JP3035153B2 - 光合成生物の培養方法 - Google Patents
光合成生物の培養方法Info
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- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
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- C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光合成生物を効率良く培
養するための培養方法に係わり、特に液膜形成板の表面
に形成した培養液の液膜中で微細藻類を培養し、極めて
高い培養速度で培養を行うための技術に関する。
養するための培養方法に係わり、特に液膜形成板の表面
に形成した培養液の液膜中で微細藻類を培養し、極めて
高い培養速度で培養を行うための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、クロレラ、スピルリナなどの
光合成生物を大量培養し、培養した光合成生物から糖
類、発酵工業基質、蛋白質、不飽和脂肪酸、色素等の有
用物質の生産、あるいは光合成生物を用いた排水処理が
行われている。また、二酸化炭素の大量放出による地球
温暖化の問題がクローズアップされるに伴い、排ガス中
の二酸化炭素を光合成生物で吸収同化させる排ガス処理
技術の研究開発が進められている。このような光合成生
物を利用した有用物質生産や排水、排ガス浄化を行なう
場合、その培養効率を高めるためには、培養液中の光合
成生物に、光と二酸化炭素とを如何に効率良く供給でき
るかが重要となる。
光合成生物を大量培養し、培養した光合成生物から糖
類、発酵工業基質、蛋白質、不飽和脂肪酸、色素等の有
用物質の生産、あるいは光合成生物を用いた排水処理が
行われている。また、二酸化炭素の大量放出による地球
温暖化の問題がクローズアップされるに伴い、排ガス中
の二酸化炭素を光合成生物で吸収同化させる排ガス処理
技術の研究開発が進められている。このような光合成生
物を利用した有用物質生産や排水、排ガス浄化を行なう
場合、その培養効率を高めるためには、培養液中の光合
成生物に、光と二酸化炭素とを如何に効率良く供給でき
るかが重要となる。
【０００３】従来、クロレラ等の培養において、培養槽
内に光を供給する方法としては、培養槽内に多数の光フ
ァイバや光拡散ロッドを浸漬して培養槽内に光を照射す
る方法、光合成生物を含む培養液を攪拌して外部から太
陽光や人工光源の光を照射する方法、培養槽内に光源を
設置して光を照射する方法がある。また、二酸化炭素を
含むガスを培養液中に強制的に供給する方法として、培
養槽内に下部からガスを強制通気する方法がある。
内に光を供給する方法としては、培養槽内に多数の光フ
ァイバや光拡散ロッドを浸漬して培養槽内に光を照射す
る方法、光合成生物を含む培養液を攪拌して外部から太
陽光や人工光源の光を照射する方法、培養槽内に光源を
設置して光を照射する方法がある。また、二酸化炭素を
含むガスを培養液中に強制的に供給する方法として、培
養槽内に下部からガスを強制通気する方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た光を供給する方法のうち、光ファイバや光拡散ロッド
を浸漬する方法及び槽内に光源を設置する場合には、増
殖した光合成生物が光ファイバ表面やロッドの表面に付
着して照射効率が低下してしまう問題があった。また、
培養槽外部から太陽光や人工光源の光を照射する方法
は、光条件を均一にするために培養液を常時攪拌しなけ
ればならず、この攪拌によって培養生物に損傷を与える
欠点があり、かつ培養に高エネルギーを要する問題があ
った。また、培養槽下部から二酸化炭素を含むガスを強
制通気する方法では、増殖した光合成生物が通気管に付
着して通気管が目詰まりを起こし易く、また通気に際し
高エネルギーを要する問題があった。
た光を供給する方法のうち、光ファイバや光拡散ロッド
を浸漬する方法及び槽内に光源を設置する場合には、増
殖した光合成生物が光ファイバ表面やロッドの表面に付
着して照射効率が低下してしまう問題があった。また、
培養槽外部から太陽光や人工光源の光を照射する方法
は、光条件を均一にするために培養液を常時攪拌しなけ
ればならず、この攪拌によって培養生物に損傷を与える
欠点があり、かつ培養に高エネルギーを要する問題があ
った。また、培養槽下部から二酸化炭素を含むガスを強
制通気する方法では、増殖した光合成生物が通気管に付
着して通気管が目詰まりを起こし易く、また通気に際し
高エネルギーを要する問題があった。
【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、光合成生物の培養において、効率良く光と二酸化炭
素を供給でき、極めて効率良く光合成生物を培養し得る
培養方法の提供を目的としている。
で、光合成生物の培養において、効率良く光と二酸化炭
素を供給でき、極めて効率良く光合成生物を培養し得る
