(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機質材料と硬化材と藻類培養養分とを含む原料を混合物にする混合工程と、前記混合物を型枠に投入して予備成形体とする予備成形工程と、この予備成形体を解砕して微細な成形体とする解砕成形工程と、この成形体を養生する養生工程とを少なくとも有し、この成形体の密度を１ｇ／ｃｍ３  以下とすることを特徴とする藻類培養媒体の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の藻類培養媒体の製造方法において、前記混合工程に高速回転翼混合機を用いるとともに、前記成形工程が前記混合物を攪拌しながら水もしくは硬化材水溶液を散布して成形体に成形する撹拌成形工程を有することを特徴とする藻類培養媒体の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の藻類培養媒体の製造方法において、前記撹拌成形工程を、前記混合工程と同一の高速撹拌翼混合機内で行うことを特徴とする藻類培養媒体の製造方法。
【請求項４】
請求項１記載の藻類培養媒体の製造方法において、前記成形工程が、前記混合物をダイスに移送して押出成形して成形体とする押出成形工程を有することを特徴とする藻類培養媒体の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の藻類培養媒体の製造方法において、押出成形工程は前記ダイスが２重の管からなるダイスであって、前記２重の管からなるダイスの外側管内壁と内側管外壁との間に前記混合物を移送して入れ、これを押出してその両端を圧縮し封じきることにより、外部に多孔質層を有しその内部に中空部を有する成形体とする工程であることを特徴とする藻類培養媒体の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の藻類培養媒体の製造方法において、前記多孔質層と中空部との間に前記多孔質層よりも低透水性の層を設ける工程を含むことを特徴とする藻類培養媒体の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の藻類培養媒体の製造方法において、３重の管からなるダイスの最外側の管と内側管との間に多孔質性の材料を、前記ダイスの中間の管と最内側の管との間に低透水性の材料を入れて押出成形を行った後にその両端を圧縮し封じきることを特徴とする藻類培養媒体の製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の藻類培養媒体の製造方法において、前記低透水性の層には粘土質であるモンモリロナイト、カオリナイト、セメント、水ガラス、石灰、および石膏のうち、少なくとも一種を含むことを特徴とする藻類培養媒体の製造方法。
【請求項９】
請求項１記載の藻類培養媒体の製造方法において、前記成形工程が、前記混合物を圧縮して成形体とする圧縮成形工程を有することを特徴とする藻類培養媒体の製造方法。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項記載の藻類培養媒体の製造方法において、前記無機質材料が石炭灰、焼却灰、砂、貝殻粉砕物、および珪藻から選択された少なくとも１種を含むことを特徴とする藻類培養媒体の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の藻類培養媒体の製造方法において、前記無機質材料が、環境に影響する重金属や有機物を低減もしくは除去処理されたものであることを特徴とする藻類培養媒体の製造方法。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか１項記載の藻類培養媒体の製造方法において、前記硬化材が、セメント、水ガラス、石灰、および石膏から選択された少なくとも１種を含むことを特徴とする藻類培養媒体の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の藻類培養媒体の製造方法において、前記硬化材が、構成成分として藻類培養養分を含むことを特徴とする藻類培養媒体の製造方法。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれか１項記載の藻類培養媒体の製造方法において、前記藻類培養養分は、リン分、窒素分、および鉄分から選択された少なくとも１種を含むことを特徴とする藻類培養媒体の製造方法。
【請求項１５】
請求項１ないし１２，１４のいずれか１項記載の藻類培養媒体の製造方法において、前記硬化材、前記藻類培養養分および前記軽量化材の添加量は、前記無機質材料の重量１００重量部に対して、前記硬化材を少なくとも５重量部、そして前記藻類培養養分は２０重量部を超えないことを特徴とする藻類培養媒体の製造方法。
【請求項１６】
