(57)【要約】      （修正有）【課題】バイオガスからメタンを濃縮する際に発生する炭酸ガスを用いて光合成を促進しながら、エネルギー消費を低減し設備のコンパクト化を図ることができる植物栽培方法を提供する。【解決手段】本発明の植物栽培方法は、炭酸ガスが富化された施設内で植物を栽培する方法であって、ＣＯ２とメタンとで透過速度の異なるガス分離膜１１，１２にバイオガスを供給してＣＯ２が濃縮富化されたＣＯ２富化ガスを得、これを植物栽培施設１に供給する。前記ガス分離膜は、水蒸気及びＣＯ２の透過速度がメタンの透過速度よりも大きいガス分離膜であり、前記ＣＯ２富化ガスにおいて水蒸気が濃縮富化されていることが好ましい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＯ２が富化された施設内で植物を栽培する方法であって、
ＣＯ２とメタンとで透過速度の異なるガス分離膜にバイオガスを供給してＣＯ２が濃縮富化されたＣＯ２富化ガスを得、これを植物栽培施設に供給する、植物栽培方法。
【請求項２】
前記ガス分離膜は、水蒸気及びＣＯ２の透過速度がメタンの透過速度よりも大きいガス分離膜であり、前記ＣＯ２富化ガスにおいて水蒸気が濃縮富化されている、請求項１に記載の植物栽培方法。
【請求項３】
前記ＣＯ２富化ガスがメタンを含有しており、ＣＯ２富化ガス中のメタンを燃焼させ、燃焼後のＣＯ２富化ガスを植物栽培施設に供給する、請求項１又は２に記載の植物栽培方法。
【請求項４】
０℃以上８０℃以下の状態の前記ガス分離膜にバイオガスを供給する、請求項１〜３の何れか１項に記載の植物栽培方法。
【請求項５】
前記バイオガスとして、植物栽培残渣を含む有機性廃棄物をメタン発酵させて得られたバイオガスを用いる、請求項１〜４の何れか１項に記載の植物栽培方法。
【請求項６】
前記ガス分離膜がポリイミドからなる、請求項１〜５の何れか１項に記載の植物栽培方法。
【請求項７】
植物栽培施設と、ＣＯ２とメタンとで透過速度の異なるガス分離膜を備えたガス分離装置と、ガス分離装置にバイオガスを供給するバイオガス供給手段と、ガス分離装置から排出されＣＯ２が濃縮富化されたＣＯ２富化ガスを植物栽培施設に供給する富化ガス供給手段とを備えた、植物栽培システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス分離膜を用いた植物栽培方法及び植物栽培システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、植物の温室栽培においては、日照時に温室内の炭酸ガス（ＣＯ２）の濃度が低下しその結果、光合成速度が低下して収量が低下することを防ぐために、直接温室内にＣＯ２を供給することが行われている。
【０００３】
一方、バイオガスは、有機物が嫌気性微生物の働きによってメタン発酵することで発生するガスであり、下水汚泥の嫌気性発酵により発生する消化ガス、及び、ごみの埋立処分場から発生するランドフィルガスなどが知られている。このバイオガスは、通常、メタン（ＣＨ４）及びＣＯ２を含むことが知られている。バイオガスはそのまま発電に利用されたり、膜分離法、プレッシャースウィング吸着法（ＰＳＡ法）、水処理法等によりメタンを濃縮することが従来行われている。このメタン濃縮の際、通常、ＣＯ２は排ガスとなる。しかし近年の温暖化ガスに対する規制等の点から、このＣＯ２を単に大気中に放出させずに有効活用すること、特に積極的に炭素固定して有機物とすることで大気中のＣＯ２濃度を低減することが求められている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、メタン発酵施設から排出されるバイオガスをＰＳＡ法にてＣＯ２とメタンとに分離し、得られたＣＯ２を温室で栽培される植物の光合成促進のために供給することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−２３６７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の植物栽培方法及び植物栽培システムは、ＰＳＡ法を用いているためメタンの濃縮に吸着材の吸着及び再生が必要であるところ、これには電気制御や熱を必要とするため、昇圧以外にも相当量のエネルギー消費を必要とする。