(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮上性を有する藻類と培養液を収容して該藻類を培養する培養槽と、
前記培養槽の液面と交差した掻き寄せ面を有し、該液面に沿って移動されることで、該培養槽に収容された液の、前記藻類を含む上層を該掻き寄せ面で掻き寄せて該培養槽の越流部から越流させる掻き寄せ部と、
前記掻き寄せ部を移動させる移動手段と、
前記越流部から越流された液を滞留させて貯留する滞留部と、
前記滞留部において滞留されることで集約された前記藻類を該滞留部の液面から吸引するポンプと、
を備え、
前記滞留部の液面の面積は、前記培養槽の液面の面積未満であることを特徴とする培養システム。
【請求項２】
前記掻き寄せ部は、前記藻類の平均粒径より小さい孔を複数有することを特徴とする請求項１に記載の培養システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、藻類を培養する培養システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、バイオ燃料（炭化水素やバイオディーゼル）や、アスタキサンチン等の生理活性物質を産生することができる藻類（特に、微細藻類）が注目されており、このような藻類を大量に培養し、石油に換わるエネルギーとして利用したり、薬や化粧品、食品等に利用したりすることが検討されている。
【０００３】
藻類を培養する培養槽から藻類を取り出す手段として、ポンプによって、培養槽の液を全量回収することで、培養液ごと藻類を回収する手段が開示されている（例えば、特許文献１、非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１３３７５７号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】James W. Richardson, et al. A financial assessment of two alternative cultivation systems and their contributions to algae biofuel economic viability, Algal Research 4 (2014) 96-104
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、培養槽において、培養液に対する藻類の濃度は極めて低いため、従来の技術では、藻類の回収量に対するポンプの駆動に要するコストが嵩んでしまっていた。
【０００７】
そこで本発明は、このような課題に鑑み、簡易な構成で、低コストに藻類を回収することができる培養システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の培養システムは、浮上性を有する藻類と培養液を収容して藻類を培養する培養槽と、培養槽の液面と交差した掻き寄せ面を有し、液面に沿って移動されることで、培養槽に収容された液の、藻類を含む上層を掻き寄せ面で掻き寄せて培養槽の越流部から越流させる掻き寄せ部と、掻き寄せ部を移動させる移動手段と、越流部から越流された液を滞留させて貯留する滞留部と、滞留部において滞留されることで集約された藻類を滞留部の液面から吸引するポンプと、を備え、滞留部の液面の面積は、培養槽の液面の面積未満であることを特徴とする。
【０００９】
また、掻き寄せ部は、藻類の平均粒径より小さい孔を複数有するとしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡易な構成で、低コストに藻類を回収することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】培養システムを説明するための図である。
【図２】掻き寄せ部の移動による培養槽から滞留部への液の流れを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１３】
