(57)【要約】【課題】サーモコッカス  コダカラエンシス１２等の水素発生嫌気性超好熱菌の高密度培養によって水素の生産速度及び生産性が向上した水素の製造方法を提供する。また、この水素の製造方法に好適な水素製造装置を提供する。【解決手段】本発明の水素の製造方法は、支持体１１と、アミノ酸源及び炭素源を含む培養液とを用いて、水素発生嫌気性超好熱菌１２を培養することを特徴とする。また、本発明の水素製造装置は、支持体１１及び水素発生嫌気性超好熱菌１２を充填した培養槽１０と、前記培養槽１０に、アミノ酸源及び炭素源を含む培養液を供給する培養液供給手段２０と、前記培養槽から廃液を回収する廃液回収手段３０と、前記培養槽内で発生する水素ガスを回収する水素ガス回収手段４０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体と、アミノ酸源及び炭素源を含む培養液とを用いて、水素発生嫌気性超好熱菌を培養することにより、水素を製造する水素の製造方法。
【請求項２】
前記支持体が多孔質である請求項１に記載の水素の製造方法。
【請求項３】
前記支持体が、天然スポンジ、合成スポンジ、活性炭、セラミック、イオン交換樹脂、ゼオライト、発泡れん石、溶融スラグ、酢酸セルロース繊維、及びガラスビーズ、カーボン、シリカゲル、砂、アルミナ、モレキュラーシーブ、及びチタン酸化物からなる群から選ばれる１種または２種以上である請求項１又は２に記載の水素の製造方法。
【請求項４】
前記炭素源が、ピルビン酸、ピルビン酸塩、及びでんぷん系多糖類からなる群から選ばれる１種又は２種以上である請求項１ないし３のいずれかに記載の水素の製造方法。
【請求項５】
前記水素発生嫌気性超好熱菌が、サーモコッカス  コダカラエンシスである請求項１ないし４のいずれかに記載の水素の製造方法。
【請求項６】
前記サーモコッカス  コダカラエンシスが、サーモコッカス  コダカラエンシス  ＫＯＤ１である請求項５に記載の水素の製造方法。
【請求項７】
支持体及び水素発生嫌気性超好熱菌が充填された培養槽と、
前記培養槽に、アミノ酸源及び炭素源を含む培養液を供給する培養液供給手段と、
前記培養槽から廃液を回収する廃液回収手段と、
前記培養槽内で発生する水素ガスを回収する水素ガス回収手段と、
を備える水素製造装置。
【請求項８】
前記培養槽にアルカリ溶液を供給するアルカリ溶液供給手段をさらに備える請求項７に記載の水素製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素発生嫌気性超好熱菌を用いた水素の製造方法及び水素製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
嫌気性超好熱菌の中には、細胞分裂の過程で水素を産生する性質を有する水素発生嫌気性超好熱菌がある。このような水素発生嫌気性超好熱菌の例として、サーモコッカス  コダカラエンシス（Thermococcus kodakaraensis）が挙げられる。このＴｋを培養して水素を生物学的に製造する技術が、従来から提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１には、サーモコッカス属の微生物を培養することにより、菌体に水素を産生させる水素の製造方法が記載されている。また、前記サーモコッカス属の微生物が、 サーモコッカス  コダカラエンシスであることが記載されている。また、前記培養を、光照射することなく、嫌気性雰囲気及び元素硫黄の非存在下で、温度６０〜１０５℃で行うことが記載されている。
なお、微生物名はイタリック体で表すべきであるが、本明細書においては通常の字体で表示する。また、本発明においては、「水素発生嫌気性超好熱菌」を、細胞分裂の過程で水素を産生する性質を有する嫌気性超好熱菌と定義する。また、サーモコッカス  コダカラエンシスの詳細については、非特許文献１〜５に記載されている。
【０００３】
また、サーモコッカス  コダカラエンシス以外の水素発生嫌気性超好熱菌を用いた水素供給設備が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２には、常温より高い温度の嫌気性雰囲気内で有機物を栄養源として水素発生嫌気性超好熱菌を培養する培養装置と、排熱源から排出させる８０℃以上の排熱保有媒体から給熱されて前記培養装置を前記水素発生嫌気性超好熱菌の増殖に適した温度に維持する培養温度維持機構と、前記水素発生嫌気性超好熱菌の増殖に必要な前記有機物を前記培養装置内に供給する有機物供給機構と、前記水素発生嫌気性超熱菌の増殖により前記培養装置内で発生する水素を、前記培養装置から取り出して貯蔵する水素貯蔵器とを備え、前記水素貯蔵器から水素を取り出し可能に構成した水素供給設備が記載されている。また、前記水素発生嫌気性超好熱菌がピロコッカス  フリオサス（Pyrococcus furiosus）またはサーモトガ  マリティマ（Thermotoga maritima）であり、前記増殖に適した温度が８０ 〜 １０３℃であることが記載されている。
【０００４】
一方、メタン菌によるメタン発酵において、メタン菌を含有する反応槽内部にセラミックやプラスチックを充填し、その表面においてメタン菌を培養することにより、菌体を高密度化し、メタン発酵を高速化する方法（嫌気性固定床法）が提案されている（例えば、非特許文献６参照）。また、メタン菌の自己集塊作用を利用してグラニュール（粒状汚泥）を調製し、このグラニュールを反応槽に充填してメタン菌を高密度化した後、メタン発酵を行う上向流嫌気性汚泥ブランケット（Upflow Anaerobic Sludge Blanket, UASB）法が実用化している。
【特許文献１】特開２００３−１１６５８９号公報
【特許文献２】特開平８−３０８５８７号公報
【非特許文献１】"Description of Thermococcus kodakaraensis sp. nov., a well studied hyperthermophilic archaeon previously reported as Pyrococcus sp. KOD1", H. Atomi, T. Fukui, T. Kanai, M. Morikawa, and T. Imanaka, Archaea, 1, 263-267 (2004)