また、ＰＳＡ法では大型の装置が必要であるので、設備のコンパクト化が図れない等の欠点があった。例えば１０００Ｎｍ３／ｈ以下のバイオガスを処理しなければならない場合、設備投資（ＣＡＰＥＸ）、運転費（ＯＰＥＸ）の観点からＰＳＡ法は劣るものであった。
【０００７】
したがって本発明の課題は、前述した従来技術が有する欠点を解消し得る植物栽培方法及び植物栽培システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ＣＯ２が富化された施設内で植物を栽培する方法であって、
ＣＯ２とメタンとで透過速度の異なるガス分離膜にバイオガスを供給してＣＯ２が濃縮富化されたＣＯ２富化ガスを得、これを植物栽培施設に供給する、植物栽培方法を提供することにより前記の課題を解決したものである。
【０００９】
また本発明は、植物栽培施設と、ＣＯ２とメタンとで透過速度の異なるガス分離膜を備えたガス分離装置と、ガス分離装置にバイオガスを供給するバイオガス供給手段と、ガス分離装置から排出されＣＯ２が濃縮富化されたＣＯ２富化ガスを植物栽培施設に供給する富化ガス供給手段とを備えた、植物栽培システムを提供することにより前記の課題を解決したものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、バイオガスからメタンを濃縮する際に発生するＣＯ２を用いて光合成を促進しながら、エネルギー消費を低減し設備のコンパクト化を図ることができる植物栽培方法及び植物栽培システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一の実施形態の植物栽培システムの構成を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の植物栽培システムに用いられるガス分離膜ユニットを構成するモジュールの一例の構造を示す模式図である。
【図３】図３は、本発明の他の実施形態の植物栽培システムの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき説明する。まず、図１及び図２に基づき、本発明の一の実施形態である植物栽培システム１０及びこれを用いて植物を栽培する本発明の好ましい実施態様について説明する。図１に示すように、本実施形態の植物栽培システム１０は、植物栽培施設１、バイオガス発生施設２、膜分離システム３を備えている。
【００１３】
植物栽培施設１としては、外気から内部空間を遮断可能な施設が挙げられ、例えば、ビニールハウス、ガラス室の他、植物工場とよばれる植物栽培施設が挙げられる。植物栽培施設１で栽培される植物に限定はなく、通常、温室栽培される果樹、野菜、花卉の何れにも適用できる。例えば、果樹としては、メロン、サクランボ、ナシ、カンキツ類、ミカン、ブドウ、イチゴ、桃等が挙げられ、野菜としては、トマト、キュウリ、ピーマン、ナス、レタス、ホウレンソウ、シュンギク、カブ、チンゲンサイ等が挙げられ、花卉としては、きく、ラン、カーネーション、バラ、ゆり、キキョウ等が挙げられる。
【００１４】
バイオガス発生施設２は、有機物を嫌気性微生物の働きによってメタン発酵させることでバイオガスを生成させるものである。バイオガス発生施設２としては通常のメタン発酵設備が挙げられる。具体的には下水処理汚泥やし尿等を嫌気性発酵処理する設備、或いは、家畜糞尿などを嫌気性発酵処理する設備の他、図１に示すように、植物栽培施設１から排出される栽培残渣などを嫌気性発酵処理する設備が挙げられる。メタン発酵設備２から発生するバイオガスとしてはメタンが２０体積％以上７０体積％以下、ＣＯ２が２０体積％以上５０体積％以下のものが挙げられる。
