(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細藻類を含有する液体から微細藻類を分離する微細藻類の凝集分離方法であり、
前記液体にアンモニア水を添加して前記微細藻類を凝集させる添加工程と、
前記添加工程後、前記凝集した微細藻類を前記液体から分離する分離工程と、
を含み、
前記添加工程において、前記アンモニア水を添加するときの前記液体中にリン酸イオンが含まれていない
ことを特徴とする微細藻類の凝集分離方法。
【請求項２】
前記添加工程と前記分離工程の間に、前記アンモニア水を添加した液体を攪拌する攪拌工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の微細藻類の凝集分離方法。
【請求項３】
前記アンモニア水を添加した後における前記液体中のアンモニア濃度が０．０１体積％以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の微細藻類の凝集分離方法。
【請求項４】
前記微細藻類がユーグレナであることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の微細藻類の凝集分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細藻類を含有する液体から微細藻類を分離する微細藻類の凝集分離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微細藻類（Microalgae）は、主に水中で光合成を行うことによって生活する数μｍから数十μｍ程度の大きさの単細胞又は多細胞体の植物である。微細藻類としては、ラン藻、緑藻、ミドリムシ藻（ユーグレナ）、車軸藻、炎藻、黄藻、褐藻、紅藻などが挙げられる。
このうち、ユーグレナ（Euglena）とは、鞭毛虫の一群で、運動性のある藻類として有名なミドリムシを含む単細胞真核藻類をいう。大部分のユーグレナは葉緑体を持っており、光合成を行って独立栄養生活を行うが、捕食性のものや吸収栄養性のものもある。
【０００３】
微細藻類を含め、微生物の培養液からの分離は、遠心分離機による手法、凝集剤を用いた手法、凝集剤と加圧浮上を組み合わせた手法、膜ろ過による手法などで行われることが多い。このうち、遠心分離機による手法は最も一般的に行われているが、設備費が高く、運転時の消費電力も大きく、処理効率も良いとは言えないため、製造コストが高くなってしまい、バイオ燃料の生産には不向きである。
このような状況下、例えば、特許文献１、２にはそれぞれ独自の手法により微細藻類を分離する発明が提案されている。
【０００４】
具体的に、特許文献１には、微細藻類を含有する原水から微細藻類を分離回収する方法において、微細藻類を含有する原水に難溶性水酸化物を生成する溶解性金属塩を添加した後、前記原水を難溶解性水酸化物が生成するｐＨに調整する水酸化物生成工程と、析出した難溶解性水酸化物により微細藻類を凝集させる凝集工程と、ここで生成した凝集フロックを固液分離する固液分離工程とを有すること特徴とする微細藻類の回収方法が提案されている。
【０００５】
また、特許文献２には、微細藻類を培養液により培養させる培養手段と、キトサンを溶解液により溶解させる溶解手段と、前記培養手段で培養された微細藻類を含んだ培養液と前記溶解手段で溶解されたキトサンを含んだ溶解液とを、所定の速度勾配で攪拌させた後、前記所定の速度勾配未満の速度勾配で攪拌させることにより、微細藻類とキトサンとのフロックを形成させる攪拌手段と、前記攪拌手段により形成されたフロックを回収する回収手段と、前記回収手段により回収されなかった溶液を培養液として前記培養手段に返送する返送手段と、前記回収手段により回収されたフロックを構成する微細藻類から油脂を抽出するとともに、油脂を抽出された後の微細藻類の抽出残渣と、キトサンと、を含んだ藻類含有組成物を回収する油脂抽出手段と、を備えることを特徴とする藻類含有組成物製造システムが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０２４８１６号