請求項１ないし１５のいずれか１項記載の藻類培養媒体の製造方法において、前記混合工程に用いる混合機として、混合槽底部を排出口に向かって傾斜させた高速撹拌翼混合機を用いることを特徴とする藻類培養媒体の製造方法。
【請求項１７】
請求項１ないし１６のいずれか１項記載の藻類培養媒体の製造方法において、前記成形体を養生する養生工程が、温度１００℃以上の加熱養生であることを特徴とする藻類培養媒体の製造方法。
【請求項１８】
請求項１ないし１７のいずれか１項記載の藻類培養媒体の製造方法において、前記養生工程が加熱養生工程を有し、加熱養生の熱源が、火力発電所もしくは廃棄物焼却場の廃熱であることを特徴とする藻類培養媒体の製造方法。
【請求項１９】
請求項１ないし１８のいずれか１項記載の藻類培養媒体の製造方法において、前記原料がさらに軽量化材を含むことを特徴とする藻類培養媒体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海洋や湖において大規模に藻類を培養するための藻類培養媒体の製造方法に関し、特に火力発電所や焼却炉から発生する石炭灰や焼却灰を有効利用し、あるいは砂や貝殻粉砕物を利用して、藻類培養用養分供給媒体を大量に製造するための製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
微細藻類は単位面積当たりの太陽光利用率、すなわちＣＯ２  を固定能が陸上植物に比べ高く、増殖の速度も速いことから、大気中のＣＯ２  を固定するための有力な選択肢と考えられている。このため、地球温暖化防止を目的として、微細藻類によってＣＯ２  を吸収・固定し、さらにこれらを原料として石油代替燃料などの有用物を製造する研究が行われている。
【０００３】
たとえば太陽光を集光し、これを効率的に照射可能なフォトリアクターを設け、このフォトリアクター内にＣＯ２  に富んだ火力発電所の排ガスを導入し、微細藻類を培養する研究が多くの研究機関で実施されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで地球温暖化防止に貢献する程の膨大なＣＯ２  を固定するためには、広大な面積での微細藻類の培養が必要となる。試算によると日本で発生するＣＯ２  の１０％を固定するためには、３００ｋｍ四方の面積が必要となる。
【０００５】
日本国内の内陸部ではこのような広大な面積を確保することは困難であり、海洋での大規模な培養が必要となるが、従来は海洋での養分の効率的な供給が困難であった。すなわち、海洋で養分を散布すると養分は急速に海洋中に拡散するので、ほとんどの養分は藻類の培養に利用されないばかりか、海洋全体が富栄養化してしまい、海洋汚染を引き起こすことになる。
【０００６】
このため、何らかの方法で養分を海面に固定し、藻類の増殖に合わせて養分を供給する媒体が必要となる。先に本発明者らの内のある者達は鋭意研究の結果、水に浮遊可能でしかも養分を供給可能な媒体の製造に関する提案を行った（特願平１０−５２０５０）  。
【０００７】
この発明により、海洋等で微細藻類が増殖するための養分を供給することのできる媒体の製造が可能となった。しかしながら、特願平１０−５２０５０の発明では、水への浮遊を維持するために、多量の撥水剤を添加していた。撥水剤はこのような媒体の製造原料のうち、最も高価であり、しかも長期に亘る浮遊において次第に撥水剤が不十分となり、やがて沈降してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は前述の課題を解決するためになされたもので、、本発明の目的は、水に浮く藻類増殖の核となる藻類培養媒体を火力発電所の石炭灰、焼却灰等の産業廃棄物、砂、貝殻粉砕物から大量に、しかも安価に製造する方法を提供し、それによって大量生産された藻類培養媒体を広大な海域に散布することによって、大規模かつクリーンに藻類の増殖を行うことを可能にするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、無機質材料と硬化材と藻類培養養分とを含む原料を混合物にする混合工程と、前記混合物を型枠に投入して予備成形体とする予備成形工程と、この予備成形体を解砕して微細な成形体とする解砕成形工程と、この成形体を養生する養生工程とを少なくとも有し、この成形体の密度を１ｇ／ｃｍ３  以下とすることを特徴とする藻類培養媒体の製造方法である。
【００１１】
本発明によれば、海水および淡水に浮遊する藻類培養媒体を大量に製造することができる。
【００１２】
この場合、型枠にて成形したのち解砕する前の段階では解砕に適する程度に養生を行っておき、解砕後にさらに養生を行うことができる。この方法によれば、一個ずつ型枠に混合物を投入する必要がないので、大量の成形体を迅速に製造することができる。
【００１３】
本発明は、混合工程において、混合槽中に高速で回転する撹拌翼を有する高速撹拌翼混合機を用いれば、短時間で均一に混合を行うことができるので、好ましく用いることができる。そして混合層槽をほぼ円筒状の形状にし、撹拌翼を底部に配置することによって、非常に効率的に撹拌、混合を行うことができる。撹拌翼としては、ブレード型が上記混合を迅速に行うことができるので特に好ましく用いられる。
