JP2017176026A - 藻類生長促進剤 - Google Patents

Abstract

【課題】藻類の生長を促進できる藻類生長促進剤を提供する。
【解決手段】スラグ粒体の表面に被覆部を設ける。スラグ粒体は、粉状の製鋼スラグを塊成化して形成する。また、被覆部は、酸性土壌を主成分とし、スラグ粒体の表面を覆うように設けられる。さらに、スラグ粒体および被覆部の少なくとも一方は、リグニンスルホン酸を主成分とする有機バインダーを含有する。すなわち、スラグ粒体の塊成化する際、および、被覆部の形成する際の少なくとも一方において、リグニンスルホン酸を主成分とする有機バインダーを用いる。このような藻類生長促進剤によれば、水環境に投入すると、製鋼スラグに由来する鉄分等の藻類の生長に有用な成分が溶出するため、藻類の生長を促進できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、水環境で使用され、例えば海苔やわかめや昆布等の藻類の生長を促進させる藻類生長促進剤に関する。

海苔やわかめや昆布等の藻類の生長には、窒素やりんといった栄養塩が十分に供給されることが重要であるが、それらに加え光合成を活性化する観点から鉄分の供給も重要である。

そのため、藻類の養殖において、生長促進や色落ち抑制を目的とした肥料等の施肥が行われている。

海洋生物の生長を促進させる技術として、例えば、特許文献１には、鉄粉や炭粉等の集合体を布材に収納した水棲生物生育促進材が示されている。

また、特許文献２には、炭酸化した製鋼スラグと腐食物質とを混合した肥料を用いて、海苔の色落ちを防止及び回復する方法が示されている。

特開２０１１−１３９６７５号公報 特開２０１３−９６０１号公報

しかしながら、特許文献１では、牡蠣や帆立貝の生長促進作用は確認されているものの、藻類への効果は明らかでない。

また、特許文献２では、炭酸化した製鋼スラグと腐食物質とを混合した肥料を用いることで海苔の色落ち抑制ならびに回復の効果が認められるものの、生長促進作用については不明である。

したがって、海や湖等の水環境で使用することで、藻類の生長を促進できる藻類生長促進剤が求められていた。

本発明はこのような点に鑑みなされたもので、藻類の生長を促進できる藻類生長促進剤を提供することを目的とする。

請求項１に記載された藻類生長促進剤は、粉状の製鋼スラグが塊成化されたスラグ粒体と、このスラグ粒体の表面に形成され、酸性土壌を主成分とする被覆部とを備え、スラグ粒体および被覆部の少なくとも一方は、リグニンスルホン酸を主成分とする有機バインダーを含有するものである。

請求項２に記載された藻類生長促進剤は、請求項１記載の藻類生長促進剤において、被覆部は、スラグ粒体１００質量％に対して、酸性土壌の含有量が５質量％以上３０質量％以下であるものである。

請求項３に記載された藻類生長促進剤は、請求項１または２記載の藻類生長促進剤において、スラグ粒体は、直径が１０ｍｍ以上４０ｍｍ未満であるものである。

本発明によれば、水環境へ投入すると藻類の生長に有用な成分がスラグ粒体から溶出するため、水環境で使用することで藻類の生長を促進できる。

養殖実験におけるスサビノリの外観を示す写真である。 実海域実験での試験区を概略的に示す構成図である。 実海域実験での結果を示すグラフである。

以下、本発明の一実施の形態の構成について詳細に説明する。

藻類生長促進剤は、海や湖等の水環境に投入されることで、例えば海苔やわかめや昆布等の藻類に有用な成分（例えば鉄分等）が溶出して、藻類の生長を促進させるとともに色落ちを抑制させる。

この藻類生長促進剤は、粒状のスラグ粒体の表面に、被覆部が層状に形成されて被服されている。なお、藻類生長促進剤は、スラグ粒体の表面全体が被覆部にて覆われている必要はなく、スラグ粒体の表面の一部に被覆部で覆われていない孔部や亀裂部を有する構成にしてもよい。

