JPWO2020191442A5 - - Google Patents

Description

後述する特許請求の範囲および前述の明細書において、明白な言語または必要な含意により、文脈上他の意味に解する場合を除き、単語「含む（comprise）」または「含む（comprises）」もしくは「含む（comprising）」などの変形体は、包括的な意味で使用され、すなわち、規定の特徴の存在を明記するが、さまざまな実施形態におけるさらなる特徴の存在または追加を除外しない。

本発明は、以下の態様を含む。
［１］
二酸化炭素ガス流から水素ガス流を発生させるための方法であって、
（ｉ）光合成ステップにおいて、藻類源を使用して、第１の廃二酸化炭素ガス流を有機供給原料に変換することと、
（ｉｉ）生物分解ステップにおいて、生物を使用して、前記有機供給原料を第１の水素ガス流およびガス状副生成物に変換することと
を含む、方法。
［２］
ステップ（ｉｉ）のガス状副生成物を捕集することと、前記ガス状副生成物を濾過して、第２の廃二酸化炭素ガス流を単離することとをさらに含む、［１］に記載の方法。
［３］
前記第２の廃二酸化炭素流をステップ（ｉ）に移すことをさらに含む、［２］に記載の方法。
［４］
ステップ（ｉ）が、光子源が装着された微生物リアクター中で実施される、［１］から［３］のいずれかに記載の方法。
［５］
ステップ（ｉｉ）が、好気性生物分解ステップおよび嫌気性生物分解ステップを含む、［１］から［４］のいずれかに記載の方法。
［６］
前記好気性生物分解ステップが、前記嫌気性生物分解ステップに先立って実施される、［５］］に記載の方法。
［７］
前記嫌気性生物分解ステップに先立って、前記好気性生物分解ステップの生成物の少なくとも一部が、ステップ（ｉ）の前記藻類源と混合される、［６に記載の方法。
［８］
ステップ（ｉｉ）が、１つまたは複数の生物分解リアクター中で実施される、［１］から［７］のいずれかに記載の方法。
［９］
ステップ（ｉ）および／または（ｉｉ）の温度を調節することをさらに含む、［１］から［８］のいずれかに記載の方法。
［１０］
前記第１の廃二酸化炭素ガス流が、炭化水素源から二次水素ガス流を形成するガス改質装置から発生される、［１］から［９］のいずれかに記載の方法。
［１１］
ステップ（ｉ）および／または（ｉｉ）の温度が、前記ガス改質装置から発生される熱の少なくとも一部を利用することによって調節される、［９］に従属する［１０］に記載の方法。
［１２］
前記炭化水素源が天然ガスである、［１０］または［１１］に記載の方法。
［１３］
前記ガス状副生成物を濾過して、廃炭化水素ガス流を単離することをさらに含む、［１］から［１２］のいずれかに記載の方法。
［１４］
前記廃炭化水素ガス流を使用して前記炭化水素源を補完する、［１０］から［１２］のいずれかに従属する［１３］に記載の方法。
［１５］
前記第１の水素ガス流が前記二次水素ガス流を補完する、［１０］から［１４］のいずれかに記載の方法。
［１６］
前記第１の廃二酸化炭素ガス流が、石炭またはガス火力発電所から発生される、［１］から［９］のいずれかに記載の方法。
［１７］
水をステップ（ｉ）に供給することをさらに含む、［１］から［１６］のいずれかに記載の方法。
［１８］
ステップ（ｉ）および／または（ｉｉ）で発生したバイオマス廃棄物流を捕集することをさらに含む、［１］から［１７］のいずれかに記載の方法。
［１９］
二酸化炭素ガス流から水素ガス流を発生させる方法であって、
（ｉ）第１の廃二酸化炭素ガス流と藻類源とを混合して、有機供給原料を形成することと、
（ｉｉ）第１の生物分解ステップにおいて、前記有機供給原料を処理し、第１の生物分解生成物を生成することと、
（ｉｉｉ）第２の生物分解ステップにおいて、前記第１の生物分解生成物を処理して、水素ガスを生成することと
を含み、ステップ（ｉｉｉ）に先立って、前記第１の生物分解生成物の少なくとも一部を、ステップ（ｉ）の前記藻類源と混合する、方法。
［２０］
前記第１の生物分解ステップが好気性であり、前記第２の生物分解ステップが嫌気性である、［１９］に記載の方法。
［２１］
他の点では、［１］から［１８］のいずれかに規定のとおりである、［１９］または［２０］に記載の方法。
［２２］
［１］から［２１］のいずれかに記載の方法を用いて発生される水素。
［２３］