【特許文献２】特開２０１４−０１４２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１で提案されている発明は、微細藻類を含有する原水に難溶性水酸化物を生成する溶解性金属塩を添加した後、この原水を難溶解性水酸化物が生成するｐＨに調整し、さらに析出した難溶解性水酸化物によって微細藻類を凝集させる必要がある。従って、特許文献１で提案されている発明には、分離する効率が低く、操作が煩雑であるためコストが高くなるという問題があった。
【０００８】
また、特許文献２で提案されている発明は、微細藻類の凝集剤としてキトサンを用いているが、キトサンは高価であるためコストが高くなるという問題があった。
なお、キトサンはカニやエビなどの甲殻類の外骨格を原料とするため、供給量が制限されるおそれもある。さらに、キトサンには、これを用いて微細藻類を凝集させ、回収した後、残った培養液を次の培養に再利用する場合において、残った培養液にキトサンが残存していると、微細藻類が固まってしまい、増殖に悪影響を与えるおそれもある。
【０００９】
本発明は前記状況に鑑みてなされたものであり、微細藻類を含む液体から微細藻類を低コスト且つ高効率で分離することのできる微細藻類の凝集分離方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決した本発明は、以下の構成を有する。
（１）  微細藻類を含有する液体から微細藻類を回収する微細藻類の凝集分離方法であり、前記液体にアンモニア水を添加して前記微細藻類を凝集させる添加工程と、前記添加工程後、前記凝集した微細藻類を前記液体から分離する分離工程と、を含み、前記添加工程において、前記アンモニア水を添加するときの前記液体中にリン酸イオンが含まれていないことを特徴とする微細藻類の凝集分離方法。
（２）  前記添加工程と前記分離工程の間に、前記アンモニア水を添加した液体を攪拌する攪拌工程を含むことを特徴とする前記（１）に記載の微細藻類の凝集分離方法。
（３）  前記アンモニア水を添加した後における前記液体中のアンモニア濃度が０．０１体積％以上であることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の微細藻類の凝集分離方法。
（４）  前記微細藻類がユーグレナであることを特徴とする前記（１）から（３）のうちのいずれか一つに記載の微細藻類の凝集分離方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る微細藻類の凝集分離方法は、微細藻類を含む液体から微細藻類を低コスト且つ高効率で分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】微細藻類であるユーグレナを含む液体にアンモニア水を添加して種々のアンモニア濃度とした場合における様子を示す説明図である。
【図２】微細藻類であるユーグレナを含む液体にＮａＯＨ水溶液を添加して種々のＮａＯＨ濃度とした場合における様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る微細藻類の凝集分離方法について詳細に説明する。
本発明に係る方法は、微細藻類を含有する液体から微細藻類を回収する微細藻類の凝集分離方法である。
本発明に係る方法は、添加工程と、分離工程と、を含んでいる。
【００１４】
ここで、本発明で用いることのできる微細藻類としては、例えば、ラン藻、緑藻、ミドリムシ藻（ユーグレナ）、車軸藻、炎藻、黄藻、褐藻、紅藻などが挙げられる。本発明においては、これらの中でも、ユーグレナを好適に用いることができる。