【非特許文献２】"Complete genome sequence of the hyperthermophilic archaeon Thermococcus kodakaraensis KOD1 and comparison with Pyrococcus genomes", T. Fukui, H. Atomi, T. Kanai, R. Matsumi, S. Fujiwara, and T. Imanaka, Genome Res., 15(3): 352-363 (2005)
【非特許文献３】"Characterization of a cytosolic NiFe-hydrogenase from the hyperthermophilic archaeon Thermococcus kodakaraensis  KOD1", T. Kanai, S. Ito, and T. Imanaka, J. Bacteriol., 185, 1705-1711 (2003)
【非特許文献４】"Targeted gene disruption by homologous recombination in the hyperthermophilic archaeon Thermococcus kodakaraensis KOD1", T. Sato, T. Fukui, H. Atomi, and T. Imanaka, J. Bacteriol., 185, 210-220 (2003)
【非特許文献５】"Continuous hydrogen production by the hyperthermophilic archaeon, Thermococcus kodakaraensis KOD1", T. Kanai, H. Imanaka, A. Nakajima, K. Uwamori, Y. Omori, T. Fukui, H. Atomi, and T. Imanaka, J. Biotechnol., 116(3): 271-282 (2005)
【非特許文献６】「廃棄物のバイオコンバージョン−有機性廃棄物のリサイクル−」、著者名：矢田美恵子、川口博子、佐々木健、発行日：１９９６年６月１５日（初版第１刷）、発行者：上條宰、参考頁：８２〜８９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に係る水素の製造方法及び特許文献２に係る水素供給設備には、水素生産速度が遅く、水素の生産性が低いという問題があった。また、非特許文献１には、サーモコッカス  コダカラエンシスの嫌気性固定床法への適用可能性に関する記載がなく、また、サーモコッカス  コダカラエンシスには自己集塊作用がないため、その高密度化方法が確立されていないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、サーモコッカス  コダカラエンシス等の水素発生嫌気性超好熱菌の高密度培養によって水素の生産速度及び生産性が向上した水素の製造方法を提供することを目的とする。また、この水素の製造方法に好適な水素製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決するため、
本発明の第１の態様は、支持体と、アミノ酸源及び炭素源を含む培養液とを用いて、水素発生嫌気性超好熱菌を培養することにより、水素を製造する水素の製造方法である。具体的には、支持体と、水素発生嫌気性超好熱菌と、アミノ酸源及び炭素源を含む培養液とを培養槽内に供給する工程と、該培養液中で水素発生嫌気性超好熱菌を培養することにより、水素を製造する工程とを含む水素の製造方法である。
【０００８】
本発明の水素の製造方法においては、前記支持体が多孔質であることが好ましい。また、前記支持体が、天然スポンジ、合成スポンジ、活性炭、セラミック、イオン交換樹脂、ゼオライト、発泡れん石、溶融スラグ、酢酸セルロース繊維、ガラスビーズ、カーボン、シリカゲル、砂、アルミナ、モレキュラーシーブ、及びチタン酸化物からなる群から選ばれる１種または２種以上であることが好ましい。また、前記炭素源が、ピルビン酸、ビルビン酸塩、及びでんぷん系多糖類からなる群から選ばれる１種又は２種以上であることが好ましい。また、前記水素発生嫌気性超好熱菌が、サーモコッカス  コダカラエンシスであることが好ましい。また、前記サーモコッカス  コダカラエンシスが、サーモコッカス  コダカラエンシス  ＫＯＤ１（寄託機関：独立行政法人理化学研究所バイオリソースセンター微生物材料開発室、受託番号：ＪＣＭ  １２３８０号；又は、寄託機関：American Type Culture Collection (ATCC)、受託番号：ATCC BAA-918）であることが好ましい。
【０００９】
本発明の第２の態様は、支持体及び水素発生嫌気性超好熱菌が充填された培養槽と、前記培養槽に、アミノ酸源及び炭素源を含む培養液を供給する培養液供給手段と、前記培養槽から廃液を回収する廃液回収手段と、前記培養槽内で発生する水素ガスを回収する水素ガス回収手段とを備える水素製造装置である。
【００１０】
本発明の水素製造装置においては、前記培養槽にアルカリ溶液を供給するアルカリ溶液供給手段をさらに備えることが好ましい。また、前記支持体が多孔質であることが好ましい。また、前記支持体が、天然スポンジ、合成スポンジ、活性炭、セラミック、イオン交換樹脂、ゼオライト、発泡れん石、溶融スラグ、酢酸セルロース繊維、ガラスビーズ、カーボン、シリカゲル、砂、アルミナ、モレキュラーシーブ、及びチタン酸化物からなる群から選ばれる１種または２種以上であることが好ましい。また、前記炭素源が、ピルビン酸、ビルビン酸塩、及びでんぷん系多糖類からなる群から選ばれる１種又は２種以上であることが好ましい。また、前記水素発生嫌気性超好熱菌が、サーモコッカス  コダカラエンシスであることが好ましい。また、前記サーモコッカス  コダカラエンシスが、サーモコッカス  コダカラエンシス  ＫＯＤ１であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、サーモコッカス  コダカラエンシス等の水素発生嫌気性超好熱菌が支持体に吸着されるとともに培養されるため、水素発生嫌気性超好熱菌の固定化及び高密度化を容易に達成することができる。また、高密度化された水素発生嫌気性超好熱菌を用いて水素を製造することにより、水素の生産速度及び生産性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、水素発生嫌気性超好熱菌として、サーモコッカス  コダカラエンシスを用いた本発明の一実施形態について、詳しく説明する。