発電ステップにおいて、［１］から［２１］のいずれかに従って水素ガス流を発生させることと、燃料源として水素ガス流を使用することとを含む、発電方法。
［２４］
前記発電ステップが、前記水素ガス流を燃料電池に通過させ、それによって発電することを含む、［２３］に記載の方法。
［２５］
前記発電ステップが、前記水素ガス流で可燃燃料を富化して水素富化燃料を生成することと、前記水素富化燃料を燃焼させて発電機を駆動することとを含む、［２３に記載の方法。
［２６］
第１の廃二酸化炭素ガス流が、石炭またはガス火力発電所から発生される、［２３］から［２５］のいずれかに記載の方法。
［２７］
二酸化炭素ガス流から水素ガス流を発生させるためにシステムであって、
藻類源を使用して第１の廃二酸化炭素ガス流を有機供給原料に変換するように構成されている光合成リアクターであり、二酸化炭素ガス流を受け取るための入口および有機供給原料用出口を有する、光合成リアクターと、
有機供給原料を受け取るために前記有機供給原料用出口と連結されている入口を含む生物分解リアクターであり、生物を使用して、前記光合成リアクターからの有機供給原料を水素ガス流に変換するように構成されている、生物分解リアクターと
を含む、システム。
［２８］
前記生物分解リアクター中で発生した水素ガス流を受け取り、貯蔵するための前記生物分解リアクターと流体連結されている水素貯蔵容器をさらに含む、［２７］に記載のシステム。
［２９］
前記生物分解リアクター中で発生する二酸化炭素を前記光合成リアクターに輸送するための補助二酸化炭素供給ラインであって、二酸化炭素以外のガスを濾過するためのフィルターを含む補助二酸化炭素供給ラインをさらに含む、［２７］または［２８］に記載のシステム。
［３０］
前記光合成リアクターおよび生物分解リアクターのそれぞれを加熱するように構成されている１つまたは複数の熱交換器をさらに含む、［２７］から［２９］のいずれかに記載のシステム。
［３１］
炭化水素を第２の水素ガス流および前記第１の廃二酸化炭素ガス流に変換するためのガス改質装置をさらに含み、
前記第２の水素ガス流が、前記水素貯蔵容器に流体連結されており、
前記第１の廃二酸化炭素ガス流が、前記光合成リアクターに流体連結されている、
［２７］から［３０］のいずれかに記載のシステム。
［３２］
前記熱交換器が、前記ガス改質装置によって発生した熱を前記光合成リアクターおよび／または前記生物分解リアクターに移すように構成されている、［３０］に従属する［３１］に記載のシステム。
［３３］
前記生物分解リアクター中で発生した炭化水素を前記ガス改質装置に移すために、前記生物分解リアクターと前記ガス改質装置とを接続する補助炭化水素供給ラインであって、炭化水素以外のガスを濾過するためにフィルターを含む補助炭化水素供給ラインをさらに含む、［３１］または［３２］に記載のシステム。
［３４］
前記光合成リアクターの上流と流体連結している燃焼室であって、燃料源を燃焼して、前記第１の廃二酸化炭素ガス流を発生させるように構成されている、燃焼室をさらに含む、［２７］から［３０］のいずれかに記載のシステム。
［３５］
前記光合成リアクターおよび／または前記生物分解リアクターが、可搬型構造体上に設置される、［２７］から［３４］のいずれかに記載のシステム。
［３６］
前記光合成リアクターおよび／または前記生物分解リアクターに水を供給するための給水部をさらに含む、［２７］から［３５］のいずれかに記載のシステム。
［３７］
前記光合成リアクターおよび／または前記生物分解リアクターが、それぞれ、複数のリアクターを含む、［２７］から［３３］のいずれかに記載のシステム。
［３８］
前記生物分解リアクター中で形成された生成物の少なくとも一部を前記光合成リアクターに移送するための移送ラインをさらに含む、［２７］から［３７］のいずれかに記載のシステム。
［３９］
前記光合成リアクター中の発泡を防止するように構成されている光合成消泡剤および／または前記生物分解リアクター中の発泡を防止するように構成されている生物分解消泡剤をさらに含む、［２７］から［３８］のいずれかに記載のシステム。
［４０］
前記光合成リアクターおよび／または前記生物分解リアクターを制御するためのコントローラーをさらに含む、［２７］から［３９］のいずれかに記載のシステム。
［４１］
空気を前記生物分解リアクターに供給するための給気部をさらに含む、［２７］から［４０］のいずれかに記載のシステム。