【００１４】
また本発明は成形工程として、上記混合物を攪拌しながら水もしくは硬化材水溶液を散布して成形体に成形する攪拌成形工程を用いることができる。この成形体は成形後に養生して成形体の強度を高めることができる。この方法によれば、大量の粒状成形体をまとめて成形することができる。
【００１５】
上記の混合物を攪拌しながら水もしくは硬化材水溶液を散布して成形体に成形する工程では、混合工程で使用される高速撹拌翼混合機とは別の混合機を用意して用いてもよいが、混合工程で使用の高速撹拌翼混合機をそのまま継続して用いることができる。こうすることによって移送の手間やロスを省くことができる。
また、本発明は、成形工程として上記混合物を押出機に供給するなどして、ダイスで押出して成形体とする工程を用いることができる。この方法によれば、所定の形状の成形体を生産性良く大量に製造することができる。
【００１６】
そして本発明においては、混合物をダイスから押出して成形する上記工程において、２重の管からなるダイスを用い、混合物を２重の管の外側管内壁と内側管外壁との間に移送して入れ、押出成形後にその両端を圧縮し封じきることにより、外部に多孔質層を有し、その内部に中空部を有する成形体とすることができる。  ここに中空部とは出入口がなく閉じられた空洞である。このようにして製造を行うことによって、成形体のみかけ比重を小さくすることができ、藻類培養媒体として水面に浮上させる上で有利となる。
【００１７】
さらに混合物をダイスから押し出して成形する上記工程において３重の管からなるダイスの最外側の管と中間の管との間に多孔質性の材料を、中間の管と最内側の管との間に低透水性の材料を入れることによって、多孔質層と中空部との間に多孔質層よりも低透水性の層を設けることにより、中空部の浸水が防止できるので、成形体の浮上状態が一層安定化する。
【００１８】
上記の低透水層には、石炭灰、焼却灰、モンモリロナイト、カオリナイト、セメント、水ガラス、石灰、石膏のうち、少なくとも一種を含むものを用いることができる。これらを用いることによって、中空部の周囲を気密に形成することができる。そして中空部を設けることによってみかけ比重を小さくできるので、軽量化材を含有しなくても水に浮遊可能にすることができる。
【００１９】
また、本発明は成形工程として、上記混合物を圧縮して成形体とする工程を用いることができる。この方法によれば所定の形状の成形体を生産性良く大量に製造することができる。
【００２０】
本発明の藻類媒体の製造方法に用いる無機質材料としては、石炭灰、焼却灰、砂、貝殻粉砕物、および珪藻から選択された少なくとも１種を含むものを好ましく用いることができる。これらのうち、石炭灰や焼却灰は多量に生成される産業廃棄物であり、その再利用が可能になるため、特に好ましい。
【００２１】
そしてこれら石炭灰、焼却灰、砂、貝殻粉砕物、および珪藻から選択された少なくとも１種を含む無機質材料は、環境を汚染する成分、即ち、重金属や有害な有機物質などの成分を低減もしくは除去処理したものが環境汚染の恐れがないので好ましく用ることができる。石炭灰はシリカとアルミナを主成分とし、成分的にも比較的安定しており、環境を汚染する成分を含まないように管理して用いることが可能である。また、焼却灰についても、分別収集の段階あるいは焼却灰の後処理の段階で、環境を汚染する成分を除去して用いることが可能である。
【００２２】
また、本発明に用いる硬化材としては、セメント、水ガラス、石灰、および石膏から選択された少なくとも１種を含むものが好ましく用いられる。そしてセメントまたは水ガラスから選択された少なくとも１種を含む硬化材には、その構成成分として、藻類培養養分、例えばリン酸化合物を含むものを用いることができる。
【００２３】
また、本発明に用いる藻類培養養分としては、リン分、窒素分、および鉄分から選択された少なくとも１種を含むものが好ましい。これらを含むことによって藻類の培養に必要な養分の供給が可能になる。
【００２４】
また、本発明に用いる軽量化材としては、粉末アルミナ、パーライト、シラス、シラスバルーン、または粒状軽石から選択された少なくともｌ種を含むものを好ましく用いることができる。これらを含有させることによって藻類培養媒体の比重を小さくすることができ、水に浮遊させることが可能になる。
【００２５】
そして本発明において、硬化材、藻類培養養分および軽量化材の添加量は、無機質材料の重量１００重量部に対して、硬化材を少なくとも５重量部、そして藻類培養養分は２０重量部を超えないことが好ましい。硬化材の量が５重量部以上であれば望ましい硬度が得られる。
【００２６】
また本発明においては、混合物に撥水剤を含有させてもよい。それによって、藻類培養媒体の水面への浮上の安定化に役立てることができる。
【００２７】
