(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小藻類を養殖する方法であって、微小藻類養殖の間、微小藻類懸濁液にＥＭ菌を添加し、微小藻類が、クロレラ属の種、モノラフィディウム属の種、またはスピルリナ属の種であることを特徴とする方法。
【請求項２】
微小藻類が、従属栄養性微小藻類または混合栄養性微小藻類であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
微小藻類が、藍藻類および緑藻類からなるグループから選択されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
微小藻類養殖で用いられる有機炭素源が、糖、有機酸、有機酸塩、アルコール、セルロース加水分解物およびデンプン加水分解物からなるグループから選択される少なくとも１つであることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
微小藻類養殖で用いられる有機炭素源が、ブドウ糖、果糖、酢酸、酢酸ナトリウム、乳酸、エタノール、メタノールおよびセルロース加水分解物からなるグループから選択される少なくとも１つであることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項６】
用いられる有機炭素源の濃度が、１ｇ／Ｌ微小藻類懸濁液ないし３０ｇ／Ｌ微小藻類懸濁液に制御されることを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
用いられる有機炭素源の濃度が、２ｇ／Ｌ微小藻類懸濁液ないし１０ｇ／Ｌ微小藻類懸濁液、に制御されることを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
【請求項８】
ＥＭ菌が、１×１０５個／Ｌ微小藻類懸濁液ないし９×１０８個／Ｌ微小藻類懸濁液で、添加されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
ＥＭ菌が、１×１０６個／Ｌ微小藻類懸濁液ないし１×１０８個／Ｌ微小藻類懸濁液の量で、添加されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
養殖は、１５ないし４０℃の温度で行われ、微小藻類懸濁液は、６ないし１１のｐＨを有することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
養殖が光合成独立栄養性養殖または混合栄養性養殖の場合、照度は１０００ないし２０００００ルクスであることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
養殖の間、窒素源として、ＮＯ３−および／またはＮＯ２−が用いられることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
養殖の間、工業排ガスの脱硝から得られた硝酸塩または亜硝酸塩が窒素源として用いられることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
上記工業排ガスのＮＯｘを、湿式脱硝によって硝酸に変換することによって硝酸が得られ、湿式脱硝で用いられる吸収溶液が、０．５ｍ％ないし５８ｍ％硝酸、０．００１ｍ％ないし２５ｍ％過酸化水素、および、残余の水からなることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
湿式脱硝で用いられる吸収溶液が、１０ｍ％ないし２５ｍ％硝酸、０．１ｍ％ないし１ｍ％過酸化水素、および、残余の水からなることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
微小藻類の養殖と、工業排ガスの脱硝とを総合的に行う方法であって、
（１）請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の方法を用いて行われる微小藻類を養殖する養殖ステップと、
（２）ステップ（１）から得られた微小藻類懸濁液を、湿微小藻類（微小藻類生物資源）と残留養殖溶液とに分離する分離ステップと、
（３）ステップ（２）から得られた残留養殖溶液で、工業排ガスを脱硝するＮＯｘ固定ステップと、
（４）随意的に、ステップ（２）から得られた微小藻類生物資源を乾燥させて微小藻類生成物を提供する乾燥ステップと、を有し、
ステップ（３）から得られたＮＯｘ固定された栄養物流が、ステップ（１）の微小藻類養殖への窒素源を提供するのに用いられることを特徴とする方法。
【請求項１７】
上記方法は、酸処理を伴い、ステップ（３）は、
（ｉ）工業排ガスのＮＯｘを、硝酸および／または亜硝酸に変換するサブステップと、
（ｉｉ）ステップ（２）から得られた残留養殖溶液を、ステップ（ｉ）から得られた硝酸および／または亜硝酸と混合して、工業排ガスの脱硝を実現するサブステップと、
を有することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
上記方法は、アルカリ処理を伴い、ステップ（３）は、
（ｉ’）ステップ（２）から得られた残留養殖溶液を用いて、工業排ガスのＮＯｘを直接固定するサブステップを有することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
養殖が光合成独立栄養性養殖または混合栄養性養殖の場合、無機炭素源としてＣＯ２含有ガスが用いられることを特徴とする請求項１６ないし１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
ＣＯ２含有ガスは、浄化された工業排ガスであるか、または、ＳＯｘおよびＮＯｘを含まない工業排ガスであることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
ＮＯｘ固定された栄養物流では、窒素含有化合物の量は、窒素原子として計算して、０．１−４００ｍｍｏｌ／Ｌであることを特徴とする請求項１６ないし２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
ＮＯｘ固定された栄養物流では、窒素含有化合物の量は、窒素原子として計算して、２０−２００ｍｍｏｌ／Ｌであることを特徴とする請求項１６ないし２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
工業排ガスは、ＳＯｘを含まないか、または脱硫されていることを特徴とする請求項１６ないし２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
微小藻類養殖の遅い段階の間、ＣＯ２またはｐＨ調節剤を、提供しないかまたは少ししか提供せずに、微小藻類懸濁液は微小藻類代謝によって養殖の最後にアルカリ性になり、ここで、アルカリ金属栄養塩は、アルカリ金属硝酸塩、アルカリ金属亜硝酸塩、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属炭酸水素塩、アルカリ金属燐酸塩、およびアルカリ金属燐酸水素塩、のうちの任意の１つであるか、またはその組み合わせであることを特徴とする請求項１６ないし２３のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔技術分野〕
本発明は、微小藻類を養殖する方法、および、それと工業排ガスの脱硝とを総合的に行う方法に関する。
【０００２】
〔背景技術〕
エネルギー源と環境は、持続可能な開発のために人類が遭遇する重要な課題である。一方では、化石エネルギー源は再生不可能であり、代替のエネルギー源を開発することは緊急である。他方では、化石エネルギー源の消費から発生する工業排ガスと汚水は、総合的に解決が必要な、環境への深刻な影響となっている。
【０００３】
微小藻類は、多くのカテゴリーを含む、広く分布した下等植物であり、効果的な光合成により光エネルギーを脂肪またはデンプンなどの炭化水素の化学エネルギーに変換し、それゆえ、「太陽駆動活性化工場」と呼ばれている。微小藻類による生物エネルギーと化学物質との生産は、化石エネルギー源を代替するのと工業排ガスと汚水を浄化するのとの両方の目的を実現するのに有望である。
【０００４】
自然界では、微小藻類と菌との間には複雑な生態学的関係がある。ある特定の微小藻類と菌とは互いの役に立ち、また別のものは互いを抑制することがある。微小藻類養殖の公知の困難さは、空気と水に、大量の有害な菌が存在することであり、これは微小藻類の成長にとって好ましくなく、養殖に失敗することさえある。微小藻類養殖に開放システムを用いた場合は、無菌状態を実現することができず、菌汚染の危険性が高い。厳密な滅菌の閉鎖養殖システムは、無菌状態を実現することができるが、その一方で、大規模な微小藻類養殖には費用がかかりすぎる。
【０００５】