また、微細藻類を含有する液体とは、具体的には、所定の成分組成を有する液体培地で培養した微細藻類の培養液をいう。なお、本発明において、「液体培地」とは、微細藻類を培養する前の液体をいい、「培養液」とは、液体培地を用いて微細藻類を培養した液体をいう。
【００１５】
液体培地は、培養する微細藻類に応じて適切な成分組成のものを用いればよい。適切な成分組成は、培養する微細藻類に関する論文等を参考に適宜調整することができる。
なお、微細藻類としてユーグレナを用いる場合、窒素源、リン源、ミネラルなどの栄養塩類を添加した液体培地を用いることができる。この場合の液体培地として具体的には、改変Ｃｒａｍｅｒ−Ｍｙｅｒｓ培地（（ＮＨ4）2ＨＰＯ4  １．０ｇ／Ｌ、ＫＨ2ＰＯ4  １．０ｇ／Ｌ、ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ  ０．２ｇ／Ｌ、ＣａＣｌ2・２Ｈ2Ｏ  ０．０２ｇ／Ｌ、Ｆｅ2（ＳＯ2）3・７Ｈ2Ｏ  ３ｍｇ／Ｌ、ＭｎＣｌ2・４Ｈ2Ｏ  １．８ｍｇ／Ｌ、ＣｏＳＯ4・７Ｈ2Ｏ  １．５ｍｇ／Ｌ、ＺｎＳＯ4・７Ｈ2Ｏ  ０．４ｍｇ／Ｌ、Ｎａ2ＭｏＯ4・２Ｈ2Ｏ  ０．２ｍｇ／Ｌ、ＣｕＳＯ4・５Ｈ2Ｏ  ０．０２ｇ／Ｌ、チアミン塩酸塩（ビタミンＢ1）  ０．１ｍｇ／Ｌ、シアノコバラミン（ビタミンＢ12）、（ｐＨ３．５））を用いることができる。なお、（ＮＨ4）2ＨＰＯ4は、（ＮＨ4）2ＳＯ4やＮＨ3ａｑに変換することも可能である。
【００１６】
（添加工程）
添加工程は、微細藻類を含有する液体にアンモニア水を添加して微細藻類を凝集させる工程である。
アンモニア水のアンモニア濃度は特に限定されるものではないが、例えば、３．５体積％や２８体積％などとすることができる。
アンモニア水を添加した後における前記した液体（培養液）中のアンモニア濃度は０．０１体積％以上であるのが好ましい。このようにすると、培養液中の微細藻類を凝集させることができる。
また、培養液中のアンモニア濃度は９．０体積％以下であるのが好ましく、８．４５体積％以下であるのがより好ましい。このようにすると、確実に低コストとすることができる。なお、培養液中のアンモニア濃度は０．６体積％以下とするのがさらに好ましい。このようにすると、微細藻類を凝集させて回収した後、残った培養液を次の培養に再利用する際に、揮発等によって容易にアンモニアを除去することができる。そのため、次の培養で再利用する際に液体培地の成分組成として許容できる範囲とし易く、取り扱いが容易である。
なお、培養液中のアンモニア濃度は、凝集する率を向上させる観点から０．０１１２％以上とするのが好ましく、０．０５６％以上とするのがより好ましい。
また、培養液中のアンモニア濃度は、次の培養での再利用を容易とする観点から、０．５６％以下とするのが好ましく、０．１１２％以下とするのがより好ましい。
【００１７】
培養液中のアンモニア濃度によって微細藻類の凝集状態はさまざまに変化する。培養液中のアンモニア濃度が前記した範囲において低めの場合は、細かいフロック状（綿くず状の沈殿物）となり、培養液中のアンモニア濃度が前記した範囲において高めの場合は、手で持つことが可能なほどしっかりとした凝集体となる。いずれにしても、凝集後はネットなどで容易に回収することが可能となる。
【００１８】
また、添加工程において、アンモニア水を添加するときの培養液中にリン酸イオン及びマグネシウムイオンのうちの少なくとも一方が含まれていないことが好ましい。ここで、「含まれていない」とは、任意の検出機器や検出方法によって検出した際に検出限界値未満であること、好ましくは０ｍｇ／Ｌであることをいう。このようにすると、培養液にアンモニア水を添加した際に、例えば下記の化学反応が生じて沈殿物を生成させるのを防ぐことができる。従って、当該沈殿物によって微細藻類が凝集等してしまうというような不測の事態を回避することができる。
ＰＯ43-＋ＮＨ4+＋Ｍｇ2+＋６Ｈ2Ｏ→ＭｇＮＨ4ＰＯ4・６Ｈ2Ｏ
【００１９】
