WO2006067854A1

WO2006067854A1 - 溶液の保存方法、溶液の輸送方法、混合液、水素生成システムおよび輸送船

Info

Publication number: WO2006067854A1
Application number: PCT/JP2004/019334
Authority: WO
Inventors: Akira Koikeda; Yasunori Sugai; Fumiaki Taguchi
Original assignee: Hrein Energy, Inc.; Mic Inc.
Priority date: 2004-12-24
Filing date: 2004-12-24
Publication date: 2006-06-29
Also published as: JPWO2006067854A1

Abstract

　低コストにて、バイオマス資源を長期的に保存することが可能なバイオマス資源を含む溶液の保存方法の提供を目的としている。すなわち、一定以上の期間に亘り、微生物による水素発酵のために用いられるバイオマス資源を含む溶液を保存する溶液の保存方法において、溶液の腐敗を防止する防腐材を投入する投入ステップを具備するものである。このように構成する場合、防腐材が溶液に対して投入されることにより、溶液の腐敗を防止することが可能となる。そのため、溶液が腐敗して、その分量が徐々に減じられるのを防ぐことが可能となる。また、例えば輸送するのに時間の掛かる、輸送船を用いた溶液の輸送も可能となる。

Description

明細書

溶液の保存方法、溶液の輸送方法、混合液、水素生成システムおよび輸送船

技術分野

[0001] 本発明は、バイオマス資源の水素発酵並びにアルコール発酵に係る溶液の保存方法、溶液の輸送方法、混合液、水素生成システムおよび輸送船に関する。

背景技術

[0002] バイオマス資源の有効利用方法としては、水素発酵やアルコール発酵がある力その中でも、特に、次世代エネルギーの有力候補として、水素が注目されている。水素は、燃焼させても水を生成するのみであり、二酸化炭素を排出することがなぐまた各種の有害ガスを発生することもなレ、。そのため、水素は、環境を汚さないクリーンなェネルギ一として、世界的に注目されている。また、水素は、例えば燃料電池のように、直接電気に変換できるという性状も有している。さらに、水素は、比重が軽常温ではサラサラしたガス状物質である、という性状も有している。力 0えて、水素は、生ゴミ（バイオマス）の分解により生成できる性質も備えており、近年、バイオマスからの水素の生成に関して、鋭意、研究が進められている。

[0003] ところで、水素を生成するための原料としては、いずれ枯渴する化石燃料よりも、再利用可能なバイオマス資源の方が、環境的な負荷も小さぐ望ましい。このノくィォマス資源のうち、水素を生成できる代表的なものとしては、糖類が挙げられる。糖類は、 (1)グルコースに代表されるような六炭糖とキシロースに代表される五炭糖、（2)ダルコースのような単糖、グノレコースが 2個結合したセロビオース、およびグノレコースとラタトースが結合したラタトース、（3)数個の糖からなるオリゴ糖、（4)キシリトールやマン二トールのような糖アルコール、（5)多数の糖からなる多糖、（6)主に六炭糖からなるセルロースや主に五炭糖からなるへミセルロース、（7)脂質やたんぱく質と結合してレ、るリポ多糖や糖タンパク、（8)その他の複合糖質等、（9)水飴、シロップ、砂糖きびの搾り汁、砂糖大根の搾り汁等の生もの、（10)黒糖蜜、砂糖や氷砂糖などの糖、などがある。 [0004] また、力かる糖類から水素を生成する水素生成菌は、種々あるが、代表的なものとしては、例えば、谷生重晴氏（横浜国立大学）が分離した水素生成菌（Enterobacter aerogenes；菌株名 E82005株）がある。この水素生成菌は、グルコースから水素を生成することができる。し力ながら、この水素生成菌は、スターチ等は分解することができず、水素を生成することができない。

[0005] ここで、他の水素生成菌としては、本出願の発明者の 1人である、田口文章が発見した、白蟻由来の水素生成菌（Clostridium beijerinckii AM21B:以下、 AM21B菌と略称する）がある。この AM21B菌は、グルコースに代表される六炭糖、キシロースに代表される五炭糖、セロビオースやラタトースのようなオリゴ糖、スターチ、セルロース、へミセルロース、デキストラン等の多糖等、多種類の糖類から、迅速に水素および有機溶媒を生成できる。このため、 AM21B菌は、従来の水素生成菌と比較して、極めて特異的な性質を有する水素生成菌となっている。

[0006] なお、 AM21B菌を用いて水素を生成する技術としては、特許文献としては、特許文献 1および特許文献 2に開示されているものがある。

[0007] 特許文献 1 :特開 2001 - 157595号公報（要約、段落番号 0035— 0039参照）特許文献 2 :特許第 3617528号（段落番号 0033、 0047他参照）

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] 上述したような、燃料として優れた特質を備える水素を大量に製造できれば、各種エネルギー利用手段 (バス等の水素で移動する各種移動手段、水素エネルギーで作動する家電品、様々な生活空間 ·作業空間）で必要とされる使用電力を、水素燃料電池で発電させ、賄う等することができる。それにより、現状の、主として化石燃料の燃焼によりエネルギーを得るという、二酸化炭素の排出を伴なうエネルギー獲得体系を根本的に見直すことも可能となる。また、宇宙へ飛び出すロケットの燃料、各種還元物質としての利用を含め、近い将来、「水素の時代」が到来する可能性も高い。