工業排ガス中のＮＯｘは、著しい大気汚染物質の一つである。ＮＯｘは、光化学スモッグと酸性雨を作るだけではなく、深刻な温室効果をもたらす。ＮＯｘは、大気の靄の主要要因の一つでもある。それゆえ、工業排ガスの脱硝がますます顧慮されつつある。工業排ガスの脱硝の処理は、乾式処理と湿式処理とに分類することができる。選択的触媒還元（ＳＣＲ）および選択的非触媒還元（ＳＮＣＲ）は従来の乾式処理であり、これらはどちらも投資と運転の高いコストを伴い、ここでは、ＮＯｘは、資源化されずに、価値の低い窒素ガスへと還元される。湿式処理は、工業排ガスのＮＯｘを吸収し、それを吸収溶液に固定する。このような処理は投資と運転のコストは低いが、解決すべき問題が２つある。第１に、工業排ガス中のＮＯｘは、主としてＮＯの形であり（一般に９０％以上）、これは水にはあまり溶けず、したがって、ＮＯの溶解性を伴う問題を解決するのに対応する手段が必要である。第２に、吸収の間に、一般に、亜硝酸または亜硝酸塩の生成が回避できず、これは非常に有毒であり、したがって、その分離、再使用または処分を伴う問題を解決するのに対応する手段が必要である。
【０００６】
他方では、窒素は、微小藻類の成長の間に最も迅速に消費されかつ最も容易に欠乏する栄養素の一つである。大量の窒素肥料の消費は、微小藻類養殖にとってコストが高い。それゆえ、微小藻類の養殖と工業排ガスの脱硝とを組み合わせることが望ましく、これは、一方では、ＮＯｘを用いて、微小藻類の成長への窒素肥料を提供して、微小藻類養殖のコストを下げることができ、他方では、工業排ガスを浄化してＮＯｘの排出を下げ、環境の役に立つ。工業排ガスを、脱硝のための微小藻類の養殖装置に供給する方法を開示するいくつかの公開文献がある。しかしながら、これらの方法は、いくつかの解決不可能な問題を伴っている。（１）微小藻類を用いての工業排ガスの脱硝は、微小藻類を養殖するための照明および温和な気候条件のような、その商業化を制限する問題を解決しなければならず、天気の変化は脱硝の効率を必ず変化させ、したがって、工業排ガスの直接供給は、工業排ガスの排出操作と微小藻類の養殖操作とを合致させるのが困難であり、ここで、２つの操作は、それらの間で相互作用し、その結果、工業生産からの排出を減少させるという要件を満たすのには不十分である。（２）窒素酸化物（ＮＯ）は、ＮＯｘの主要成分であり、ＮＯは、水にあまり溶けず、したがって、工業排ガスの直接供給は、ＮＯｘ中の、水に不溶の大量のＮＯがあまり吸収されないという問題を解決することができない。
【０００７】
化学工業から、大量のＮＯｘが生成される。微小藻類が、工業排ガス中のＮＯｘを固定するのに望ましければ、微小藻類によるＮＯｘの固定速度は、工業排出からのＮＯｘの排出速度と合致すべきであり、微小藻類養殖装置によって占められる床面積は最小にすべきである。一般に、光合成独立栄養性微小藻類養殖の生物資源生産性は３０ｇ・ｍ−２・ｄ−１より小さく、これは、屋外の大規模な養殖では１０ｇ・ｍ−２・ｄ−１にまで減少する。このような生物資源生産性では、工業排ガスの脱硝のための工場設備は、大きな面積を占めるであろう。それゆえ、微小藻類の生物資源生産性を増加させる必要がある。有機炭素源を加えることによる従属栄養性養殖または混合栄養性養殖は、微小藻類の成長を加速する実行可能な方法であるが、しかしながら、有機炭素源を加えた後に、微小藻類懸濁液は、有害な菌によってきわめて容易に汚染され、その結果、微小藻類の成長よりも著しく速く、菌が迅速に成長し、これは、微小藻類養殖の失敗の原因にさえなる。
【０００８】
規模を調整した微小藻類養殖は、大量の水が必要である。もし水がリサイクルされなければ、養殖はコストがかかる。公知のカテゴリーの微小藻類のほとんどは、高濃度のアンモニウム溶液、例えば、微小藻類の抑制剤として一般に用いられる硫酸アンモニウム、に適合できない。一方、微小藻類への窒素源を提供するのに硝酸塩が用いられる場合には、養殖で用いられる水をリサイクルするのは困難であり、これは、養殖水に金属イオンが蓄積してその結果塩分が増加し、高い塩分は一般に微小藻類の成長を抑制するからである。
【０００９】
〔発明の概要〕
本発明の第１の目的は、微小藻類の生物資源生産性を増加させることであり、特に、従属栄養性養殖および混合栄養性養殖の生物資源生産性を増加させることである。本発明の第２の目的は、従属栄養性養殖および混合栄養性養殖の間に、無菌操作を回避することである。本発明の第３の目的は、微小藻類の養殖と工業排ガスの脱硝とを総合的に組み合わせることであり、これは、微小藻類の成長のための窒素源として、ＮＯｘを用いることができるだけではなく、工業排ガス排出と微小藻類養殖との間の種々の操作条件によって起こるいかなる干渉をも回避することもできる。本発明の第４の目的は、工業排ガスの脱硝のための吸収溶液として硝酸／過酸化水素の水溶液を用いて、有毒な亜硝酸の発生を回避し、また、処理の間の過酸化水素の利用率を増加させることである。
【００１０】
具体的に言えば、本発明は、例えば、以下の形態の内容を有する。
【００１１】
一形態において、本発明は、高効率の微小藻類養殖処理を提供し、養殖の間、微小藻類懸濁液にＥＭ菌を添加することを特徴とする。
【００１２】
別の一形態において、本発明は、微小藻類を養殖する方法を提供し、微小藻類養殖のための栄養物流では、窒素源、燐源および炭素源のうちの少なくとも１つが、栄養塩の形で提供され、養殖の間、微小藻類懸濁液のｐＨが、硝酸および／または亜硝酸で調節されることを特徴とする。
【００１３】
別の一形態において、本発明は、微小藻類の養殖と、工業排ガスの脱硝とを総合的に行う方法を提供し、この方法は、
（１）微小藻類を養殖する養殖ステップと、
（２）ステップ（１）から得られた微小藻類懸濁液を、湿微小藻類（微小藻類生物資源）と残留養殖溶液とに分離する分離ステップと、
（３）ステップ（２）から得られた残留養殖溶液で、工業排ガスを脱硝するＮＯｘ固定ステップと、
（４）随意的に、ステップ（２）から得られた微小藻類生物資源を乾燥させて微小藻類生成物を提供する乾燥ステップと、を有し、
ステップ（３）から得られた、ＮＯｘ固定された栄養物流が、ステップ（１）の微小藻類養殖への窒素源を提供するのに用いられる。
【００１４】
上記ステップ（３）は種々の方法で行える。
【００１５】
好ましい実施形態では、総合的に行う方法は、酸処理を伴い、ステップ（３）は、
（ｉ）工業排ガスのＮＯｘを、硝酸および／または亜硝酸に変換するサブステップと、
（ｉｉ）ステップ（２）から得られた残留養殖溶液を、ステップ（ｉ）から得られた硝酸および／または亜硝酸（好ましくは硝酸であり、随意的には亜硝酸）と混合して、工業排ガスの脱硝を実現するサブステップと、
を有する。
【００１６】
この実施形態では、混合から得られた溶液が、ステップ（１）の微小藻類養殖への窒素源を提供するためのＮＯｘ固定された栄養物流として用いられる。
【００１７】
別の好ましい実施形態では、総合的に行う方法は、アルカリ処理を伴い、ステップ（３）は、
（ｉ’）ステップ（２）から得られた残留養殖溶液を用いて、工業排ガスのＮＯｘを直接固定するサブステップ
を有する。
【００１８】
この実施形態では、ステップ（ｉ’）から得られたＮＯｘ固定された栄養物流は、ステップ（ｉ）の微小藻類養殖への窒素源を提供するために用いられる。
【００１９】
別の一形態において、本発明は、微小藻類の養殖と、工業排ガスの脱硝とを総合的に行う方法に用いられるシステムを提供し、このシステムは、随意的に上流から下流まで、
脱硝を行うのとＮＯｘ固定された栄養物流を提供するのとに用いられるＮＯｘ固定ユニットと、
ＮＯｘ固定された栄養物流で微小藻類を養殖するのに用いられる微小藻類養殖装置と、
微小藻類養殖装置から得られた微小藻類懸濁液を微小藻類生物資源と残留養殖溶液とに分離するのに用いられる分離器と、
分離器から得られた残留養殖溶液を、方法の上流にリサイクルして、工業排ガスのＮＯｘを固定するのに用いられるリサイクルラインと、
随意的に、微小藻類生物資源を乾燥させて微小藻類生成物を提供するのに用いられる乾燥器と、
を有する。
【００２０】
一つの好ましい実施形態では、ＮＯｘ固定ユニットは、ＮＯｘ含有工業排ガスの入口と、残留養殖溶液の入口と、ＮＯｘ固定された栄養物流の出口と、浄化された工業排ガスの出口とを有し、随意的に、栄養物溶液の入口を有する。
【００２１】
一つの好ましい実施形態では、微小藻類養殖装置は、ＮＯｘ固定された栄養物流の入口と、微小藻類種の入口と、微小藻類懸濁液の出口とを有し、随意的に、栄養物溶液の入口を有し、随意的に、ＥＭ菌の入口を有する。
【００２２】
一つの好ましい実施形態では、分離器は、微小藻類懸濁液の入口と、微小藻類生物資源の出口と、残留養殖溶液の出口とを有する。
【００２３】
一つの好ましい実施形態では、リサイクルラインは、分離器の残留養殖溶液の出口と、ＮＯｘ吸収ユニットの残留養殖溶液の入口とをリンクする。
【００２４】
好ましくは、酸処理を伴う方法において、ＮＯｘ固定ユニットまたは微小藻類養殖装置は、栄養物溶液の入口を有する。
【００２５】
好ましくは、アルカリ処理を伴う方法において、微小藻類養殖装置は、栄養物溶液の入口を有する。
【００２６】
一つの好ましい実施形態では、総合的に行う方法は酸処理を伴い、ＮＯｘ固定ユニットは、脱硝反応器と、ＮＯｘ固定栄養物流調製装置とを含む。
【００２７】
一つの好ましい実施形態では、総合的に行う方法はアルカリ処理を伴い、ＮＯｘ固定ユニットは、脱硝反応器である。
【００２８】
一つの好ましい実施形態では、微小藻類養殖のための栄養物流では、窒素源、燐源および炭素源のうちの少なくとも１つが、アルカリ金属の栄養塩の形で提供される。一つの好ましい実施形態では、養殖の間、微小藻類懸濁液のｐＨを調節するために、硝酸および／または亜硝酸が用いられる。
【００２９】
一つの好ましい実施形態では、微小藻類養殖のための栄養物流において、窒素源が、アルカリ金属硝酸塩および／またはアルカリ金属亜硝酸塩の形で提供される。
