(57)【要約】【課題】軽量気泡コンクリートの廃材を用いてなる有用な物及び方法を提供する。【解決手段】水、及び、ケイ酸カルシウム水和物を主成分として含む粉粒状のケイ酸質材料（例えば、軽量気泡コンクリートの廃材からなる粒状物）を含み、かつ、上記ケイ酸質材料の量が、水１００質量部当たり０．００１〜２質量部である、珪藻の増殖促進用の培養液。珪藻及び水を含む珪藻含有液に、ケイ酸カルシウム水和物を主成分として含む粉粒状のケイ酸質材料を、水１００質量部当たり０．００１〜２質量部の量で添加する、珪藻の増殖促進方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水、及び、ケイ酸カルシウム水和物を主成分として含む粉粒状のケイ酸質材料を含み、かつ、上記ケイ酸質材料の量が、水１００質量部当たり０．００１〜２質量部であることを特徴とする珪藻の増殖促進用の培養液。
【請求項２】
上記ケイ酸質材料は、可溶性ケイ酸の含有率が１０質量％以上で、かつ、可溶性石灰の含有率が１０質量％以上のものである請求項１に記載の珪藻の増殖促進用の培養液。
【請求項３】
上記ケイ酸質材料が、軽量気泡コンクリートからなる請求項１または２に記載の珪藻の増殖促進用の培養液。
【請求項４】
珪藻及び水を含む珪藻含有液に、ケイ酸カルシウム水和物を主成分として含む粉粒状のケイ酸質材料を、水１００質量部当たり０．００１〜２質量部の量で添加することを特徴とする珪藻の増殖促進方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、珪藻の増殖促進用の培養液、及び珪藻の増殖促進方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エビの養殖池等に繁茂する珪藻は、エビの餌等として利用されている。
この珪藻の増殖を促進する方法として、例えば、特許文献１に、水域の優先微細藻類である珪藻の増殖を促進するために水域に補給するケイ素補給用栄養塩組成物であって、主成分としてもみ殻灰と炭酸カルシウム資源の粉砕物を配合した水域補給用栄養塩組成物が記載されている。
【０００３】
一方、従来、軽量気泡コンクリートの廃材を有効活用することが試みられている。
例えば、特許文献２に、セメント水和物を含む廃材硬化体（軽量気泡コンクリートの廃材等）を８００〜１２００℃で焼成して得られたものであって、ゲーレナイトを含むことを特徴とするセメント混和材が記載されている。
また、特許文献３に、砕石または再生砕石に、軽量気泡コンクリート廃材の破砕物を混入したことを特徴とする路盤材が記載されている。
さらに、特許文献４に、オートクレーブ養生軽量気泡コンクリート微粉末のプレス硬化成形体からなる、調湿建材が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２４５６１７号公報
【特許文献２】特開２００３−２７７１１０号公報
【特許文献３】特開２００３−３１３８０２号公報
【特許文献４】特開２００８−２９１６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のとおり、軽量気泡コンクリートの廃材は、セメント混和材、路盤材等の用途に有効活用することができる。
しかし、軽量気泡コンクリートの廃材が多量に生じる現状においては、軽量気泡コンクリートの廃材の用途がさらに広がることが望ましい。
本発明の目的は、軽量気泡コンクリートの廃材を用いてなる有用な物及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、ケイ酸カルシウム水和物を主成分として含む粉粒状のケイ酸質材料（例えば、軽量気泡コンクリートの廃材からなるもの）と、水を、特定の質量比で混合してなるものが、珪藻の増殖を顕著に促進させることを見出し、本発明を完成した。
【０００７】
本発明は、以下の［１］〜［４］を提供するものである。
［１］  水、及び、ケイ酸カルシウム水和物を主成分として含む粉粒状のケイ酸質材料（例えば、軽量気泡コンクリートの廃材からなる粒状物）を含み、かつ、上記ケイ酸質材料の量が、水１００質量部当たり０．００１〜２質量部であることを特徴とする珪藻の増殖促進用の培養液。
［２］  上記ケイ酸質材料は、可溶性ケイ酸の含有率が１０質量％以上で、かつ、可溶性石灰の含有率が１０質量％以上のものである、上記［１］に記載の珪藻の増殖促進用の培養液。
［３］  上記ケイ酸質材料が、軽量気泡コンクリートからなる、上記［１］または［２］に記載の珪藻の増殖促進用の培養液。