培養方法の提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、光合成生物を含む培養液を、液膜形成板
の表面に沿って液膜状に流下させ、この液膜と二酸化炭
素を含むガスとを接触させるとともに、この液膜に光を
照射して光合成生物を培養する方法であり、この光合成
生物としてアナシスチス・ニドランスを用いることを特
徴としている。また本発明の別な態様では、複数枚の液
膜形成板を、各板の上流端が上段の板の下流端に隣接し
下流端が下段の板の上流端に隣接するように積層配置
し、これらの液膜形成板上に培養液を順次流下させるこ
とを特徴としている。さらに、これらの培養方法におい
て、液膜形成板に光を照射するのに、人工光源の光又は
太陽光を光ファイバを通して導き液膜形成板に光を照射
するか、或いは光ファイバを液膜形成板に接続して該液
膜形成板の表面から照射しても良い。また、二酸化炭素
を含むガスは空気又は二酸化炭素含有排ガスが使用され
る。また、液膜形成板を流下した培養液から光合成生物
の一部を回収し、この培養液を液膜形成板の上流端に循
環して培養を行うことが望ましい。
に、本発明は、光合成生物を含む培養液を、液膜形成板
の表面に沿って液膜状に流下させ、この液膜と二酸化炭
素を含むガスとを接触させるとともに、この液膜に光を
照射して光合成生物を培養する方法であり、この光合成
生物としてアナシスチス・ニドランスを用いることを特
徴としている。また本発明の別な態様では、複数枚の液
膜形成板を、各板の上流端が上段の板の下流端に隣接し
下流端が下段の板の上流端に隣接するように積層配置
し、これらの液膜形成板上に培養液を順次流下させるこ
とを特徴としている。さらに、これらの培養方法におい
て、液膜形成板に光を照射するのに、人工光源の光又は
太陽光を光ファイバを通して導き液膜形成板に光を照射
するか、或いは光ファイバを液膜形成板に接続して該液
膜形成板の表面から照射しても良い。また、二酸化炭素
を含むガスは空気又は二酸化炭素含有排ガスが使用され
る。また、液膜形成板を流下した培養液から光合成生物
の一部を回収し、この培養液を液膜形成板の上流端に循
環して培養を行うことが望ましい。
【０００７】
【作用】本発明の光合成生物の培養方法では、液膜形成
板上に光合成生物を含む培養液の液膜を形成し、この液
膜中に光源からの光と周囲の気相中からの二酸化炭素を
供給しつつ流下させ、光合成生物の培養を行うものであ
り、培養液の流量や液膜形成板の傾斜角度を適宜調節す
ることにより、形成される液膜の厚さを容易にコントロ
ールすることができる。この液膜中で光合成生物を培養
する場合には、液膜が薄いために、液膜の厚さ方向の全
てに光を照射することが可能であり、また、培養液を液
膜状で流下させることで気相との接触面積が増大し、周
囲の気相中に含まれる二酸化炭素が液膜中に容易に取り
込まれる。
板上に光合成生物を含む培養液の液膜を形成し、この液
膜中に光源からの光と周囲の気相中からの二酸化炭素を
供給しつつ流下させ、光合成生物の培養を行うものであ
り、培養液の流量や液膜形成板の傾斜角度を適宜調節す
ることにより、形成される液膜の厚さを容易にコントロ
ールすることができる。この液膜中で光合成生物を培養
する場合には、液膜が薄いために、液膜の厚さ方向の全
てに光を照射することが可能であり、また、培養液を液
膜状で流下させることで気相との接触面積が増大し、周
囲の気相中に含まれる二酸化炭素が液膜中に容易に取り
込まれる。
【０００８】さらに、光合成生物として、微細な藻類で
あるアナシスチス・ニドランスを用いて上記液膜形成板
上での液膜流下培養を実施することにより、培養液の循
環ポンプなどによって破砕を受けたり、液膜形成板上に
沈澱密着して活性が低下することがなく、極めて高い効
率で光合成を行うことができる。即ち、クロレラやスピ
ルリナを用いて上記液膜流下培養を行うと、送液ポンプ
により破砕を受けたり、或いは液膜形成板上への沈澱密
着が著しく、活性が低下するなどの原因により、高い効
率での培養が困難であるが、本発明で採用したアナシス
チス・ニドランス（Anacystis nidulans）は、大きさが
１〜２μｍ程度と小さく、液膜流下培養において破砕を
受けたり、液膜形成板上に沈澱密着することなく、液膜
形成板上に培養液を液膜状に流下、循環させて培養して
も良好な増殖を示し、極めて高効率で光合成を行うこと
ができる。
あるアナシスチス・ニドランスを用いて上記液膜形成板
上での液膜流下培養を実施することにより、培養液の循
環ポンプなどによって破砕を受けたり、液膜形成板上に
沈澱密着して活性が低下することがなく、極めて高い効
率で光合成を行うことができる。即ち、クロレラやスピ
ルリナを用いて上記液膜流下培養を行うと、送液ポンプ
により破砕を受けたり、或いは液膜形成板上への沈澱密
着が著しく、活性が低下するなどの原因により、高い効
率での培養が困難であるが、本発明で採用したアナシス
チス・ニドランス（Anacystis nidulans）は、大きさが
１〜２μｍ程度と小さく、液膜流下培養において破砕を
受けたり、液膜形成板上に沈澱密着することなく、液膜