（培養システム１００）
図１は、本実施形態にかかる培養システム１００を説明するための図である。図１に示すように、培養システム１００の培養槽１１０には、藻類と培養液とが収容され、培養槽１１０において、藻類が培養されることとなる。本実施形態において、藻類は浮上性を有しており、培養槽１１０において培養液の上部（液面近傍）に藻類の層が形成されることとなる。培養槽１１０における藻類の層の厚みは、例えば、２ｍｍ程度である。ここで、藻類は、例えば、ボツリオコッカス（Ｂｏｔｒｙｏｃｏｃｃｕｓ）属のボツリオコッカスブラウニー（Ｂｏｔｒｙｏｃｏｃｃｕｓ  Ｂｕｒａｕｎｉｉｉ）、シュードコリシスティス(Ｐｓｅｕｄｏｃｈｏｒｉｃｙｓｔｉｓ)属のシュードコリシスティス・エリプソイディア(Ｐｓｅｕｄｏｃｈｏｒｉｃｙｓｔｉｓ  Ｅｌｌｉｐｓｏｉｄｅａ)、モナランタス・サリナ（Ｍｏｎａｌａｎｔｈｕｓ  Ｓａｌｉｎａ）、クロレラ・プロトテコイデス（Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ  ｐｒｏｔｏｔｅｃｏｉｄｅｓ）、オウチロコッカス（Ｏｕｔｉｒｏｃｏｃｃｕｓ）ｓｐ．、セネデスムス・オブリクース（Ｓｃｅｎｅｄｅｓｍｕｓ  ｏｂｌｉｑｕｕｓ）、ナンノクロリス（Ｎａｎｎｏｃｈｌｏｒｉｓ）ｓｐ．、ドナリエラ・バルダヴィル（Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａ  ｂａｒｄａｗｉｌ）（Ｄ．サリナ（Ｓａｌｉｎａ））、ナビクラ・ペリクロサ（Ｎａｖｉｃｕｌａ  ｐｅｌｌｉｃｕｌｏｓａ）、ラジオスファエラ・ネゲベンシス（Ｒａｄｉｏｓｐｈａｅｒａ  ｎｅｇｅｖｅｎｓｉｓ）、ビダルフィア・アウリタ（Ｂｉｄｄｕｌｐｈｉａ  ａｕｒｉｔａ）、クロレラ・ブルガリス（Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ  ｖｕｌｇａｒｉｓ）、ニッチア・パレア（Ｎｉｔｚｓｃｈｉａ  ｐａｌｅａ）、オクロモナス・ダンニカ（Ｏｃｈｒｏｍｏｎａｓ  ｄａｎｎｉｃａ）、クロレラ・ピレノイドサ（Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ  ｐｙｒｅｎｏｉｄｏｓａ）、ペリディニウム・キンクトゥム（Ｐｅｒｉｄｉｎｉｕｍ  ｃｉｎｃｔｕｍ）、ネオクロリス・オレオアブンダンス（Ｎｅｏｃｈｌｏｒｉｓ  ｏｌｅａｂｕｎｄａｎｓ）、オーキスティス・ポリモルファ（Ｏｏｃｙｓｔｉｓ  ｐｏｌｙｍｏｒｐｈａ）、クリソクロムリナ（Ｃｈｒｙｓｏｃｈｒｏｍｕｌｉｎａ）ｓｐｐ．、セネデスムス・アクトゥス（Ｓｃｅｎｅｄｅｓｍｕｓ  ａｃｕｔｕｓ）、セネデスムス（Ｓｃｅｎｅｄｅｓｍｕｓ）ｓｐｐ．、クロレラ・ミヌティシマ（Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ  ｍｉｎｕｔｉｓｓｉｍａ）、プリムネシン・パルヴム（Ｐｒｙｍｎｅｓｉｕｍ  ｐａｒｖｕｍ）、ナビクラ・ペリクロサ（Ｎａｖｉｃｕｌａ  ｐｅｌｌｉｃｕｌｏｓａ）、セネデスムス・ジモルフス（Ｓｃｅｎｅｄｅｓｍｕｓ  ｄｉｍｏｒｐｈｕｓ）、スコチエラ（Ｓｃｏｔｉｅｌｌａ）ｓｐ．、クロレラ（Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ）ｓｐｐ．、ユーグレナ・グラシリス（Ｅｕｇｌｅｎａ  ｇｒａｃｉｌｉｓ）、およびポルフィリジウム・クルエンツム（Ｐｏｒｐｈｙｒｉｄｉｕｍ  ｃｒｕｅｎｔｕｍ）からなる群より選択される１または複数の藻類である。
【００１４】