【００１５】
膜分離システム３としては、ＣＯ２とメタンとで透過速度の異なるガス分離膜を有するものであれば限定されない。透過速度とは、ガスの膜に対する単位膜面積・単位時間・単位分圧差あたりの透過体積のことであり、Ｐ’（単位は、×１０−５ｃｍ３（ＳＴＰ）／ｃｍ２・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ）で表される。
【００１６】
図１には膜分離システム３の例として、バイオガス発生施設２と連結されて同施設２からのバイオガスが導入されるガス分離膜ユニット１１を備えたものを記載している。ユニット１１としては、例えば、図２に示す通り、ガス分離膜３０を、そのガス供給側とガス透過側の空間が隔離されるように、ケーシング３１内に収容してなるモジュール４０を用いることができる。ガス分離膜ユニット１１は、図２に示すガス分離膜モジュール４０を一本用いたものであるか、或いは、このモジュール４０を複数本並列してなるものである。並列にした場合、ガス分離膜ユニットを構成する複数のガス分離膜モジュールは、ガス入口、非透過ガス排出口、透過ガス排出口を共用するため、ガス分離膜ユニットは、実質的に膜面積が大きいガス分離膜モジュールとして作用する。本実施形態では、ユニット１１におけるガス分離膜としては、その運転温度において、ＣＯ２の透過速度がメタンの透過速度よりも大きいものが用いられる。
【００１７】
図２に示すように、モジュール４０におけるケーシング３１は、対向する二面が開口して開口部３２を形成している。この開口部３２は、ガス分離膜３０をケーシング３１内に挿入するためのものであり、ガス分離膜３０の開口部ではない点に留意すべきである。ガス分離膜３０は、この開口部３２を通じてケーシング３１内に収容される。ガス分離膜３０が多数本の中空糸膜が長手方向を一致するように束ねてなる中空糸膜束から構成される場合、該ガス分離膜３０はその収容状態において、ケーシング３１の各開口部３２の付近において中空糸膜の各端部が開口するように、ケーシング３１内に収容される。
【００１８】
ガス分離膜３０がケーシング３１内に収容された状態においては、中空糸膜の延びる方向であるＹ方向の両端部の位置において、ガス分離膜３０が管板３３，３４によってケーシング３１の内壁に固定されている。ケーシング３１の各開口部３２は、蓋体３５，３６によって閉塞されている。蓋体３５にはガス入口３７が設けられている。一方、蓋体３６には非透過ガス排出口３８が設けられている。分離対象となる混合ガスは、蓋体３５のガス入口３７からモジュール内（すなわちユニット内）に導入される。導入されたガスのうち、ガス分離膜３０を透過したガスは、ケーシング３１に設けられた透過ガス排出口３９からモジュール外（すなわちユニット外）に排出される。一方、ガス分離膜３０を透過しなかった非透過ガスは、蓋体３６の非透過ガス排出口３８からモジュール外（すなわちユニット外）に排出される。また、場合によっては、ケーシング３１にパージガスの供給口（図示せず）を設けてもよい。以上、図２の分離膜モジュールを例に挙げて説明したが、当然ながら、本発明は他の構成の分離膜モジュールにも応用可能であり、例えば、シェルフィード型のモジュールやスパイラル型モジュールにも応用できる。
【００１９】
図１に戻ると、ガス分離膜ユニット１１のガス入口１１ａには、原料であるバイオガス発生施設２からのバイオガスをガス分離膜ユニット１１へ供給するためのバイオガス供給ライン１６が連結されている。バイオガス供給ライン１６には、不図示の硫化水素除去装置やシロキサン除去装置を介在配置させて、ガス分離膜ユニット１１にバイオガスを導入する前に硫化水素やシロキサンを除去してもよい。この硫化水素除去装置やシロキサン除去装置は後述する透過ガスライン１７に設けてもよい。
【００２０】