［４］  珪藻及び水を含む珪藻含有液に、ケイ酸カルシウム水和物を主成分として含む粉粒状のケイ酸質材料を、水１００質量部当たり０．００１〜２質量部の量で添加することを特徴とする珪藻の増殖促進方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の培養液は、水と特定のケイ酸質材料を特定の質量比で含むため、ケイ素及びカルシウムについて適度かつ長期的供給能力を有し、当該特定の質量比（数値範囲）を外れる場合に比べて、珪藻の増殖を顕著に促進させることができる。
また、本発明の培養液により、珪藻の増殖が促進され、珪藻を餌とする甲殻類、貝類、動物プランクトンなどの生育が良好になることが期待できる。特に、本発明の培養液を用いて増殖させた珪藻は、ケイ素とカルシウムの両方を豊富に含むため、例えば、稚エビや稚魚を養殖するための餌として用いた場合、稚エビの甲殻や稚魚の骨格の強度が高まるなどの効果も期待することができる。
また、本発明の培養液により増殖した珪藻は、稚エビや稚魚などの餌として用いることができることに加えて、養殖池や水槽内で生育する珪藻として供給することもできる。この珪藻は、水に適度な濁りを与えることができるため、エビや魚などのストレスを軽減し、生育環境の改善にも効果が期待できる。
さらに、本発明の培養液を用いて増殖させた珪藻は、水圏生物の栄養源以外に、バイオマス燃料等としても利用することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の珪藻の増殖促進用の培養液は、水、及び、ケイ酸カルシウム水和物を主成分として含む粉粒状のケイ酸質材料を含み、かつ、上記ケイ酸質材料の量が、水１００質量部当たり０．００１〜２質量部であるものである。
本発明における増殖促進の対象である珪藻は、海域、汽水域、淡水域を問わず広く生息する珪酸質の殻を有する単細胞の真核藻類である。珪藻は、水圏生態系における基礎生産者であり、水圏生物の栄養源となる最も重要な植物プランクトンであるため、魚などの生育には重要な生物である。
珪藻は、さらに、生物（特に、動物）の生育に必要な酸素を、光合成により作り出すという重要な役割も担っている。このように、珪藻は、生物界の中で重要な生物であるといえる。
珪藻が成長するためには、窒素化合物、リン化合物（リン酸、及び、その他のリン含有化合物）や、カリウム化合物や、ケイ酸化合物などの無機化合物や、チアミン、コバラミンなどのビタミン類や、尿素、尿酸、グルタミン酸などの有機化合物などの栄養源が必要である。
珪藻は、これらの栄養源の摂取により成長し、増殖していく。増殖は、細胞分裂によるものであり、その過程は、珪藻の殻の中に新たな殻を形成後、１個から２個の細胞へと細胞分裂を行い、増殖していくものである。殻は、ケイ酸質からなるため、ケイ酸質が十分に供給されないと、珪藻の殻を形成することができなくなり、増殖ができなくなる。また、殻が形成されたとしても、殻が弱いと、細胞分裂ができなくなったり、死滅したりするため、増殖ができなくなる。
このように、珪藻の増殖や成長には、ケイ酸質が重要な成分である。
【００１０】
次に、本発明の培養液を構成するケイ酸質材料について説明する。
ケイ酸質材料の主成分であるケイ酸カルシウム水和物の例としては、トバモライト、ゾノトライト、ＣＳＨゲル、フォシャジャイト、ジャイロライト、ヒレブランダイト等が挙げられる。
このうち、トバモライトは、結晶性のケイ酸カルシウム水和物であり、Ｃａ5・（Ｓｉ6Ｏ18Ｈ2）・４Ｈ2Ｏ（板状の形態）、Ｃａ5・（Ｓｉ6Ｏ18Ｈ2）（板状の形態）、Ｃａ5・（Ｓｉ6Ｏ18Ｈ2）・８Ｈ2Ｏ（繊維状の形態）等の化学組成を有するものである。
ゾノトライトは、結晶性のケイ酸カルシウム水和物であり、Ｃａ6・（Ｓｉ6Ｏ17）・（ＯＨ）2（繊維状の形態）等の化学組成を有するものである。
ＣＳＨゲルは、αＣａＯ・βＳｉＯ2・γＨ2Ｏ（ただし、α／β＝０．７〜２．３、γ／β＝１．２〜２．７である。）、例えば、３ＣａＯ・２ＳｉＯ2・３Ｈ2Ｏの化学組成を有するケイ酸カルシウム水和物である。
中でも、トバモライトは、後述する軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）の主成分であり、ＡＬＣの廃材の利用の促進に関わる観点から、本発明において好ましく用いられる。
【００１１】
本明細書中、「粉粒状」とは、粉状の材料（０．１ｍｍ未満の粒度を有するもの；粉体）の集合体、粒状の材料（０．１ｍｍ以上の粒度を有するもの；粒体）の集合体、または、粉状の材料および粒状の材料を含む集合体の形態を有することを意味する。また、「粉粒体」とは、粉体の集合体、粒体の集合体、または、粉体および粒体を含む集合体を意味する。