培養槽１１０には、掻き寄せ部１３０が配されている。掻き寄せ部１３０は、板形状であり、壁部１１０ｂから壁部１１０ｃに亘って延在した本体部１３２と、本体部１３２の下端から水平方向（図１中、Ｘ軸方向）に延在した延在部１３４とを有する。本実施形態において、本体部１３２と延在部１３４との成す角は、９０°程度である。掻き寄せ部１３０は、本体部１３２の掻き寄せ面１３２ａが培養槽１１０の液面と交差するように（ここでは、垂直に交わるように）配される。つまり、掻き寄せ部１３０は、掻き寄せ面１３２ａと液面との成す角が９０°となるように、培養槽１１０に配されることとなる。また、掻き寄せ部１３０における、培養槽１１０を構成する壁部１１０ｂ、１１０ｃと接触する部分には、ゴム等の弾性部材が配されている。
【００１５】
掻き寄せ部１３０は、不図示の移動手段によって、培養槽１１０の液面に沿って移動される。本実施形態において、移動手段は、培養槽１１０の一端部（壁部１１０ａ）から他端部（壁部１１０ｄ）に向けて掻き寄せ部１３０を移動させたり、他端部から一端部に向けて掻き寄せ部１３０を移動させたりする。
【００１６】
また、培養槽１１０の他端部（壁部１１０ｄ）に隣接して、滞留部１２０が設けられている。滞留部１２０の液面の面積は、培養槽１１０の液面の面積未満（例えば、１／１０程度）である。換言すれば、滞留部１２０の水平断面積（図１中、ＸＹ断面積）の平均値は、培養槽１１０の水平断面積の平均値未満である。本実施形態において、滞留部１２０は、液面の面積が培養槽１１０より小さく、また、培養槽１１０と比較して容積が小さい槽である。
【００１７】
滞留部１２０には、掻き寄せ部１３０によって掻き寄せられた液が導入されることとなる。図２は、掻き寄せ部１３０の移動による培養槽１１０から滞留部１２０への液の流れを説明するための図である。なお、図２では、理解を容易にするために、藻類を白丸で示し、また、培養システム１００に対して藻類を拡大して示す。
【００１８】
初期位置において掻き寄せ部１３０は、図２（ａ）に示すように、培養槽１１０の一端部（壁部１１０ａ）側に配される。なお、掻き寄せ部１３０は、延在部１３４の上方に藻類が位置するように、培養槽１１０内に配される。また、掻き寄せ部１３０は、培養槽１１０において藻類が十分培養されるまで、初期位置に維持される。
【００１９】
培養槽１１０において藻類が十分培養され、藻類の回収を開始する場合、図２（ｂ）に示すように、移動手段は、培養槽１１０の壁部１１０ａ側から壁部１１０ｄに向けて掻き寄せ部１３０を移動させる。そうすると、掻き寄せ部１３０は、培養液の上層（藻類の層）を掻き寄せ面１３２ａで掻き寄せることとなり、掻き寄せ部１３０の移動方向における掻き寄せ面１３２ａの前方には、藻類が掻き寄せられて堆積するとともに、培養液は延在部１３４の下方を通じて移動方向の後方へ移動することとなる（図２（ｂ）中矢印で示す）。なお、上述したように、本実施形態において藻類は、浮上性を有するため、延在部１３４の下方を通じて移動方向の後方へ漏出してしまうおそれがない。
【００２０】
また、移動手段によって掻き寄せ部１３０が移動されることにより、掻き寄せ部１３０の移動方向における掻き寄せ面１３２ａの前方の水位Ｗｂは、掻き寄せ部１３０の後方の水位Ｗａよりも高くなる。したがって、図２（ｃ）に示すように、掻き寄せ部１３０の掻き寄せ面１３２ａによって掻き寄せられた液の上層（藻類の層）は、培養槽１１０の越流部１１０ｅから越流され、滞留部１２０に導入されることとなる。
【００２１】
なお、上述したように、掻き寄せ部１３０における、壁部１１０ｂ、１１０ｃと接触する部分には、ゴム等の弾性部材が配されているため、掻き寄せ部１３０と、壁部１１０ｂ、１１０ｃとを密着させつつ、移動させることができる。これにより、掻き寄せ部１３０の移動方向の前方から後方への藻類の漏出を低減することができ、掻き寄せ部１３０は、藻類を効率よく掻き寄せることが可能となる。
【００２２】
こうして滞留部１２０には、培養槽１１０の越流部１１０ｅから越流された液（液の上層、すなわち、培養槽１１０よりも藻類が濃縮された液）が導入され、滞留部１２０においては、藻類が濃縮された液を滞留させて貯留することとなる。
【００２３】