ガス分離膜ユニット１１の透過ガス排出口１１ｃは、透過ガスライン１７により植物栽培施設１と連結されている。透過ガスライン１７は、膜分離システム３と植物栽培施設１とを連結して、膜分離システム３から排出されたＣＯ２富化ガスを植物栽培施設１に供給する。なお、明細書中、「ライン」とはガスの流路と基本的に同義である。ガス分離膜ユニット１１の非透過ガス排出口１１ｂにはメタン取り出しライン１５が連結している。メタン取り出しライン１５からメタン富化ガスを製品ガスとして取り出すことができる。
【００２１】
バイオガス供給ライン１６には、バイオガス発生施設２から排出されたバイオガスを加圧して、ガス分離膜ユニット１１に供給するための圧縮手段２１が介在配置されている。
【００２２】
図１に示すように、透過ガスライン１７には、燃焼装置４が介在配置されている。この燃焼装置４は、ガス分離膜ユニット１１から排出されるガスにメタンが含まれている場合に、このメタンを燃焼してＣＯ２を更に増加させるとともに、温室効果ガスであるメタンの植物栽培施設１への放出を防止するためのものである。燃焼装置４としては、バーナー等が挙げられる。透過ガスライン１７を通り燃焼装置４に供給される透過ガスは、その酸素量がメタンの燃焼に十分でない場合がある。この場合は燃焼装置４に酸素を供給する必要がある。この際の酸素供給量は燃焼装置４から排出されて植物栽培施設１に供給されるガス中における酸素量が過多とならないように調整される。透過ガスライン１７において燃焼装置４によりメタンを燃焼させるときには、燃焼させる酸素源として、空気を用いてもよいし、或いは空気より酸素濃度が高いガス、例えば酸素富化空気或いは純粋な酸素ガスを用いてもよい。
【００２３】
ガス分離膜ユニット１１におけるガス分離膜はＣＯ２の透過速度がメタンの透過速度よりも大きいものであり、これにより本実施形態では、ガス分離膜ユニット１１の透過ガス排出口１１ｃから排出された透過ガスをＣＯ２富化ガスとして利用する。この場合、ガス分離膜ユニット１１におけるガス分離膜は水蒸気の透過速度が、メタンの透過速度よりも大きいものが好ましい。このようにするとガス分離膜ユニット１１から透過ガスとして排出されて、植物栽培施設１に導入されるＣＯ２富化ガスにおいて、水蒸気が濃縮富化される。ＣＯ２富化ガスにおいて、水蒸気が濃縮富化されていることは、植物栽培に必要な湿度のガスを、ＣＯ２とともに植物栽培施設１に導入できるために好ましい。またメタンの燃焼反応は、ＣＨ４＋Ｏ２→ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏで表されるため、上述のように透過ガス中のメタンを燃焼することは透過ガス中の水蒸気を増加させる点でも好ましい。また酸素源として空気を用いてＣＯ２富化ガス中のメタンを燃焼させると、メタンの燃焼で水蒸気が増加する分だけでなく、空気に含まれる窒素ガスが合流する分、燃焼により得られるガスのＣＯ２の体積割合は、透過ガスよりも少なくなる傾向にある。従って、酸素源として空気を用いてＣＯ２富化ガス中のメタンを燃焼させることは、該ＣＯ２富化ガスにおいてＣＯ２の体積割合を減少させ且つ水蒸気の体積割合を増加させる手段として好適である。一方、酸素ガスを用いてＣＯ２富化ガス中のメタンを燃焼させてもよい。
ガス分離膜ユニット１１の透過ガス排出口１１ｃから排出された透過ガスにおけるＣＯ２濃度は好ましくは５０体積％以上であり、より好ましくは７０体積％以上である。透過ガス排出口１１ｃから排出された透過ガスにおいてメタンを燃焼させたガスにおける好ましいＣＯ２濃度（ガス中の体積割合）は、前記の透過ガス排出口１１ｃから排出された透過ガスにおけるＣＯ２濃度と同様であってもよく、透過ガスにおけるＣＯ２濃度よりも高くてもよく、透過ガスにおけるＣＯ２濃度よりも低くてもよい。
【００２４】