形成板上に培養液を液膜状に流下、循環させて培養して
も良好な増殖を示し、極めて高効率で光合成を行うこと
ができる。
【０００９】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の光合成生物の
培養方法の一例を説明する。本発明の培養方法において
は、光合成生物として、アナシスチス・ニドランス（Ana
cystis nidulans）を用い、これを含んだ培養液を、液
膜形成板の表面に沿って液膜状に流下させ、この液膜と
二酸化炭素を含むガスとを接触させるとともに、この液
膜に光を照射して培養する。本発明において使用するア
ナシスチス・ニドランスは、ラン藻類の微細な単細胞藻
類（大きさ１〜２μｍ程度）であり、アナシスチス・ニ
ドランスＩＡＭ Ｍ６として公知のものである。このア
ナシスチス・ニドランスは、小さく、また増殖しても互
いに接着し難いという特性を有する。また、クロレラ、
スピルリナなどの他の光合成生物と比べ、増殖が速く、
光合成能力（炭酸同化能力）が強く、他の光合成生物と
比べて単位藻重量当りの二酸化炭素固定化量が大きい。
さらに、その至適生育温度は常温付近（２５〜３０℃程
度）であり、また生育可能ｐＨ域も広く、微酸性〜ｐＨ
８程度で生育が可能であることから、培養条件の範囲が
広く、培養が容易である。また、ビタミン類などの有機
栄養素を用いない完全無機栄養培地での生育が可能であ
り、安価な培養液を使用し得る。
培養方法の一例を説明する。本発明の培養方法において
は、光合成生物として、アナシスチス・ニドランス（Ana
cystis nidulans）を用い、これを含んだ培養液を、液
膜形成板の表面に沿って液膜状に流下させ、この液膜と
二酸化炭素を含むガスとを接触させるとともに、この液
膜に光を照射して培養する。本発明において使用するア
ナシスチス・ニドランスは、ラン藻類の微細な単細胞藻
類（大きさ１〜２μｍ程度）であり、アナシスチス・ニ
ドランスＩＡＭ Ｍ６として公知のものである。このア
ナシスチス・ニドランスは、小さく、また増殖しても互
いに接着し難いという特性を有する。また、クロレラ、
スピルリナなどの他の光合成生物と比べ、増殖が速く、
光合成能力（炭酸同化能力）が強く、他の光合成生物と
比べて単位藻重量当りの二酸化炭素固定化量が大きい。
さらに、その至適生育温度は常温付近（２５〜３０℃程
度）であり、また生育可能ｐＨ域も広く、微酸性〜ｐＨ
８程度で生育が可能であることから、培養条件の範囲が
広く、培養が容易である。また、ビタミン類などの有機
栄養素を用いない完全無機栄養培地での生育が可能であ
り、安価な培養液を使用し得る。
【００１０】図１及び第２図は本発明の光合成生物の培
養方法を実施するのに好適な培養装置の一例を示すもの
であり、この培養装置１は、複数枚の液膜形成板２…
を、各板２の上流端が上段の板２の下流端に隣接し下流
端が下段の板２の上流端に隣接するように積層配置した
培養部３と、この培養部３の上端部に光合成生物を含む
培養液４を供給する培養液供給手段５と、培養部３上に
形成された液膜６に光を照射する光源７と、この培養部
３を収容する容器８と、この容器８に設けられたガス供
給口９から容器８内に空気又は二酸化炭素を含むガスを
供給するガス供給手段１０とを備えて構成されている。
養方法を実施するのに好適な培養装置の一例を示すもの
であり、この培養装置１は、複数枚の液膜形成板２…
を、各板２の上流端が上段の板２の下流端に隣接し下流
端が下段の板２の上流端に隣接するように積層配置した
培養部３と、この培養部３の上端部に光合成生物を含む
培養液４を供給する培養液供給手段５と、培養部３上に
形成された液膜６に光を照射する光源７と、この培養部
３を収容する容器８と、この容器８に設けられたガス供
給口９から容器８内に空気又は二酸化炭素を含むガスを
供給するガス供給手段１０とを備えて構成されている。
【００１１】上記培養部３のそれぞれの液膜形成板２
は、３０度以下の傾斜、好ましくは５〜１５度程度傾斜
させて配置されている。なお、液膜形成板２を殆ど水平
とした場合でも、培養液４を供給するとその供給圧で培
養液４を流下させることができる。この培養部３におけ
る液膜形成板２の積層段数は特に限定されず、１枚又は
それ以上とすることができる。
は、３０度以下の傾斜、好ましくは５〜１５度程度傾斜
させて配置されている。なお、液膜形成板２を殆ど水平
とした場合でも、培養液４を供給するとその供給圧で培
養液４を流下させることができる。この培養部３におけ
る液膜形成板２の積層段数は特に限定されず、１枚又は
それ以上とすることができる。
【００１２】上記培養液供給手段５は、培養液調整槽１
１と、この培養液調整槽１１から容器８上部を通り液膜
形成板３の上流端近傍まで延びる送液ライン１２と、こ
の送液ライン１２に介在された送液ポンプ１３と、容器
８底部に設けられた液排出口１４と培養液調整槽１１と
の間を接続する回収ライン１５とを備え、培養液調整槽
１１内の光合成生物を含んだ培養液４を送液ライン１２
を通して送液ポンプ１３で圧送し、送液ライン１２端部
の液供給部１６から培養部３の上流端に、所定流量で供