［４２］
前記給気部が、前記給気部によって供給される空気から生物学的物質を濾過するための生物学的フィルターを含む、［４１］に記載のシステム。
［４３］
水素を発生させるための、［２７］から［４２］のいずれかに記載のシステムの使用。
［４４］
［２７］から［４２］のいずれかに記載のシステムを含む水素車用燃料補給所。

Claims (34)

1. 二酸化炭素ガス流から水素ガス流を発生させるための方法であって、
   （ｉ）光合成ステップにおいて、藻類源を使用して、第１の廃二酸化炭素ガス流を有機供給原料に変換することと、
   （ｉｉ）好気性生物分解ステップおよび嫌気性生物分解ステップを含む生物分解ステップにおいて、生物を使用して、前記有機供給原料を第１の水素ガス流およびガス状副生成物に変換することと
   を含む、方法。
2. ステップ（ｉｉ）のガス状副生成物を捕集することと、前記ガス状副生成物を濾過して、第２の廃二酸化炭素ガス流を単離することとをさらに含み、さらに任意選択により前記第２の廃二酸化炭素流をステップ（ｉ）に移すことを含む、請求項１に記載の方法。
3. ステップ（ｉ）が、光子源が装着された微生物リアクター中で実施される、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記好気性生物分解ステップが、前記嫌気性生物分解ステップに先立って実施される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記嫌気性生物分解ステップに先立って、前記好気性生物分解ステップの生成物の少なくとも一部が、ステップ（ｉ）の前記藻類源と混合される、請求項４に記載の方法。
6. ステップ（ｉｉ）が、１つまたは複数の生物分解リアクター中で実施される、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記第１の廃二酸化炭素ガス流が、天然ガスなどの炭化水素源から二次水素ガス流を形成するガス改質装置から発生される、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. ステップ（ｉ）および／または（ｉｉ）の温度が、前記ガス改質装置から発生される熱の少なくとも一部を利用することによって調節される、請求項７に記載の方法。
9. 前記ガス状副生成物を濾過して、廃炭化水素ガス流を単離することをさらに含み、前記廃炭化水素ガス流を使用して前記炭化水素源を補完する、請求項７または８に記載の方法。
10. 前記第１の水素ガス流が前記ガス改質装置から発生される前記二次水素ガス流を補完する、請求項７から９のいずれか一項に記載の方法。
11. ステップ（ｉ）および／または（ｉｉ）で発生したバイオマス廃棄物流を捕集することをさらに含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記ステップ（ｉ）およびステップ（ｉｉ）が同じリアクターで生じることができる、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 二酸化炭素ガス流から水素ガス流を発生させる方法であって、
    （ｉ）第１の廃二酸化炭素ガス流と藻類源とを混合して、有機供給原料を形成することと、
    （ｉｉ）第１の生物分解ステップにおいて、前記有機供給原料を処理し、第１の生物分解生成物を生成することと、
    （ｉｉｉ）第２の生物分解ステップにおいて、前記第１の生物分解生成物を処理して、水素ガスを生成することと
    を含み、ステップ（ｉｉｉ）に先立って、前記第１の生物分解生成物の少なくとも一部を、ステップ（ｉ）の前記藻類源と混合する、方法。
14. 前記第１の生物分解ステップが好気性であり、前記第２の生物分解ステップが嫌気性である、請求項１３に記載の方法。
15. 他の点では、請求項１から１２のいずれか一項に規定のとおりである、請求項１３または１４に記載の方法。
16. 発電ステップにおいて、請求項１から１５のいずれか一項に従って水素ガス流を発生させることと、燃料源として水素ガス流を使用することとを含む、発電方法。
17. 前記発電ステップが、
    － 前記水素ガス流を燃料電池に通過させ、それによって発電すること、または
    － 前記水素ガス流で可燃燃料を富化して水素富化燃料を生成することと、前記水素富化燃料を燃焼させて発電機を駆動すること