バイオガスは、０℃以上の状態のガス分離膜に供給されることが、低温による植物への影響を防止しやすい点から好ましい。またガス分離膜の温度は、８０℃以下とすることが、ガス分離膜の機能低減防止の点から好ましい。特にガス分離膜を常温（２５℃）よりも加温した状態とすると、植物栽培施設１に加温された状態のＣＯ２富化ガスを植物栽培施設１に送付でき、植物栽培施設１の暖房コストを低減することができる。またバイオガスに高沸点の不純物（例えば炭化水素類）が含まれている場合には、ガス分離膜の温度が低いと、この不純物がバイオガスに付着してガスの透過性を低下させることがあるが、ガス分離膜を加温した状態としておくことで、この問題を回避することができる。なお、ガス分離膜を透過したＣＯ２富化ガスに炭化水素類の不純物が含まれている場合は、植物栽培施設１に供給される前の段階でＣＯ２富化ガスからこの不純物を除去しておくことが望ましい。ガス分離膜を上記の温度とするためには、ガス分離膜モジュールに任意のヒーターを設ければよい。また、バイオガスをそのまま、或いは、必要に応じて適宜温度調整して、ガス分離膜に導入することで、ガス分離膜を加温してもかまわない。
【００２５】
ガス分離膜３０は、ＣＯ２とメタンとで透過速度の異なるガス分離膜であり、例えばポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリスルホン、セルロースなどのガラス状ポリマー材料、及びゼオライトなどのセラミックス材料が挙げられる。またガス分離膜は、均質膜、均質層と多孔層とからなる非対称膜、微多孔質膜など何れであってもよい。ガス分離膜のケーシング内への収納形態も、プレートアンドフレーム型、スパイラル型、中空糸型など何れであってもよい。特に好適に用いられるガス分離膜は、ポリイミドからなるガス分離膜であり、とりわけ、均質層の厚さが１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、多孔質層の厚さが２０μｍ以上２００μｍ以下の非対称構造を持ち、内径が３０μｍ以上５００μｍ以下程度である芳香族ポリイミドの中空糸ガス分離膜が好ましい。
【００２６】
以上の構成を有する本実施形態の植物栽培システム１０では、バイオガスがバイオガス発生施設２からバイオガス供給ライン１６を通じ、圧縮手段２１により圧縮されてガス分離膜ユニット１１内に供給される。そして透過ガス排出口１１ｃから排出されたＣＯ２及び水蒸気の富化ガスが透過ガスライン１７を通じて燃焼装置４に導入され、メタンの燃焼によりＣＯ２及び水蒸気が更に富化された状態で植物栽培施設１に導入される。
【００２７】
植物栽培施設１内のＣＯ２濃度及び水蒸気濃度は、不図示の制御装置により制御される。
例えば、植物栽培施設１内のＣＯ２濃度及び／又は水蒸気濃度を変更したい場合には、ガス分離膜ユニット１１におけるガス分離膜の温度や、圧縮手段２１の圧力を調整することにより、ＣＯ２透過量やメタン透過量、水蒸気透過量を変更すればよい。圧縮手段２１の圧力やバイオガス発生施設２からのガス分離膜ユニット１１へのバイオガスの供給速度（流量）を制御することで、ＣＯ２透過量、メタン透過量及び水蒸気透過量を制御することができる。
【００２８】
以上の本実施形態の植物栽培システム１０によれば、製品ガスであるメタンガスから排除したいＣＯ２及び水蒸気をガス分離膜に通すだけで簡便に植物栽培施設１に供給できる。また安価且つコンパクトな設備で植物栽培施設１内の植物の光合成を促進でき、バイオガス中のＣＯ２の有用活用を図ることができる。
【００２９】
次に本発明の別の実施形態の植物栽培システム１０’を説明する。以下の説明では、先の実施形態と同様の点は同じ符号を付して説明を省略する。本実施形態の植物栽培システム１０’では、膜分離システム３は、バイオガス供給ライン１６に連結した第１ガス分離膜ユニット１１に加えて、同ユニット１１に直列に連結した第２ガス分離膜ユニット１２を有する。第１ガス分離膜ユニット１１と、第２ガス分離膜ユニット１２とは、第１ガス分離膜ユニット１１の非透過ガス排出口１１ｂと、第２ガス分離膜ユニット１２のガス入口１２ａとを非透過ガスライン１４によって連結することで接続されている。
【００３０】