給するようになっている。培養液４の供給流量は送液ポ
ンプ１３で容易に調節可能であり、その供給流量は培養
部３の面積や液膜形成板２の傾斜度合等によって適宜設
定される。例えば、１ｍ2程度の板２を傾斜５〜１０度
で傾斜させ、その表面に１ｍｍ〜５ｍｍ程度の厚さの液
膜を形成させる場合には、培養液４を５０リットル・ｈ-1か
ら５００リットル・ｈ-1程度の流量で供給するのが望まし
い。
１と、この培養液調整槽１１から容器８上部を通り液膜
形成板３の上流端近傍まで延びる送液ライン１２と、こ
の送液ライン１２に介在された送液ポンプ１３と、容器
８底部に設けられた液排出口１４と培養液調整槽１１と
の間を接続する回収ライン１５とを備え、培養液調整槽
１１内の光合成生物を含んだ培養液４を送液ライン１２
を通して送液ポンプ１３で圧送し、送液ライン１２端部
の液供給部１６から培養部３の上流端に、所定流量で供
給するようになっている。培養液４の供給流量は送液ポ
ンプ１３で容易に調節可能であり、その供給流量は培養
部３の面積や液膜形成板２の傾斜度合等によって適宜設
定される。例えば、１ｍ2程度の板２を傾斜５〜１０度
で傾斜させ、その表面に１ｍｍ〜５ｍｍ程度の厚さの液
膜を形成させる場合には、培養液４を５０リットル・ｈ-1か
ら５００リットル・ｈ-1程度の流量で供給するのが望まし
い。
【００１３】この培養液調整槽１１には、収穫ライン１
７を介して収穫装置１８が接続されており、回収ライン
１５を通して流下した培養液４の一部を収穫装置１８に
送って培養液４中の光合成生物を分離（収穫）するよう
になっている。この収穫装置１８には光合成生物の大き
さなどに応じてろ過や沈澱槽、遠心槽等を使用する。ま
た、光合成生物を分離した培養液は別のラインを通して
培養液調整槽１１に返送しても良い。培養液４の温度調
節は、熱交換器、ヒータ、冷凍器等を培養部３から培養
液供給手段５の全体または一部に設置して行う。培養温
度は対象となる生物の培養適温に調節される。光合成生
物を含んだ培養液４を培養部３の上流端に供給する液供
給部１６の形状は、単管、分岐管、マニホールド等の中
から適宜選定する。
７を介して収穫装置１８が接続されており、回収ライン
１５を通して流下した培養液４の一部を収穫装置１８に
送って培養液４中の光合成生物を分離（収穫）するよう
になっている。この収穫装置１８には光合成生物の大き
さなどに応じてろ過や沈澱槽、遠心槽等を使用する。ま
た、光合成生物を分離した培養液は別のラインを通して
培養液調整槽１１に返送しても良い。培養液４の温度調
節は、熱交換器、ヒータ、冷凍器等を培養部３から培養
液供給手段５の全体または一部に設置して行う。培養温
度は対象となる生物の培養適温に調節される。光合成生
物を含んだ培養液４を培養部３の上流端に供給する液供
給部１６の形状は、単管、分岐管、マニホールド等の中
から適宜選定する。
【００１４】光源７は、キセノンランプ１９と、この光
を各液膜形成板２の周縁に導く光ガイド２０とから構成
されている。この光ガイド２０は多数本の光ファイバを
束ねてなるものである。この例では液膜形成板２を透明
な板材又は高反射率の板材により形成し、光ガイド２０
の多数の光ファイバの出射端を液膜形成板２の周縁に配
置し、光ガイド２０を通して導かれた光を液膜形成板２
の表面から放射するような構成としている。なお、光源
７の構成はこの例に限定されることなく、光ガイド２０
を液膜形成板２に接続することなく、各液膜形成板２の
上方に出射端を配して液膜６に光を照射しても良い。ま
た、キセノンランプ１９に代えて他の光源、例えば太陽
光を光ガイド２０で導いて照射しても良い。さらに、光
ガイドを用いずに、蛍光灯などの光源を各液膜形成板２
の上部に配設しても良い。
を各液膜形成板２の周縁に導く光ガイド２０とから構成
されている。この光ガイド２０は多数本の光ファイバを
束ねてなるものである。この例では液膜形成板２を透明
な板材又は高反射率の板材により形成し、光ガイド２０
の多数の光ファイバの出射端を液膜形成板２の周縁に配
置し、光ガイド２０を通して導かれた光を液膜形成板２
の表面から放射するような構成としている。なお、光源
７の構成はこの例に限定されることなく、光ガイド２０
を液膜形成板２に接続することなく、各液膜形成板２の
上方に出射端を配して液膜６に光を照射しても良い。ま
た、キセノンランプ１９に代えて他の光源、例えば太陽
光を光ガイド２０で導いて照射しても良い。さらに、光
ガイドを用いずに、蛍光灯などの光源を各液膜形成板２
の上部に配設しても良い。
【００１５】容器８内にガスを供給するためのガス供給
手段１０は、空気又は二酸化炭素を含む排ガスなどをガ
ス供給ライン１０ａを通して容器８底部のガス供給口９
に所定流量で供給するものである。ここで使用される排
ガスとしては、硫黄酸化物、塩化水素ガスなどの有害成
分を予め除去したものが用いられ、これら有害成分の少
ないＬＮＧ燃焼排ガス等が好ましい。容器８内に供給さ
れたガスは、容器８上端のガス排出口２１から外部に放
出されるが、この放出されるガスを必要に応じてガス返
送ライン２２を通しガス供給手段１０に返送して循環さ
せることも可能である。