また、藻類生長促進剤は、水環境での使用や膨張安定性等を考慮すると、平均粒径が１０ｍｍ以上４５ｍｍ以下であることが好ましい。

スラグ粒体は、粉状の製鋼スラグが造粒成形され塊成化された粒状物である。そして、スラグ粒体の粒径が１０ｍｍ未満であると、製鋼スラグに含まれる有用成分が溶出しやすくなるが、カルシウムの溶出によって水環境のｐＨ上昇が懸念される。一方、スラグ粒体の粒径が４０ｍｍ以上になると、被覆部を被覆させる際に落下の衝撃で被覆されにくくなり、製造性が悪化する可能性がある。また、有用成分の溶出量も減少する。したがって、スラグ粒体の粒径（直径）は、１０ｍｍ以上４０ｍｍ未満が好ましい。

製鋼スラグは、鉄鋼製品を製造する過程で副産物として発生し、通常は路盤材や地盤改良材などに有効利用されているものである。このような製鋼スラグとしては、例えば、転炉スラグ、電気炉スラグ、予備処理スラグ、脱炭スラグ、脱硫スラグ、脱リンスラグ、脱珪スラグ、電気炉還元スラグ、電気炉酸化スラグ、二次精錬スラグおよび造塊スラグ等がある。

また、スラグ粒体は、リグニンスルホン酸を主成分とする有機バインダーを含有している。すなわち、製鋼スラグを塊成化してスラグ粒体を成形する際には、リグニンスルホン酸を主成分とする有機バインダーが用いられている。

さらに、スラグ粒体は、水環境での使用を考慮し有用性を高めるため、Ｎ（窒素）、Ｐ（リン）、Ｋ（カリウム）、マグネシウム（Ｍｇ）およびＳｉ（ケイ素）等の水環境における生物の栄養成分の供給源となるように、必要に応じて、施肥材料等を１種以上混合してもよい。また、混合する施肥材料としては、例えば硫酸アンモニウム、尿素、過リン酸石灰、熔成リン肥、硝酸カリウム、苦土石灰、硝酸マグネシウムおよび珪酸カリウム等や、植物油かす、家畜の糞尿および魚粉等の農林水産副産物等がある。

被覆部は、酸性土壌を主成分とし、藻類生長促進剤を水環境へ投入した際に、酸性土壌によってスラグ粒体からのカルシウムの溶出を抑制するとともに、溶出したカルシウムに対する中和降下により、水環境のｐＨの上昇を防止する。

また、被覆部は、リグニンスルホン酸を主成分とする有機バインダーを含有している。すなわち、スラグ粒体の表面に被覆部を被覆する際には、リグニンスルホン酸を主成分とする有機バインダーが用いられる。

さらに、被覆部は、スラグ粒体１００質量％に対して、酸性土壌の含有量が５質量％未満であると、スラグ粒体からのカルシウム溶出抑制作用を十分に得られない可能性がある。一方、スラグ粒体１００質量％に対して、酸性土壌の含有量が３０質量％より多いと、スラグ粒体からのカルシウム溶出抑制作用が飽和し、原料コストが上昇してしまう。したがって、被覆部は、スラグ粒体１００質量％に対して、酸性土壌の含有量が５質量％以上３０質量％以下に調整されることが好ましい。

酸性土壌は、例えば赤土、鹿沼土、腐植土および泥炭等のように、水環境に投入した際にｐＨの低下が生じ、かつ、水質悪化や有害成分の溶出が生じないものであればよい。特に、赤土や腐植土は、ｐＨ低下作用も奏しやすいため、被覆部を形成する原料として好ましい。なお、赤土とは、関東ローム層などを代表とする酸化鉄を多く含んだ赤褐色または黄褐色で粘土質の土壌である。