【００１２】
本発明で用いるケイ酸質材料の固相１００体積％中のケイ酸カルシウム水和物の割合は、好ましくは５０体積％以上、より好ましくは６０体積％以上である。該割合が５０体積％以上であると、ケイ素及びカルシウムによる珪藻の増殖の促進の効果を、より高めることができる。
ここで、ケイ酸質材料の固相とは、ケイ酸質材料が多孔質である場合、空隙部分（多孔質である粉粒体の内部の空隙の部分）を除く部分をいう。
【００１３】
上記ケイ酸質材料中の可溶性ケイ酸の含有率は、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは１５質量％以上、特に好ましくは１８質量％以上である。該含有率の上限値は、特に限定されないが、ケイ酸質材料として軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）の廃材を用いる場合、通常、２５質量％である。
上記ケイ酸質材料中の可溶性石灰の含有率は、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは１５質量％以上、特に好ましくは１８質量％以上である。該含有率の上限値は、特に限定されないが、ケイ酸質材料として軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）の廃材を用いる場合、通常、２５質量％である。
【００１４】
可溶性ケイ酸及び可溶性石灰の各含有率は、０．５モル／リットルの塩酸水溶液（液温：３０℃）に溶解する可溶性成分（ケイ酸または石灰）の質量割合であり、独立行政法人農林水産消費安全技術センター（ＦＡＭＩＣ）が監修した「肥料試験法（２０１３）」に準拠して、測定することができる。
【００１５】
本発明で用いるケイ酸質材料が粒体である場合、ケイ酸質材料の空隙率（多孔質である粉粒体の体積に占める、該粉粒体の内部の空隙の割合）は、珪藻の増殖の促進の効果（ケイ酸供給能）の向上等の観点から、好ましくは５０％以上、より好ましくは６０％以上、特に好ましくは７０％以上である。
なお、本明細書中、空隙率とは、粒体（例えば、軽量気泡コンクリートからなる粒体）の体積全体中に占めるすべての空隙の体積の総和の割合をいう。ここで、空隙とは、粒体の外部の空間と連通する連続的な空隙と、粒体の外部の空間と連通せずに粒体の内部にのみ形成される非連続的な空隙の両方を意味する。
本発明で用いるケイ酸質材料が粉体である場合、ケイ酸質材料は、多孔質と非多孔質のいずれでもよいが、珪藻の増殖の促進の効果（ケイ酸供給能）の向上等の観点から、多孔質であることが好ましい。
【００１６】
本発明で用いるケイ酸質材料の粒度は、ケイ酸溶出能を高める等の観点から、好ましくは５ｍｍ以下、好ましくは４ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以下である。
該粒度の下限値は、粉砕に要するエネルギーの削減の観点から、好ましくは０．００１ｍｍ、より好ましくは０．００５ｍｍ、特に好ましくは０．０１ｍｍである。
本発明で用いるケイ酸質材料の粒度分布は、ケイ酸溶出能を高める等の観点から、好ましくは、４ｍｍ以下の粒度を有する粒体を７０質量％以上の割合で含むものであり、より好ましくは、３ｍｍ以下の粒度を有する粒体を７０質量％以上の割合で含むものであり、特に好ましくは、２ｍｍ以下の粒度を有する粒体を７０質量％以上の割合で含むものである。
本明細書中、粒度の値は、篩の目開き寸法に対応する値である。
【００１７】
本発明で用いるケイ酸質材料の好ましい一例として、建築資材の廃材の再利用、および、珪藻の増殖促進のためのケイ素及びカルシウムの供給作用を有することの観点から、軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）の廃材を粉砕してなる粉粒状の材料が挙げられる。ここで、廃材とは、製品の廃材、製品の製造過程で生じる端材、工場内の試製品等を広く含むものである。
軽量気泡コンクリートの廃材を粉砕した後、必要に応じて、篩等の分級手段を用いて分級することによって、所望の粒度を有する粉粒状のケイ酸質材料を得ることができる。
軽量気泡コンクリートは、Ｃａ5・（Ｓｉ6Ｏ18Ｈ2）・４Ｈ2Ｏの化学式で表されるトバモライト、および、未反応の珪石からなるものであり、８０体積％程度の空隙率を有する。
軽量気泡コンクリート中のトバモライトの割合は、コンクリートの内部の空隙部分を除く固相の全体を１００体積％として、６５〜８０体積％程度である。
【００１８】