本実施形態では、メタン取り出しライン１５は、第１ガス分離膜ユニット１１ではなく、第２ガス分離膜ユニット１２の非透過ガス排出口１２ｂに連結している。また第２ガス分離膜ユニット１２の透過ガス排出口１２ｃと、バイオガス供給ライン１６とは透過ガス帰還ライン１８により連結されている。
【００３１】
通常、バイオガス供給ライン１６には、バイオガス発生施設２から排出されたバイオガスを加圧して、第１ガス分離膜ユニット１１に供給するための圧縮手段２１が介在配置されている。透過ガス帰還ライン１８は、圧縮手段２１の吸い込み側の位置においてバイオガス供給ライン１６と連結している。更に、図１に示すように、第１ガス分離膜ユニット１１及び第２ガス分離膜ユニット１２の間を連結する非透過ガスライン１４にも圧縮手段２２を設けてもよい。このようにすると、第１ガス分離膜ユニット１１及び第２ガス分離膜ユニット１２の膜面積を低減しやすい。
【００３２】
メタン取り出しライン１５は第２ガス分離膜ユニット１２の非透過ガス排出口１２ｂと発電装置５とを連結する。発電装置５としては、ガスエンジン、ガスタービン、マイクロガスタービンが挙げられる。以上のシステム１０’において、バイオガスは、まず第１ガス分離膜ユニット１１に供給され、同ユニット１１の透過ガス排出口１１ｃから排出されたＣＯ２及び水蒸気の富化ガスが透過ガスライン１７を通じて燃焼装置４に導入され、メタンの燃焼によりＣＯ２及び／又は水蒸気が更に富化された状態で植物栽培施設１に導入される。またユニット１１の非透過ガス排出口１１ｂから排出されたメタン富化ガスは非透過ガスライン１４を通じて第２ガス分離膜ユニット１２のガス入口１２ａに供給される。第２ガス分離膜ユニット１２の非透過ガス排出口１２ｂから排出されたガスは、第２ガス分離膜ユニット１２に供給されたメタン富化ガスよりも更にメタンが富化されている。また第２ガス分離膜ユニット１２の透過ガス排出口１２ｃから排出されたガスは、第２ガス分離膜ユニット１２に供給されたメタン富化ガスよりもＣＯ２及び水蒸気が富化しており、透過ガス帰還ライン１８を通じて、第１ガス分離膜ユニット１１に帰還される。第２ガス分離膜ユニット１２の非透過ガス排出口１２ｂから排出された非透過ガスにおいて濃縮されたメタンは、前記の発電装置５の燃料として用いられ、得られた電力、動力を、膜分離システム３における圧縮手段２１，２２の駆動やガス分離膜の加温、植物栽培施設１の冷暖房に用いることができる。また植物栽培施設１から搬出された野菜や花卉は、周辺住民や食品工場で用いられると、生ごみが発生する。この生ごみはバイオガス発生施設２に供給されて発酵原料となる。また、図３に示すように、燃焼装置４も、ガスエンジン、ガスタービン、マイクロガスタービンなどの発電装置として、メタンを燃焼させることで発電させ、得られた電力、動力を、膜分離システム３における圧縮手段２１，２２の駆動やガス分離膜の加温、植物栽培施設１の冷暖房に用いてもよい。
【００３３】
植物栽培システム１０’において第１ガス分離膜ユニット１１と第２ガス分離膜ユニット１２は、何れも水蒸気及びＣＯ２の透過速度がメタンの透過速度よりも大きいガス分離膜から構成されている。第１ガス分離膜ユニット１１と第２ガス分離膜ユニット１２はいずれも、ガス分離膜の種類（例えばガス分離選択性P'CO2 / P'CH4やP'H2O/ P'CH4）は同じであっても異なってもよい。また、第１ガス分離膜ユニット１１と第２ガス分離膜ユニット１２とは膜面積が同じであっても異なってもよい。更に、第１ガス分離膜ユニット１１と第２ガス分離膜ユニット１２とは運転温度も同じであっても異なってもよい。これらは植物栽培施設１に導入するガスに求められるＣＯ２濃度、湿度、温度、並びにそれらの制御の容易性を考慮して適宜設定される。
【００３４】