[0009] ところで、現状では、上述したような AM21B菌等により、バイオマス資源を用いた、水素を生成することに関する一定の目処は立っている。し力ながら、バイオマス資源をどのように輸送 Z保存するかについての、包括的なシステムについては、何等確立されていない。これは、特許文献 1および特許文献 2においても、同様である。ここで、水素生成のためのバイオマス資源としては、育成に長い年月を要する木材よりも、地域によっては一年に何度も収穫することが可能であるなど、生産高の高いサトゥキビの如き作物を活用することが検討されている。そこで、かかるサトウキビなどの砂糖生産のための作物、もしくは、それらの搾り汁を用いる場合、その輸送 Z保存のための包括的なシステムを、低コストにて確立することが、求められている。

[0010] 本発明は上記の事情にもとづきなされたもので、その目的とするところは、低コストにて、バイオマス資源を含む溶液を長期的に保存することが可能な溶液の保存方法、該溶液を長期的に保存しながら輸送することが可能な溶液の輸送方法、該溶液から得られる混合液および混合液から水素を生成する水素生成システムおよび輸送船を提供しょう、とするものである。

課題を解決するための手段

[0011] 上記課題を解決するために、本発明は、一定以上の期間に亘り、微生物による水素発酵のために用いられるバイオマス資源を含む溶液を保存する溶液の保存方法において、溶液の腐敗を防止する防腐材を投入する投入ステップを具備するものである。

[0012] このように構成した場合には、防腐材が溶液に対して投入されることにより、溶液の腐敗を長期に亘つて防止することが可能となる。そのため、溶液が腐敗して、その分量が徐々に減じられるのを防ぐことが可能となる。また、例えば輸送するのに時間の掛かる、輸送船を用いた溶液の輸送も可能となる。また、長期に亘つて溶液の腐敗を防止可能なため、溶液のロスが少なぐ水素生成に必要な溶液の保存/輸送のための包括的なシステムを、低コストにて提供することが可能となる。

[0013] また、他の発明は、一定以上の期間に亘り、微生物によるアルコール発酵のために用いられるバイオマス資源を含む溶液を保存する溶液の保存方法において、上記溶液の腐敗を防止する防腐材を投入する投入ステップを具備するものである。

[0014] このように構成した場合には、防腐材が溶液に対して投入されることにより、溶液の腐敗を長期に亘つて防止することが可能となる。そのため、溶液が腐敗して、その分量が徐々に減じられるのを防ぐことが可能となる。また、例えば輸送するのに時間の掛かる、輸送船を用いた溶液の輸送も可能となる。また、長期に亘つて溶液の腐敗を防止可能なため、溶液のロスが少なぐアルコール発酵に必要な溶液の保存 Z輸送のための包括的なシステムを、低コストにて提供することが可能となる。

[0015] また、他の発明は、上述の発明に加えて更に、溶液は、水素発酵またはアルコール発酵のために用いられる糖質を含む糖類液であると共に、この糖質は、六炭糖、五炭糖、単糖、オリゴ糖、糖アルコール、多糖、複合糖質、前記糖類液よりも糖分の濃度の高い高濃度糖、糖類のいずれかの分類に属すると共に、これらいずれかの分類のうち、単独で、または 2つ以上組み合わせることにより、糖質が構成されているものである。

[0016] このように構成した場合には、溶液として糖質を含む糖類液が用いられると共に、上述の分類に属する成分力糖質が構成されるため、水素発酵またはアルコール発酵に際して、それらの発生量が多い状態となる。

[0017] さらに、他の発明は、上述の各発明に加えて更に、防腐材は、糖類液の濃度を高めるための糖質、塩、ァスコルビン酸、 EDTA、有機酸、海水、クロ口ホルム、アルコール、二酸化炭素のうちのいずれか、またはこれらの組み合わせから構成されるものである。

[0018] このように構成した場合には、いずれの防腐材を糖類液に投入した場合でも、該糖類液の腐敗を防止することができる。すなわち、糖類液の腐敗により、該糖類液の分量が徐々に減少するのを防止することが可能となる。また、かかる腐敗の防止により、輸送船を用いた糖類液の長期輸送も、確実に行うことが可能となる。さらに、例えば水素発酵に、 Clostridium beijerinkii AM21B株を含む水素生成菌を用いた場合には、いずれの防腐材を糖類液に投じた場合でも、後に水素発酵を行うことが可能であり、水素発酵に支障が生じない。

[0019] また、他の発明は、上述の各発明に加えて更に、溶液は、加熱または冷却による温度調整を行わない状態で保存されるものである。このように構成した場合には、加熱または冷却に伴なうエネルギー消費がなくなり、溶液の腐敗を防止するためのエネルギー消費を少なくすることができる。それにより、溶液の腐敗防止を低コストで達成すること力 Sできる。 [0020] さらに、他の発明は、一定以上の期間に亘り、微生物による水素発酵のために用いられるバイオマス資源を含む溶液を保存する溶液の保存方法において、溶液は、水素発酵のために用いられる糖質を含む糖類液であると共に、この糖質は、六炭糖、五炭糖、単糖、オリゴ糖、糖アルコール、多糖、複合糖質、前記糖類液よりも糖分の濃度の高い高濃度糖、糖類のいずれかの分類に属すると共に、これらいずれかの分類のうち、単独で、または 2つ以上組み合わせることにより、糖質が構成されていると共に、溶液から水分を蒸発させて糖質を高濃度化し、溶液の腐敗を防止する蒸発ステツプを具備するものである。

