JPS6349999B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6349999B2
JPS6349999B2 JP61054696A JP5469686A JPS6349999B2 JP S6349999 B2 JPS6349999 B2 JP S6349999B2 JP 61054696 A JP61054696 A JP 61054696A JP 5469686 A JP5469686 A JP 5469686A JP S6349999 B2 JPS6349999 B2 JP S6349999B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
methane
reactor
substrate
rate
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.)
Expired
Application number
JP61054696A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS62236489A (ja
Inventor
Nobuyuki Kitaura
Yoshimasa Takahara
Shiro Nagai
Naomichi Nishio
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP61054696A priority Critical patent/JPS62236489A/ja
Priority to PCT/JP1987/000156 priority patent/WO1993013213A1/ja
Priority to US07/093,497 priority patent/US4921799A/en
Publication of JPS62236489A publication Critical patent/JPS62236489A/ja
Publication of JPS6349999B2 publication Critical patent/JPS6349999B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • 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〕 本発明はメタンの製造方法に関し、更に詳細に
は、固定化した微生物を用いて、ガス状の原料か
ら直接メタンを合成する新規な方法に関する。 したがつて本発明は、メタン製造の技術分野の
みでなく、微生物工業、発酵工業、酵素工業等バ
イオテクノロジーの技術分野において重要な役割
を果すものであり、更には、メタノール、シアン
化水素、アセチレンその他各種の有機工業薬品の
原料としてメタンが広く用いられることからし
て、本発明は化学工業の技術分野でも広く重用さ
れるものである。 〔従来の技術〕 従来、メタンを微生物を用いて工業的に製造す
るシステムは存在せず、屎尿、下水処理における
嫌気的消化法により、あるいは堆肥その他の有機
性廃棄物の腐敗等によつて、副生成物として副生
するメタンを利用していたにすぎず、しかもそれ
は、高分子有機物を汚泥等に含まれている微生物
によつて分解して低分子化合物化し最終的にメタ
ンとするものであつて、ガス状の低分子原料から
メタンを生合成するものではない。 最近になつて、第2図に図示したような装置を
用いてメタンを製造するシステムが開発された。
それは、窒素源、無機塩類などの補助的栄養源を
含む液体培地11中にメタン生成菌12を浮遊さ
せ、炭酸ガス、水素ガスを発酵槽外部13から液
体培地中に強制的に通気供給するとともに、撹拌
翼14による機械的撹拌(通気撹拌型発酵槽1
5)あるいはドラフトチユーブ16(気泡塔型発
酵槽17)によつて、通気孔18からの気泡19
を微粒化し、気液界面を大きくさせると同時に、
培養液中に気泡を長く滞留させることにより、培
養液中への炭酸ガス、水素ガスの溶解速度を促進
させ、メタン生成菌により生化学的反応を起さ
せ、生成ガスを得るものであつて、このシステム
もメタンを、原料ガスから、直接気相反応によつ
て生合成するものではないし、後記するように、
メタンの生成率が低い等の欠点があるため工業的
に使用することはできない。 このように、低分子の原料ガスを用いて、気相
反応によつてメタンを直接生合成する技術は全く
知られていないし、ましてや、固定化微生物を用
いてメタンを生化学的に合成する技術に至つて
は、その技術課題そのものすら知られていないの
が現状である。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は、有機廃棄物の分解処理過程において
副次的に生成するメタンを利用するシステムでは
なく、工業的にメタンを大量に且つ純粋な状態で
生化学的に合成するシステムを開発する目的でな
されたものである。 そこで、上記目的達成のために、前記した先行
技術の内、通気撹拌式又は気泡塔式発酵槽を用い
るシステムに着目した。 しかしながら、この既知のシステムは、具体的
には、次のような欠点を有していることが判つ
た。 1 通気撹拌型発酵槽では、機械的撹拌のために
必要な動力が大きい。 2 大量の液体、大きな液深が必要である。 3 炭酸ガス、水素ガスが難溶性であるために、
供給ガスのほとんどは気泡となつて、液体表面