以上の植物栽培システム１０’では植物栽培システム１０と同様の効果が奏される他、第２ガス分離膜ユニット１２から排出される透過ガスをバイオガス供給ライン１６に帰還させることで、ＣＯ２富化ガス中のＣＯ２濃度をより容易に高めることができる。また植物栽培システム１０’においては、第１ガス分離膜ユニット１１における運転温度や圧縮手段２１の圧力のみならず、第２ガス分離膜ユニット１２のガス分離膜の種類や第２ガス分離膜ユニット１２の運転温度、圧縮手段２２の圧力によっても、ＣＯ２富化ガス中のＣＯ２濃度や湿度を制御することができる。一般に、圧縮機２１及び２２の圧力は、０．２ＭＰａ以上２．４ＭＰａ以下であると、圧縮動力を低減して低コストで運転できる点や効率よく、ＣＯ２富化ガスが得られる点で好ましい。
【００３５】
以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に制限されない。例えば上記実施形態では各ガス分離膜ユニットの一例として、中空糸膜を有するガス分離膜ユニットを用いたが、これに代えて他の形態のガス分離膜ユニットを用いてもよい。また例えばガス分離膜ユニット１１、１２の温度によっては、図1及び図３の各形態の透過ガスライン１７に、透過ガスを冷却ないし加温する温度調整手段を設けて、植物栽培施設１に供給されるＣＯ２富化ガスの温度を調整してもよい。
【実施例】
【００３６】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。しかしながら本発明の範囲は、かかる実施例に制限されない。
【００３７】
〔実施例１〕
図１に示す植物栽培システム１０を用いて植物栽培用ガスの製造を行った。バイオガスを膜分離システム３へ導入し、ＣＯ２富化ガスを得た。同システム１０における圧縮手段２１としては圧縮機を用いた。圧力は０．７ＭＰａとした。バイオガスとしては、組成：ＣＯ２４０体積％、ＣＨ４５８．８体積％、Ｈ２Ｏ０．２体積％、Ｏ２１体積％のものを用いた。ガス分離膜ユニット１１を構成するモジュールとして、直径５インチ、長さ１ｍの分離膜モジュールを数本並列に接続して用いた。このモジュールは、ポリイミド中空糸膜から構成されるガス分離膜をケース内に収容するモジュールである。バイオガスを２００Ｎｍ３/ｈの流量で、温度３５℃のガス分離膜ユニット１１に供給した。ガス分離膜ユニット１１の非透過ガス排出口１１ｂから排出された透過ガスのＣＯ２濃度、メタン濃度、酸素濃度、水蒸気濃度、窒素濃度を下記表１に示す。また、このガス１００容量部に対し、メタンの完全燃焼に必要な酸素を含む２９容量部の空気を供給してメタンを燃焼させて得られたガスのＣＯ２濃度、メタン濃度、酸素濃度、水蒸気濃度、窒素濃度を表１に併せて示す。また、メタン燃焼前の透過ガス１００容量部に対し、酸素ガス５．９容量部を供給してメタンを燃焼させて得られたガスのＣＯ２濃度、メタン濃度、酸素濃度、水蒸気濃度、窒素濃度も表１に併せて示す。
なお、下記のメタン燃焼させて得られたガスに示す水蒸気濃度（５．５体積％）は、３５℃、１気圧（０ＭＰａＧ）のガスにおける飽和水蒸気濃度である。
【００３８】
【表１】
2018110568.tif 000003
【００３９】
以上の通り、植物栽培に適したＣＯ２及び水蒸気富化ガスが、エネルギー消費の少ない簡易な設備にて容易に得られることが判る。
【符号の説明】
【００４０】
１０，１０’植物栽培システム
１    植物栽培施設
２    バイオガス発生施設
３    膜分離システム
１１  第１ガス分離膜ユニット
１１ａ  ガス入口
１１ｂ  非透過ガス排出口
１１ｃ  透過ガス排出口
１２  第２ガス分離膜ユニット
１２ａ  ガス入口
１２ｂ  非透過ガス排出口
１２ｃ  透過ガス排出口
１４  非透過ガスライン
１５  メタン取り出しライン
１６  バイオガス供給ライン
１７  透過ガスライン
１８  透過ガス帰還ライン
２１  第１圧縮手段
３０  ガス分離膜
３１  ケーシング
３２  開口部
３３，３４  管板
３５，３６  蓋体
３７  ガス入口
３８  非透過ガス排出口
３９  透過ガス排出口
４０  ガス分離膜モジュール
【図１】
2018110568.tif 000004
【図２】
2018110568.tif 000005
【図３】
2018110568.tif 000006