
ンを真空吸引して脱着回収した。得られたエタン
は約1.4mgであつた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エタンを生成しうる能力を有する微生物を、
   液体培地中に好気的に培養し、培養液中および気
   相中にエタンを生成させ、これを採取することを
   特徴とする微生物によるエタンの製造法。