【００３０】
一つの好ましい実施形態では、微小藻類が、従属栄養性養殖または混合栄養性養殖で養殖される。
【００３１】
さらに、一つの好ましい実施形態では、微小藻類が従属栄養性養殖または混合栄養性養殖で養殖される場合、用いられる有機炭素源が、糖、有機酸、有機酸塩、アルコール、セルロース加水分解物およびデンプン加水分解物からなるグループから少なくとも１つ選択され、好ましくは、ブドウ糖、果糖、酢酸、酢酸ナトリウム、乳酸、エタノール、メタノールおよびセルロース加水分解物のうちの少なくとも１つであり、より好ましくは、ブドウ糖である。
【００３２】
さらに、一つの好ましい実施形態では、微小藻類が従属栄養性養殖または混合栄養性養殖で養殖される場合、用いられる有機炭素源が、１ｇ／Ｌ微小藻類懸濁液ないし３０ｇ／Ｌ微小藻類懸濁液、好ましくは、２ｇ／Ｌ微小藻類懸濁液ないし１０ｇ／Ｌ微小藻類懸濁液、の濃度を持つように制御される。
【００３３】
一つの好ましい実施形態では、養殖が光合成独立栄養性養殖または混合栄養性養殖であり、照度は１０００ないし２０００００ルクスである。
【００３４】
一つの好ましい実施形態では、本発明に係る微小藻類養殖方法は、さらに、収穫された微小藻類懸濁液から微小藻類生物資源を分離するステップと、微小藻類生物資源の分離によって得られた残留養殖溶液を微小藻類養殖にリサイクルするステップと、を有する。特に、従来技術では、微小藻類養殖のための窒素源として、硝酸塩が使用できると思われている。しかしながら、ある状況下では、硝酸塩に含有される金属イオンの蓄積が、微小藻類の成長を抑制する恐れがある。本発明によれば、酸処理が用いられる場合、付加的な硝酸塩の追加はまったく不要であり、したがって金属陽イオンはこれ以上追加的に導入されず、これによって、処理の間に金属陽イオンの蓄積が起きないようになっている。
【００３５】
一つの好ましい実施形態では、ＥＭ菌が微小藻類懸濁液に添加される。ＥＭ菌は、１×１０５個／Ｌ微小藻類懸濁液ないし９×１０８個／Ｌ微小藻類懸濁液、好ましくは、１×１０６個／Ｌ微小藻類懸濁液ないし５×１０８個／Ｌ微小藻類懸濁液、より好ましくは、１×１０６個／Ｌ微小藻類懸濁液ないし１×１０８個／Ｌ微小藻類懸濁液の量、添加される。
【００３６】
一つの好ましい実施形態では、総合的に行う方法のステップ（１）において、工業排ガスのＮＯｘを硝酸に変換するために、湿式脱硝が用いられる。一つの好ましい実施形態では、湿式脱硝でＮＯｘを吸収するのに用いられる吸収溶液が、０．５ｍ％ないし５８ｍ％硝酸、０．００１ｍ％ないし２５ｍ％過酸化水素、および、残余の水からなる。
【００３７】
一つの好ましい実施形態では、湿式脱硝で用いられる吸収溶液が、１０ｍ％ないし２５ｍ％硝酸、０．１ｍ％ないし１ｍ％過酸化水素、および、残余の水からなる。
【００３８】
本発明は、以下の技術的効果を実現する。
【００３９】
本発明によれば、微小藻類養殖の間、微小藻類懸濁液のｐＨを調節するのに、硝酸および／または亜硝酸が用いられ、微小藻類養殖効率を非常に増加させる。
【００４０】
本発明によれば、微小藻類の養殖と工業排ガスの脱硝とは、２つの相対的に独立した処理であり、工業排ガス排出と微小藻類養殖との間の異なる操作条件によって起こる干渉を回避でき、また、水に溶けない大量のＮＯのような困難な固定を回避できる。したがって、工業排ガス内のＮＯｘは、追加のアルカリ性溶液の付加的な必要なしに、微小藻類に窒素源を提供することができ、これにより、本発明によれば、微小藻類方法へのコストが低くなる。
【００４１】
本発明は、金属イオンの蓄積により起こる問題を回避し、養殖水システムの循環的な利用を可能にする。
【００４２】
本発明によれば、微小藻類懸濁液にＥＭ菌が添加され、これにより、有害な菌の繁殖を効果的に抑制することができ、微小藻類の成長速度を著しく増加させることができる。本発明の利点は、従属栄養性養殖または混合栄養性養殖の滅菌の必要性を回避する。
【００４３】
本発明によれば、工業排ガスの脱硝のための吸収溶液として、低濃度の過酸化水素と低濃度の硝酸水溶液とが用いられ、過酸化水素の低い分解率と高い利用率とが実現される。
【００４４】
本発明によれば、工業排ガスの脱硝と同時に希硝酸が生成され、この希硝酸は、有毒な亜硝酸を含まず、微小藻類養殖の窒素源として、より好適に用いられる。
【００４５】
〔図面の簡単な説明〕
図１は、光合成独立栄養性養殖による微小藻類の成長を示す曲線を示す。
【００４６】
図２は、混合栄養性養殖による微小藻類の成長を示す曲線を示す。
【００４７】
図３は、窒素源として硝酸塩を用いた微小藻類の成長を示す曲線を示す。
【００４８】
図４および図５は、大量の有機炭素源での微小藻類の成長を示す曲線を示す。
【００４９】
図６は、ＮＯｘ固定方法を示すフローチャートを示す。
【００５０】
図７および図８は、窒素源としてＮＯｘ固定された栄養物流を用いた微小藻類の成長を示す曲線を示す。
【００５１】
図９は、光無しで従属栄養性条件下でＥＭ菌を添加した微小藻類の成長を示す曲線を示す。
【００５２】
図１０は、時間経過に対するＮＯｘ固定速度を示す曲線を示す。
【００５３】
図１１は、種々の条件下でクロレラ属の種の成長を示す曲線を示す。
【００５４】
図１２は、種々の条件下でスピルリナ属の種の成長を示す曲線を示す。
【００５５】
図１３は、本発明に係る総合的に行う方法を示す一般的なフローチャートを示す。
【００５６】
図１４は、本発明に係る酸処理を伴う総合的に行う方法を示すフローチャートを示す。
【００５７】
図１５は、本発明に係る追加の光合成独立栄養性養殖と組み合わせた酸処理を伴う総合的に行う方法を示すフローチャートを示す。
【００５８】
〔符号の説明〕
１  ＮＯｘ固定ユニット
１−１  脱硝反応器
１−２  ＮＯｘ固定された栄養物流調製装置
２  微小藻類養殖装置
３  分離器
４  乾燥器
５  ＣＯ２吸収栄養物流調製装置
６  ＣＯ２微小藻類養殖装置
７  ＣＯ２微小藻類養殖分離器
Ａ  ＮＯｘ含有ガス
Ｂ  ＮＯｘ固定された栄養物流
Ｃ  浄化されたガス
Ｄ  微小藻類種
Ｅ  栄養物溶液
Ｆ  残留養殖溶液
Ｇ  湿微小藻類
Ｈ  微小藻類生成物
Ｉ  ＣＯ２吸収微小藻類栄養物溶液
Ｊ  ＣＯ２吸収栄養物流
Ｋ  ＣＯ２吸収微小藻類種
Ｌ  ＣＯ２
Ｍ  ＣＯ２養殖微小藻類懸濁液
〔発明の詳細な実施形態〕
本発明の実施形態を以下に示し、本発明の保護範囲はそれらに限定されず、添付の請求項により規定されることが理解されるべきである。
【００５９】
他に規定しない限り、明細書で用いられる科学的および技術的用語は、当業者に知られた従来の意味を持つ。用語の意味が相反する場合は、本願明細書による規定に従う。
【００６０】
本発明によれば、例えば、培地は、微小藻類養殖の間にそこの微小藻類の成長のために用いられる水性システムを意味し、これは、特に指定しない限り、微小藻類の成長のための必要な栄養物質を含む。
【００６１】
本発明によれば、例えば、栄養物流は、特に指定しない限り、培地を調製するのに用いられる、１つ以上の栄養源、例えば、窒素源、燐源または炭素源、を含む流を意味する。
【００６２】
本発明によれば、例えば、微小藻類懸濁液は、特に指定しない限り、培地に微小藻類を加えることによって形成されるシステムを意味する。
【００６３】
本発明によれば、いくつかの部材を提供するのに、例えば「含む(comprising、containing)」などによって技術的解決策が開放モードで規定されている場合は、これらの部材からなる、または本質的にこれらの部材からなる実施形態は、明らかに技術的解決策を実行するのに用いることができることを当業者は理解するだろう。それゆえ、開放モードで規定された技術的解決策が、「からなる」、または「本質的にからなる」と規定された特定の実施形態をも包含することを当業者は理解するだろう。
【００６４】
明細書の内容において、特に議論されない任意の特徴や技術的手段は、他に規定しない限り、いずれの実質的な修正もなく、従来から知られた意味であると理解されるであろう。また、明細書に記載の任意の実施形態は、明細書に記載の１つ以上の他の実施形態と自由に関連することができ、また、組み合わせが明らかに実行不可能であると当業者が信じない限り、そこに形成された技術的解決策または概念は、本来の開示または本来の記録の一部であると考えられ、明細書によって開示されていないまたは予測されない新しい内容であるとみなすことはできない。
【００６５】
明細書に開示されたすべての特徴は、任意に組み合わせることができ、また、組み合わせは、組み合わせが明らかに実行不可能であると当業者が信じない限り、本発明によって開示されたものと理解すべきである。明細書によって開示された数値は、個々の数を特に述べているだけではなく、各数値範囲の端をも述べており、数値の組み合わせによって形成される任意の範囲は、範囲の下限および上限の数値の対が個々に特に開示されているかどうかに関係なく、明細書に開示または記録されていると考えるべきである。
【００６６】
〔（Ｉ）  微小藻類養殖の方法〕
本発明は微小藻類養殖の方法を提供し、微小藻類養殖の栄養物流では、窒素源、燐源および炭素源のうちの少なくとも１つが、栄養塩の形で提供され、そこでは、養殖の間に、微小藻類懸濁液のｐＨが、硝酸および／または亜硝酸で調節される。
【００６７】