    を含む、請求項１６に記載の方法。
18. 二酸化炭素ガス流から水素ガス流を発生させるためにシステムであって、
    藻類源を使用して第１の廃二酸化炭素ガス流を有機供給原料に変換するように構成されている光合成リアクターであり、二酸化炭素ガス流を受け取るための入口および有機供給原料用出口を有する、光合成リアクターと、
    有機供給原料を受け取るために前記有機供給原料用出口と連結されている入口を含む生物分解リアクターであり、生物を使用して、前記光合成リアクターからの有機供給原料を水素ガス流に変換するように好気性生物分解リアクターおよび嫌気性生物分解リアクターとして構成されている、生物分解リアクターと
    を含む、システム。
19. 前記好気性生物分解リアクターが、前記嫌気性生物分解リアクターとは別々のリアクターとして構成されている、請求項１８に記載のシステム。
20. 前記光合成リアクターと前記生物分解リアクターが一つの同じユニットである、請求項１８に記載のシステム。
21. 前記生物分解リアクター中で発生する二酸化炭素を前記光合成リアクターに輸送するための補助二酸化炭素供給ラインであって、二酸化炭素以外のガスを濾過するためのフィルターを含む補助二酸化炭素供給ラインをさらに含む、請求項１８から２０のいずれか一項に記載のシステム。
22. 炭化水素を第２の水素ガス流および前記第１の廃二酸化炭素ガス流に変換するためのガス改質装置をさらに含み、
    前記第２の水素ガス流が、水素貯蔵容器に流体連結されており、
    前記第１の廃二酸化炭素ガス流が、前記光合成リアクターに流体連結されている、
    請求項１８から２１のいずれか一項に記載のシステム。
23. 前記生物分解リアクター中で発生した炭化水素を前記ガス改質装置に移すために、前記生物分解リアクターと前記ガス改質装置とを接続する補助炭化水素供給ラインであって、炭化水素以外のガスを濾過するためにフィルターを含む補助炭化水素供給ラインをさらに含む、請求項２２に記載のシステム。
24. 前記生物分解リアクター中で形成された生成物の少なくとも一部を前記光合成リアクターに移送するための移送ラインをさらに含む、請求項１８から２３のいずれか一項に記載のシステム。
25. 二酸化炭素を含むガス流から二酸化炭素を隔離するプロセスであって、
    光合成ステップにおいて、藻類源を使用して前記ガス流中の前記二酸化炭素を有機供給原料に変換することと、
    好気性生物分解ステップにおいて、生物を使用して、前記有機供給原料を、精製バイオマスに変換することとを含む、プロセス。
26. 前記好気性生物分解ステップ（ｉｉ）から発生される前記精製バイオマスの少なくとも一部が移されて、前記光合成ステップ（ｉ）における前記藻類源と混合される、請求項２５に記載のプロセス。
27. ステップ（ｉｉ）から発生される前記精製バイオマスを、生物分解ステップ（ｉｉｉ）において生物を使用して変換することによって、水素が発生される、請求項２５または請求項２６に記載のプロセス。
28. 前記生物分解ステップ（ｉｉｉ）が嫌気性である、請求項２７に記載のプロセス。
29. 前記プロセスが、他の点では、請求項１から１２のいずれかに記載のとおりである請求項２５から２８のいずれか一項に記載のプロセス。
30. 二酸化炭素ガス流からグルコースの産生を増加させるプロセスであって、
    光合成ステップにおいて、藻類源を使用して前記二酸化炭素ガス流をグルコースを含む有機供給原料に変換することと、
    グルコースを含む前記有機供給原料を好気性生物分解ステップに供してバイオマスを産生することとを含み、
    前記好気性生物分解ステップにおいて産生されるバイオマスの一部が藻類光合成ステップに再循環され、それにより前記有機供給原料中のグルコースの産生が増加する、プロセス。
31. ステップ（ｉ）で発生された前記グルコースを、生物分解ステップ（ｉｉｉ）において生物を使用して変換することによってアルコールが発生される、請求項３０に記載のプロセス。
32. 前記生物分解ステップ（ｉｉｉ）が嫌気性である、請求項３１に記載のプロセス。
33. 前記アルコールがメタノールを含む、請求項３１または３２に記載のプロセス。
34. 前記プロセスが、他の点では、請求項１から１２のいずれかに記載のとおりである請求項３０から３３のいずれか一項に記載のプロセス。