[0021] このように構成した場合には、蒸発ステップを具備することにより、溶液の糖質が高濃度化されるため、仮に微生物が糖類液に入り込んでも、該微生物の体内の浸透圧との関係で、微生物が生存し難くなる。そのため、糖類液の腐敗を長期に亘つて防止することが可能となる。そのため、糖類液が腐敗して、その分量が徐々に減じられるのを防ぐことが可能となる。また、例えば輸送するのに時間の掛かる、輸送船を用いた糖類液の輸送も可能となる。また、長期に亘つて糖類液の腐敗を防止可能なため、糖類液のロスが少なぐ水素生成に必要な糖類液の保存/輸送のための包括的なシステムを、低コストにて提供することが可能となる。

[0022] また、他の発明は、上述の溶液の保存方法の各発明に加えて更に、溶液を貯留する貯留手段を具備し、かつ駆動源を具備して移動可能な輸送手段により溶液を輸送するものである。

[0023] このように構成した場合には、貯留手段に溶液を貯留した状態で、駆動源の駆動により、溶液を輸送することが可能となる。それにより、溶液の腐敗を防止しながら、該溶液を所望の場所まで輸送することが可能となる。

[0024] さらに、他の発明の混合液は、微生物による水素発酵のために用いられるバイオマス資源を含む溶液に対して、該溶液の腐敗を防止する防腐材が投入されるものである。このように構成した場合には、防腐材の投入により、溶液の腐敗が防止される。それにより、溶液の腐敗により、該溶液が徐々に減少するのを防ぐことが可能となる。また、防腐材の投入により溶液の腐敗が防止されるため、例えば輸送船による場合のように、溶液 (混合液）の長期に亘る輸送が可能となる。 [0025] また、他の発明は、上述の混合液の発明に加えて更に、溶液は、水素発酵のために用レ、られる糖質を含む糖類液であると共に、この糖質は、六炭糖、五炭糖、単糖、オリゴ糖、糖アルコール、多糖、複合糖質、糖類液よりも糖分の濃度の高い高濃度糖、糖類のいずれかの分類に属すると共に、これらいずれかの分類の、単独で、または 2つ以上組み合わせることにより、糖質が構成されているものである。

[0026] このように構成した場合には、溶液として糖質を含む糖類液が用いられると共に、上述の分類に属する成分力糖質が構成されるため、混合液は、水素発酵に際して、水素発生量の多い状態となる。

[0027] さらに、他の発明は、上述の混合液の各発明に加えて更に、防腐材は、糖類液の濃度を高めるための糖質、塩、ァスコルビン酸、 EDTA、有機酸、海水、クロ口ホルム、アルコール、二酸化炭素のうちのいずれ力、またはこれらの組み合わせから構成されるものである。

[0028] このように構成した場合には、いずれの防腐材を糖類液に投入した場合でも、該糖類液の腐敗を防止することができる。すなわち、糖類液の腐敗により、該糖類液の分量が徐々に減少するのを防止することが可能となる。また、かかる腐敗の防止により、輸送船を用いた糖類液の長期輸送も、確実に行うことが可能となる。さらに、例えば水素発酵に、 Clostridium beijerinkii AM21B株を含む水素生成菌を用いた場合には、いずれの防腐材を糖類液に投じた場合でも、後に水素発酵を行うことが可能であり、水素発酵に支障が生じない。

[0029] また、他の発明の水素生成システムは、上述の混合液の発明に加えて更に、

Clostridium beijerinckii AM21B株を含む水素生成菌を投入し、水素発酵を行う水素発酵手段を備えるものである。

[0030] このように構成した場合には、混合液に水素生成菌を作用させることで、発酵処理、すなわち水素発酵処理を行わせることができ、この水素発酵処理により水素を生産することができる。特に、 Clostridium beijerinkii AM21B株を含む水素生成菌により水素発酵処理を行うため、他の手法、他の水素生成菌を用いて水素発酵処理を行う場合と比較して、水素生産量を多くすることができる。また、 Clostridium beijerinkii AM21B株を含む水素生成菌は、抵抗性の強い菌種である。このため、各種の防腐材が投入された糖液からでも、水素を良好に生成させることが可能となる。

[0031] さらに、他の発明の輸送船は、上述の混合液の発明に加えて更に、 Clostridium beijerinckii AM21B株を含む水素生成菌を投入し、水素発酵を行う水素発酵手段を備えるものである。

[0032] このように構成した場合には、混合液に水素生成菌を作用させることで、発酵処理、すなわち水素発酵処理を行わせることができ、この水素発酵処理により水素を生産することができる。特に、 Clostridium beijerinkii AM21B株を含む水素生成菌により水素発酵処理を行うため、他の手法、他の水素生成菌を用いて水素発酵処理を行う場合と比較して、水素生産量を多くすることができる。また、 Clostridium beijerinkii AM21B株を含む水素生成菌は、抵抗性の強い菌種である。このため、各種の防腐材が投入された糖液からでも、水素を良好に生成させることが可能となる。また、輸送船での輸送中に水素を生成できるため、輸送期間の有効活用を図ることができる。また、水素の需要がある目的地に到着する際に、即座に水素を提供することができるため、水素生成までの時間的なロス、および陸上における糖類液の輸送コストの低減を図ることができ、エネルギーとしての水素の一層の低価格化を実現することが可能となる。