本発明によれば、養殖は、光合成独立栄養性養殖（照明下で、成長のために、ＣＯ２などの無機炭素源のみを用いる）、従属栄養性養殖（成長のために、有機炭素源のみを用いる）または混合栄養性養殖（照明下で、同時に、成長のために、ＣＯ２などの無機炭素源と、有機炭素源とを用いる）とすることができる。
【００６８】
微小藻類の成長は、本質的な条件を必要とし、例えば、微小藻類懸濁液にとっての適温、十分な照明（光合成独立栄養性養殖または混合栄養性養殖）、十分な水、ＣＯ２、および、窒素肥料、燐酸塩肥料などの、栄養物溶液の形で提供される栄養物質、を必要とし、また、適切な範囲内で微小藻類懸濁液の溶存酸素とｐＨとを制御することを必要とする。これらの条件は微小藻類によって異なることもあるが、条件は従来公知である。
【００６９】
一般に、養殖は、１５ないし４０℃、好ましくは２５ないし３５℃の温度で行われ、微小藻類懸濁液は、６ないし１１、好ましくは７ないし９のｐＨを有する。光合成独立栄養性養殖または混合栄養性養殖では、用いることができる照度は１０００ないし２０００００ルクス、好ましくは５０００ないし１５００００ルクスである。
【００７０】
本発明者は、大量の研究と実験とによって、微小藻類が、アルカリ金属硝酸塩、アルカリ金属亜硝酸塩、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属炭酸水素塩、アルカリ金属燐酸塩、およびアルカリ金属燐酸水素塩、のうちの任意の１つ、またはその組み合わせを代謝する場合、微小藻類養殖の間に、微小藻類懸濁液にＣＯ２やｐＨ調節剤を加えることなく、微小藻類懸濁液のｐＨが増加する。特に、微小藻類がアルカリ金属硝酸塩、アルカリ金属亜硝酸塩またはその組み合わせを代謝する場合、微小藻類懸濁液のｐＨは迅速に増加する。一般に、微小藻類は、６ないし１１のｐＨを有する。培地が上記栄養物質を含有する場合、微小藻類懸濁液のｐＨを調節して、培地のｐＨが微小藻類の成長により許容される範囲を超えるのを回避するために、硝酸および／または亜硝酸が好ましく用いられる。
【００７１】
本発明は、微小藻類のカテゴリーには特に何の制限もない。本発明によれば、高い脂肪含有量の微小藻類が好ましく養殖され、これは、生物エネルギー源を生み出すことができるだけでなく、排ガス汚染を減少させることもできる。
【００７２】
有機炭素源の使用を原因の一部として、従属栄養性養殖または混合栄養性養殖のコストが増加する可能性があるが、その生物資源生産性は著しく増加する。したがって、その次の処理手順を簡素化することができる。もし無菌養殖が回避できれば、大量の蒸気を消費するシステムへの厳密な滅菌を回避することができ、養殖コストを著しく減少させることができる。本発明によれば、クロレラ属の種(Chlorella)、セネデスムス(Scenedesmus)属の種、モノラフィディウム(Monoraphidium)属の種、またはスピルリナ(Spirulina)属の種のような、従属栄養性養殖または混合栄養性養殖に適合可能な微小藻類を用いるのが特に好ましい。驚くことに、従属栄養性養殖または混合栄養性養殖によってこれらのカテゴリーの微小藻類が養殖される場合には、ある量のＥＭ菌が一旦添加されると、滅菌無しでさえ、養殖を良好に行うことができる。微小藻類の成長速度は非常に加速される。水源が大量の有害な菌を含有している、および／または、封印せずに開放場所で養殖を行っている場合でも、結果は同様に肯定的である。これと比較して、ＥＭ菌を添加しないと、従属栄養性養殖または混合栄養性養殖は一般的には失敗する。
【００７３】
本発明によれば、ＥＭ菌を添加して、また、好ましくは、滅菌も菌の追加もせずに、従属栄養性養殖または混合栄養性養殖を行う。
【００７４】
ＥＭ菌(Effective Microorganisms)（有用微生物群）は公知であり、これは、本質的に、光合成菌群、乳酸菌群、酵母菌群、グラム陽性放線菌群および糸状菌群に属する微生物のうちの１０種からなる。ＥＭ菌は、従来技術の教示によって調製可能であり、または、商業的に得ることもでき、使用前に、従来技術からの教示または商業的調製の明細書に従って発酵させることもできる。
【００７５】
本発明によれば、ＥＭ菌の量は、微小藻類の成長を助長する必要性を満たすべきである。ＥＭ菌の量は、あまり少なくて効果的でなくなってはならず、また、それと微小藻類との競争により栄養物質を過剰に消費するほどに多くしてもいけない。微小藻類の成長を助長できる限り、ＥＭ菌を添加する任意の方法（１回限りの添加または回分添加など）およびＥＭ菌の任意の量を用いることができる。
【００７６】
本発明によれば、ＥＭ菌が、１×１０５個／Ｌ微小藻類懸濁液ないし９×１０８個／Ｌ微小藻類懸濁液、好ましくは、１×１０６個／Ｌ微小藻類懸濁液ないし５×１０８個／Ｌ微小藻類懸濁液、より好ましくは、１×１０６個／Ｌ微小藻類懸濁液ないし１×１０８個／Ｌ微小藻類懸濁液の量、添加される。
【００７７】
本発明によれば、微小藻類が従属栄養性養殖または混合栄養性養殖で養殖される場合、用いることができる有機炭素源は、制限されないが、糖、有機酸、有機酸塩、アルコール、セルロース加水分解物およびデンプン加水分解物を含み、これらは例えば、ブドウ糖、果糖、酢酸、酢酸ナトリウム、乳酸、エタノール、メタノールおよびセルロース加水分解物のうちの少なくとも１つであり、好ましくは、ブドウ糖である。
【００７８】
微小藻類の生物資源の増加する状況および培地の栄養物質の消費する状況によれば、消費される栄養物質は、ちょうどよいときに補足されるべきである。本発明によれば、栄養物質は、加えられる栄養物質の量が適切な範囲内で制御される限り、回分補足または連続的補足など、任意の方法で補足することができる。
【００７９】
本発明によれば、従属栄養性養殖または混合栄養性養殖に対し、有機炭素源の濃度が、一般に、１ｇ／Ｌ微小藻類懸濁液ないし３０ｇ／Ｌ微小藻類懸濁液、好ましくは、２ｇ／Ｌ微小藻類懸濁液ないし１０ｇ／Ｌ微小藻類懸濁液、に制御される。有機炭素源は、１回の追加または回分追加によって加えてもよい。
【００８０】
本発明によれば、アルカリ金属栄養塩において、金属イオンは、ナトリウムおよび／またはカリウムである。
【００８１】
本発明によれば、窒素源は、好ましくは、アルカリ金属硝酸塩および／またはアルカリ金属亜硝酸塩である。
【００８２】
本発明によれば、燐源は、好ましくは、アルカリ金属燐酸塩および／またはアルカリ金属燐酸水素塩である。
【００８３】
本発明によれば、炭素源の一部は、アルカリ金属炭酸塩および／またはアルカリ金属炭酸水素塩とすることができる。
【００８４】
本発明によれば、光合成独立栄養性養殖を用いる場合、炭素源のうちの全てまたはほとんどが、ＣＯ２の形で提供される。
【００８５】
本発明によれば、窒素源、燐源、または炭素源の量は、従来公知のようにして提供され、例えば、窒素源の量は、窒素原子として計算して、０．１−４００ｍｍｏｌ／Ｌ、好ましくは１０−３００ｍｍｏｌ／Ｌ、さらに好ましくは２０−２００ｍｍｏｌ／Ｌである。
【００８６】
本発明による方法は、さらに、微小藻類懸濁液から微小藻類生物資源を分離するステップと、微小藻類生物資源の分離によって得られた残留養殖溶液をリサイクルして微小藻類を養殖するステップとを含む。
【００８７】
〔（ＩＩ）  微小藻類の養殖と、工業排ガスの脱硝とを総合的に行う方法〕
本発明は、微小藻類の養殖と、工業排ガスの脱硝とを総合的に行う方法を提供し、これは、
（１）微小藻類を養殖する養殖ステップと、
（２）ステップ（１）から得られた微小藻類懸濁液を、湿微小藻類（微小藻類生物資源）と残留養殖溶液とに分離する分離ステップと、
（３）ステップ（２）から得られた残留養殖溶液で、工業排ガスを脱硝するＮＯｘ固定ステップと、
（４）随意的に、ステップ（２）から得られた微小藻類生物資源を乾燥させて微小藻類生成物を提供する乾燥ステップと、を有し、
ステップ（３）から得られた、ＮＯｘ固定された栄養物流が、ステップ（１）の微小藻類養殖への窒素源を提供するのに用いられる。
【００８８】
上記ステップ（３）は種々の方法で行える。
【００８９】
従来技術では、微小藻類養殖のための窒素源として、硝酸塩が使用できると思われている。しかしながら、ある状況下では、硝酸塩に含有される金属イオンの蓄積が、微小藻類の成長を抑制する恐れがある。それゆえ、一つの好ましい実施形態では、本発明に係る総合的に行う方法は、酸処理を伴い、ステップ（３）は、
（ｉ）工業排ガスのＮＯｘを、硝酸および／または亜硝酸に変換するサブステップと、
（ｉｉ）ステップ（２）から得られた残留養殖溶液を、ステップ（ｉ）から得られた硝酸および／または亜硝酸（好ましくは硝酸であり、随意的には亜硝酸）と混合して、工業排ガスの脱硝を実現するサブステップと、
を有する。
【００９０】
この実施形態では、混合から得られた溶液が、ステップ（１）の微小藻類養殖への窒素源を提供するためのＮＯｘ固定された栄養物流として用いられる。
【００９１】
別の好ましい実施形態では、総合的に行う方法は、アルカリ処理を伴い、ステップ（３）は、
（ｉ’）ステップ（２）から得られた残留養殖溶液を用いて、工業排ガスのＮＯｘを直接固定するサブステップを有する。
【００９２】
この実施形態では、ＮＯｘ固定された栄養物流が、微小藻類養殖への窒素源を提供するために用いられる。
【００９３】
ステップ（１）は、上記の「微小藻類養殖方法」の部位において、任意の特定の実施形態を用いて行うことができ、特徴、ステップ、条件またはそれらの組み合わせを用いることができる。