手段１０は、空気又は二酸化炭素を含む排ガスなどをガ
ス供給ライン１０ａを通して容器８底部のガス供給口９
に所定流量で供給するものである。ここで使用される排
ガスとしては、硫黄酸化物、塩化水素ガスなどの有害成
分を予め除去したものが用いられ、これら有害成分の少
ないＬＮＧ燃焼排ガス等が好ましい。容器８内に供給さ
れたガスは、容器８上端のガス排出口２１から外部に放
出されるが、この放出されるガスを必要に応じてガス返
送ライン２２を通しガス供給手段１０に返送して循環さ
せることも可能である。
【００１６】この培養装置１を用いてアナシスチス・ニ
ドランスの培養を行うには、純粋培養したアナシスチス
・ニドランスを培養液４に混合して培養液調整槽１１に
入れておき、送液ポンプ１３を駆動させ、送液ライン１
２を通して培養液４を培養部３の上流端から供給し、液
膜状に流下させると共に、光源７から光ガイド２０を通
して各液膜形成板２に光を照射して液膜６に当て、また
ガス供給口９から空気又は二酸化炭素を含むガスを容器
８内に供給する。液膜形成板２上に供給された培養液４
中に含まれる光合成生物は、液膜形成板２を順次流下し
ていく間に、光源７からの光エネルギーを受け、容器８
内の気相中の二酸化炭素と培養液中の水分とを原料とし
て光合成を行いながら増殖する。この培養液４の液膜６
は１〜５ｍｍ程度と薄いために、液膜の厚さ方向の全て
に光を照射することが可能であり、また、培養液を液膜
状で流下させることで気相との接触面積が増大し、周囲
の気相中に含まれる二酸化炭素が液膜中に容易に取り込
まれる。
ドランスの培養を行うには、純粋培養したアナシスチス
・ニドランスを培養液４に混合して培養液調整槽１１に
入れておき、送液ポンプ１３を駆動させ、送液ライン１
２を通して培養液４を培養部３の上流端から供給し、液
膜状に流下させると共に、光源７から光ガイド２０を通
して各液膜形成板２に光を照射して液膜６に当て、また
ガス供給口９から空気又は二酸化炭素を含むガスを容器
８内に供給する。液膜形成板２上に供給された培養液４
中に含まれる光合成生物は、液膜形成板２を順次流下し
ていく間に、光源７からの光エネルギーを受け、容器８
内の気相中の二酸化炭素と培養液中の水分とを原料とし
て光合成を行いながら増殖する。この培養液４の液膜６
は１〜５ｍｍ程度と薄いために、液膜の厚さ方向の全て
に光を照射することが可能であり、また、培養液を液膜
状で流下させることで気相との接触面積が増大し、周囲
の気相中に含まれる二酸化炭素が液膜中に容易に取り込
まれる。
【００１７】培養部３の最下段にある液膜形成板２の下
流端に流下した培養液４は、容器８底部の液排出口１４
から外部に取り出され、回収ライン１５を通って培養液
調整槽１１に入る。そしてこの培養液４は送液ライン１
２を通って再び培養部３の最上段にある液膜形成板２の
上流端に供給し、循環させて光合成生物の培養を連続的
に行う。培養液４中の光合成生物の濃度がある程度まで
高まったならば、培養液調整槽１１内の培養液の一部を
収穫ライン１７を通して収穫装置１８に送り、培養液４
中の光合成生物を分取するとともに、新規に調整した培
養液又は光合成生物を分離した培養液を培養液調整槽１
１に入れ、培養液４を補充する。
流端に流下した培養液４は、容器８底部の液排出口１４
から外部に取り出され、回収ライン１５を通って培養液
調整槽１１に入る。そしてこの培養液４は送液ライン１
２を通って再び培養部３の最上段にある液膜形成板２の
上流端に供給し、循環させて光合成生物の培養を連続的
に行う。培養液４中の光合成生物の濃度がある程度まで
高まったならば、培養液調整槽１１内の培養液の一部を
収穫ライン１７を通して収穫装置１８に送り、培養液４
中の光合成生物を分取するとともに、新規に調整した培
養液又は光合成生物を分離した培養液を培養液調整槽１
１に入れ、培養液４を補充する。
【００１８】この培養装置１は、液膜形成板２上に光合
成生物を含む培養液４の液膜６を形成し、この液膜６中
に光源７からの光と周囲の気相中からの二酸化炭素を供
給しつつ流下させ、光合成生物の培養を行うものであ
り、培養液４の流量や液膜形成板２の傾斜角度を適宜調
節することにより、形成される液膜６の厚さを容易にコ
ントロールすることができる。このように液膜６中で光
合成生物を培養する場合には、液膜が薄いために、液膜
の厚さ方向の全てに光を照射することが可能であり、ま
た、培養液を液膜状で流下させることで気相との接触面
積が増大し、周囲の気相中に含まれる二酸化炭素が液膜
中に容易に取り込むことができるので、培養液４の攪拌
を省くことができ、しかも光及び二酸化炭素の供給効率
が向上し、設置面積当りの培養効率を大幅に向上させる
ことができる。また培養液４の攪拌を省くことができる
ので、攪拌により光合成生物が損傷を受ける不都合を解
消することができ、しかも運転に要するエネルギーを低
減することができる。さらに、光合成生物として、微細
な藻類であるアナシスチス・ニドランスを用いて上記液
膜形成板上での液膜流下培養を実施することにより、培
養液の循環ポンプなどによって破砕を受けたり、液膜形