発明の効果

[0033] 本発明によると、低コストにて、バイオマス資源を長期的に保存することが可能となる。

図面の簡単な説明

[0034] [図 1]本発明の一実施の形態に係る糖類液の保存方法/輸送方法の処理ステップを示す図である。

[図 2]図 1の糖類液の保存方法/輸送方法において、糖類液の腐敗を防ぐ物質および物質の性状等を列挙して示す表図である。

発明を実施するための最良の形態

[0035] 以下、本発明のバイオマス資源の保存方法、バイオマス資源の輸送方法、混合液および水素生成システムのうち、その一実施の形態である糖類液の保存方法、糖類液の輸送方法、混合液および水素生成システムについて、糖類液の保存方法および糖類液の輸送方法を中心に図 1および図 2に基づいて説明する。

[0036] 本発明の糖類液の保存方法、および糖類液の輸送方法においては、糖類液を生成するための作物と、糖類液を貯留するための貯留手段と、糖類液に投入される防腐材と、糖類液を輸送するための輸送手段と、を有する。このうち、糖類液を生成するための作物としては、糖分の含有量の多い農産物であり、かかる作物としては、サツマィモ、ジャガイモ、カボチヤ、ビート、サトウキビ、スイカ等がある。

[0037] ところで、力かる作物を栽培できる地域は、日本国内においては、沖網から北海道まで満遍なく栽培できる訳ではなぐ地域によって栽培可能な作物が限られている。し力も、その収穫量は、概算で 1ヘクタール当たり 50トン程度と限られている。

[0038] これに対して、上述の作物の中でも、サトウキビは、海外における高温多湿な地域で生産され、力かる海外における高温多湿な地域におけるサトウキビの収穫量も国内と比較にならないほど多い。なお、全世界で生産される砂糖 (サトウキビおよびそれ以外の作物から生産される砂糖）の 70%は、ブラジル、インド、中国、タイ、パキスタンおよびメキシコの六力国（サトウキビの生産上位国）のみで、生産されている。

[0039] そこで、以下の説明においては、収穫量の多いサトウキビを原料とする場合について、説明する。

[0040] また、都会から離れた辺鄙な場所 (例えば、ジャングル、または山間地とレ、つた地域 )でサトウキビ等の作物を栽培すると共に、その作物から水素を生成したり、その水素を燃料電池で電気に変換しても、電力（エネルギー）の需要が少なぐ該水素を有効に利用することができない。すなわち、水素は、例えば日本、アメリカなどのように、ェネルギーである水素を大量に消費する国において生産される方が、利用効率およびコストの面で有利である。そこで、サトウキビを、原産国から、例えば日本、アメリカなどのエネルギー需要国に向けて輸出すれば良い。

[0041] し力ながら、例えば日本を始め多くの国では、砂糖およびサトウキビを含む農産物の輸入は、現状では規制の対象となり、直接輸入することが難しい。

[0042] なお、精糖が為された砂糖を購入する場合、精糖のために水素発酵に必要のない余分な工程を経ていると共に、コストが掛かる、という問題がある。

[0043] そこで、本実施の形態では、例えばサトウキビの原産国にて、サトウキビから該サトゥキビの搾り汁を得ると共に、後述するように、この糖類液が砂糖生産に際して、食用となるのに適さない状態で運搬 Z保存している。なお、サトウキビの搾り汁は、糖類液の一例であるが、糖類液は、バイオマス資源を含む溶液である。すなわち、本実施の形態では、サトウキビの搾り汁は、バイオマス資源を含む溶液に対応する。

[0044] ここで、サトウキビから搾り汁を得て、この搾り汁が食用となるのに適さない状態とは、該搾り汁が商品価値を有さない状態のことであり、具体例としては、精糖過程におレ、て砂糖力分離するのにコスト/時間が掛カる物質を混入する場合、人体に有害な物質の混入により食用として適さなくなる場合、一定の腐敗が進行し、食品衛生上などの面から、もはや精糖に適さなくなった場合など力代表例として挙げられる。

[0045] また、上述の搾り汁を貯留する貯留手段としては、石油などを貯留するタンク、ドラム缶などが挙げられる。この貯留手段は、後述する輸送船のみならず、一次保管を行う港湾内に設けられるようにするのが好ましい。

[0046] また、上述のサトウキビの原産国から搾り汁を運搬する過程においては、腐敗が発生し、水素生産のための糖類液の分量が減少してしまう、という問題が生じる。特に、サトウキビは、熱帯または亜熱帯に属する地域で多く栽培されており、高温多湿の環境力も搾り汁を運搬することになるため、例えば輸送船上において、搾り汁の腐敗が急速に進行することが予想される。

[0047] ここで、上述の糖類液を冷凍 Z冷蔵させれば、該糖類液の腐敗を防止することが可能となる。し力ながら、上述の糖類液は、水素生成のための原料となるものであり、コストが低廉であることが望まれている。

[0048] そこで、本実施の形態においては、搾り汁が商品として適さなくさせると共に、該搾り汁の腐敗を防止するための防腐材として、図 2に示す物質を用いている。すなわち、黒蜜糖、砂糖または氷砂糖などの各種糖、グルコース、キシロースなどの糖類、塩、ァスコルビン酸、 EDTA (Ethylene Diamine Tetra- Aceticacid ;エチレンジァミン四酢酸）、酢酸、カテキン、海水、クロ口ホルム、アルコール、二酸化炭素などの各種物質である。なお、防腐材が投入された糖類液は、混合液に対応する。