一方、酸性硫酸塩土壌のような硫化物を多く含む酸性土壌は、海水中に硫化物イオンが溶出して水質汚染を起こす可能性があるため、被覆部を形成する原料としては好ましくない。

また、酸性土壌の形状や大きさは適宜選択可能であるが、平均粒子径１ｍｍ未満であることが造粒性の観点から好ましい。

リグニンスルホン酸を主成分とする有機バインダーは、リグニンスルホン酸による分散性および粘結性に基づいて粘結剤として用いられ、スラグ粒体および被覆部の強度の向上や、スラグ粒体と被覆部との密着性の向上が期待される。

このようなリグニンスルホン酸の形態は適宜選択でき、粉末の状態や水溶液の状態で添加できる。

また、リグニンスルホン酸は、スルホン基（−ＳＯ_３Ｈ）、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）、フェノール性またはアルコール性水酸基（−ＯＨ）を有しており、金属イオンと結合して親水性または疎水性の錯体化合物を形成するキレート性を有している。そして、藻類生長促進剤を水環境へ投入すると、リグニンスルホン酸のキレート性により、Ｆｅイオンが水酸化物を形成して沈殿することなく、溶存状態で安定的に存在するため、Ｆｅの溶出量が増加する。

また、リグニンスルホン酸は、必要に応じてｐＨ調整可能であるが、水環境のｐＨ上昇を抑制する観点や、ｐＨ上昇による白濁化を抑制する観点から、非アルカリ性であることが好ましい。特に、リグニンスルホン酸が酸性であると、海水のｐＨ上昇を防止または緩和する効果を奏しやすいためより好ましい。

なお、リグニンスルホン酸を主成分とする有機バインダーには、Ｎａ（ナトリウム）、Ｋ（カリウム）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｃａ（カルシウム）、Ｆｅ（鉄）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｍｎ（マンガン）およびＣｏ（コバルト）等の金属の少なくとも１種を適用したリグニンスルホン酸金属塩を用いてもよく、取り扱い性やコストを考慮すると、Ｍｇ、ＣａおよびＮａが好ましい。また、リグニンスルホン酸とその金属塩とを組み合わせてもよい。

上記藻類生長促進剤を製造する際には、まず、製鋼スラグ粉末に必要に応じて１種以上の施肥材料を混合した後、所望の大きさや形状のスラグ粒体に成形（塊成化）する。

スラグ粒体の成形方法は、例えば造粒機を用いた造粒や、ポンチ・ダイスやブリケットマシンを用いた加圧成形などが適用可能である。

また、必要に応じてスラグ粒体の表面に水分や接着剤を付着させ、酸性土壌とリグニンスルホン酸とを混合したものを付着させて、スラグ粒体の表面に被覆部を形成して被覆する。

ここで、スラグ粒体の表面に酸性土壌を付着させて被覆部を形成する方法の一例を説明する。

まず、スラグ粒体と酸性土壌とリグニンスルホン酸とを回転ドラム式の造粒機内に装入する。また、必要に応じて水分や接着剤を添加する。

そして、造粒機を回転させて混合しながら、スラグ粒体の表面に酸性土壌を付着させ被覆部を形成して、粒状の藻類生長促進剤とする。

なお、被覆方法は、上述の造粒機を用いた混合造粒の他に、酸性土壌とリグニンスルホン酸とを混合した溶液を、スラグ粒体の表面にスプレなどにて吹き付ける方法なども適用できる。

また、リグニンスルホン酸の混合方法や添加のタイミングは適宜変更でき、例えばスラグ粒体を成形する際にリグニンスルホン酸を添加してもよく、被覆部を形成する際にリグニンスルホン酸を添加してもよい。すなわち、藻類生長促進剤は、スラグ粒体および被覆部の少なくとも一方にリグニンスルホン酸を主成分とする有機バインダーが含まれていればよい。