本発明の混合工程において、混合機として混合槽の底部をその排出口に向かって傾斜させた高速攪拌翼混合機を用いることが好ましい。この底部の傾斜によって混合体の排出が良好になり、生産性が向上する。
【００２８】
本発明においては、成形体を養生する養生工程として、加熱養生を用いることができる。そして加熱養生は、温度１００℃以上の加熱養生を好ましく用いることができる。また加熱養生の熱源として、火力発電所もしくは廃棄物焼却場の廃熱を好ましく用いることができる。これらの廃熱を用いれば、加熱養生のための新たな熱源を用意する必要がなく、しかも廃熱が有効利用できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を実施例に基づき具体的に説明する。
【００３０】
（実施例１）
図１に本実施例１における藻類培養媒体の標準成形工程を示す。無機質材料として石炭灰、焼却灰、砂、貝殻粉砕物のいずれかについて、硬化材と軽量化材および藻類培養養分を添加し、さらに水を加えて混合した。混合は、大量の材料を短時間で均一にする観点から、撹拌翼がブレード型の高速撹拌翼混合機の一種であるヘンシェルミキサにより行った。図２に高速撹拌翼混合機の一種であるヘンシェルミキサの模式的断面図を示す。図２において、符合１は攪拌槽、２は攪拌翼、３は槽の蓋部、４は排出口、５は駆動手段、そして６は台である。
【００３１】
こうして得た混合物を型枠に入れて養生（温湿度を保って硬化）して成形体を作製する。
【００３２】
続いて、脱型した成形体の硬化反応促進（強度向上）のために成形体を加熱養生（１１０℃、２４時間）してぺレット状の藻類培養媒体を作製した。なお、製造した成形体がアルカリ分を多く含み、ｐＨが高くなる場合には、必要に応じて水に浸漬して成形体のｐＨを下げることも行った。また、無機質材料については、環境に影響する重金属や有機物が含有していることが考えられるため、本試験ではこのような重金属や有機物を予め除去し、かつ乾燥処理したものを用いた。
【００３３】
表１に実施例１における実施条件およびその結果を示す。表１において、藻類培養媒体成形体の製作には、無機質材料として石炭灰、焼却灰、砂、貝殻粉砕物を用い、硬化材として珪酸ナトリウムを用い、軽量化材としてパーライトを用い、さらに藻類培養養分にはリン酸ナ卜リウムとリン酸鉄および硝酸ナトリウムを重量比５：１：５で用いた。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
これらの成形体を、藻の入った海水を貯えた水槽の中に入れて試験した。表１に示したように、いずれの無機質材料を用いた場合でも、硬化材として珪酸ナトリウムを用い、さらに軽量化材としてパーライトを用いることによって、成形体の密度が１ｇ／ｃｍ３  以下で水に浮遊させることができること、そして藻類の増殖が得られることが確認された。
【００３６】
（実施例２）
図３に実施例２における藻類培養媒体の解砕成形工程を示す。実施例１と同様の条件で無機質材料に硬イヒ材と軽量化材および藻類培養養分さらに水を加えて高速ブレード型混合機であるヘンシェルミキサにより混合を行った。こうして得た混合物を大型の型枠に入れて３００ｍｍ□×３０ｍｍｔ大の成形体を作製した。これを、脱型および加熱養生（１１０℃、２４時間）後に解砕造粒機に投入し、直径約５ｍｍの角張った成形体を得た。この成形体について、実施例１と同じ方法で試験を行った。その結果を表２に示す。
【００３７】
【表２】
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【００３８】
表２から明らかなように、解砕成形法で作製した成形体も標準成形工程による場合と同様に、密度が１ｇ／ｃｍ３  以下で水に浮遊し、藻類の増殖が得られることを確認した。本成形方法によれば、混合物を型枠に入れる操作回数が標準方法よりも低減できるため、より大量の成形体を作製する際は有利であることが明確となった。
【００３９】
（実施例３）
図４に実施例３における藻類培養媒体の攪拌成形の工程を示す。実施例１と同様に無機質材料に硬化材と軽量化材および藻類培養養分を添加して高速ブレード型混合機であるヘンシエルミキサにより混合した。この後、この混合物を撹拌翼によって撹拌して成形する撹拌成形を行った。撹拌成形は回転翼による撹拌の速さによって次に述べるように転動成形と混合成形とに区分される。転動成形方法では、ミキサの回転羽根を低速で回しながら粉末材料混合物に水を投入して、直径が約５〜１５ｍｍの球状の成形体とした。一方、混合成形方法では、ミキサの回転羽根を高速で回して粉末材料混合物を乱流状態にして、この中にスプレーを用いて水を噴射して供給することで、直径が約５〜１９ｍｍの球状の成形体を得た。これら成形体について、ミキサのジャケットに蒸気を供給することで加熱養生（１１０℃、２４時間）して藻類培養媒体を作製した。なお、実施例１と同様に作製した成形体がアルカリ分を多く含み、ｐＨが高くなる場合には、必要に応じて水に浸漬して成形体のｐＨを下げることも行った。結果を表３に示す。