図１に戻って説明すると、取出部１４０は、滞留部１２０において滞留されることで集約された藻類を、滞留部１２０の上方から取り出す。本実施形態において、取出部１４０は、ポンプで構成され、滞留部１２０の液面から、藻類が集約された培養液を吸引して、後段の脱水処理設備へ送出する。
【００２４】
上述したように滞留部１２０は、水平断面積の平均値が、培養槽１１０の水平断面積の平均値未満の槽である。したがって、滞留部１２０において、藻類の層の厚みを、培養槽１１０と比較して厚くする（例えば、２ｃｍ以上）ことができる。これにより、取出部１４０は、藻類を含む液の上層のみを吸引することができ、培養槽１１０の液を全量回収する従来方法と比較して、取出部１４０の駆動に要するコストを大幅に低減することが可能となる。
【００２５】
また、本実施形態の滞留部１２０は、培養槽１１０と比較して容積が小さいため、仮に取出部１４０が、滞留部１２０に貯留された液を全量回収して藻類を回収したとしても、培養槽１１０の液を全量回収する従来方法と比較して、取出部１４０の駆動に要するコストを低減することが可能となる。
【００２６】
そして、培養槽１１０から滞留部１２０への藻類の移動が終了すると、掻き寄せ部１３０は移動手段によって初期位置に戻される。また、取出部１４０によって、脱水処理設備へ送出された藻類は、脱水処理設備において脱水され、さらに後段の処理設備に送出される。また、脱水処理設備において回収された培養液は、培養槽１１０に返送されることとなる。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態にかかる培養システム１００によれば、滞留部１２０を設けて、藻類が濃縮された液を滞留させて貯留するだけといった簡易な構成で、低コストに藻類を回収することが可能となる。
【００２８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００２９】
例えば、上記実施形態において、掻き寄せ部１３０が延在部１３４を備える構成を例に挙げて説明した。しかし、延在部１３４は、必須の構成ではない。
【００３０】
また、掻き寄せ部１３０は、藻類の平均粒径より小さい孔（例えば、１０μｍ未満の孔）を複数有するとしてもよい。これにより、掻き寄せ部１３０によって液の上層を掻き寄せる際に、藻類の濃縮率を向上させることができ、滞留部１２０に越流させる液中の藻類の濃度を向上させることが可能となる。
【００３１】
また、上記実施形態において、掻き寄せ部１３０における、培養槽１１０を構成する壁部１１０ｂ、１１０ｃと接触する部分に、ゴム等の弾性部材が配されている構成を例に挙げて説明した。しかし、弾性部材は、必須の構成ではない。
【００３２】
また、上記実施形態において、取出部１４０としてポンプを例に挙げて説明した。しかし、滞留部１２０の底面に孔を設け、孔を通じて藻類を取り出してもよい。この場合、孔に接続された接続管を流れる培養液、または、藻類を検知するセンサを設けておき、接続管から培養液が流れている間は、接続管の接続先を培養槽１１０としておき、接続管から流れる液が藻類に変わったことをセンサが検知したことを契機に、接続先を後段の脱水処理設備に切換えるとしてもよい。なお、センサは、例えば、藻類の色（例えば、緑色）を検知するセンサを利用することができる。
【００３３】
また、培養槽１１０および滞留部１２０のいずれか一方または双方に、加圧浮上手段（液中に気泡を発生させて、藻類を浮上分離させる手段）を設けるとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、藻類を培養する培養システムに利用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１００  培養システム
１１０  培養槽
１１０ｅ  越流部
１２０  滞留部
１３０  掻き寄せ部
１３２ａ  掻き寄せ面
１４０  取出部
【図１】
0006586724.tif 000002
【図２】
0006586724.tif 000003