本発明において、ケイ酸質材料の量は、水１００質量部当たり、０．００１〜２質量部、好ましくは０．００４〜２質量部、より好ましくは０．０１〜１．５質量部、さらに好ましくは０．０３〜１質量部、さらに好ましくは０．０６〜０．８質量部、さらに好ましくは０．０８〜０．６質量部、特に好ましくは０．１〜０．３質量部である。該量が０．００１質量部未満または２質量部を超えると、珪藻の増殖の促進の効果を十分に得ることができない。
本発明において、水とケイ酸質材料を混合して、珪藻の増殖促進用の培養液を調製し、この培養液の中に珪藻を収容することによって、珪藻を増殖させることができる。
本発明に用いる水の形態としては、海水、河川水、湖沼水、水道水などが挙げられる。自然に存在する海水、河川水、湖沼水などは、窒素、リン酸、カリウム、鉄、各種ビタミンなど珪藻の栄養成分を適度に含むため、そのまま使用することができる。また、これら自然に存在する海水、河川水、湖沼水などは、栄養成分を添加もしくは一部の成分（例えば、珪藻の生育に悪影響を与える有害物質）を除去して、栄養成分の種類や量を調整して、使用することもできる。水道水などの上水は、栄養成分が含まれていないため、ケイ酸質材料との混合前に栄養成分を添加して使用してもよいし、あるいは、本発明の培養液を調製した後に栄養成分を添加する実施態様で使用してもよい。
本発明の培養液は、珪藻の生育に必要な各種の栄養成分を含むことができる。該栄養成分としては、例えば、窒素、リン酸、カリウム、ホウ素、マンガン、鉄、コバルト、亜鉛、各種のアミノ酸、各種のビタミン（例えば、ビタミンＢ１、ビタミン１２等）等が挙げられる。このような各種の栄養成分を含む藻類培養液の市販品として、例えば、第一製網社製の「ＫＷ２１」（商品名）が挙げられる。
【００１９】
本発明において、珪藻及び水を含む珪藻含有液に、上述のケイ酸質材料を、上述の珪藻の増殖促進用の培養液を調製する場合と同様のケイ酸質材料／水の質量比となるように添加することによっても、珪藻を増殖させることができる。
【実施例】
【００２０】
［実験例１］
人工海水の原料（商品名：シーライフ；マリンテック社製）３４ｇを、蒸留水１リットルに添加して、人工海水を得た後、この人工海水に、藻類培養液（商品名：ＫＷ２１；第一製網社製）０．５ミリリットルを加えて混合し、軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）等の資材を含まない培養液を得た。
次いで、この資材を含まない培養液に、資材として、１．２ｇ／リットルの量の軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）廃材からなる粉粒状物を加えて、珪藻の増殖促進用の培養液を得た。その後、この培養液に、培養液中の珪藻の細胞数が０．７×１０6個／リットルとなる量の珪藻（キートセロス属に属する種類の珪藻）を添加し、エアポンプを用いて空気を供給することによって、珪藻を培養した。
珪藻の添加後、０日（添加時）、７日、１４日、２１日、２８日の各時点において、培養液中のケイ素（Ｓｉ）濃度、カルシウム（Ｃａ）濃度、及び、珪藻の細胞数を測定した。
なお、用いたＡＬＣ廃材からなる粉粒状物は、可溶性ケイ酸が２１質量％、可溶性石灰が２１質量％、粒度が０．０２〜２ｍｍ、比表面積が５０〜７０ｍ2／ｇ、平均細孔直径が０．０７μｍのものであった。
【００２１】
［実施例２］
ＡＬＣ廃材からなる粉粒状物の量を１．２ｇ／リットルから６ｇ／リットルに変えた以外は実施例１と同様にして、実験した。
［実施例３］
ＡＬＣ廃材からなる粉粒状物の量を１．２ｇ／リットルから０．６ｇ／リットルに変えた以外は実施例１と同様にして、実験した。
［比較例１］
ＡＬＣ廃材からなる粉粒状物に代えて、０．１ｇ／リットルの量の水ガラスを用いた以外は実施例１と同様にして、実験した。
［比較例２］
水ガラスの量を０．１ｇ／リットルから０．２ｇ／リットルに変えた以外は比較例１と同様にして、実験した。
［比較例３］
ＡＬＣ廃材からなる粉粒状物に代えて、１０ｇ／リットルの量のケイ砂を用いた以外は実施例１と同様にして、実験した。
以上の結果を表１〜表３に示す。
【００２２】
【表１】
2015167538.tif 000002
【００２３】
【表２】
2015167538.tif 000003
【００２４】
【表３】
2015167538.tif 000004
【００２５】
表３から、実施例１〜３では、比較例１〜３に比べて、特に７日後の時点以降における珪藻の増殖の顕著な促進効果が見られることがわかる。
特に、実施例１では、７日、１４日、２１日、２８日のすべての時点において、他の実施例及び比較例に比べて、珪藻の増殖の促進効果の点で優れていることがわかる。