【００４０】
【表３】
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【００４１】
表３の結果から明らかになったように、攪拌成形方法で作製した成形体も標準成形工程により成形し養生した場合と同様に、密度が１ｇ／ｃｍ３  以下で水に浮遊し、藻類の増殖が得られることを確認した。本成形方法によれば、成形体の必要量に応じて、ミキサの大きさを変えることで、大量の球状成形体として藻類培養媒体が得られることが明確となった。また、本実施例で明らかなように、本成形方法によれば、材料の混合と成形および加熱養生の各工程を同一のミキサ内で行えることも分かった。だだし、成形工程専用のドラム型やパン型造粒機を用いた転動成形方法、あるいは、フレキソミックス装置を用いた混合成形方法により、各工程を単独で行っても、もちろん構わない。
【００４２】
（実施例４）
図５に実施例４における藻類培養媒体の押出成形工程を示す。実施例１と同様の条件で無機質材料に硬化材と軽量化材および藻類培養養分さらに水を加えてヘンシェルミキサにより混合を行った。こうして得た混合物をスクリュー式押出造粒機に供給し、直径約１０ｍｍで長さが約１０ｍｍの円柱状の成形体を作製した。この成形体を加熱養生（１１０℃、２４時間）して藻類培養媒体を作製した。結果を表４に示す。
【００４３】
【表４】
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【００４４】
なお、実施例１と同様に作製した成形体がアルカリ分を多く含み、ｐＨが高くなる場合には、必要に応じて水に浸漬して成形体のｐＨを下げることも行った。表４の結果から明らかなように、押出成形で作製した成形体も標準成形工程で成形し養生した場合と同様に、密度が１ｇ／ｃｍ３  以下で水に浮遊し、藻類の増殖が得られることを確認した。
【００４５】
（実施例５）
図６に実施例５における藻類培養媒体の圧縮成形工程を示す。実施例１と同様の条件で無機質材料に硬化材と軽量化材および藻類培養養分さらに水を加えてヘンシェルミキサにより混合を行った。こうして得た混合物を油圧式の圧縮造粒機に供給し、直径約１０ｍｍで長さが約１０ｍｍの円柱状の成形体を作製した。この成形体を加熱養生（１１０℃、２４時間）して藻類培養媒体を作製した。なお、実施例１と同様に作製した成形体がアルカリ分を多く含み、ｐＨが高くなる場合には、必要に応じて水に浸漬して成形体のｐＨを下げることも行った。結果を表５に示す。
【００４６】
【表５】
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【００４７】
表５の結果から明らかなように、圧縮成形方法で作製した成形体も標準成形工程で成形し養生した場合と同様に、密度が１ｇ／ｃｍ３  以下で水に浮遊し、藻類の増殖が得られることを確認した。
【００４８】
（実施例６）
無機質材料を石炭灰に限定した上で、硬化材を各種変えた他は上記実施例と同じ方法で試験を行った。その結果を表６に示す。
【００４９】
【表６】
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【００５０】
表６から明らかなように、硬化材として、セメントの他に珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸リチウム、およびシリカゾルを用いた場合にも、水に浮遊し、藻類の増殖が得られる成形体、すなわち、藻類培養媒体が得られることが確認された。
【００５１】
また、硬化材をセメントと珪酸ナトリウムに限定して、上記実施例２〜５と同じ方法で試験を行い、成形方法の違いによる影響も確認した。得られた結果は標準成形工程による場合とほぼ同等であり、成形体の密度がｌｇ／ｃｍ３  以下で水に浮遊し、藻類の増殖が確認された。この結果から、本発明における無機質材料の成形工程、即ち、標準成形、解砕成形、撹拌成形（転動成形、混合成形）、押出成形、圧縮成形のいずれにおいても、いずれの硬化剤でも標準成形工程の場合と同等の結果が得られる藻類培養媒体を作製できることを確認した。
【００５２】
（実施例７）
藻類培養養分としても有効なリン酸塩化合物を、硬化材として用いた。また、他の藻類培養養分はリン酸鉄もしくは水酸化酸化鉄（鉄分）および硝酸ナトリウム（窒素分）とした藻類培養媒体の成形体を作製した。その結果を表７に示す。
【表７】
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【００５３】
この結果から明らかなように、標準成形方法においてリン酸ナ卜リウム、リン酸２水素ナトリウム、リン酸アルミニウムおよびリン酸水素アルミニウムは、いずれも硬イヒ材としても有効であり、これらを用いた場合に水に浮遊し、藻類の増殖が得られる成形体が作製できることを確認した。
【００５４】