【００１３】
（水素の製造方法）
本発明で用いられるサーモコッカス  コダカラエンシス（以下、単に「菌体」ということがある。）は、上述のように、細胞分裂しながら水素を産生する性質を有する。よって、菌体濃度の増加と水素生産量は比例関係にある。また、菌体は炭素源を代謝した際に多糖類を排泄する。この多糖類は粘着性であり、所定量凝集すると、菌体を取り込んで固定化する作用を有する。このようにして形成された多糖類及び菌体の凝集体は、一般にバイオフィルムと呼ばれている。
なお、サーモコッカス  コダカラエンシスは、上記以外にも以下の特徴１）〜４）を有する。
１）培養温度が６０〜１０５℃であるため、他の菌の繁殖による汚染を回避できる。
２）水素産生量を温度変化により制御できる。
３）栄養源として有機性廃棄物を利用した場合、有機性廃棄物(特にデンプン系多糖類）の可溶化と水素生産反応を同時に進行させることができる。
４）産生された水素を燃料電池の水素源とする場合、高温発酵水素生産のため、発電起電力が高くなる。
【００１４】
そこで、本発明の水素の製造方法は、先ず、支持体と、サーモコッカス  コダカラエンシスと、アミノ酸源及び炭素源を含む培養液とを培養槽内に供給する。
サーモコッカス  コダカラエンシスとしては、サーモコッカス  コダカラエンシス  ＫＯＤ１（以下、「ＫＯＤ１株」と略記する。）、並びにＫＯＤ１株の遺伝子組換え体及び変異体が挙げられ、いずれも本発明の好適な対象である。その中でもＫＯＤ１株が特に好適である。その理由を以下に記載する。
【００１５】
ＫＯＤ１株は、寄託機関：独立行政法人理化学研究所バイオリソースセンター微生物材料開発室（受託番号：ＪＣＭ  １２３８０号）、又は、寄託機関：American Type Culture Collection (ATCC)（受託番号：ATCC BAA-918）に寄託されているため、入手が容易である。また、ＫＯＤ１株の全塩基配列は決定されており、遺伝子組換え操作を行い易い。また、ＫＯＤ１株の細胞抽出液には、高いヒドロゲナーゼ（水素生産に関与する生体触媒）の活性が存在することが判明している。また、ＫＯＤ１株は、炭素源としてデンプンを利用できるため、有機性廃棄物を培養液に使用することができる。また、ＫＯＤ１株の培養条件及び水素生産条件が既に判明している。また、ＫＯＤ１株は野生株であるため、増殖能力が安定している。
【００１６】
酵母や各種の菌類には自己集塊性を持つものがあり、放置しても自然に塊となるが、本発明の対象となる菌体は自己集塊性がない。よって、水素を効率良く発生させるには、自己集塊性を擬似的に実現する必要がある。これは種々考究して発明者が見出した事実である。そして、自己集塊性を擬似的に実現する手段として支持体を利用する。支持体は菌体に自己集塊作用（すなわちバイオフィルム形成作用）を付加するものである。
【００１７】
具体的には、支持体は菌体を吸着するものである。この支持体は多孔質であることが好ましい。多孔性支持体における孔の孔径の分布は一定ではなく、統計学的分散が大きいものが大部分である。一方、菌体の大きさは、例えばＫＯＤ１株が成熟した場合において約１μｍである。よって、多孔性支持体の孔の孔径は１μｍ以上であることが好ましい。これにより、菌体が多孔性支持体の内部に侵入して吸着され易くなる。
【００１８】
また、多孔性支持体の孔の孔径は２０μｍ以上であることがより好ましい。これにより、増殖した菌体を多孔性支持体の内部において保持することができる。結果、菌体を高密度化することができる。また、多孔性支持体の孔の孔径は１００μｍ以上であることがさらに好ましい。これにより、多孔性支持体の内部に吸着されている菌体に培養液を効率的に供給するとともに、消費された培養液（廃液）を多孔性支持体の外部に効率的に排出することができる。結果、多孔性支持体内の菌体の増殖を促進することができる。その他にも、多孔性支持体の内部においてバイオフィルムを形成することができるため、多孔性支持体内の菌体をより固定化することができる。
【００１９】
なお、多孔性支持体の孔の孔径は３００μｍ以下であることが好ましい。これにより、多孔性支持体の表面積を十分に広くし、菌体の吸着量を増加することができる。
支持体の形状は特に限定されないが、体積は小さいことが好ましい。体積が小さいと、培養槽内に支持体を所定量充填した際、培養槽の容量体積に対する全支持体の表面積が広がり、菌体が固定化し易くなるとともに、支持体を核としてバイオフィルムを形成することができる。
【００２０】
また、支持体には、吸着剤のコーティングや表面処理を施すことが好ましい。これにより、菌体の吸着量をさらに増加することができる。この吸着剤や表面処理としては、微生物を吸着し、かつ、菌体の培養温度において安定であるものが好適に用いられる。
例えば、キリンビール・酒伊エンジニヤリング社製のセルロース・キャリア（商品名：CellsnowTM）が挙げられる。
【００２１】
支持体の材質は、菌体を吸着する機能を有すればよく、例えば、天然スポンジ、合成スポンジ、活性炭、セラミック、イオン交換樹脂、ゼオライト、発泡れん石、溶融スラグ、酢酸セルロース繊維、ガラスビーズ、カーボン、シリカゲル、砂、アルミナ、モレキュラーシーブ、及びチタン酸化物からなる群から選ばれる１種または２種以上であることが好ましい。これらの支持体は、入手が容易であり、かつ加工が容易であるため、本発明に好適に用いることができる。
【００２２】
本発明で用いられる培養液は、アミノ酸源及び炭素源を含んでいる。このアミノ酸源は、菌体の培養に一般に用いられるものであればよい。
炭素源としては、ピルビン酸、ピルビン酸塩、及びデンプン系多糖類等が挙げられる。これらの炭素源は、単独で又は複数を組み合わせて用いられる。
【００２３】