成板上に沈澱密着して活性が低下することがなく、極め
て高い効率で光合成を行うことができる。以下、実験例
により本発明の作用効果を明確化する。
成生物を含む培養液４の液膜６を形成し、この液膜６中
に光源７からの光と周囲の気相中からの二酸化炭素を供
給しつつ流下させ、光合成生物の培養を行うものであ
り、培養液４の流量や液膜形成板２の傾斜角度を適宜調
節することにより、形成される液膜６の厚さを容易にコ
ントロールすることができる。このように液膜６中で光
合成生物を培養する場合には、液膜が薄いために、液膜
の厚さ方向の全てに光を照射することが可能であり、ま
た、培養液を液膜状で流下させることで気相との接触面
積が増大し、周囲の気相中に含まれる二酸化炭素が液膜
中に容易に取り込むことができるので、培養液４の攪拌
を省くことができ、しかも光及び二酸化炭素の供給効率
が向上し、設置面積当りの培養効率を大幅に向上させる
ことができる。また培養液４の攪拌を省くことができる
ので、攪拌により光合成生物が損傷を受ける不都合を解
消することができ、しかも運転に要するエネルギーを低
減することができる。さらに、光合成生物として、微細
な藻類であるアナシスチス・ニドランスを用いて上記液
膜形成板上での液膜流下培養を実施することにより、培
養液の循環ポンプなどによって破砕を受けたり、液膜形
成板上に沈澱密着して活性が低下することがなく、極め
て高い効率で光合成を行うことができる。以下、実験例
により本発明の作用効果を明確化する。
【００１９】（実験例）図１及び図２に示す培養装置を
試作し、アナシスチス・ニドランス、クロレラ及びスピ
ルリナを培養し、その増殖状態を比較した。液膜形成板
は一辺５０ｃｍの正方形状のものを４枚用い、それらを
図１に示すように配置した。また、光源７はキセノンラ
ンプ光源を用い、この光源からの光を光ガイド２０で各
液膜形成板の周縁に導き、各液膜形成板２を通してその
表面から光を照射するようにした。なお、各液膜形成板
２は下面に高反射率の板（ステンレス鋼板）を接合した
ガラス板を用いた。この液膜形成板にアナシスチス・ニ
ドランス、クロレラ及びスピルリナのいずれかを入れた
液体培地を流下し、液膜の厚さが２〜３ｍｍ程度となる
ように循環ポンプの流量を設定し、増殖分を適宜回収す
るとともに培地を交換補給しつつ、それぞれの藻類につ
いて約１ヶ月間培養を行った。それぞれの藻類の培養条
件と、藻類の成長速度（乾物成長速度）とを合わせて表
１に示す。
試作し、アナシスチス・ニドランス、クロレラ及びスピ
ルリナを培養し、その増殖状態を比較した。液膜形成板
は一辺５０ｃｍの正方形状のものを４枚用い、それらを
図１に示すように配置した。また、光源７はキセノンラ
ンプ光源を用い、この光源からの光を光ガイド２０で各
液膜形成板の周縁に導き、各液膜形成板２を通してその
表面から光を照射するようにした。なお、各液膜形成板
２は下面に高反射率の板（ステンレス鋼板）を接合した
ガラス板を用いた。この液膜形成板にアナシスチス・ニ
ドランス、クロレラ及びスピルリナのいずれかを入れた
液体培地を流下し、液膜の厚さが２〜３ｍｍ程度となる
ように循環ポンプの流量を設定し、増殖分を適宜回収す
るとともに培地を交換補給しつつ、それぞれの藻類につ
いて約１ヶ月間培養を行った。それぞれの藻類の培養条
件と、藻類の成長速度（乾物成長速度）とを合わせて表
１に示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】この実験の結果、スピルリナは送液ポンプ
により破砕を受けたことにより、培養１０日目に死滅し
た。またクロレラは、一応培養が可能であったが、液膜
形成板の傾斜が１５°未満では、液膜形成板上への沈澱
が著しくなり、増殖率の極端な低下が認められた。アナ
シスチス・ニドランスを用いた場合には、送液ポンプに
よる細胞破砕や液膜形成板上への沈澱もなく、高い増殖
率を示した。
により破砕を受けたことにより、培養１０日目に死滅し
た。またクロレラは、一応培養が可能であったが、液膜
形成板の傾斜が１５°未満では、液膜形成板上への沈澱
が著しくなり、増殖率の極端な低下が認められた。アナ
シスチス・ニドランスを用いた場合には、送液ポンプに
よる細胞破砕や液膜形成板上への沈澱もなく、高い増殖
率を示した。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による光合
成生物の培養装置は、液膜形成板上に光合成生物を含む
培養液の液膜を形成し、この液膜中に光源からの光と周
囲の気相中からの二酸化炭素を供給しつつ流下させ、光
合成生物の培養を行うものであり、培養液の流量や液膜
形成板の傾斜角度を適宜調節することにより、形成され
る液膜の厚さを容易にコントロールすることができる。
このように液膜中で光合成生物を培養する場合には、液
膜が薄いために、液膜の厚さ方向の全てに光を照射する
ことが可能であり、また、培養液を液膜状で流下させる
ことで気相との接触面積が増大し、周囲の気相中に含ま
れる二酸化炭素が液膜中に容易に取り込むことができる
ので、培養液の攪拌を省くことができ、しかも光及び二
酸化炭素の供給効率が向上し、設置面積当りの培養効率