[0049] これらのうち、砂糖などの糖類（高濃度糖に対応）は、搾り汁が砂糖としての商品価値を有さないようにするために、他の防腐材との併用のみの条件で使用され、搾り汁に対して数パーセントの濃度を占めるように投入される。また、塩は、工業用塩、岩塩などがあり、他の防腐材 (特に、有機酸)と併用する条件下で使用し、かつその併用によって濃度が減じられるようにする。なお、塩の濃度は、 1一 20%の範囲内であれば良いが、 5%程度が最も適切な濃度となっている。また、ァスコルビン酸は、工業用ァスコルビン酸、食塩用ァスコルビン酸がある力缶入りまたはペットボトル入りの状態で市販されているお茶（ァスコルビン酸は酸化防止剤として使用）の濃度と同程度の濃度（0. 1-0. 3%程度）となっている。

[0050] また、 EDTAは、 Na塩または工業用 EDTAなどがあり、アルコールを混入するようにしても良い。また、 EDTAは、希釈化することにより、 pHが低くなるようにしても良い。この EDTAの濃度は、 1一 10%の範囲であれば良いが、 4%程度が最も適切な濃度となっている。さらに、有機酸は、各種の工業用有機酸があり、その中でも例えば蟻酸、酢酸、クェン酸などがある。この有機酸は、塩と併用するのが好ましぐかつその併用によって濃度が減じられるようにする。なお、有機酸の濃度は、 1一 10%の範圏内であれば良いが、 5%程度が最も適切な濃度となってレ、る。

[0051] また、カテキンは、各種食品用のものがあり、その濃度は、 10%— 20%の範囲（お茶の濃度と同程度の濃度）であれば良い。また、海水 (海洋深層水）は、その濃度が 3— 10%の範囲内の濃度であれば良レ、。さらに、クロ口ホルムは、工業用のクロロホルムがあり、その濃度は、数パーセント程度であれば良レ、。なお、クロ口ホルムは、搾り汁を含む水分に対して不溶であるため、貯留手段の底に、クロ口ホルム滴が見える程度に投入される。

[0052] また、アルコールは、各種の工業用アルコールがあり、その中でも例えばメチルァノレコール、エチルアルコール、ァミルアルコールなどがある。かかるアルコールの濃度は、 1一 90%の範囲内であれば良いが、 10%程度が最も適切な濃度となっている。さらに、二酸化炭素は、工業用の二酸化炭素があり、搾り汁に溶融させるものである。かかる二酸化炭素においては、搾り汁に溶融させたものの pHが 4一 6の範囲内にあれば良いが、 pHが 4程度のもの力最も適切となっている。なお、この場合、カロ圧は行わないようにする。

[0053] 次に、搾り汁を輸送する輸送手段について説明する。輸送手段は、陸上においては、搾り汁を搬送可能な、例えばタンクローリ、鉄道におけるタンク貨車などであり、河川においては輸送船などである。また、海洋においては、原油などを搬送するタンカー、飲料水を搬送するウォータータンカーなどがある。

[0054] 以上のような各手段を用いて、本実施の形態では、以下のステップによって、搾り汁を保存/輸送している。以下、図 1に基づいて詳述する。

[0055] ステップ S 1：まず、サトウキビから搾り汁を生成する。搾り汁を生成する場合、サトウキビを細力べ裁断する。そして、裁断されたサトウキビを圧搾機に投入し、ローラ等で該サトウキビを加圧する。すると、搾り汁が生成される。ここで、生成された搾り汁は、貯留容器等に蓄えられる。

[0056] なお、サトウキビから搾り汁を生成すると、その残り滓である、バカスが形成される。

かかるバカスは、搾り汁と共に、貯留手段の内部に投入したままとしても良ぐ搾り汁とは別途活用するようにしても良い。また、搾り汁に対して加熱処理を施し、含まれる水分を減じさせるようにしても良い。

[0057] ステップ S2 :搾り汁が生成された直後に、上述の防腐材を投入する。この投入に際しては、搾り汁を攪拌するのが好ましい。

[0058] ステップ S3 :上述のステップ S 1で生成された搾り汁を、港湾施設のある都市 (場所）まで搬送する。この搬送は、例えばタンクローリ、鉄道におけるタンク貨車、河川における輸送船等を用いて搬送する。そして、港湾施設のある都市まで搬送された搾り汁は、港湾内等の貯留施設 (貯留手段を具備する）において、一次保管をする。

[0059] なお、輸送船に対して、搾り汁を積み込むまでには、通常、一定以上の期間を要する。このため、ステップ S 1の後に、防腐材を投入しない場合には、このステップ S3において、搾り汁に防腐材を投入するようにしても良い。

[0060] ステップ S4 :貯留施設に貯留されている搾り汁を、輸送船で水素生成の必要のある地域 (エネルギー需要のある地域)まで搬送する。この場合、一次保管用の貯留施設から、搾り汁をポンプで汲み上げて、輸送船内の貯留タンクに搾り汁を貯留させる。ここで、搾り汁に対して、未だ防腐材を投入していない場合には、搾り汁の内部に防腐材を投入する。なお、貯蔵タンクには、例えば回転により防腐材の濃度を拡散させるための攪拌手段が設けられるように構成しても良い。 [0061] また、貯蔵タンクは、臭気などの環境面での問題を防止するために、蓋体部を有するものが好ましい。し力ながら、例えば無人の海洋などのように、臭気面での問題が発生しない環境下においては、例えば開閉式の蓋体部を開放させるなどによって、蓋体部が存在しない状態とすることもできる。なお、開閉式の蓋体部を開放させる場合、自然蒸発により、徐々に貯蔵タンク内の搾り汁を減じさせることができる。