ピルビン酸は酸性であるため、このピルビン酸を高濃度で用いると、培養液のｐＨが低下する。よって、炭素源としてピルビン酸を高濃度で用いる場合には、ｐＨ調整剤を用いて培養液のｐＨを５〜９に調整することが好ましい。これにより、菌体を良好に培養することができる。
なお、ピルビン酸の代わりにピルビン酸塩を用いると、培養液のｐＨが低下しないので、ｐＨ調整剤を用いる必要がなくなる。このピルビン酸塩としては、ピルビン酸ナトリウム等が挙げられる。このピルビン酸ナトリウムは、グルコースを原料として用いる発酵法により製造できる。また、化学合成によっても製造できる。
【００２４】
デンプン系多糖類としては、とうもろこしデンプン、馬鈴薯デンプン、甘藷デンプン、小麦デンプン、キャッサバデンプン、サゴデンプン、タピオカデンプン、米デンプン、豆デンプン、くずデンプン、わらびデンプン、はすデンプン、ひしデンプン等の生デンプン；α−デンプン、分別アミロース、湿熱処理デンプン等の物理的変性デンプン；加水分解デキストリン、酵素分解デキストリン、アミロース等の酵素変性デンプン；化学分解変性デンプン；化学変性デンプンなどが挙げられる。
【００２５】
デンプン系多糖類は、培養液に添加する際に可溶性であることが好ましいが、水と加熱することにより容易に可溶化するので、特に限定しなくてもよい。超好熱菌を用いて培養を行う場合には、約８５℃の高温で培養することが多いので、常温で不溶性のデンプンであっても容易に可溶化できるという利点がある。デンプンは、周知のように、貯蔵用炭水化物として高等植物の種子、根茎等に多量に含まれる。
【００２６】
培養液におけるピルビン酸、ピルビン酸塩、及びデンプン系多糖類の濃度は、菌体の培養に適した値であればよく、例えば、０．０１〜２０重量％の範囲が挙げられる。なお、ピルビン酸塩の濃度に関しては、塩基の重量を無視して計算するものとする。
【００２７】
上述したアミノ酸源及び炭素源の他に、必要に応じて、培養槽内における培養液の液面を安定させる消泡剤や、ビタミン源である乾燥酵母エキス等の添加物を培養液内に添加することが好ましい。なお、培養液を培養槽内に供給する際には、予め培養液内の溶存酸素を窒素、アルゴン等の不活性ガスで置換させる。これにより、酸素によって培養が阻害されることを防止することができる。
なお、上述した培養液は、上記成分を人工的に調製してもよいが、アミノ酸源及び炭素源が豊富な、工場排水又は生活排水を、培養液の原料として利用してもよい。これにより、培養液の作製とともに廃棄物処理を同時に達成することができる。
【００２８】
支持体、菌体、及び培養液を培養槽内に導入する方法としては、公知のものを用いることができる。例えば、予め滅菌処理を施した培養液を培養槽内に供給し、次いで培養槽内に支持体と菌体を添加してもよい。また、培養槽内に支持体及び培養液を供給し、滅菌処理を行った後、培養液に菌体を添加してもよい。さらに、菌体を培養液に植菌して前培養し、この前培養した培養液を予め滅菌処理を施した支持体及び培養液を有する培養槽内に添加することにより、本培養を開始してもよい。
なお、菌体を培養槽内に導入する際には、予め培養槽内の空気を不活性ガスで置換させることが好ましい。この不活性ガスとして、例えば、窒素又はアルゴンが挙げられる。これにより、酸素によって培養が阻害されることを防止することができる。
【００２９】
このようにして、菌体を培養液中で培養する。培養温度は、菌体の培養に適した値であればよく、例えば、６０〜１０５℃が挙げられる。サーモコッカス  コダカラエンシスの最適生育温度は、約８５℃であるので、この温度に近い程好ましい。また、培養液のｐＨも、菌体の培養に適した値であればよく、例えば、６．０〜７．０が挙げられる。サーモコッカス  コダカラエンシスの最適生育ｐＨは６．４付近であるので、このｐＨ値に近い程好ましい。
【００３０】
培養が進行すると、培養槽内の菌体濃度が増加し、栄養源の需要も増加する。そこで、培養槽内の培養液の量、培養液の供給速度、及び供給する培養液の培地組成濃度を菌体濃度に応じて調整することが好ましい。これにより、菌体の増殖速度を最適に保持することができる。
なお、後述する実施例に記載の通り、炭素源及びアミノ酸源の濃度と、菌体濃度には比例関係がある。よって、培地組成の成分のうち炭素源とアミノ酸源を、菌体濃度に応じて調整することが好ましい。
【００３１】
菌体は、支持体の存在下で培養されると、支持体に吸着されるとともに炭素源由来の多糖類を排泄しながら増殖する。結果、多糖類が支持体において凝集するとともに菌体を取り込むことにより、バイオフィルムが形成される。バイオフィルムは菌体が吸着し易い化学的性質を有しており、このバイオフィルム内で菌体はさらに培養される。結果、菌体の固定化及び高密度化が達成される。
【００３２】
このように、バイオフィルムには、菌体が高密度に固定化されているため、培養液中に分散されている場合と比較して、高い水素生産能が備わっている。従って、バイオフィルムの状態で菌体を培養することにより、水素を効率的に製造することができる。
【００３３】
（水素製造装置）
本発明の水素製造装置の一例を図１に示す。
培養槽１０は菌体が培養されるところである。この培養槽１０は、支持体１１、菌体１２、及び培養液を有する。培養液の液面上には、不活性ガス及び菌体１２により産生された水素が存在している。また、培養槽１０の周囲（例えば側面及び底面）には、加熱手段１３が設けられており、培養槽１０内の温度を６０〜１０５℃に制御可能になっている。加熱手段１３の具体例としては、シリコンラバーヒーターやマントルヒーターが挙げられる。
なお、図１において、支持体１１は四角形、菌体１２は丸、バイオフィルムは六角形で表されている。
【００３４】
培養槽１０は、超好熱菌であるサーモコッカス  コダカラエンシスを培養することから、約１００℃の温度に耐えられるものである必要がある。また、サーモコッカス  コダカラエンシスは嫌気性であるため、酸素透過率は小さいものである必要がある。また、培養槽１０内に供給される培養液には高濃度の塩が使用されることがあり、かつ、超好熱菌の培養時に硫化水素が発生することがあるため、培養槽１０は、耐腐食性が高いものである必要がある。従って、培養槽１０の材質としては、上記特性を有する、アルミニウム、ステンレス鋼、ハステロイなどの耐酸性金属が用いられる。前記ステンレス鋼の中では、安価であり、かつ、入手が容易であることから、オーステナイト系ステンレス鋼が好ましく、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３０４等が特に好ましい。