に達することとなり、メタン生成菌との接触効
率が極めて低い。 4 メタン生成菌の基質消費速度に見合つた基質
ガスの供給ができないために、連続化が難し
い。 5 ガスの溶解速度に応じた供給を必要とするた
め、一方のガスを余剰放出せざるを得ない。 〔発明の構成〕 本発明は、上記欠点を解決して、純粋なメタン
を大量に且つ経済的に製造する工業的製法を開発
するためになされたものである。 この目的達成のために、広く研究を行つた結
果、生成メタンガスの収率を上げるためには、原
料ガス濃度を上げ、且つメタン生成菌との接触率
も高める必要があるとの知見を得た。従来システ
ムのように、培養液中に原料ガスを溶解せしめた
り気泡状にして供給していたのではガス濃度を充
分に高めることができない。そこで、原料ガス濃
度を高めるためのシステムについて完全に発想を
転換して検討した結果、原料ガスをガス状のまま
直接供給して微生物と接触せしめ、生合成を行わ
しめるという新規な技術を着想するに到つた。 以下本発明を、本発明を実施するための装置の
1例として図示した第1図の装置を参照しながら
詳細に説明する。 リアクター1内には固定化した微生物を保持し
ておく。微生物の固定化は常法によつて行い、担
体結合法(共有結合法、イオン結合法、物理的吸
着法)、架橋法、包括法のいずれもが使用できる。 微生物は、球形、円筒形、粒状その他適宜の形
状に固定化した後リアクター1内に充填したり、
リアクターの器壁に直接固定化したり、内面及
び/又は外面に微生物を固定化したホローフアイ
バーを多数リアクター内に充填したり、微生物を
固定化した(多孔質)プレートを1枚又はそれ以
上垂直又は水平にリアクター内に充填したり、上
記した成形固定化菌体を小さなカラムに充填した
後これを多数リアクター内に充填したりして、リ
アクターを構成する。 微生物としては、メタン生成菌であればすべて
の菌を使用することができる。具体的には、広島
市下水処理場の消化汚泥から単離したグラム陰性
メタン生成菌HU株(広島大学工学部 永井研究
室保存菌株、自由分譲可)、Methanobacterium
thermoautotrophicum、M.formicicum、といつ
たメタノバクテリウム属菌;Methanococcus
vanieliiといつたメタノコツカス属菌;
Methanosaricina barkeriiといつたメタノサリ
シナ属菌などが単独で又はこれらを混合して使用
できる。また、このように菌を単離することな
く、例えばメタン消化汚泥といつた菌源となるも
のを直接固定して本発明に利用することも可能で
ある。 窒素源、無機塩類といつた補助的栄養源を含む
液体2を調節弁3によつて噴出管4からメタン生
成菌を固定した担体上に噴霧、滴下、ないし流下
せしめる。必要がある場合には、これらの栄養液
は予じめ担体に保持せしめておいてもよい。 栄養液2の滴下と同時に、リアクター下部パイ
プ5から調節弁6を介して適当な組成とした基質
ガスを供給し、担体上に固定したメタン生成菌及
び栄養液と接触せしめて目的とするメタンガスを
生成せしめる。原料となる基質ガスの種類及びそ
の組成は、使用菌株によつて異る場合があるの
で、使用菌株にしたがつて最適なものを選択する
必要がある。例えばHU株の場合は、原料として
水素ガスと炭酸ガスを使用し、H2/CO2比は1
よりも大きい方がよく、特に4以上とするとメタ
ンの生成率が大巾に上昇し、工業化には特に適し
ている。このために、生成ガス出口7にガス分析
計(図示せず)を設けて生成ガスの分析を行つ
て、基質ガス入口に設けた調節弁6を作動せし
め、基質ガスの混合比及び/又はその供給量、供
給速度を、メタン生成の最適値に調節するように
するのが好適である。 リアクター1は、加温ないし保温のためにその
周囲をジヤケツトで囲み、その中に調温水、調温
気体を流したり、電熱線を配設したりして、メタ
ン生成反応を促進するようにしてもよい。また、
上記とは逆に、基質ガスの供給を、リアクター上
方から行ない、生成ガスをリアクター下部から取
り出すことも可能である。そしてまた、集液槽8
内に落下してきた栄養液は、そのまま廃棄するこ
となく、液出口9よりポンプ及びパイプを介して
(図示せず)栄養液タンク2へ戻してやつて循環
使用すると、その経済性が更に高まる。また必要
ある場合にはリアクター内を加圧下におくと、ガ
スの溶解度が高まつて反応速度を増大させること
ができる。 このようにして生成したメタンガスは、生成ガ
ス出口7を通つて、ガス貯蔵10内に集める。 実施例 1〜2 担体としてゼオライト(粒径7.1〜12.6mm)を
使用し、これに広島大学工学部永井研究室で純粋
分離した保存菌HU株を担体吸着法によつて固定
せしめた。 このようにして担体に固定せしめたメタン生成
菌を第1図のリアクター(リアクター容量75ml)
に充填し、第1図に図示した装置を用いて、下記
の条件でメタン発酵を行つた。 発酵温度:37℃ 栄養液の供給速度:リアクターあたり25〜30ml/
ガス供給速度:109.8ml/時間
【表】
【表】 その結果、次のような結果が得られた。
【表】 以上の結果からも明らかなように、本発明によ
れば、H2及びCO2からメタンガスが直接生合成
することができ、特に実施例1からも明らかなよ
うに、基質ガスの組成、つまりH2/CO2比が4
以上の場合に特にメタンの生成率が大巾に上昇す
る。 実施例 3 担体として、ゼオライト、発泡レンガ、無機発
泡体の3種類(粒径7.1〜12.6mm)を使用し、図
示した装置を用いて次の条件より実施例1、2と