[0062] 以上のようにして、搬送されてきた搾り汁に基づいて、需要地域では、水素発酵を実行する。水素発酵に当たっては、白蟻由来の AM21B菌（Clostridium beijerinckii AM2 IB (Journal of Fermentation and Bioengineering 73:244-245, 1992参照））が搾り汁に投入される。この水素発酵に際しては、搾り汁は、水素発酵を行う発酵槽に投入されると共に、該投入後に搾り汁に対して AM21B菌が投入される。この場合、水素発酵を行うための発酵槽が、水素発酵手段に対応する。

[0063] なお、必要に応じて、発酵槽の内部を攪拌するようにしても良い。また、 AM21B菌は、抵抗性の強い菌種である。この AM21B菌は、図 2に列挙した、それぞれの防腐材を投入して防腐対策を講じた後の搾り汁 (混合液)からも、防腐材を投じる前と同様に水素を生成可能であることが確認されている（後述する実施例 2参照）。

[0064] また、搾り汁に投入される水素生成菌は、 AM21B菌が最も好ましいが、その他の水素生成菌の例を挙げれば、 Clostridium sp.No.2株 (Canadian Journal of Microbiology 40:228-233, 1994参照）、 Clostridium sp.X53株（Journal of Fermentation and Bioengineering 81 : 178-180, 1996参照）のようなクロストリジゥム（Clostridium)属に属する水素生成菌がある。し力しながら、水素生成菌は、バイオマスを効率良く処理しつつ、水素を生産するものであれば、各種の水素生成菌を利用することができ、上述の水素生成菌に限定されるものではない。

[0065] 以上のようなステップにより実行される糖類液の保存/輸送方法に関する実験結果を、以下の実施例にて示す。

[0066] (実施例 1)

実施例 1は、サトウキビの保管方法に関するものである。まず、糖濃度 14%のサトウキビの搾り汁に、黒糖を添加し、またはサトウキビの搾り汁を加熱して水分を蒸発させ、糖度を 30%と、高濃度になるように調整した。この高濃度の搾り汁（高糖度液)を、プラスチック製の瓶に入れて密栓し、 40°Cのフランキに一ヶ月間保管した。

[0067] この結果、ごく僅かの水分の蒸散が見られ、糖濃度は若干上昇していた。しかし、高糖度液は、透明で異臭はなぐ標準寒天平板上での集落形成も認められず、雑菌の繁殖した証拠は培養試験によっても観察されなかった。

[0068] (実施例 2)

実施例 2は、防腐材として有機酸を添加したグルコース液から、水素生成を行う場合に関するものである。まず、グノレコースを 10%、有機酸としての酢酸を 3%ずつ溶かした水溶液（酢酸添加糖類液) 450mlを、ガラス容器に入れ、開口部分をゴム栓で塞いだ。この酢酸添加糖類液を 50°Cにして、その状態のまま 10日間放置した。酢酸添加糖類液は、透明で異臭はなぐ雑菌の繁殖した証拠は観察されなかった。

[0069] 1デシリットルの三角フラスコに 50mlの 1 %グルコース加ペプトン '酵母エキス液に AM21B菌を接種し、 37°Cの嫌気性フランキ内で一晩培養した菌液を準備した。翌日 50°Cに 10日間放置した、酢酸添加糖類液 450mlに対して、叙述のー晚培養した菌液 50mlを、嫌気性グローブボックス内で混合し、ゴム栓をつけて嫌気性グローブボッタスの外に出した。この後、 pHコントローラの電極、 pH調整用の 10%Na〇H溶液（ペリスタポンプ）に接続されている管、および排気用管をゴム栓に取り付け、培養液を最適の pH6. 0に調整しながら 37°Cの高温槽で保温して培養を開始した。

[0070] この培養の結果、酢酸添加糖類液を用いた実験培養系においては、酢酸を添加していない糖類液と同じような反応速度で、水素を生成することが観察された。ここで、 AM21B菌についての、酢酸を添カ卩していない糖類液の水素生成の反応に関する実験例について述べる。

[0071] この実験例は、既に出願された特許文献 2に記載されているが、その一例として、ノィォマス (スターチ）から水素を生成する実験例について述べる。まず、澱粉を 7.5g 含む PY培地 1400mlと水素生成菌（Clostridium beijerinkii AM21B株）の前培養菌液 100mlを 3000mlの三角フラスコに加え、 37°Cの恒温水槽内で培養を開始した。保温を開始して 2時間から 3時間経過したころ力発泡が観察され、 7時間から 8時間頃に発生するガス量は最高に達した。 10数時間でガスの発生は収束した。発生した水素ガスは、総計で 3750mlであった。 [0072] 本実施の形態においても、かかる水素ガスの発生量と、ほぼ同じ水素ガスの発生量を得ることが確認された。

[0073] このような構成の糖類液の保存方法および糖類液の輸送方法によれば、防腐材が糖類液に投入されることにより、糖類液の腐敗を長期に亘つて防止することが可能となる。そのため、糖類液が腐敗して、その分量が徐々に減じられてレ、くのを防止することが可能となり、この糖類液に基づいて発生させる水素の分量を確保することができる。また、長期に亘つて糖類液の腐敗を防止できるため、例えば輸送するのに時間の掛かる、輸送船を用いた溶液の輸送も可能となる。

[0074] また、防腐材を糖類液に投入するだけで、糖類液の腐敗を防止可能である。そのため、糖類液に対しては、加熱または冷却による温度調整を行わない状態でも、該糖類液の長期保存が可能となる。それにより、加熱または冷却に伴なうエネルギー消費がなくなり、糖類液の腐敗を防止するためのエネルギー消費を少なくすることができる。それにより、糖類液の腐敗防止を低コストで達成することができる。