【００９４】
本発明によれば、工業排ガス中のＮＯｘ含有量は特に限定されない。一般に、工業排ガス中のＮＯｘ含有量は、数百ｐｐｍ（体積）から数千ｐｐｍであり、例えば１００ｐｐｍないし５０００ｐｐｍである。
【００９５】
本発明によれば、処理される工業排ガスにおいて、ＮＯのモル分率は、ＮＯｘの総量に基づき、≧８０％である。さらに、工業排ガスにおいて、ＮＯのモル分率は、ＮＯｘの総量に基づき、≧９０％である。
【００９６】
本発明によれば、酸処理において、工業排ガス中のＮＯｘを硝酸および／または亜硝酸に変換するステップ（１）にて任意の公知の処理を用いることができる。
【００９７】
ＮＯ２−を代謝できないカテゴリーの微小藻類もある。このカテゴリーの微小藻類を養殖する場合には、ＮＯｘを固定してＮＯｘの全てまたはほとんどをＮＯ３−に変換するような適切な処理を選択する必要がある。本発明によれば、吸収剤として硝酸／過酸化水素を用いる酸化吸収処理のような、適切な任意の公知の処理を用いることができる。
【００９８】
本発明によれば、本発明によって選択された、クロレラ属の種(Chlorella)、セネデスムス(Scenedesmus)属の種、モノラフィディウム(Monoraphidium)属の種、またはスピルリナ(Spirulina)属の種のような、ＮＯ３−とＮＯ２−の両方を代謝できる微小藻類を養殖するのが好ましく、ここでは、ＮＯ２−へ変換する問題が実質的に回避される。ある環境の微小藻類養殖では窒素源が迅速に消費されることを考慮して、従属栄養性養殖では酸処理が好ましく用いられ、および／または、スピルリナ属の種の養殖では酸処理が好ましく用いられる。
【００９９】
工業排ガス中のＮＯｘを硝酸に変換するステップ（１）にて湿式脱硝が好ましく用いられる。湿式脱硝でＮＯｘを吸収するのに用いられる吸収溶液は、０．５ｍ％ないし５８ｍ％硝酸、０．００１ｍ％ないし２５ｍ％過酸化水素、および、残余の水からなる。それゆえ、このような実施形態は、酸処理を伴う、総合的に行う方法と称される。
【０１００】
酸処理を伴う、総合的に行う方法に関し、発明者は、研究の結果、高濃度の硝酸／低濃度の過酸化水素を有する水溶液、または、高濃度の過酸化水素／低濃度の硝酸を有する水溶液は、低い酸化度のＮＯｘを効果的に吸収することができるが、この２つの方法はいずれも、過酸化水素の迅速な分解と大きな消失という欠点を有することを見出した。低濃度の過酸化水素／低濃度の硝酸を有する水溶液は、過酸化水素の分解は比較的遅いが、低濃度の過酸化水素／低濃度の硝酸を有する水溶液は、低い酸化度のＮＯｘの吸収活性が非常に低い。発明者は、驚くことに、深い研究の結果、低濃度の過酸化水素／低濃度の硝酸を有する水溶液は、養殖の最初の段階では、低い酸化度のＮＯｘの吸収活性が非常に低いが、水溶液中の、低い酸化度のＮＯｘの吸収活性は、徐々に増加することを見出した。ある期間（活性化段階）の後、水溶液中の、低い酸化度のＮＯｘの吸収活性は、高いレベルでの安定段階に達する。それゆえ、好ましくは、ある実施形態では、本発明による低濃度の過酸化水素／低濃度の硝酸を有する吸収溶液は、ＮＯｘを吸収するための使用の前に、活性化段階に付される。
【０１０１】
本発明によれば、上述の脱硝において、吸収溶液が、好ましくは、１０ｍ％ないし２５ｍ％硝酸、０．１ｍ％ないし１ｍ％過酸化水素、および、残余の水からなり、より好ましくは、１０ｍ％ないし２５ｍ％硝酸、０．２ｍ％ないし１ｍ％過酸化水素、および、残余の水からなる。上述したように、このような組成を有する吸収溶液は、非常に低い脱硝活性を有し、この吸収溶液は、活性化段階の後でのみ、工業排ガスの脱硝による要件を満たすことができる。活性化段階は、溶液の脱硝活性がこれ以上増加しなくなるまで、すなわち、活性化ステップが完了するまで、１０ｍ％ないし２５ｍ％硝酸、０．１ｍ％ないし１ｍ％過酸化水素、および、残余の水からなる溶液を、ＮＯｘ含有ガスに接触させるステップを含む。ＮＯｘ含有ガスでは、ＮＯは、ＮＯｘの総量に基づき、≧８０％のモル分率を占める。吸収溶液を活性化させるのに用いられるＮＯｘ含有ガスは、工業排ガスとすることができる。
【０１０２】
本発明によれば、上述の湿式脱硝において、脱硝は、−１０℃ないし４０℃の温度および０．１Ｍｐａないし１ＭＰａの圧力で行われ、好ましくは、室温で、大気圧にて行われる。
【０１０３】
本発明によれば、湿式脱硝において、以下の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）：
（Ａ）泡としての工業排ガスを吸収溶液中に分散させる、
（Ｂ）液滴としての吸収溶液を工業排ガス中に分散させる、
（Ｃ）フィルムのような動きの形で液体を工業排ガスに接触させる、
のうちの任意の一つ、またはそれらの組み合わせのように、工業排ガスと活性吸収溶液との接触のための接触方法には特に制限はない。
【０１０４】
方法（Ａ）が好ましく用いられる。
【０１０５】
本発明によれば、湿式脱硝において、１つまたはそれより多い連続した吸収カラムを用いることができ、好ましくは、１つまたは連続した２つないし３つの吸収カラムを用いることができる。以下のもの一つまたはその組み合わせのように、吸収カラムの形には特に制限はない：トレイ吸収カラム、泡吸収カラム、撹拌泡吸収カラム、液滴としての吸収溶液を工業排ガス中に分散させるスプレーカラム、パックされた吸収カラムおよび降下フィルム吸収カラム。好ましくは、泡吸収カラムまたは撹拌泡吸収カラムである。
【０１０６】
酸処理またはアルカリ処理を伴う場合、ステップ（２）から得られる残留養殖溶液がｐＨ＞８、より好ましくは９ないし１１のｐＨとなるように、ステップ（１）にて微小藻類代謝によって培地のｐＨを調節することが好ましい。
【０１０７】
微小藻類の培地が、アルカリ金属硝酸塩、アルカリ金属亜硝酸塩、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属炭酸水素塩、アルカリ金属燐酸塩、およびアルカリ金属燐酸水素塩のうちの１つ、またはその組み合わせを含有する場合、ＣＯ２（またはｐＨ調節剤）を、提供しないかまたは少ししか提供しなければ、微小藻類懸濁液のｐＨは増加する。この現象を用いて、微小藻類養殖の間の遅い段階で、ＣＯ２（またはｐＨ調節剤）を、提供しないかまたは少ししか提供しないようにして、その代わりに、微小藻類の代謝によって、養殖の終わりに微小藻類懸濁液がアルカリ性になるようにすることができる。したがって、残留養殖溶液が、微小藻類養殖から分離されて、工業排ガス中のＮＯｘを固定することができ、または、ＮＯｘの固定後に酸性液体を中和することができ、これは、その後、今度は、微小藻類養殖に、本質的な窒素源を提供するのに用いられる。それゆえ、ある実施形態では、微小藻類養殖に供給されるＣＯ２の量が、＞８、より好ましくは９ないし１１になるように調節することによって、残留養殖溶液のｐＨが制御される。
【０１０８】
発明者は、微小藻類の分離後のアルカリ性の残留養殖溶液が、工業排ガス内のＮＯｘの固定、または、ＮＯｘの固定後の酸性液体の中和を、高効率で行え、ＮＯ３−および／またはＮＯ２−を含有する溶液を得ることができ、この溶液は、その後、それに続く微小藻類養殖の回分処理へ、直接に窒素源を提供することができることを見出した。微小藻類による窒素源の代謝の後に、その後の微小藻類懸濁液が、再びアルカリ性になる。このようにして、微小藻類養殖の培地と、工業排ガス脱硝の吸収溶液または中和溶液との間に、閉鎖リサイクルが確立され、「微小藻類養殖」と「工業排ガス脱硝」とが総合的に組み合わせられ、これは、微小藻類によって効果的に窒素汚染物質を有用な生物資源に変換できるだけでなく、「微小藻類養殖」と「排ガス脱硝」とを、２つの相対的に独立した処理として、それらの間の好ましくない相互作用を回避しながら、維持することができる。
【０１０９】
排ガスの脱硝において、アルカリ性溶液による吸収／固定処理は、当業者には公知である。アルカリ性水溶液での排ガスの吸収／固定についての多くの研究がある。本発明は、公知の処理のうちの任意のものを使用することができる。当業者に公知のように、ＮＯを完全に固定するために、アルカリ性溶液吸収カラムの前に酸化カラムを加え、これは、排ガスに残っている酸素で、または、オゾンを加えることによって、ＮＯをＮＯ２にまで酸化し、それによって、アルカリ性溶液固定処理に、最適な酸化度（ＮＯ２／ＮＯモル分率）を提供する。種々のケースに用いることができる、触媒的に酸化する触媒は、当業者に公知である。例えば、室温でＮＯをＮＯ２にまで酸化する触媒として、炭素、活性炭素、活性炭素繊維、高シリカＮａ−ＺＳＭ−５分子篩または純粋なシリカβ分子篩を用いることができる。
【０１１０】
本発明によれば、ステップ（ｉ’）は、ＮＯｘを吸収／固定するために、アルカリ性溶液吸収処理を用い、ここで、排ガスのＮＯｘを吸収／固定するための吸収溶液として、微小藻類養殖から得られた残留養殖溶液が用いられる。従来のアルカリ性溶液固定処理による硝酸塩の抽出ステップは省かれていることに注目されたい。むしろ、ＮＯｘの固定の後に得られた溶液は、本発明による微小藻類養殖への窒素源を提供するために直接用いられる。
【０１１１】
本発明によれば、本発明によって選択された、クロレラ属の種、セネデスムス属の種、モノラフィディウム属の種、またはスピルリナ属の種のような、ＮＯ３−とＮＯ２−の両方を代謝できる微小藻類を養殖するのが好ましい。
【０１１２】