また、リン酸塩としてリン酸ナトリウムとリン酸アルミニウムをそれぞれ添加した条件について、上記実施例２〜５と同じ方法で試験を行い、成形工程の違いによる影響も確認した。この結果、得られた結果は標準成形方法の場合とほぼ同等であり、成形体の密度が１ｇ／ｃｍ３  以下で水に浮遊し、藻類の増殖が確認された。本結果から、本発明における無機質材料の成形方法、即ち、標準成形工程、解砕成形工程、撹拌成形工程（転動成形工程、混合成形工程）、押出成形工程、圧縮成形工程のいずれでも、藻類培養養分としても有効なリン酸塩化合物を、硬化材として適用できることを確認した。
【００５５】
図７は、上記実施例６−１、６−２および７−１の条件で、硬化材添加量をそれぞれ変化させた場合について、作製した成形体の圧縮強度の変イヒを調べた結果を示す。この結果から、硬化材は無機質材料の重量１００重量部に対して５重量部以上において、強度が基準値を満たすことが分かつた。
【００５６】
また図８には、硬化材として珪酸ナトリウムに固定した場合について、成形工程の違いによる影響も確認した結果を示す。この結果から、成形工程の違いによる強度への大きな変化は見られず、いずれも硬化材が５重量部以上において強度の基準値を満たすことが分かった。
【００５７】
（実施例８）
無機質材料を石炭灰に限定し、さらに硬化材を珪酸ナトリウムに限定した上で、藻類培養養分を各種変えた他は、実施例１と同じ標準成形条件で藻類培養媒体を製作し、実施例１と同じ方法で試験を行った。その結果を表８に示す。
【００５８】
【表８】
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【００５９】
表８から明らかなように、藻類培養養分としてリン酸鉄、水酸化酸化鉄、リン酸アルミニウム、およびリン酸ナトリウムを用いた場合に、水に浮遊し、藻類の増殖が得られる藻類培養媒体が得られることが確認できた。
【００６０】
また、藻類培養養分としてリン酸鉄と水酸化酸化鉄（鉄分）、およびリン酸アルミニウムとリン酸ナトリウム（リン分）、さらに硝酸ナトリウム（窒素分）を複合添加した場合について、上記実施例２〜５と同じ方法で試験を行い、成形工程の違いによる影響をも調べた結果を併せて表８に示す。この結果から明らかなように、得られた成形体はいずれも標準成形工程の場合とほぼ同等であり、成形体の密度が１ｇ／ｃｍ３  以下で水に浮遊し、藻類の増殖が確認された。この結果から、成形工程の違いに関わらず、藻類培養養分添加の効果が確認された。
【００６１】
図９は、実施例８−１の条件で藻類培養養分であるリン酸鉄＋リン酸ナトリウム＋硝酸ナトリウムの添加量を変えた場合の、藻類成長速度の変化を調べた結果を示す。この図９から、無機質材料１００重量部に対して藻類培養養分が２０重量部以下であれば、藻類培養養分の増加に対して藻類成長速度が飽和せず、添加量として適切であることが分かる。
【００６２】
（実施例９）
無機質材料を石炭灰に、硬化材を珪酸ナトリウムに限定した他は、実施例１と同様の標準成形工程で藻類培養媒体成形体を作製し、実施１と同じ条件で試験を行い、各種軽量化材の有効性を調べた。その結果を表９に示す。この結果から、パーライトの他、シラスおよびその化合物、粒状軽石、さらにこれらの混合物を利用することにより、水に浮遊し、かつ、藻類の増殖が得られる藻類培養媒体成形体が得られることが確認された。また、軽量化材としてパーライトおよびシラスをぞれぞれ添加した条件について、上記実施例２〜５と同じ方法で試験を行い、成形工程の違いによる影響について確認した結果も併せて表９に示す。
【００６３】
【表９】
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【００６４】
この結果から明らかなように、得られた成形体はいずれも標準成形工程の場合とほぼ同等であり、成形体の密度がｌｇ／ｃｍ３  以下で水に浮遊し、藻類の増殖が確認された。この結果から、成形工程の違いに関わらず、軽量化材添加の効果が確認された。
【００６５】
図１０には、上記実施例９−２、  ９−３、および９−５のそれぞれの条件で、軽量化材であるパーライト、シラスおよび粉末アルミニウムの添加量を変化させた場合について、成形体の密度変化を調べた結果を示す。この結果から、無機質材料の１００重量部に対して、軽量化材を１０重量部以上添加することで、成形体の密度をｌｇ／ｃｍ３  以下にでき、水に浮遊させることができることが分かった。
【００６６】
また、図１１には軽量化材としてパーライトを用いた場合について、成形工程の違いによる影響も確認した結果を示す。この結果から、成形工程に違いによる成形体密度の大きな変化は見られず、いすれも軽量化材が１０重量部以上において、基準である１ｇ／ｃｍ３  以下の密度となることが分かった。
【００６７】
（実施例１０）