【００３５】
先に例示された材質には、樹脂をコーティング又はライニングすることが好ましい。これにより、耐腐食性をさらに向上することができる。この樹脂としては、炭素と水素のみからなる樹脂（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン）が挙げられるが、耐熱性が高いことから、フッ素樹脂が好ましい。このフッ素樹脂の中でも、特にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）などが特に好ましい。
なお、培養槽１０の形状は、培養に適したものであればよく、例えば円筒形が挙げられる。
【００３６】
培養槽１０の底部には、培養液貯槽２１と、該培養液貯槽２１内の培養液を培養槽１０に供給する培養液供給管２２とから構成される培養液供給手段２０が設けられている。培養槽１０と培養液貯槽２１は培養液供給管２２を介して接続されている。この培養液供給手段２０により、上記培養液が培養槽１０に供給される。
なお、本発明において「底部」とは、重力方向における培養槽１０の端部をいい、後述する「頂部」とは、重力方向に対して逆方向における培養槽１０の端部をいう。
【００３７】
培養槽１０の側面には、培養槽１０内の培養液を廃液として回収可能な廃液回収管３２と、該廃液回収管３２に接続する廃液回収槽３１とから構成される廃液回収手段３０が設けられている。培養槽１０と廃液回収槽３１は廃液回収管３２を介して接続されている。この廃液回収手段３０により、培養槽１０内において発生する廃液が回収される。
なお、本発明において、「廃液」とは、アミノ酸源及び炭素源が菌体１２によって消費され、かつ菌体１２の排泄物を含む培養液をいう。
【００３８】
廃液回収管３２には、ｐＨ電極３３が取り付けられており、このｐＨ電極３３は、制御装置３４と通信可能に接続されている。菌体１２は炭素源を代謝して酢酸等の酸を排泄するため、培養液のｐＨは通常低下している（酸性の度合いが強くなっている。）。そこで、ｐＨ電極３３及び制御装置３４を用いて廃液のｐＨを測定することにより、培養液の利用状況を評価することができる。
なお、回収した廃液はそのまま廃棄してもよい。また、ｐＨの測定及び調整を行った後、培養槽１０に再供給してもよい。このように廃液を再利用することにより、培養液の利用効率を向上することができる。
【００３９】
培養槽１０の頂部には、培養槽１０内の水素を含むガスを回収可能な水素ガス回収管４２と、該水素ガス回収管４２に接続する水素ガス回収槽４１とから構成される水素ガス回収手段４０が設けられている。培養槽１０と水素ガス回収槽４１は水素ガス回収管４２を介して接続されている。この水素ガス回収手段４０により、不活性ガス及び菌体１２が産生する水素等の培養槽１０内におけるガスが回収される。なお、水素ガス回収手段４１には、ガスクロマトグラフ分析計を取り付けてもよい。これにより、回収したガスの成分を測定することができる。
【００４０】
培養槽１０の底部には、アルカリ溶液貯槽５１と、該アルカリ溶液貯槽５１内のアルカリ溶液を培養槽１０に供給するアルカリ溶液供給管５２とから構成されるアルカリ溶液供給手段５０が設けられている。培養槽１０とアルカリ溶液貯槽５１はアルカリ溶液供給管５２を介して接続されている。アルカリ溶液供給手段５０は、アルカリ溶液を培養槽１０に供給するものである。アルカリ溶液は特に限定されず、例えば水酸化ナトリウム水溶液が挙げられる。
上述のように、菌体１２の代謝により培養液のｐＨが低下するので、培養液供給手段２０からの培養液の供給及び廃液回収手段３０への廃液の排出により、培養液のｐＨを高めて菌体の代謝を維持する必要がある。新規の培養液供給でもｐＨが好適な範囲を下回る場合には、アルカリ溶液供給手段５０からアルカリ溶液を培養槽１０に供給して、培養液のｐＨを調整する。
なお、アルカリ溶液を培養槽１０内に供給する際には、予めアルカリ溶液内の溶存酸素を窒素、アルゴン等の不活性ガスで置換させる。これにより、酸素によって培養が阻害されることを防止することができる。
【００４１】
図２に、本発明の水素製造装置の培養槽１０内における支持体１１及び菌体１２によるバイオフィルムの形成過程を示す。図２においても、図１と同様に、支持体１１は四角形、菌体１２は丸、バイオフィルムは六角形で表されている。
図２（Ａ）は、培養の初期段階における培養槽１０内の状態を示している。培養槽１０内では、支持体１１及び菌体１２が分散しており、底部から供給される培養液によって、例えば、図の矢印方向に沿って還流する。すなわち、流動床が形成される。なお、菌体１２の一部は、支持体１１に吸着されている。
【００４２】
図２（Ｂ）は、培養の中期段階における培養槽１０内の状態を示している。培養の進行とともに、支持体１１上においてバイオフィルムが形成される。このバイオフィルムは他のバイオフィルムと接着し、自重によって培養槽１０の下部に堆積する。一方、培養槽１０の上部においては、培養液内に分散している支持体１１及び菌体１２が、図の矢印方向に沿って還流している。すなわち、固定床と流動床の両方が形成される。
【００４３】
図２（Ｃ）は、培養の後期段階における培養槽１０内の状態を示している。この段階では、バイオフィルムが培養液の液面の近くにまで堆積する。すなわち、固定床が形成される。菌体１２は、固定床においてさらに培養されて高密度化される。
このように、本発明の水素製造装置によれば、菌体１２の固定化及び高密度化を容易に達成することができる。また、高密度に固定化された菌体１２を用いることにより、水素を高い生産速度及び高い生産性で製造することができる。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例により、本発明をさらに詳しく説明する。本発明は、下記実施例に何ら制限されるものではない。
【００４５】
（実施例１）支持体１１を用いた菌体１２の固定化
実施例１では、支持体１１を用いて菌体１２の固定化を行った。
（１）ＫＯＤ１株の培養