本発明によれば、高アルカリ性環境に抵抗性のある微小藻類が好ましく、ここで、このような微小藻類を養殖するために残留養殖溶液のｐＨをさらに増加させることができ、それによって、硝酸および／または亜硝酸とそれとの反応の効率またはＮＯｘ固定の効率が増加する。発明者は、大量の試験によって、クロレラ属の種、セネデスムス属の種、モノラフィディウム属の種、またはスピルリナ属の種のような、高アルカリ性環境に抵抗性のある微小藻類を選択しており、この微小藻類は、９ないし１１のｐＨで健康に成長することができる。
【０１１３】
本発明によれば、ＣＯ２を加えることなくそれ自身の代謝によって微小藻類懸濁液のｐＨを迅速に増加させることができる微小藻類が好ましく、ここで、このような微小藻類を養殖することによって、微小藻類養殖の効率をさらに増加させることができる。発明者は、大量の試験によって、クロレラ属の種、セネデスムス属の種、モノラフィディウム属の種、またはスピルリナ属の種のような、微小藻類懸濁液のｐＨを迅速に増加させることができる微小藻類を選択しており、この微小藻類は、１ないし２４時間以内に、微小藻類懸濁液のｐＨを９ないし１１にまで増加させることができ、微小藻類懸濁液が、硝酸および／または亜硝酸との反応、または、ＮＯｘの吸収／固定を高効率で行うことができる。
【０１１４】
好ましくは、微小藻類に窒素源を提供するためのステップ（ｉ’）から得られたＮＯｘ固定された栄養物流では、窒素含有化合物の量は、窒素原子として計算して、０．１−４００ｍｍｏｌ／Ｌ、好ましくは１０−３００ｍｍｏｌ／Ｌ、さらに好ましくは２０−２００ｍｍｏｌ／Ｌである。
【０１１５】
工業排ガスは、ＮＯｘに加えて、ＳＯｘなどの、他の汚染物質をも含有していることがある。当業者は、簡単な試験で（例えば、ＮＯｘの固定速度を測定することによって、または、微小藻類の変化する成長速度を測定することによって）、本発明による総合的に行う方法を著しく損なう汚染物質を工業排ガスが含んでいるかどうかを、または過剰な量含んでいるかさえも、決定することができる。発明者は、工業排出からの煙道ガスが高い含有量のＳＯｘを含有する場合、残留養殖溶液からＮＯｘを固定する効率が減少することがあることを発見した。必要に応じ、当業者は、本発明による総合的に行う方法を従来の技術的手段によって著しく損なうことがないようなレベルにまで、排ガス中のＳＯｘを減少させることができる。一般の工業排出からの煙道ガス、特に石炭煙道ガスは、大量のＳＯｘを含有する。それゆえ、このような工業排ガスに関し、工業排ガスに含有されるＳＯｘは、排ガスを固定させる前に除去すべきである。
【０１１６】
本発明によれば、工業排ガスは、ＳＯｘを含まないか、または脱硫（工業排ガス中のＳＯｘを除去）されている。
【０１１７】
本発明に伴われる「微小藻類養殖」および「工業排ガス脱硝」は、２つの相対的に独立した処理であることが理解されるべきである。微小藻類の成長のための炭素源を提供するために、主として、ＣＯ２含有ガスが用いられ、このガスは、実質的に、ＳＯｘやＮＯｘを含まない。ＣＯ２含有ガスは、浄化された工業排ガス（工業排ガス中のＳＯｘおよびＮＯｘを除去）、または、ＳＯｘおよびＮＯｘを含まない工業排ガス、とすることができる。
【０１１８】
本発明は、工業排ガスからの汚染物質の排出を減少させ、微小藻類生物資源を生産する、循環的経済パターンを確立する。工業排出からの工業排ガス中のＮＯｘが、栄養物流のための窒素源として用いられ、これは、汚染物質の排出を減少させるだけでなく、価値のある微小藻類生物資源を提供する。このような循環的経済パターンでは、工業排ガスを処理するコストの一部が、微小藻類養殖によって回収され、そして、工業による排ガスおよび排水の排出および環境汚染が減少する。このようにして、閉鎖リサイクルが形成され、出口では、微小藻類生物資源のみが得られる。
【０１１９】
本発明による総合的に行う方法は、さらに、追加の微小藻類養殖と結合されることもできる。例えば、総合的に行う方法の最初の段階で微小藻類が提供され、特に、総合的に行う方法で微小藻類が補足を必要としている場合、追加の微小藻類が提供される。追加の微小藻類養殖は、総合的に行う方法の微小藻類養殖の段階から独立した別個の処理であり、これによって、必要に応じ、例えば微小藻類養殖装置に、微小藻類が投入され、例えば図１５を参照されたい。追加の微小藻類養殖はまた、総合的に行う方法に組み込まれてもよく、例えば、上述の微小藻類養殖ステップの下流に置かれる。生成される微小藻類の量が総合的に行う方法の補足の要求を満たす限り、追加の微小藻類養殖は、光合成独立栄養性養殖、混合栄養性養殖および／または従属栄養性養殖であってよい。ある実施形態では、追加の微小藻類養殖は、当業者に公知な任意の処理によって実行される光合成独立栄養性養殖であり、例えば図１５に示されるＮＯｘを参照されたい。
【０１２０】
本発明は、ＮＯｘ含有工業排ガスおよび微小藻類養殖を伴う総合的に行う方法の一例によって説明されるが、ガスが微小藻類養殖と相容れる限り、この総合的に行う方法が、脱硝を要する任意の他のＮＯｘ含有ガスに対しても用いることができることを、当業者は理解するだろう。
【０１２１】
〔（ＩＩＩ）  微小藻類を養殖して、工業排ガスを脱硝する総合的に行う方法に用いられるシステム〕
本発明は、微小藻類を養殖して、工業排ガスを脱硝する総合的に行う方法に用いられるシステムであって、随意的に上流から下流まで、
ＮＯｘ含有工業排ガスの入口と、残留養殖溶液の入口と、ＮＯｘ固定された栄養物流の出口と、浄化された工業排ガスの出口とを有し、脱硝を行うのとＮＯｘ固定された栄養物流を提供するのとに用いられるＮＯｘ固定ユニットと、
ＮＯｘ固定された栄養物流の入口と、微小藻類種の入口と、微小藻類懸濁液の出口とを有し、随意的に、栄養物溶液の入口を有し、随意的に、ＥＭ菌の入口を有し、ＮＯｘ固定された栄養物流で微小藻類を養殖するのに用いられる微小藻類養殖装置と、
微小藻類懸濁液の入口と、微小藻類生物資源の出口と、残留養殖溶液の出口とを有し、微小藻類養殖装置から得られた微小藻類懸濁液を微小藻類生物資源と残留養殖溶液とに分離するのに用いられる分離器と、
分離器の残留養殖溶液の出口と、ＮＯｘ吸収ユニットの残留養殖溶液の入口とをリンクするリサイクルラインと、
随意的に、微小藻類生物資源を乾燥させて微小藻類生成物を提供するのに用いられる乾燥器と、
を有する、システムを提供する。
【０１２２】
好ましくは、酸処理を伴う総合的に行う方法において、ＮＯｘ固定ユニットは、栄養物溶液の入口を有する。
【０１２３】
好ましくは、アルカリ処理を伴う総合的に行う方法において、微小藻類養殖装置は、栄養物溶液の入口を有する。
【０１２４】
一つの好ましい実施形態では、総合的に行う方法は酸処理を伴い、ＮＯｘ固定ユニットは、脱硝反応器と、ＮＯｘ固定栄養物流調製装置とを含む。
【０１２５】
一つの好ましい実施形態では、総合的に行う方法はアルカリ処理を伴い、ＮＯｘ固定ユニットは、脱硝反応器である。
【０１２６】
図１３を参照して、本発明によるシステムの実施形態は、ＮＯｘ固定ユニット１、微小藻類養殖装置２、分離器３、および乾燥器４を有する。酸処理に関し、ＮＯｘ固定ユニット１は、脱硝反応器１−１およびＮＯｘ固定栄養物流調製装置１−２を有し（図１４参照）、アルカリ処理に関し、ＮＯｘ固定ユニット１は、脱硝反応器１−１である。それゆえ、このシステムでは、ＮＯｘ含有ガスＡ、分離器３からの残留養殖溶液Ｆ、および、随意的に、栄養物溶液Ｅが、ＮＯｘ固定ユニット１に供給され、また、ＮＯｘ固定された栄養物流Ｂおよび浄化されたガスＣが、処理後に得られ、その後、ＮＯｘ固定ユニット１からのＮＯｘ固定された栄養物流Ｂ、微小藻類種Ｄ、および、随意的に、栄養物溶液Ｅが、微小藻類養殖装置２に供給され、養殖からの微小藻類懸濁液が、分離器３に供給され、そこで分離されて湿微小藻類（微小藻類生物資源）Ｇおよび残留養殖溶液Ｆを提供し、そして、微小藻類生物資源Ｇが乾燥器４に供給され、そこで乾燥されて微小藻類生成物Ｈを提供する。好ましくは、酸処理において、栄養物溶液Ｅが微小藻類養殖装置２に加えられる。
【０１２７】
図１４は、図１３の実施形態に合致する酸処理を例示する。上述のように、酸処理において、ＮＯｘ固定ユニット１は、脱硝反応器１−１およびＮＯｘ固定栄養物流調製装置１−２からなる。したがって、ＮＯｘ固定ユニット１に関し、ＮＯｘ含有ガスＡ、および、ＮＯｘ固定溶液として用いられる低濃度の過酸化水素／低濃度の硝酸を有する水溶液（図示せず）が、ＮＯｘ固定ユニット１に供給され、ここで、ＮＯｘ固定された栄養物流および浄化されたガスＣが、処理後に得られ、ＮＯｘ固定された栄養物流、および、分離器３からの残留養殖溶液Ｆ、および、栄養物溶液Ｅが、ＮＯｘ固定ユニット１に供給され、ここで、ＮＯｘ固定された栄養物流Ｂが、処理後に得られる。他の設備および処理手順は、図１３に示す一般的な実施形態と同一である。
【０１２８】
図１５は、本発明による総合的に行う方法と追加の微小藻類養殖との組み合わせを説明する。組み合わせられた処理において、本発明による総合的に行う方法は、微小藻類養殖装置２に供給される微小藻類種Ｄが、特に、追加の微小藻類養殖処理から来て、これが光合成独立栄養性養殖であることを除いて、図１３に示すような処理手順を有する。追加の微小藻類養殖は、最初の段階で、総合的に行う方法に微小藻類を提供し、特に、総合的に行う方法で微小藻類が補足を要する場合に、追加の微小藻類を提供する。図１５に示す組み合わせられた処理において、追加の微小藻類養殖は、総合的に行う方法の微小藻類養殖の段階から独立した別個の処理とすることができ、それによって、必要に応じ、例えば微小藻類養殖装置に微小藻類が投入される。