また、被覆部の強度および密着性を向上させるため、被覆部を形成した後に、乾燥機で乾燥させると好ましい。

乾燥条件は、リグニンスルホン酸の量や、必要に応じて添加する水分の量や、藻類生長促進剤の大きさ等に応じて適宜設定できる。

そして、上記一実施の形態によれば、水環境へ投入すると、酸性土壌を介して製鋼スラグに由来する鉄分等の藻類の生長に有用な成分を溶出できるため、藻類の生長を促進できるとともに、色落ちを抑制できる。

また、酸性土壌を水環境に投入すると、例えばアンモニア態窒素、硝酸態窒素およびリン酸態リン等も溶出して、藻類に有用な成分を供給できる。

さらに、被覆部によってスラグ粒体が水に接触しにくく、スラグ粒体の製鋼スラグに由来するカルシウムの溶出を抑制できるとともに、溶出したカルシウムに対して酸性土壌が中和作用を奏し、カルシウムの溶出による水環境のｐＨの上昇を抑制できる。

また、リグニンスルホン酸を添加することにより、スラグ粒体および被覆部の強度を向上できるとともに、スラグ粒体と被覆部との密着性を向上できる。そのため、藻類生長促進剤を水環境に投入した際の被覆部の剥離や、スラグ粒体および被覆部の破損を防止でき、スラグ粒体からのカルシウムの溶出による水環境のｐＨの上昇を防止でき、水環境での使用に適した構成にできる。

したがって、藻類生長促進剤は、水環境で使用することで藻類の生長を効果的に促進できる。

スラグ粒体は、直径が１０ｍｍ以上４０ｍｍ未満であると、カルシウム溶出抑制作用を確保できるとともに、スラグ粒体表面に被覆部を形成しやすく製造性の悪化を防止できる。

被覆部は、スラグ粒体１００質量％に対して、酸性土壌の含有量が５質量％以上３０質量％以下であると、酸性土壌によるカルシウム溶出抑制作用を確保できるとともに、不必要なコストの上昇を防止できる。

また、被覆部は、孔部や亀裂部を有することにより、これら孔部や亀裂部からスラグ粒体の各種成分が溶出しやすいため、海水のｐＨの上昇を酸性土壌によるｐＨ低下作用などによって目標値や規制値以下に抑制できるのであれば、有効成分を効果的に溶出できる。

以下、本実施例および比較例について説明する。

直径１．５ｍ、高さ８０ｃｍの実験用の水槽を用いて、藻類の養殖実験を行った。水槽に海水を１０００Ｌ投入し、１０００Ｌ／日の流量でかけ流し状態にした。また、水温は冷却機および投込式ヒーターを用いて１２〜１３℃に保持した。

海水中の栄養塩濃度は、初期濃度が溶存態無機窒素（ＤＩＮ）：０．３ｍｇ／Ｌ、リン酸態リン（ＰＯ_４−Ｐ）：０．０３ｍｇ／Ｌとなるように、硫安およびようりん(リン酸、ケイ酸および苦土石灰等の混合材)を添加し、６時間毎に初期濃度の１／４量を添加した。

水槽中に、藻類生長促進剤を２５ｋｇ、５０ｋｇおよび１００ｋｇの３水準で投入した試験区でそれぞれ藻類の養殖実験を行った。また、比較例として粒径０〜２５ｍｍの製鋼スラグを１００ｋｇ投入した試験区、および、海水のみの試験区にて藻類の養殖実験を行った。

藻類生長促進剤および製鋼スラグは２００ｍｍ×６００ｍｍの網袋に５ｋｇずつ封入し、水槽の上に渡したステンレス丸棒にかけて水槽内に吊り下げた。

また、養殖実験には藻類としてスサビノリを用いた。冷凍保管していた種付け済のノリ網（１．５ｍ×１８、）を５枚重ねで張り込んで１週間育苗し、２〜３ｃｍに生長し天日干しされたものを用意し、十字形（１５ｃｍ×４本、約５ｇ）に採取した。