先ず、内容積が約１，０００ｍｌの密閉ガラス容器内に、培地組成Ａの培養液８００ｍｌを充填し、高圧蒸気滅菌処理（１２１℃、２０分）を行った。その後、嫌気性培養装置(型式：ＥＡＮ−１４０、タバイエスペック社製)を用い、嫌気性雰囲気下で植菌量が１体積％になるようにＫＯＤ１株（種菌溶液を８．０ｍｌ）を添加し、次いで、乾燥機（プログラムオーブン、型式：ＭＯＶ−２１２Ｐ、三洋電機株式会社製）で、８５℃、１４時間回分培養を行った。
【００４６】
培地組成Ａは、マリンアートＳＦ−１試験研究用人工海水（富田製薬株式会社製）３０．４ｇ／ｌ（規定量０．８倍希釈）、微生物培地用特製乾燥酵母エキス５ｇ／ｌ（ナカライテスク株式会社製）、微生物培地用特製トリプトン５ｇ／ｌ（ナカライテスク株式会社製）、ピルビン酸ナトリウム５ｇ／ｌ（ナカライテスク株式会社製）、及び水を有する。なお、マリンアートは海水と同じ成分を含む塩類の混合物、トリプトンはタンパク質をトリプシンで部分加水分解したものである。
【００４７】
なお、培地組成Ａにおける炭素源（ピルビン酸ナトリウム）及びアミノ酸源（トリプトン）の濃度を２倍にした培養液を用いてＫＯＤ１株を従来の方法で連続培養したところ、培地組成Ａの培養液と比較して、菌体濃度が２８％、水素発生速度が５６％向上した。また、培地組成Ａにおける炭素源をマルトデキストリン５ｇ／ｌ（商品名：アミコールＮｏ．３−Ｌ、日澱化学株式会社製）に変更した培地組成Ｂにおいて、炭素源（マルトデキストリン）及びアミノ酸源（トリプトン）の濃度を２倍にした培養液を用いてＫＯＤ１株を従来の方法で連続培養したところ、培地組成Ｂの培養液と比較して、菌体濃度が２７％、水素発生速度が５２％向上した。また、炭素源（マルトデキストリン）及びアミノ酸源（トリプトン）の濃度を３倍にした培養液を用いた場合には、培地組成Ａの培養液と比較して、菌体濃度が４０％、水素発生速度が８３％向上した。この結果から、水素生産に関与するサーモコッカス  コダカラエンシスの必須成分は炭素源及びアミノ酸源であることが判明した。
【００４８】
種菌溶液は、培養液でＫＯＤ１株を８５℃の乾燥機（プログラムオーブン、型式：ＭＯＶ−２１２Ｐ、三洋電機株式会社製）で１０時間、回分培養した菌体保存用溶液である。この培養液は、培地組成がマリンアートＳＦ−１試験研究用人工海水（富田製薬株式会社製）３０．４ｇ／ｌ（規定量０．８倍希釈）、微生物培地用特製乾燥酵母エキス５ｇ／ｌ（ナカライテスク株式会社製）、微生物培地用特製トリプトン５ｇ／ｌ（ナカライテスク株式会社製）、硫黄粉末５ｇ／ｌ（和光純薬工業株式会社製）であって、硫黄以外を高圧蒸気滅菌処理（１２１℃、２０分）したものである。なお、硫黄は、滅菌処理後の培養液に添加した。
【００４９】
高圧蒸気滅菌処理は、オートクレーブＳＸ−５００（株式会社トミー精工製）を用い、１２１℃、２０分、０．１ＭＰａ加圧の条件で行った。
嫌気性培養装置（型式：ＥＡＮ−１４０、タバイエスペック社製）における嫌気性雰囲気は、窒素ガスベース、水素３％の混合ガス（ジャパン・エア・ガシズ株式会社製）を用いて調製された。
【００５０】
（２）支持体１１を含む培養液の調製
内容積約３００ｍｌの密閉ガラス容器内に、培地組成Ａの培養液８０ｍｌを充填したものを６本用意し、高圧蒸気滅菌処理（１２１℃、２０分）した。その後、嫌気性培養装置を用いた嫌気性雰囲気下で、５本の密閉ガラス容器に支持体Ａから支持体Ｅを１本につき１種類添加した。図３に、支持体Ａから支持体Ｅを示す。なお、残り１本の密閉ガラス容器には支持体１１を添加しなかった。６本の密閉ガラス容器を、インキュベーター（型式：ＭＩＲ−１６２、三洋電機株式会社製）内に６０℃、２時間入れ、支持体１１を培養液内で平衡化した。
【００５１】
支持体Ａは市販スポンジ、材質はポリウレタンフォームである。支持体Ｂは排水処理用スポンジ（株式会社バイオキャリアテクノロジー製、流動床用担体リガンドキャリア使用、ＢＯＤ処理等の微生物群固定化用）である。支持体Ｃは活性炭（ナカライテスク株式会社製、粒状（歴青炭製）、粒径：８〜３０メッシュ）である。支持体Ｄはイオン交換樹脂，ダイヤイオンＨＰ２０（三菱化学株式会社製、有効径０．２５ｍｍ以上、粒径分布２５０μｍが９０％以上）である。支持体Ｅはセラミック（株式会社クボタ製、オリジナル商品）である。
なお、支持体Ｂの処理能力は１３ｇ−担体量／Ｌ−排水量であり、密閉ガラス容器の体積や支持体１１への菌体１２の吸着特性を経時的に把握することを考慮し、支持体１１の量を１．０ｇ とした。
【００５２】
（３）支持体１１を含む培養液を用いたＫＯＤ１株の培養
嫌気性培養装置を用いた嫌気性雰囲気下で、１４時間回分培養した（１）の培養液を、（２）で調製した６本のサンプルにメスシリンダーで１２０ｍｌずつ添加した。その後、支持体１１と菌体１２を含む培養液を馴染ませるために、乾燥機で８５℃、２時間、回分培養を行った。
【００５３】
（４）菌体濃度の測定
（３）における回分培養の後、６本のサンプルを室温に放置し、菌体１２の増殖を停止させた。８時間に１回程度、各サンプルを攪拌し、支持体１１と菌体１２を含む培養液を馴染ませた。定期的に嫌気性培養装置を用いた嫌気性雰囲気下で、各サンプルの上清を５ｍｌサンプリングし、デジタル比色計簡易ＯＤモニター（型式：mini photo 518R、タイテック株式会社製）を用いて波長６６０ｎｍの吸光度（absorbance）を測定した。これにより、菌体濃度を測定した。
【００５４】
菌体濃度は次式で求めた。
菌体濃度［ｇ／ｌ］＝波長６６０ｎｍの吸光度値［−］×０．３５［ｇ／ｌ］ (培地組成Ａの場合)
定期的にサンプルの上清の菌体濃度を測定することで、菌体１２が支持体１１に固定化（吸着）される経時変化を把握し、支持体１１の評価を行った。
【００５５】
図４に、培養時間に対する菌体濃度のグラフを示す。図４から、支持体１１を有するサンプルの上清における菌体１２の濃度が、培養開始から５０時間後に低下していることがわかった。特に、支持体Ａと支持体Ｂを用いた場合に、上清における菌体１２の濃度が５０％以上低下していることがわかった。この結果は、支持体１１に菌体１２が、時間の経過とともに、固定化されていることを示している。
【００５６】
支持体Ｂの排水処理用スポンジには、素材の表面に微生物（活性汚泥）を吸着して固定化を促す機能を持つ微生物吸着剤がコーティングされているため、優れた固定化能を示したものと考えられる。