を大幅に向上させることができる。また培養液の攪拌を
省くことができるので、攪拌により光合成生物が損傷を
受ける不都合を解消することができ、しかも運転に要す
るエネルギーを低減することができる。さらに、光合成
生物として、微細な藻類であるアナシスチス・ニドラン
スを用いて上記液膜形成板上での液膜流下培養を実施す
ることにより、培養液の循環ポンプなどによって破砕を
受けたり、液膜形成板上に沈澱密着して活性が低下する
ことがなく、極めて高い効率で光合成を行うことができ
る。
成生物の培養装置は、液膜形成板上に光合成生物を含む
培養液の液膜を形成し、この液膜中に光源からの光と周
囲の気相中からの二酸化炭素を供給しつつ流下させ、光
合成生物の培養を行うものであり、培養液の流量や液膜
形成板の傾斜角度を適宜調節することにより、形成され
る液膜の厚さを容易にコントロールすることができる。
このように液膜中で光合成生物を培養する場合には、液
膜が薄いために、液膜の厚さ方向の全てに光を照射する
ことが可能であり、また、培養液を液膜状で流下させる
ことで気相との接触面積が増大し、周囲の気相中に含ま
れる二酸化炭素が液膜中に容易に取り込むことができる
ので、培養液の攪拌を省くことができ、しかも光及び二
酸化炭素の供給効率が向上し、設置面積当りの培養効率
を大幅に向上させることができる。また培養液の攪拌を
省くことができるので、攪拌により光合成生物が損傷を
受ける不都合を解消することができ、しかも運転に要す
るエネルギーを低減することができる。さらに、光合成
生物として、微細な藻類であるアナシスチス・ニドラン
スを用いて上記液膜形成板上での液膜流下培養を実施す
ることにより、培養液の循環ポンプなどによって破砕を
受けたり、液膜形成板上に沈澱密着して活性が低下する
ことがなく、極めて高い効率で光合成を行うことができ
る。
【図１】本発明の光合成生物の培養方法に好適な培養装
置の一例を示す構成図である。
置の一例を示す構成図である。
【図２】同じ培養装置の要部の一部断面視した斜視図で
ある。
ある。
１……培養装置、２……液膜形成板、３……培養部、４
……培養液、５……培養液供給手段、６……液膜、７…
…光源、８……容器、９……ガス供給口、１０……ガス
供給手段、１１……培養液調整槽、１２……送液ライ
ン、１３……送液ポンプ、１４……液排出口、１５……
回収ライン、１６……液供給部、１７……収穫ライン、
１８……収穫装置、１９……キセノンランプ、２０……
光ガイド、２１……ガス排出口、２２……ガス返送ライ
ン。
……培養液、５……培養液供給手段、６……液膜、７…
…光源、８……容器、９……ガス供給口、１０……ガス
供給手段、１１……培養液調整槽、１２……送液ライ
ン、１３……送液ポンプ、１４……液排出口、１５……
回収ライン、１６……液供給部、１７……収穫ライン、
１８……収穫装置、１９……キセノンランプ、２０……
光ガイド、２１……ガス排出口、２２……ガス返送ライ
ン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ (Ｃ１２Ｎ 1/12 Ｃ１２Ｒ 1:89） (72)発明者 鬼山 和彦 東京都港区西新橋２−８−11 財団法人 地球環境産業技術研究機構内 (56)参考文献 特開 平５−284958（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−244932（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−111800（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭32−2746（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C12N 1/12 C12M 1/00 B01D 53/34 ＢＩＯＳＩＳ（ＤＩＡＬＯＧ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)
Claims (5)
- 【請求項１】 光合成生物を含む培養液を、液膜形成板
の表面に沿って液膜状に流下させ、この液膜と二酸化炭
素を含むガスとを接触させるとともに、この液膜に光を
照射して光合成生物を培養する方法であって、この光合
成生物として非凝集性のらん藻類の微細な単細胞藻類で
あるアナシスチス・ニドランスを用いることを特徴とす
る光合成生物の培養方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の光合成生物の培養方法に
おいて、複数枚の液膜形成板を、各板の上流端が上段の
板の下流端に隣接し下流端が下段の板の上流端に隣接す
るように積層配置し、これらの液膜形成板上に培養液を
順次流下させることを特徴とする光合成生物の培養方
法。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の光合成生物の培養
方法において、人工光源の光又は太陽光を光ファイバを
通して導き液膜形成板に照射するか、或いは光ファイバ