同様の操作をくり返して、炭酸ガスと水素ガスと
からメタン発酵を行つた。 リアクター実容量:75ml 発酵温度:37℃ 固定化菌体量:リアクターあたりの乾菌体量
【表】 栄養液の供給速度:リアクターあたり25〜30ml/
日 基質ガス供給速度:リアクターあたり4759ml/日 基質ガス組成(%):H281.5、CO218.5 そして、次のような結果が得られた。
【表】 この結果から明らかなように、担体の種類に関
係なく、菌体量が一定であれば、CH4への転換率
供給CO2に対する生成CH4もほぼ一定で、極めて
効率的に、メタンが生成された。 (発明の効果) 以上詳述したように、本発明によれば、原料基
質ガスからメタンを直接生合成できるという全く
新規にな効果が奏されるばかりでなく、次のよう
な卓越したメリツトがあるために、大規模な工業
的な合成法として大きなスケールで本発明を実現
することができ、工業的方法として特にすぐれて
いる: 1 液の撹拌、基質ガスの通気に要する動力は全
く不要である。気液接触面積が大きい。 2 基質ガスとメタン生成菌との接触効率を高め
ることができ、その結果、リアクターを小さく
することができる。 リアクター内の基質ガスの流れは、ガス供給
速度に従うため、ガスが気泡となつて液体表面
に達することがない。 3 メタン生成菌の基質消費速度に見合つた基質
ガスの供給が可能になり、連続化を図れる。 4 炭酸ガス:水素ガスの比を理論値に沿つて供
給することができる。 5 リアクター内に適当な空隙率が存在するの
で、生成したガスは自由にリアクター内を通過
できる。 そのうえ、本発明によれば、基質ガスを下部か
ら供給した場合、生成メタンガスは残部の基質ガ
スとともに上昇するが、上昇するに従つて基質ガ
スは消費され、メタンリツチになる。逆に上部か
ら基質ガスを供給した場合は、生成メタンガスは
残部の基質ガスとともに下降するが、下降するに
従つて基質ガスは消費され、メタンリツチとな
る。したがつてリアクターの途中の部分からガス
を採取することにより、メタンのみでなく原料ガ
スをも所定量含有した混合ガスをも得ることもで
き、大変有利である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施するための装置の1例を
図示したものである。第2図は従来から使用され
ているメタン発酵装置を図示したものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 担体に固定化したメタン生成菌を反応容器内
    に保持し、メタン生成菌の表面の少なくとも一部
    が湿るように栄養液を上記反応容器内に供給する
    と共に、メタン生成菌の空隙に水素ガスおよび炭
    酸ガスを4:1以上の割合で直接に供給しつつメ
    タンを生成せしめることを特徴とするメタンの製
    造方法。
JP61054696A 1986-03-14 1986-03-14 メタンの製造方法 Granted JPS62236489A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61054696A JPS62236489A (ja) 1986-03-14 1986-03-14 メタンの製造方法
PCT/JP1987/000156 WO1993013213A1 (en) 1986-03-14 1987-03-13 Fermentation process
US07/093,497 US4921799A (en) 1986-03-14 1987-03-13 Fermentation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61054696A JPS62236489A (ja) 1986-03-14 1986-03-14 メタンの製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62236489A JPS62236489A (ja) 1987-10-16
JPS6349999B2 true JPS6349999B2 (ja) 1988-10-06

Family

ID=12977963

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61054696A Granted JPS62236489A (ja) 1986-03-14 1986-03-14 メタンの製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS62236489A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023153468A1 (ja) * 2022-02-14 2023-08-17 荏原実業株式会社 メタン生成システム及びメタン生成方法
WO2024034541A1 (ja) * 2022-08-08 2024-02-15 荏原実業株式会社 二酸化炭素除去を含むメタンガス生成装置及び方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
HUE054242T2 (hu) * 2006-06-13 2021-08-30 Univ Chicago Rendszer metán elõállítására CO2-ból