【０１２９】
上記議論によれば、本発明は、一形態において、以下の態様を提供する。
【０１３０】
１．微小藻類を養殖する方法であって、微小藻類養殖の間、微小藻類懸濁液にＥＭ菌を添加することを特徴とする方法。
【０１３１】
２．微小藻類が、従属栄養性微小藻類または混合栄養性微小藻類であることを特徴とする態様１に記載の方法。
【０１３２】
３．微小藻類が、藍藻類および緑藻類からなるグループから選択されることを特徴とする態様２に記載の方法。
【０１３３】
４．微小藻類が、クロレラ属の種、セネデスムス属の種、モノラフィディウム属の種、またはスピルリナ属の種であることを特徴とする態様２に記載の方法。
【０１３４】
５．微小藻類養殖で用いられる有機炭素源が、糖、有機酸、有機酸塩、アルコール、セルロース加水分解物およびデンプン加水分解物からなるグループから少なくとも１つ選択され、好ましくは、ブドウ糖、果糖、酢酸、酢酸ナトリウム、乳酸、エタノール、メタノールおよびセルロース加水分解物のうちの少なくとも１つであり、より好ましくは、ブドウ糖であることを特徴とする態様２に記載の方法。
【０１３５】
６．用いられる有機炭素源の濃度が、一般に、１ｇ／Ｌ微小藻類懸濁液ないし３０ｇ／Ｌ微小藻類懸濁液、好ましくは、２ｇ／Ｌ微小藻類懸濁液ないし１０ｇ／Ｌ微小藻類懸濁液、に制御されることを特徴とする態様２または３に記載の方法。
【０１３６】
７．ＥＭ菌が、１×１０５個／Ｌ微小藻類懸濁液ないし９×１０８個／Ｌ微小藻類懸濁液、好ましくは、１×１０６個／Ｌ微小藻類懸濁液ないし５×１０８個／Ｌ微小藻類懸濁液、より好ましくは、１×１０６個／Ｌ微小藻類懸濁液ないし１×１０８個／Ｌ微小藻類懸濁液の量、添加されることを特徴とする態様１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
【０１３７】
８．養殖は、１５ないし４０℃の温度で行われ、微小藻類懸濁液は、６ないし１１のｐＨを有することを特徴とする態様１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
【０１３８】
９．養殖が光合成独立栄養性養殖または混合栄養性養殖の場合、照度は１０００ないし２０００００ルクスであることを特徴とする態様１ないし８のいずれか１項に記載の方法。
【０１３９】
１０．養殖の間、窒素源として、ＮＯ３−および／またはＮＯ２−が用いられ、好ましくは、工業排ガスの脱硝から得られた硝酸塩または亜硝酸塩が窒素源として用いられることを特徴とする態様１ないし９のいずれか１項に記載の方法。
【０１４０】
１１．微小藻類養殖のための栄養物流では、窒素源、燐源および炭素源のうちの少なくとも１つが、アルカリ金属栄養塩の形で提供され、養殖の間、微小藻類懸濁液のｐＨが、硝酸および／または亜硝酸で調節されることを特徴とする態様１ないし１０のいずれか１項に記載の方法。
【０１４１】
１２．工業排ガスのＮＯｘを、湿式脱硝によって硝酸に変換することによって硝酸が得られ、湿式脱硝で用いられる吸収溶液が、０．５ｍ％ないし５８ｍ％硝酸、好ましくは１０ｍ％ないし２５ｍ％硝酸、０．００１ｍ％ないし２５ｍ％過酸化水素、好ましくは０．１ｍ％ないし１ｍ％過酸化水素、および、残余の水からなることを特徴とする/態様１ないし１１のいずれか１項に記載の方法。
【０１４２】
１３．微小藻類の養殖と、工業排ガスの脱硝とを総合的に行う方法であって、
（１）微小藻類を養殖する養殖ステップと、
（２）ステップ（１）から得られた微小藻類懸濁液を、湿微小藻類（微小藻類生物資源）と残留養殖溶液とに分離する分離ステップと、
（３）ステップ（２）から得られた残留養殖溶液で、工業排ガスを脱硝するＮＯｘ固定ステップと、
（４）随意的に、ステップ（２）から得られた微小藻類生物資源を乾燥させて微小藻類生成物を提供する乾燥ステップと、を有し、
ステップ（３）から得られたＮＯｘ固定された栄養物流が、ステップ（１）の微小藻類養殖への窒素源を提供するのに用いられることを特徴とする方法。
【０１４３】
１４．微小藻類養殖のステップ（１）は、態様１ないし１２のいずれか１項に記載の方法を用いて行われることを特徴とする態様１３に記載の方法。
【０１４４】
１５．上記方法は、酸処理を伴い、ステップ（３）は、
（ｉ）工業排ガスのＮＯｘを、硝酸および／または亜硝酸に変換するサブステップと、
（ｉｉ）ステップ（２）から得られた残留養殖溶液を、ステップ（ｉ）から得られた硝酸および／または亜硝酸と混合して、工業排ガスの脱硝を実現するサブステップと、
を有することを特徴とする態様１３または１４に記載の方法。
【０１４５】
１６．上記方法は、アルカリ処理を伴い、ステップ（３）は、
（ｉ’）ステップ（２）から得られた残留養殖溶液を用いて、工業排ガスのＮＯｘを直接固定するサブステップを有することを特徴とする態様１３または１４に記載の方法。
【０１４６】
１７．養殖が光合成独立栄養性養殖または混合栄養性養殖の場合、無機炭素源としてＣＯ２含有ガスが用いられ、好ましくは、ＣＯ２含有ガスは、浄化された工業排ガスであるか、または、ＳＯｘおよびＮＯｘを含まない工業排ガスであることを特徴とする態様１３ないし１６のいずれか１項に記載の方法。
【０１４７】
１８．ＮＯｘ固定された栄養物流では、窒素含有化合物の量は、窒素原子として計算して、０．１−４００ｍｍｏｌ／Ｌ、好ましくは１０−３００ｍｍｏｌ／Ｌ、さらに好ましくは２０−２００ｍｍｏｌ／Ｌであることを特徴とする態様１３ないし１７のいずれか１項に記載の方法。
【０１４８】
１９．工業排ガスは、ＳＯｘを含まないか、または脱硫されていることを特徴とする態様１３ないし１８のいずれか１項に記載の方法。
【０１４９】
２０．微小藻類養殖の遅い段階の間、ＣＯ２またはｐＨ調節剤を、提供しないかまたは少ししか提供せずに、微小藻類懸濁液は微小藻類代謝によって養殖の最後にアルカリ性になり、ここで、アルカリ金属栄養塩は、アルカリ金属硝酸塩、アルカリ金属亜硝酸塩、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属炭酸水素塩、アルカリ金属燐酸塩、およびアルカリ金属燐酸水素塩、のうちの任意の１つであるか、またはその組み合わせであり、好ましくは、アルカリ金属硝酸塩および／またはアルカリ金属亜硝酸塩であることを特徴とする態様１３ないし１９のいずれか１項に記載の方法。
【０１５０】
別の一形態において、本発明は、以下の態様を提供する。
【０１５１】
１．微小藻類を養殖する方法であって、微小藻類養殖のための栄養物流では、窒素源、燐源および炭素源のうちの少なくとも１つが、アルカリ金属栄養塩の形で提供され、養殖の間、微小藻類懸濁液のｐＨが、硝酸および／または亜硝酸で調節されることを特徴とする方法。
【０１５２】
２．微小藻類を養殖する方法であって、微小藻類養殖の間、微小藻類懸濁液にＥＭ菌を添加することを特徴とする態様１に記載の方法。
【０１５３】
３．ＥＭ菌が、１×１０５個／Ｌ微小藻類懸濁液ないし９×１０８個／Ｌ微小藻類懸濁液、好ましくは、１×１０６個／Ｌ微小藻類懸濁液ないし５×１０８個／Ｌ微小藻類懸濁液、より好ましくは、１×１０６個／Ｌ微小藻類懸濁液ないし１×１０８個／Ｌ微小藻類懸濁液の量、添加されることを特徴とする態様２に記載の方法。
【０１５４】
４．微小藻類が、従属栄養性微小藻類または混合栄養性微小藻類であることを特徴とする態様１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
【０１５５】
５．微小藻類が、藍藻類および緑藻類からなるグループから選択され、好ましくは、微小藻類が、クロレラ属の種、セネデスムス属の種、モノラフィディウム属の種、またはスピルリナ属の種であることを特徴とする態様１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
【０１５６】
６．工業排ガスのＮＯｘを、湿式脱硝によって硝酸に変換することによって硝酸が得られ、湿式脱硝で用いられる吸収溶液が、０．５ｍ％ないし５８ｍ％硝酸、好ましくは１０ｍ％ないし２５ｍ％硝酸、０．００１ｍ％ないし２５ｍ％過酸化水素、好ましくは０．１ｍ％ないし１ｍ％過酸化水素、および、残余の水からなることを特徴とする態様１ないし５のいずれか１項に記載の方法。
【０１５７】
７．用いられる有機炭素源が、糖、有機酸、有機酸塩、アルコール、セルロース加水分解物およびデンプン加水分解物からなるグループから少なくとも１つ選択されることを特徴とする態様４に記載の方法。
【０１５８】
８．有機炭素源が、１ｇ／Ｌ微小藻類懸濁液ないし３０ｇ／Ｌ微小藻類懸濁液の濃度で用いられることを特徴とする態様４に記載の方法。
【０１５９】
９．養殖が光合成独立栄養性養殖または混合栄養性養殖の場合、照度は１０００ないし２０００００ルクスであることを特徴とする態様１に記載の方法。
【０１６０】
１０．微小藻類の養殖と、工業排ガスの脱硝とを総合的に行う方法であって、
（１）微小藻類を養殖する養殖ステップと、
（２）ステップ（１）から得られた微小藻類懸濁液を、湿微小藻類（微小藻類生物資源）と残留養殖溶液とに分離する分離ステップと、
（３）ステップ（２）から得られた残留養殖溶液で、工業排ガスを脱硝するＮＯｘ固定ステップであって、