上記実施例１のＲＵＮ  １−１  と同じ条件で、石炭灰に硬化材と軽量化材および藻類培養養分、さらに水を混合する混合工程について、ミキサの違いによる影響を調べた。混合槽の容量は２０Ｌ（リットル）  で混合物の量は１０Ｌとなるようにした。混合機は周速５ｍ／秒以上の高速攪拌翼混合機と、周速５ｍ／秒で使用する高速ブレ−ド型ミキサと周速５ｍ／秒で使用する中速ブレード型ミキサであって、それぞれについて図２に示した標準タイプと、図１２に模式的断面図を示した高速攪拌翼混合機の混合槽の底部が排出口に向かって傾斜しているタイプの各２種類、計４種類について行い、さらにこれらブレード型との比較のために、低速のホイール型混合機を用いた場合についても行った。ここに図１２の高速攪拌翼混合機において、符合１は攪拌槽、２は攪拌翼、３は槽の蓋部、４は排出口、５は駆動手段、６は台、そして７が攪拌槽の傾斜している底部である。
【００６８】
結果を表１０に示す。高速ブレード型および中速ミキサでは５分間の混合で混合がなされた混合物が得られたのに対して、ホイール型ミキサでは３０分以上の時間を要し、しかも混合が不均一であり、また凝集塊が見られた。
【００６９】
【表１０】
0003619726.tif 000011
【００７０】
また、混合物をミキサーから排出し、この排出重量と投入重量から排出率を求めた結果、高速および中速いずれのブレード型ミキサにおいても、標準タイプの排出率が９５重量％であるのに対して、混合槽の底部が排出口に向かって傾斜しているタイプの排出率は９９．５重量％であった。これは標準タイプが回転羽根下部のクリアランス部の混合物を押し出せずに残るのに対して、傾斜型は自重で混合物が排出できるため極めて排出率が高いものと考えられる。一方、ホイール型では塊が回転羽根に固着するなどして排出率が低く、８０重量％であった。
【００７１】
続いて、混合槽に１０Ｌの水を加えて１分間回転させた後に洗浄水を排出し、洗浄状況を目視で確認した。この結果、高速ブレード型ミキサは良好に洗浄できていた。ただし、標準タイプでは、回転羽根下部のクリアランス部に洗浄水が残留していた。これに対して、中速ブレード型ミキサでは、混合槽の壁面や回転羽根の表面に張り付くように若干の混合物が残留していた。このため、５ＭＰａ  程度の高圧水を吹きかけることを試みたところ、良好に洗い落とすことができた。ホイール型ミキサについては、初期洗浄後もかなりの混合物が残留し、なおかつ高圧水の吹きかけでも落としきれずに、人力で掻き落とす操作を併用することで洗浄できた。
【００７２】
以上の結果から、大量の混合物を短時問で均−に混合するには高速攪拌翼混合機である高速ブレード型および中速ブレード型混合機が適しており、その中でも高速ブレード型で混合槽底部が排出口に向かって傾斜しているタイプが、排出性や洗浄性からみて特に好ましいことを確認した。
【００７３】
（実施例１１）
本発明の内部に中空部を有する成形体を作製する押出成形方法の一実施例を、図１３を参照して説明する。本実施例では、実施例４に示した押出成形工程に沿い、実施例４において軽量化材を含まず、他は同じ配合で無機質材料（石炭灰）に硬化材  （珪酸ナトリウム）  、藻類培養養分  （リン酸ナトリウム、リン酸鉄、硝酸ナトリウム）  および水を添加して高速ブレード型混合機により混合し、押出成形機で成形後、１１０℃の温度で２４時間養生することにより成形体の内部に中空部を有する成形体を作製した。本実施例では、まず２重の管の外側の管１１と内側の管１２の間に多孔質層１３の原料の混合物を挿入形成し、押出成形によって円柱状に成形する。これを圧縮機１４によって押出成形体の両端を圧迫し、内部に中空部１５を有する成形体を作製した。成形体の大きさは、中空部の直径約２ｍｍ、多孔質層の外径約５ｍｍ、成形体長約１ｃｍとなるようにした。本実施例による成形体の水への浮遊日数は約２００日であった。
【００７４】
続いて、成形体内部に中空部と低透水層を有してなる成形体の成形方法についての実施例を、図１４を参照して説明する。図１４において、図１３と同じ部分は同一番号を付している。上記図１３を参照として示した実施例においては、成形体内を浸透した水が中空部内に入った場合、中空部内に水が蓄積すると成形体は沈降する。しかし、図１４を参照として示す本実施例では、低透水性層６を形成するために、３重の管からなるダイスの最外側の管と中間の管との間に多孔質の材料を、中間の管と最内側の管との間に低透水性の材料を入れて押し出し成形によって円筒状に成形する。低透水層６には石炭灰、焼却灰、モンモリオナイト、カオリナイト、セメント、水ガラス、石灰、石膏のうち少なくとも１つを用いる。本実施例では、中空部は直径２ｍｍ、低透水層１ｍｍ、多孔質層外径約６ｍｍ、成形体長約１ｃｍとなるように成形し、その他工程は上記図１３の場合と同等とした。このような構造とすることにより、多孔質層を通過した水は低透水層で著しく透過速度が低下するので、微細藻類などの水性生物の養分を供給可能な期間、水に浮遊させておくことが可能であることがわかった。
【００７５】
本実施例による成形体の水への浮遊期間は１年を過ぎ、まだ浮遊中である。
【００７６】
（実施例１２）
実施例１と同じ標準成形工程により成形した成形体を、硬化させる際に加熱養生した場合、および蒸気中で加熱しで養生した場合のそれぞれについて、硬化の進行を調べた。その結果を表１１に示す。