JP2010022957A (ja) * 2008-07-22 2010-02-04 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Co2の処理システム及びメタン回収システム
EP2661511B1 (en) 2011-01-05 2016-04-06 The University of Chicago Methanothermobacter thermautotrophicus strain and variants thereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5840090A (ja) * 1981-08-13 1983-03-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd メタン発酵種菌の製造法
JPS5998694A (ja) * 1982-10-18 1984-06-07 オレゴン州 メタンの製造法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5840090A (ja) * 1981-08-13 1983-03-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd メタン発酵種菌の製造法
JPS5998694A (ja) * 1982-10-18 1984-06-07 オレゴン州 メタンの製造法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023153468A1 (ja) * 2022-02-14 2023-08-17 荏原実業株式会社 メタン生成システム及びメタン生成方法
WO2024034541A1 (ja) * 2022-08-08 2024-02-15 荏原実業株式会社 二酸化炭素除去を含むメタンガス生成装置及び方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPS62236489A (ja) 1987-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4921799A (en) Fermentation method
JPS60132698A (ja) 段階式嫌気性反応槽
US20190256872A1 (en) Methods for the Biomethanation of H2 and CO2
EP0073675B1 (en) Continuous fermentation apparatus and process
WO2010131224A2 (en) Bioreactor process for production of hydrogen from biomass
CN104395476B (zh) 用于生产甲烷的工具和方法
CN109321444B (zh) 降流式两步厌氧发酵制取氢烷气的方法及生物膜反应器
JPS6349999B2 (ja)
Kusnere et al. Packing materials for biotrickling filters used in biogas upgrading–biomethanation
JPS59183895A (ja) 燃料ガス製造方法及び装置
JP2000102397A (ja) 微生物による水素の生産方法
Aivasidis Anaerobic treatment of sulfite evaporator condensate in a fixed bed loop reactor
RU2743581C1 (ru) Ферментационная установка для культивирования метанокисляющих бактерий Methylococcus capsulatus
JPH0566109B2 (ja)
JPH04126594A (ja) 廃水処理法
RU2673739C1 (ru) Биореактор и способ ферментации для получения водорода
Farhan et al. Performance of anaerobic reactors during pseudo‐steady‐state operation
JPH07265899A (ja) 油性スラッジおよび有機廃棄物を処理する方法
Küçükağa et al. Development of a novel biochar-made porous monolith for enhanced C1 and H2 fermentation
WO1993013213A1 (en) Fermentation process
CN109642196B (zh) 配备有主动支持物材料的固态发酵反应器
RU2051962C1 (ru) Способ культивирования водородокисляющих бактерий
Lee et al. Examination of immobilized cells in a rotating packed drum reactor for the production of ethanol from D-glucose
Ogbonna Atomisation techniques for immobilisation of cells in micro gel beads
JPS624498A (ja) 有機性廃液の嫌気性消化方法