[0075] また、長期に亘つて糖類液の腐敗を防止可能なため、糖類液のロスが少なぐ水素生成に必要な糖類液の保存/輸送のための包括的なシステムを、低コストにて提供することが可能となる。

[0076] また、糖類液は、六炭糖、五炭糖、単糖、セロビオース、ラタトース、オリゴ糖、糖ァルコール、多糖、複合糖質、前記糖類液よりも糖分の濃度の高い高濃度糖、糖類のいずれかの分類に属すると共に、これらいずれかの分類のうち、単独で、または 2つ以上組み合わせることにより構成される糖質を含んでいる。ここで、糖質は、他の有機材料と比較して、水素発酵における水素の発生量が多い。そのため、これら糖質に基づいて水素発酵を行わせれば、より多くの水素を得ることができ、水素発生効率を良好にすることができる。

[0077] さらに、防腐材は、糖類液の濃度を高めるための糖質、塩、ァスコルビン酸、 EDT A、有機酸、海水、クロ口ホルム、アルコール、二酸化炭素のうちのいずれか、またはこれらの組み合わせから構成されている。このため、糖類液の腐敗を確実に防止することが可能となる。

[0078] さらに、糖類液の輸送方法においては、貯留タンクに糖類液を貯留し、該糖類液の腐敗を防止しながら、輸送船などが備える駆動源 (エンジンなど）の駆動によって、糖類液を目的地まで搬送することが可能となる。ここで、輸送船などは、例えば高温多湿の熱帯地方または亜熱帯地方を通過することも多生ものにとっては腐敗が発生し易いが、上述の防腐材の投入により、力かる腐敗を確実に防止することが可能となる。

[0079] また、目的地まで搬送された糖類液は、 Clostridium beijerinckii AM21B株から構成される水素生成菌が投入される。それにより、糖類液を原料として、水素発酵を行わせることが可能となる。特に、 Clostridium beijerinkii AM21B株を含む水素生成菌により水素発酵処理を行うため、他の手法を用いて水素発酵処理を行う場合と比較して、水素生産量を多くすることができる。

[0080] また、本実施の形態では、サトウキビを用いて水素を生成している。このように、サトゥキビを用いる場合には、その光合成能力の高さから、空気中の二酸化炭素を大量に吸収し、酸素を生成することが可能であるため、地球温暖化防止に寄与することも可能となる。この面でも、化石燃料を使用する場合と比較して、優れている。

[0081] 以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能となっている。以下、それについて述べる。

[0082] 上述の実施の形態では、糖類液に対して、防腐材を投入する場合について説明している。しかしながら、糖類液を蒸発させ (蒸発ステップを設け）、該糖類液を高濃度化しても良い。このようにしても、糖類（高濃度糖に対応）を糖類液に投入するのと、同等の腐敗防止効果を得ることが可能となる。なお、高濃度化として、好ましい濃度の範囲は、糖度を 10%— 60%である。また、例えば熱帯地方のように、高温（の環境化で糖類液を輸送する場合には、外気の高温下で、例えばドラム缶等の内部に糖類液を入れたままにして、そのまま輸送するようにしても良い。力かる高温の環境下とは、 37°C以上 (好ましくは、 40°C以上）力挙げられる。この温度よりも高い温度で繁殖する微生物（高温菌）は、さほど数が多くなぐしかも炎天下でドラム缶等を放置すると、その内部は、外気よりも温度が高くなるため、このようにしても、糖類液の腐敗防止効果が得られる。

[0083] また、上述の実施の形態では、バイオマス資源を含む溶液として、サトウキビの搾り汁を用いた場合について説明している。し力ながら、バイオマス資源を含む溶液は、サトウキビの搾り汁には限られなレ、。例えば、バイオマス資源として、食品関連廃棄物および Zまたは生活関連廃棄物を用いることができ、かかる食品関連廃棄物および Zまたは生活関連廃棄物を溶液中に含むようにしても良い。なお、食品関連廃棄物および Zまたは生活関連廃棄物としては、例えば、鶏肉や豚肉、魚屑等の動物性廃棄物、オカラ、フスマ、ヌカ、水を加えて練った生地を含む廃棄するパンやパスタ、野菜や果実の汁や絞り粕等の植物性廃棄物、さらには、醤油や焼酎等の絞り粕等が挙げられる。

[0084] また、糖類液は、サトウキビの搾り汁には限られず、例えばてん菜、サツマィモ、ジャガイモ、カボチヤ、ビート、スイカ等の作物の搾り汁を、糖類液としても良い。

[0085] また、上述の実施の形態では、輸送船などの内部では水素生成を行わず、単に輸送するのみとなつている。し力しながら、輸送船の内部に、水素生成のための設備（プラント）を設け、糖類液を輸送しながら、この輸送船の内部において水素を生成するようにしても良い。輸送船の内部に力かる設備を設ける場合、輸送中の間に水素発酵を行えるため、輸送期間の有効活用を図ることができる。また、水素の需要がある目的地に到着する際に、即座に水素を提供することができるため、水素生成までの時間的なロス、および陸上における糖類液の輸送コストの低減を図ることができ、ェネルギ一としての水素の一層の低価格化を実現することが可能となる。

[0086] なお、力かる輸送船の内部には、水素発酵を行うための発酵槽が設けられるが、この発酵槽が水素発酵手段に対応する。また、発酵槽の内部に糖類液が投入された後に、搾り汁に対して AM21B菌が投入される。なお、必要に応じて、発酵槽の内部を攪拌するようにしても良い。