を液膜形成板に接続して該液膜形成板の表面から照射す
ることを特徴とする光合成生物の培養方法。 - 【請求項４】 請求項１から３のいずれか１項記載の光
合成生物の培養方法において、二酸化炭素を含むガス
が、空気又は二酸化炭素含有排ガスであることを特徴と
する光合成生物の培養方法。 - 【請求項５】 請求項１から４のいずれか１項記載の光
合成生物の培養方法において、液膜形成板を流下した培
養液から光合成生物の一部を回収し、この培養液を液膜
形成板の上流端に循環して培養を行うことを特徴とする
光合成生物の培養方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6090361A JP3035153B2 (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | 光合成生物の培養方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6090361A JP3035153B2 (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | 光合成生物の培養方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07289239A JPH07289239A (ja) | 1995-11-07 |
| JP3035153B2 true JP3035153B2 (ja) | 2000-04-17 |
Family
ID=13996407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6090361A Expired - Fee Related JP3035153B2 (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | 光合成生物の培養方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3035153B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101366431B1 (ko) * | 2011-05-04 | 2014-02-24 | 부경대학교 산학협력단 | 부착규조류 배양방법 및 장치 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ326696A3 (cs) * | 1996-11-06 | 1998-05-13 | Mikrobiologický Ústav Av Čr | Způsob venkovní tenkovrstvé kultivace řas a sinic a bioreaktor k provádění tohoto způsobu |
| TWI299652B (en) * | 2005-12-13 | 2008-08-11 | Ind Tech Res Inst | Algae Culture System |
| JP2009195163A (ja) * | 2008-02-21 | 2009-09-03 | Ccs Inc | 藻類培養装置 |
| FR2950899B1 (fr) * | 2009-10-01 | 2011-11-25 | Centre Nat Rech Scient | Photo-bioreacteur couche mince a haute productivite volumique |
| WO2011124727A1 (es) * | 2010-04-08 | 2011-10-13 | Acciona Energía, S. A. | Sistema de cultivo de microalgas con consumo de energía óptimo |
| JP6235210B2 (ja) | 2012-12-14 | 2017-11-22 | 株式会社デンソー | 微細藻類の培養方法 |
| DE102014000691A1 (de) * | 2014-01-17 | 2015-07-23 | Forschungszentrum Jülich GmbH Fachbereich Patente | Photobioreaktor und Verfahren zur Dünnschichtkultivierung |
-
1994
- 1994-04-27 JP JP6090361A patent/JP3035153B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101366431B1 (ko) * | 2011-05-04 | 2014-02-24 | 부경대학교 산학협력단 | 부착규조류 배양방법 및 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07289239A (ja) | 1995-11-07 |
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