【００５７】
（実施例２）支持体１１を用いたバイオフィルム及び水素の製造
実施例２では、支持体１１を用いてバイオフィルム及び水素を製造した。
（１）支持体１１の準備
支持体１１として、耐熱温度が約９０℃、材質がメラミン樹脂であるスポンジ（以下、単に「スポンジ」という。）を用いた。このスポンジを約５ｍｍ角に細かく切断して表面積を広げた。これにより、菌体１２を固定化し易くするとともに、スポンジを核にバイオフィルムを形成し易くした。
【００５８】
（２）培養装置の説明
培養装置としては、大陽日酸株式会社製の卓上型嫌気性好熱菌培養装置（培養槽内積：１．０Ｌ、側面ヒーター及び底面ヒーターの加熱手段付き）を用いた。
【００５９】
（３）培養液の組成
培養液としては、培地組成Ｂを有するものを用いた。
培地組成Ｂは、マリンアートＳＦ−１試験研究用人工海水３０．４ｇ／ｌ（規定量０．８倍希釈）、微生物培地用特製乾燥酵母エキス５ｇ／ｌ、微生物培地用特製トリプトン５ｇ／ｌ、マルトデキストリン５ｇ／ｌ（商品名：アミコールＮｏ．３−Ｌ、日澱化学株式会社製）、１％アデカノール水溶液０．５ｍｌ／ｌ−培養液、（原液はアデカノールＬＧ−１０９、旭電化工業株式会社製）、及び水を有する。なお、１％アデカノール水溶液は消泡剤であり、連続培養時に、菌体１２がバイオガスを産生し、培養液が泡立つことにより、液面制御装置が誤作動することを防止する効果を有する。
【００６０】
（４）培養準備
培地組成Ｂに示す培養液５００ｍｌを培養装置の培養槽に充填した。この培養槽を高圧蒸気滅菌処理（１２１℃、２０分）した後、（１）で準備したスポンジ０．５ｇを培養槽に添加した。その後、スポンジや培養液中の溶存酸素を低減し、培養槽内を嫌気性雰囲気下にするため、不活性ガス供給手段（培養装置付属のデジタルマスフローコントローラー型式：ＳＥＣ−Ｅ４０、株式会社エステック製）から培養液中に窒素を１００ｍｌ／ｍｉｎにて通気した。窒素としては、工業用窒素（大陽日酸株式会社製）を使用した。
スポンジを培養液で平衡化させ、馴染ませるために、培養装置付属の攪拌翼を用いて、攪拌速度５０ｒｐｍで培養槽内を攪拌した。攪拌翼にＳＵＳ網（材質：１８−８ステンレス鋼）を装着することで、攪拌翼による物理的影響（例えば、せん断応力）を防止し、スポンジを核にバイオフィルムを形成し易くした。植菌しやすい環境、スポンジの殺菌のために、培養装置付属の側面ヒーター、底面ヒーター、温度センサー（側温抵抗体）を用いて培養槽内温度を８５℃に制御した。
【００６１】
（５）前培養操作
前培養は、内容積約３００ｍｌの密閉ガラス容器内に、培地組成Ｂの培養液２００ｍｌを充填し、高圧蒸気滅菌処理（１２１℃、２０分）した。その後、嫌気性培養装置を用いた嫌気性雰囲気下で植菌量が１体積％になるようにＫＯＤ１株（種菌溶液を２．０ｍｌ）を添加し、次いで、乾燥機で８５℃、１１時間、回分培養を行った。
【００６２】
（６）回分培養操作
（５）の前培養した培養液１５０ｍｌを（４）で準備したスポンジ０．５ｇと培地組成Ｂの培養液５００ｍｌが充填した培養槽中に植菌した（３０体積％植菌を実施）。植菌後も（４）の培養準備と同様の条件下で回分培養を２時間行った。
回分培養の間、定期的に培養装置付属のポンプを用いて培養槽内の培養液を約５〜２０ｍｌサンプリングし、デジタル比色計簡易ＯＤモニターを用いて、波長６６０ｎｍの吸光度を測定した。これにより、培養液の菌体濃度を測定した。
【００６３】
菌体濃度は次式で求めた。
菌体濃度［ｇ／ｌ］＝波長６６０ｎｍの吸光度値［−］×０．５３［ｇ／ｌ］（培地組成Ｂの場合）
回分培養の間、定期的に培養槽内を通過したガスの一部をガスクロマトグラフ分析計（ＧＣ−ＴＣＤ熱伝導式検出器：ＧＣ−８Ａ型、株式会社島津製作所製）に送り、その成分を測定した。
【００６４】
（７）連続培養操作
回分培養を２時間行った後、連続培養を開始した。具体的には、マスターフレックスデジタル送液ポンプ（７５２４−４０型、ヤマト科学株式会社製）を用いて、高圧蒸気滅菌処理（１２１℃、２０分）後の培地組成Ｂの培養液を、培養槽内に連続的に供給した。培養装置付属の液面センサーと定量送液ポンプ（ＲＰ−１０００型、東京理科化器械株式会社製）を用いて培養槽内の培養液を５００ｍｌに液面制御した。なお、回分培養終了後における培養槽内の培養液の菌体濃度は０．１ｇ／ｌ以上であった。
【００６５】
連続培養の開始と同時に、培養装置付属のｐＨ複合電極（型式：ＤＰＺ−２２０、株式会社丸菱バイオエンジ製)を用いて、酸（０．２〜０．４Ｎ ＨＣｌ水溶液を使用）供給、アルカリ（０．２〜０．４ｍｏｌ／ｌ ＮａＯＨ水溶液を使用）供給を行い、ｐＨ６．４に制御した。なお、ＨＣｌ水溶液、ＮａＯＨ水溶液は、窒素ガスで脱気した。窒素としては、工業用窒素（大陽日酸株式会社製）を使用した。窒素ガスの供給流量は約５０ ｍｌ／ｍｉｎであった。連続培養の間も、（６）の回分培養操作と同様に、定期的に菌体濃度とガス分析を実施した。
【００６６】
培地組成Ｂの培養液も、デジタルマスフローコントローラー（型式ＣＭＱ０００２、株式会社山武製）を用いて、窒素ガスで通気した。窒素ガスの供給流量は１００ｍｌ／ｍｉｎであった。また、通気とともに、ＨＣｌ水溶液、ＮａＯＨ水溶液、及び培養液を混合した。
連続培養条件としては、温度８５℃、攪拌速度５０ｒｐｍ、ｐＨ６．４、培養槽供給用窒素ガス流量２００ｍｌ／ｍｉｎを選択した。この培養条件下で連続培養を行った。菌体１２が産生した水素は菌体１２の増殖を阻害するため、窒素ガス供給流量は回分培養時と比較して２倍にした。
【００６７】
連続培養開始から約５５時間後に菌体濃度が安定した。そこで、この時点で、バイオフィルム及び水素の製造量を高めるため、供給する培養液の組成を培地組成Ｂから培地組成Ｃに変更した。
【００６８】
培地組成Ｃは、微生物培地用特製トリプトンとマルトデキストリンをそれぞれ１０ｇ／ｌ有することを除いては、培地組成Ｂと同じである。培地組成Ｃは培地組成Ｂと比較して、マルトデキストリンとトリプトンの濃度を２倍にした。培地組成Ｃの培養液も高圧蒸気滅菌処理（１２１℃、２０分）した後にデジタルマスフローコントローラーを用いて、窒素ガスで脱気・培養液を混合しながら、培養槽に供給した。窒素ガスの供給流量は約１００ｍｌ／ｍｉｎであった。
【００６９】