[0087] また、製造した水素は、断熱性の高いタンクに、液体の状態で貯蔵するようにしても良い。なお、タンクの材質としては、水素脆ィ匕の影響を避けるために、アルミニウム、オーステナイト系ステンレス鋼とするのが好ましい。この場合、輸送船として、液体水素輸送タンカーを用いると共に、この液体水素輸送タンカーの内部に、発酵槽などの水素発酵手段を設けるようにしても良い。また、製造した水素は、水素貯蔵合金等に吸蔵させるようにしても良レ、。力かる水素吸蔵合金としては、例えば MgH といった Mg 系合金、 FeTiH といった Ti系合金、 Ή-ν_Μη，Ή-ν- Crといった V系合金、マグネシゥ

2

ムアミドとリチウム水素化物との合成物等がある。

[0088] また、上述の実施の形態では、防腐材の併用は、糖類、塩、有機酸となっている。

し力しながら、図 2に列挙される防腐材は、種々組み合わせて使用するようにしても良レ、。

[0089] また、上述の実施の形態では、サトウキビの搾り汁等のバイオマス資源は、例えば AM21B菌を用いて水素発酵を行う場合について説明している。し力しながら、サトウキビの搾り汁等のバイオマス資源は、水素発酵のみに用いられる場合には限られず、他にアルコール発酵のために用いても良い。この場合、イースト菌などのような酵母菌を用いて、発酵を行うようにすれば良い。

産業上の利用可能性

[0090] 本発明の溶液の保存方法、溶液の輸送方法、混合液および水素生成システムは、水素をエネルギーとして利用する分野において利用することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 一定以上の期間に亘り、微生物による水素発酵のために用いられるバイオマス資源を含む溶液を保存する溶液の保存方法において、

上記溶液の腐敗を防止する防腐材を投入する投入ステップを具備することを特徴とする溶液の保存方法。

[2] 一定以上の期間に亘り、微生物によるアルコール発酵のために用いられるバイオマス資源を含む溶液を保存する溶液の保存方法において、

[3] 前記溶液は、水素発酵またはアルコール発酵のために用いられる糖質を含む糖類液であると共に、この糖質は、六炭糖、五炭糖、単糖、オリゴ糖、糖アルコール、多糖、複合糖質、前記糖類液よりも糖分の濃度の高い高濃度糖、糖類のいずれかの分類に属すると共に、これらいずれかの分類のうち、単独で、または 2つ以上組み合わせることにより、上記糖質が構成されていることを特徴とする請求項 1または 2記載の溶液の保存方法。

[4] 前記防腐材は、前記糖類液の濃度を高めるための糖質、塩、ァスコルビン酸、 ED TA、有機酸、海水、クロ口ホルム、アルコール、二酸化炭素のうちのいずれか、またはこれらの組み合わせから構成されていることを特徴とする請求項 3記載の溶液の保存方法。

[5] 前記溶液は、加熱または冷却による温度調整を行わない状態で保存されることを特徴とする請求項 1から 4のいずれか 1項に記載の溶液の保存方法。

[6] 一定以上の期間に亘り、微生物による水素発酵のために用いられるバイオマス資源を含む溶液を保存する溶液の保存方法において、

上記溶液は、水素発酵のために用いられる糖質を含む糖類液であると共に、この糖質は、六炭糖、五炭糖、単糖、オリゴ糖、糖アルコール、多糖、複合糖質、前記糖類液よりも糖分の濃度の高い高濃度糖、糖類のいずれかの分類に属すると共に、これらいずれかの分類のうち、単独で、または 2つ以上組み合わせることにより、上記糖質が構成されていると共に、上記溶液から水分を蒸発させて上記糖質を高濃度化し、上記溶液の腐敗を防止する蒸発ステップを具備することを特徴とする溶液の保存方法。

[7] 請求項 1から 6のいずれか 1項に記載の溶液の保存方法を有すると共に、

前記溶液を貯留する貯留手段を具備し、かつ駆動源を具備して移動可能な輸送手段により前記溶液を輸送することを特徴とする溶液の輸送方法。

[8] 微生物による水素発酵のために用いられるバイオマス資源を含む溶液に対して、該溶液の腐敗を防止する防腐材が投入されていることを特徴とする混合液。

[9] 前記溶液は、水素発酵のために用いられる糖質を含む糖類液であると共に、この糖質は、六炭糖、五炭糖、単糖、オリゴ糖、糖アルコール、多糖、複合糖質、前記糖類液よりも糖分の濃度の高い高濃度糖、糖類のいずれかの分類に属すると共に、これらいずれかの分類の、単独で、または 2つ以上組み合わせることにより、上記糖質が構成されていることを特徴とする請求項 8記載の混合液。

[10] 前記防腐材は、前記糖類液の濃度を高めるための糖質、塩、ァスコルビン酸、 ED

TA、有機酸、海水、クロ口ホルム、アルコール、二酸化炭素のうちのいずれか、またはこれらの組み合わせから構成されていることを特徴とする請求項 9記載の混合液。

[11] 請求項 8から 10のいずれ力 1項に記載の混合液に対して、 Clostridium beijerinckii

AM21B株を含む水素生成菌を投入し、水素発酵を行う水素発酵手段を備えることを特徴とする水素生成システム。

[12] 請求項 8から 10のいずれ力 1項に記載の混合液に対して、 Clostridium beijerinckii

AM21B株を含む水素生成菌を投入し、水素発酵を行う水素発酵手段を備えることを特徴とする輸送船。