沈殿物が生成すると、培養液、すなわち、再利用する際の液体培地が白濁するため、微細藻類の光合成が妨げられるおそれがある。そのため、このような沈殿物が生じると、次の培養で前の培養液を再利用する際に沈殿物を遠心分離などにより除去する必要が生じたり、また、再利用する際には液体培地の成分組成を調整する必要があるがそのような調整が煩雑になったりする可能性がある。しかしながら、前記したように、アンモニア水を添加するときの培養液中にリン酸イオン及びマグネシウムイオンのうちの少なくとも一方が含まれていないようにするとそのような事態を未然に防ぐことができる。
【００２０】
（分離工程）
分離工程は、添加工程後、凝集した微細藻類を培養液から分離する工程である。培養液からの凝集した微細藻類の分離は、例えば、ネットを使用したり、遠心分離機を使用したり、加圧浮上させたり、膜ろ過することによって行うことができるが、簡便さ及び設備投資費用の観点から、ネットを使用するのが好適である。
【００２１】
（攪拌工程）
本発明に係る方法の基本的な態様は以上のとおりであるが、以下のようにするのがより好ましい。すなわち、前記した添加工程と分離工程の間に、アンモニア水を添加した培養液を攪拌する攪拌工程を含むのが好ましい。
【００２２】
攪拌工程を行うことによって、培養液中のアンモニア濃度を迅速に均一にすることができ、培養液全体の微細藻類の凝集を効率良く行わせることが可能となる。攪拌は、例えば、マグネチックスターラーなどを用いた場合は１００ｒｐｍ×１０秒程度の軽い条件とすればよい。攪拌後は所定時間静置することもできる。静置時間は、例えば、３０分などとすることができる。
【実施例】
【００２３】
次に、本発明の所期の効果を奏する実施例について比較例と対比しつつさらに詳細に説明する。
【００２４】
（１）アンモニア水の添加
水１Ｌに０．１５ｇのユーグレナを懸濁した後、図１に示すアンモニア濃度となるように、２８体積％のアンモニア水を添加した。このようにして得られた液体を軽く攪拌した後、３０分間静置した。そして、３０分間静置した後、５分程度緩い攪拌を行い、ユーグレナの様子を観察した。
【００２５】
その結果、微細藻類であるユーグレナを含む液体にアンモニア水を添加するとユーグレナを凝集させることが可能であることが確認された。
具体的には、図１に示すように、ユーグレナを含む液体のアンモニア濃度を０．０１体積％以上（より具体的には、０．０１１２体積％以上）にすると、ユーグレナを凝集させることが可能であることが確認された。なお、アンモニア水を添加した溶液のｐＨは９．８７〜１１．０６であった。
また、図１に示すように、ユーグレナを含む液体のアンモニア濃度が高くなるほどユーグレナの凝集が迅速に行われること、つまり、効率良く行われることが確認された。
なお、図１に示すように、ユーグレナを含む液体のアンモニア濃度が０．００５６体積％の場合は、ユーグレナが凝集しなかった。
【００２６】
（２）水酸化ナトリウムの添加
水１Ｌに０．１５ｇのユーグレナを懸濁した後、図２に示すＮａＯＨ濃度となるように、１０体積％のＮａＯＨ水溶液を添加した。このようにして得られた液体を軽く攪拌した後、３０分間静置した。そして、３０分間静置した後、５分程度緩い攪拌を行い、ユーグレナの様子を観察した。
【００２７】
その結果、微細藻類であるユーグレナを含む液体にＮａＯＨ水溶液を添加すると、理由は定かではないが、ユーグレナが凝集する場合もあれば、凝集しない場合もあった。
【００２８】
（３）まとめ
以上（１）及び（２）の結果から、微細藻類の凝集（ユーグレナの凝集）に関してアンモニアという物質が重要である一方で、ＮａＯＨという物質やＮａＯＨ水溶液を添加したユーグレナを含む液体のｐＨが高いこと（ｐＨ１０．１６〜１２．５０）は、ユーグレナの凝集に関して重要ではないことが確認された。
【図１】
0006615558.tif 000002
【図２】
0006615558.tif 000003