希釈率は単位時間に平均何回培養槽の培養液が新鮮な培地（栄養源) と入れ換わるかを表す。希釈率の値が大きいほど培養槽内の菌体１２の希釈度が増加する。希釈率Ｄは次式で求めた。
希釈率Ｄ［ｈｒ−１］＝新鮮な培地（栄養源）供給速度［Ｌ／ｈｒ］／培養液量［Ｌ］
希釈率を高めると、菌体の細胞分裂が活発化され、水素生産量が向上するだけでなく、炭素源を代謝した際の多糖類の生成量も向上する。よって、バイオフィルムが形成され易くなる。したがって、希釈率とバイオフィルムのサイズは比例関係にある。そこで、培地組成Ｃの希釈率を高めることで、菌体１２の増殖速度も高め、バイオフィルム製造量、水素製造量を高めた。具体的には、希釈率を先ず０．３に設定し、次いで０．６、１．２［ｈｒ−１］に順番に高めた。
【００７０】
（８）バイオフィルムの観察
電界放出形走査電子顕微鏡（Ｓ−４７００形、株式会社日立製作所製）を用いて、産生されたバイオフィルムを観察し、バイオフィルム内に菌体１２が固定化されているかどうかを確認した。
【００７１】
（９）結果１（バイオフィルムの製造）
スポンジを用いた連続培養（実施例２の（１）〜（７）の操作）を行った結果、バイオフィルムを製造することができた。図５及び図６に、得られたバイオフィルムの写真を示す。なお、植菌から連続培養終了までの全培養時間は１６２時間であった。
比較例としてスポンジを用いない従来の連続培養（実施例２のスポンジを利用しない（２）〜（７）の操作）を行ったところ、図５及び図６に示すような形状のバイオフィルムは製造できなかった。
よって、スポンジを利用することで、バイオフィルムを特異的に製造することができることが明らかとなった。
【００７２】
（１０）結果２（バイオフィルムの観察・菌体１２の固定化確認）
図７に、支持体１１として使用したスポンジの電界放出形走査電子顕微鏡画像を示す。また、図８に、図５のバイオフィルム（２）（肉眼の観察ではスポンジにバイオフィルムが形成されていないサンプル）の電界放出形走査電子顕微鏡画像を示す。また、図９に、図５のバイオフィルム（３）（肉眼の観察でスポンジを核として、バイオフィルムが形成されているサンプル）の電界放出形走査電子顕微鏡画像を示す。
【００７３】
図７及び図８の比較から、スポンジに菌体１２が固定化されていることが確認された。また、図７〜図９の比較から、スポンジを核としてバイオフィルムが成長していくことが確認された。培養時間と比例して菌体１２の固定化及び高密度化が進行し、菌体濃度が高まっていくことが明らかとなった。
【００７４】
図１０に、希釈率に対する菌体濃度のグラフを示す。
図１０から、スポンジを用いない従来の連続培養を行った場合、栄養源供給速度上昇による希釈の影響により、培養槽内の培養液の菌体濃度は低下した。一方、スポンジを用いた連続培養を行った場合、培養槽内の培養液の菌体濃度は変化せず、スポンジを用いない従来の連続培養と比較して高かった。なお、スポンジを用いた場合の菌体濃度は、見かけ上安定しているが、バイオフィルム内に菌体１２が固定化されているため、培養槽内の菌体濃度は実質上高いと推測される。
【００７５】
（１１）結果３（水素の製造）
図１１に、希釈率に対する水素発生速度のグラフを示す。
図１１から、スポンジを用いた連続培養を行った場合、希釈率Ｄが１．１［ｈｒ−１］のとき、水素発生速度が０．５Ｌ−Ｈ２／ｈｒ・ｌ−培養液であることが明らかとなった。また、スポンジを用いた連続培養を行った場合における単位時間・単位体積当りの水素発生速度は、スポンジを用いない従来の連続培養を行った場合と比較して、Ｄ＝１．１［ｈｒ−１］の条件下で、５７％上昇したことが明らかとなった。
【００７６】
本結果から、支持体１１のスポンジ量を増加すれば、バイオフィルムの製造量及び菌体濃度が高くなり、水素製造量（水素発生速度）も高くなることが示された。また、培養液における栄養源濃度又は／及び希釈率を高めることにより、菌体１２の増殖速度は高まり、バイオフィルムの製造量及び菌体濃度が高くなり、水素製造量（水素発生速度）も高くなることが示された。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明によれば、サーモコッカス  コダカラエンシス等の水素発生嫌気性超好熱菌を用いた水素の製造において、生産速度及び生産性を向上することができる。この水素は、燃料電池等の発電装置で使用されるエネルギー源として有用である。また、培養液の原料として、アミノ酸源及び炭素源が豊富な、工場排水又は生活排水を利用することができる。よって、本発明は廃棄物処理産業においても有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施形態にかかる水素製造装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の水素製造装置の培養槽１０内における支持体１１及び菌体１２によるバイオフィルムの形成過程を示す模式図である。
【図３】実施例１において用いた支持体Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの写真である。
【図４】実施例１における培養時間に対する菌体濃度のグラフである。
【図５】実施例２において得られたバイオフィルムの写真である。
【図６】実施例２において得られたバイオフィルムの拡大写真である。
【図７】実施例２におけるスポンジの電界放出形走査電子顕微鏡画像である。
【図８】実施例２における図５の（２）のバイオフィルムの電界放出形走査電子顕微鏡画像である。
【図９】実施例２における図５の（３）のバイオフィルムの電界放出形走査電子顕微鏡画像である。
【図１０】実施例２における希釈率に対する菌体濃度のグラフである。
【図１１】実施例２における希釈率に対する水素発生速度のグラフである。
【符号の説明】
【００７９】
１０・・・培養槽、１１・・・支持体、１２・・・水素発生嫌気性超好熱菌（菌体）、２０・・・培養液供給手段、３０・・・廃液回収手段、４０・・・水素ガス回収手段、５０・・・アルカリ溶液供給手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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