【００７７】
【表１１】
0003619726.tif 000012
【００７８】
この結果から、加熱養生した場合、および蒸気中で加熱養生した場合には、これらの措置をしない場合に比べて硬化が速くなり、製造時間の短縮がえられることが分かった。また、上記実施例２〜５ど同じ方法で試験し、成形方法の違いによる影響を確認した結果も、併せて表１１に示す。この結果からも明らかなように、成形方法の違いに関わらず、１００℃以上に加熱した場合は１日以内に硬化し、製造時間の短縮を確認した。また、本実施例では貫流ボイラーの蒸気を用いたが、火力発電所や廃棄物焼却場に成形設備を設ける際は、この廃熱を利用するのがコスト的に有利である。
【００７９】
なお、本発明に示された上記の実施例は例示に過ぎず、発明を限定するものではない。発明の範囲はクレームによって示されたものであって、クレームの内容に含まれるすべての変形例は本発明に含まれるものである。
【００８０】
【発明の効果】
本発明の無機質材料を主原料とする藻類培養媒体の製造方法によれば、海面などの水面に浮遊させて藻類を繁殖・増殖させることができる成形体を、短時間、かつ、大量にしかも安価に製造することか可能となる。これにより、主原料として石炭灰や焼却灰等の産業廃棄物を有効利用して、これを藻類の培養媒体として海洋などに散布することで、海洋などの富栄養化や汚染を防止して藻類を大量に培養でき、これにより大気中のＣＯ２  削減による地球温暖化防止に貢献できる。また、培養した藻類はアルコール等の有効物の原料となることから、これを化石燃料の代替エネルギーの供給等に貢献できる。従って、本発明は今後の人類が当面する環境とエネルギーの問題解決に大きく役立つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１に記載の標準成形方法による無機質材料を主原料とする藻類培養媒体の製造工程の流れ図である。
【図２】実施例１に記載の藻類培養媒体の製造工程における高速攪拌翼混合機であるヘンシェルミキサの模式的断面図を示す。
【図３】実施例２に記載の解砕成形方法による無機質材料を主原料とする藻類培養媒体の製造工程の流れ図を示す。
【図４】実施例３に記載の攪拌混合成形方法による無機質材料を主原料とする藻類培養媒体の成形工程の流れ図を示す。
【図５】実施例４に記載の押出成形方法による無機質材料を主原料とする藻類培養媒体の製造工程の流れ図を示す。
【図６】実施例５に記載の圧縮成形方法による無機質材料を主原料とする藻類培養媒体の製造工程を示す図である。
【図７】実施例７に記載の標準成形方法による藻類培養媒体における硬化材添加量と藻類培養媒体強度の関係を示す。
【図８】実施例７に記載の各種成形方法における硬化材添加量と藻類培養媒体強度の関係を示す。
【図９】実施例８に記載の藻類培養媒体における養分・供給剤の添加量と藻類の成長速度との関係を示す。
【図１０】実施例９に記載の標準成形方法における軽量化材添加量と藻類培養媒体密度の関係を示す。
【図１１】実施例９に記載の各種成形方法における軽量化材添加量と藻類培養媒体密度の関係を示す。
【図１２】実施例１０に記載の藻類培養媒体の製造工程における混合槽の底部が排気口に向かって傾斜しているヘンシェルミキサの模式的断面図を示す。
【図１３】実施例１１に記載の内部に中空部を有する成形体を作製する押出成形方法の概要を模式的に示す図である。
【図１４】実施例１１に記載の内部に中空部と低透水層を有する成形体を作製する押出成形方法の概要を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１……攪拌槽、    ２……攪拌翼、    ３……槽の蓋部、    ４……排出口、
５……駆動源、    ６……台、    ７……底部、    １１……外側の管、
１２……内側の管、    １２’……中間の管、        １３……多孔質層、
１４……圧迫機、    １５……空孔部、    １６……低透水層
【図１】
0003619726.tif 000013
【図２】
0003619726.tif 000014
【図３】
0003619726.tif 000015
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003619726.tif 000019
【図８】
0003619726.tif 000020
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0003619726.tif 000023
【図１２】
0003619726.tif 000024
【図１３】
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【図１４】
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