このような十字形のスサビノリを各水槽（試験区）に２０本ずつ吊り下げ、２週間培養して、２週間後の湿重量増加量を測定するとともに、色素量を測定した。

表１には、２週間後のスサビノリの湿重量増加量、および、色素量（フィコエリスリン、フィコシアニンおよびアロフィコシアニン）を示し、図１には、実験前のスサビノリの外観、および、各試験区での２週間後のスサビノリの外観を示す。

藻類生長促進剤を設置した本実施例であるＮｏ．１〜３は、製鋼スラグを設置した比較例であるＮｏ．４や、海水のみの比較例であるＮｏ．５に比べ、湿重量増加量が大きく、生長促進効果が認められる。

また、スサビノリの色調を示すフィコエリスリンやフィコシアニンも藻類生長促進剤を設置したＮｏ．１〜３の方が多く、色落ち抑制の効果も認められる。

すなわち、藻類生長促進剤から溶出した鉄等の有用成分によりノリの光合成が活発になり、生長促進および色落ち抑制の効果が発現したと推察される。

次に、実海域での生長に関する実海域実験を行った。実海域実験の試験区の配置図を図２に示し、藻類生長促進剤の設置条件を表２に示す。

図２における試験区Ａ〜Ｄは、藻類生長促進剤を設置した本実施例に関する試験区で、藻類生長促進剤はノリ網１枚あたり２５０ｋｇをベースに設置量（投入量）を増減させた。また試験区Ｂ以外は１ヶ月後に藻類生長促進剤を新品に入れ替え、肥料としての効果持続性を確認した。

なお、本実施例である試験区Ａ〜Ｄでは、ノリ網の脇に別途張ったロープに藻類生長促進剤を吊り下げた。

また、藻類生長促進剤を設置しない比較例である試験区Ｅは、試験区Ａ〜Ｄの両側に設定した。なお、Ａ〜Ｅの各試験区間の距離は９ｍｍとした。

藻類生長促進剤は各試験区への投入分を２００×６００ｍｍの網袋３６袋に等分して封入し、のり網の長さ方向中心部１／３の範囲（長さ６ｍ）に片側１８袋ずつ両側に吊り下げた。

実海域実験は１月上旬から３月上旬までの約２ヶ月間実施した。調査期間の初めに調査対象の海苔を長さ５０ｍｍに切り揃え、藻類生長促進剤の設置から４週間後および６週間後に同一箇所の生長量（ノリ葉長）を測定し、生長速度として１日あたりの生長量（ｃｍ／日）を算出した。

図３には、ノリ葉長の生長速度を示す。なお、試験区Ｅは２箇所のノリ網の平均値を示す。４週間後および６週間後、どちらの調査でも藻類生長促進剤を投入した本実施例に関する試験区Ａ〜Ｄは、比較例に関する試験区Ｅよりも生長速度が速く、海苔の生長促進効果が確認できた。

なお、藻類生長促進剤の投入量による海苔の生長速度の違いは調査期間によって傾向が異なり、今回の調査では明瞭な差異は認められなかった。

また、藻類生長促進剤の入れ替えを行っていない試験区Ｂでは６週間後の調査でも明瞭な生長速度の上昇が認められることから、藻類生長促進剤は、少なくとも約１．５ヶ月の間、肥料としての効果を有すると考えられる。

Claims (3)

1. 粉状の製鋼スラグが塊成化されたスラグ粒体と、
   このスラグ粒体の表面に形成され、酸性土壌を主成分とする被覆部とを備え、
   スラグ粒体および被覆部の少なくとも一方は、リグニンスルホン酸を主成分とする有機バインダーを含有する
   ことを特徴とする藻類生長促進剤。
2. 被覆部は、スラグ粒体１００質量％に対して、酸性土壌の含有量が５質量％以上３０質量％以下である
   ことを特徴とする請求項１記載の藻類生長促進剤。
3. スラグ粒体は、直径が１０ｍｍ以上４０ｍｍ未満である
   ことを特徴とする請求項１または２記載の藻類生長促進剤。