（ｉ）工業排ガスのＮＯｘを、硝酸および／または亜硝酸に変換するサブステップと、
（ｉｉ）ステップ（２）から得られた残留養殖溶液を、ステップ（ｉ）から得られた硝酸および／または亜硝酸と混合して、工業排ガスの脱硝を実現するサブステップと、
を有するステップと、
（４）随意的に、ステップ（２）から得られた微小藻類生物資源を乾燥させて微小藻類生成物を提供する乾燥ステップと、を有し、
ステップ（３）から得られたＮＯｘ固定された栄養物流が、ステップ（１）の微小藻類養殖への窒素源を提供するのに用いられることを特徴とする方法。
【０１６１】
１１．ステップ（２）において、工業排ガスのＮＯｘが、湿式脱硝によって硝酸に変換され、湿式脱硝で用いられる吸収溶液が、０．５ｍ％ないし５８ｍ％硝酸、好ましくは１０ｍ％ないし２５ｍ％硝酸、０．００１ｍ％ないし２５ｍ％過酸化水素、好ましくは０．１ｍ％ないし１ｍ％過酸化水素、および、残余の水からなることを特徴とする態様１０に記載の方法。
【０１６２】
１２．微小藻類養殖のステップ（１）は、態様１ないし９のいずれか１項に記載の方法を用いて行われることを特徴とする態様１０または１１に記載の方法。
【０１６３】
１３．ステップ（１）の栄養物流において、窒素源が、アルカリ金属硝酸塩および／またはアルカリ金属亜硝酸塩の形で提供されることを特徴とする態様１０ないし１２のいずれか１項に記載の方法。
【０１６４】
１４．追加の微小藻類養殖ステップを含み、このステップは、総合的に行う方法の最初の段階で微小藻類を提供し、および／または、微小藻類養殖ステップ（１）で微小藻類が補足を必要とするときに補足的な微小藻類を提供することを特徴とする態様１０ないし１３のいずれか１項に記載の方法。
【０１６５】
１５．上記追加の微小藻類養殖ステップは、微小藻類養殖ステップ（１）とは独立した別個の方法であり、必要に応じて、微小藻類養殖ステップ（１）に微小藻類を投入することを特徴とする態様１４に記載の方法。
【０１６６】
１６．上記追加の微小藻類養殖ステップは、総合的に行う方法に組み込まれており、微小藻類養殖ステップ（１）の上流に置かれることを特徴とする態様１４に記載の方法。
【０１６７】
１７．微小藻類の養殖と、工業排ガスの脱硝とを総合的に行う方法に用いられるシステムであって、随意的に上流から下流まで、
脱硝を行うのとＮＯｘ固定された栄養物流を提供するのとに用いられるＮＯｘ固定ユニットと、
ＮＯｘ固定された栄養物流で微小藻類を養殖するのに用いられる微小藻類養殖装置と、
微小藻類養殖装置から得られた微小藻類懸濁液を微小藻類生物資源と残留養殖溶液とに分離するのに用いられる分離器と、
分離器から得られた残留養殖溶液を、方法の上流にリサイクルして、工業排ガスのＮＯｘを固定するのに用いられるリサイクルラインと、
随意的に、微小藻類生物資源を乾燥させて微小藻類生成物を提供するのに用いられる乾燥器と、
を有することを特徴とするシステム。
【０１６８】
１８．ＮＯｘ吸収ユニットは、ＮＯｘ含有工業排ガスの入口と、残留養殖溶液の入口と、ＮＯｘ固定された栄養物流の出口と、浄化された工業排ガスの出口とを有し、
微小藻類養殖装置は、ＮＯｘ固定された栄養物流の入口と、微小藻類種の入口と、微小藻類懸濁液の出口とを有し、
分離器は、微小藻類懸濁液の入口と、微小藻類生物資源の出口と、残留養殖溶液の出口とを有し、
リサイクルラインは、分離器の残留養殖溶液の出口と、ＮＯｘ吸収ユニットの残留養殖溶液の入口とをリンクすることを特徴とする態様１７に記載のシステム。
【０１６９】
１９．ＮＯｘ吸収ユニットは、脱硝反応器と、ＮＯｘ固定された栄養物流調製装置とを有することを特徴とする態様１８に記載のシステム。
【０１７０】
２０．追加の微小藻類養殖装置を有し、この装置は、総合的に行う方法の最初の段階で、システムに微小藻類を提供し、および／または、微小藻類養殖装置で微小藻類が補足を必要とするときに補足的な微小藻類を提供することを特徴とする態様１８または１９に記載のシステム。
【０１７１】
〔実施例〕
以下の実施例によって本発明をさらに説明する。
【０１７２】
微小藻類懸濁液の光学密度の測定（ＯＤ６８０値）：分光測光法によって測定し、対照として蒸留水を用い、６８０ｎｍの波長で微小藻類懸濁液による光学吸収を測定し、これを微小藻類濃度の指標として用いた。
【０１７３】
溶液の窒素含有量の測定：水溶液中のＮＯ３−含有量またはＮＯ２−含有量を測定するために、イオンクロマトグラフＭｏｄｅｌ  ＩＣＳ３０００（Ｄｉｏｎｅｘ  ｃｏｍｐａｎｙ，米国）を用い、このクロマトグラフは、ＥＧ４０溶離液生成器、電気伝導率検出器およびカミーリオンクロマトグラフワークステーションを備えていた。Ｍｏｄｅｌ  Ｉｏｎｐａｃ  ＡＳ１１−ＨＣ分離カラム（２５０ｍｍ×内径４ｍｍ）；Ｍｏｄｅｌ  Ｉｏｎｐａｃ  ＡＧ１１ガードカラム（５０ｍｍ×内径４ｍｍ）；ＡＳＲＳ−ＵＬＴＲＡ陰イオン自己生成抑制器。溶離液：ＫＯＨ溶液、流速１ｍｌ／分、溶離液濃度３０ｍｍｏｌ／Ｌ、供給体積６０μＬ、カラム温度３０℃、抑制電流１００ｍＡ、ピーク面積定量のための外部標準法。
【０１７４】
菌の計数：以下のステップによって行った：
１．サンプルを洗浄する：サンプルを１ｍｌ取り、１×ＰＢＳで２回ないし３回洗浄する、
２．準備的に分離する：微小藻類と菌との間に種々の遠心力を用いて１０００ｒｐｍで２分、遠心分離し、微小藻類を準備的に分離し（菌は上澄みにあり、微小藻類は沈殿する）、随意的に、より高い微小藻類含有量のためには、このステップをくり返す、
３．上澄みを収集し、上澄み中の微小藻類の量は無視できるほどであり、８０００ｒｐｍで５分、遠心分離し、上澄みを廃棄する、
４．５００μｌの菌膜浸透剤で沈殿を再度懸濁させ、室温で１５分反応させる、
５．８０００ｒｐｍで５分、遠心分離し、菌溶液を１×ＰＢＳで２回洗浄する、
６．１００μｌの１×ＰＢＳを加えることによって菌を再度懸濁させ、また、５μｌのＰＩ染色液の原液を加え、室温で３０分反応させる、
７．蛍光顕微鏡で菌を観察して計数し、ここで、４つの大きな格子の中の最大の菌量を１０００個に制限し、また、最大の菌量が１０００個より大きい場合は、菌溶液を一定倍数希釈して再計数した。
【０１７５】
８．計算公式：
測定された溶液中の菌密度＝計数結果／４×希釈倍数×１０４個／ｍｌ。
【０１７６】
【表１】
0006668326.tif 000002
【０１７７】
【表２】
0006668326.tif 000003
【０１７８】
微小藻類の培地：培地の成分を表１ないし表５に示した。
【０１７９】
本発明では、脱硝の活性は、処理前の工業排ガス中のＮＯｘ含有量に対する、処理後の工業排ガス中のＮＯｘ含有量の、モル比を意味する。
【０１８０】
【表３】
0006668326.tif 000004
【０１８１】
【表４】
0006668326.tif 000005
【０１８２】
【表５】
0006668326.tif 000006
【０１８３】
【表６】
0006668326.tif 000007
【０１８４】
【表７】
0006668326.tif 000008
【０１８５】
〔実施例１〕
本実施例は、光合成独立栄養性養殖に対するＥＭ菌の添加の影響を説明する。
【０１８６】
ＢＧ１１培地（表１に係る栄養成分を有し、滅菌無し）を用いて、２０ないし３０℃に制御された温度で、クロレラ属の種を養殖した。養殖のために、圧縮空気とＣＯ２とを供給した。微小藻類懸濁液がｐＨ＞１０の場合、ＣＯ２を供給し、微小藻類懸濁液がｐＨ＜７．５の場合、ＣＯ２の供給を止めた。養殖には自然の日光を用いた。昼間の照度は最大で６００００ルクスまで制御した。毎日、微小藻類懸濁液のＯＤ６８０値を検出した。１４日間の連続養殖の後に収穫した。養殖が終わる１日前に、ＣＯ２含有混合ガスの供給を止めた。そして、遠心分離によって微小藻類生物資源と残留養殖溶液とを得た。微小藻類の成長曲線を図１に示した。図１の２つの試験は、２つの試験のうちの一方が、ＥＭ菌を添加しなかったもので、２つの試験のうちの他方が、ＥＭ菌を、３．６×１０６個の細胞／Ｌ微小藻類懸濁液の量だけ添加したものであることを除いて、実質的には同じであった。ＥＭ菌を添加しての試験に関し、養殖の間、観察された微小藻類懸濁液の菌の計数は、＜６．７×１０６個の細胞／ｍＬ微小藻類懸濁液であった。養殖の終わりに、微小藻類懸濁液のｐＨが自然に９．８まで増加した。図１から、光合成独立栄養性養殖条件では、ＥＭ菌を添加することで微小藻類の成長が促進されたことがわかるであろう。
【０１８７】
実施例２ないし５は、混合栄養性養殖において微小藻類に添加されたＥＭ菌の影響を説明する。
【０１８８】
〔実施例２〕
ＢＧ１１培地（表１に係る栄養成分を有し、滅菌無し）を用いて、２０ないし３０℃に制御された温度で、養殖の間に２ｇ／Ｌのブドウ糖を添加して、クロレラ属の種を養殖した。養殖のために、圧縮空気とＣＯ２とを供給した。微小藻類懸濁液がｐＨ＞１０の場合、ＣＯ２を供給し、微小藻類懸濁液がｐＨ＜７．５の場合、ＣＯ２の供給を止めた。養殖には自然の日光を用いた。昼間の照度は最大で６００００ルクスまで制御した。毎日、微小藻類懸濁液のＯＤ６８０値を検出した。微小藻類の成長曲線を図２に示した。ＥＭを、３．６×１０６個の細胞／Ｌ微小藻類懸濁液の量だけ添加した。養殖の間、観察された微小藻類懸濁液の菌の計数は、＜８×１０６個の細胞／ｍＬ微小藻類懸濁液であった。１４日間の連続養殖の後に収穫した。養殖が終わる１日前に、ＣＯ２含有煙道ガスの供給を止めて、微小藻類懸濁液のｐＨが自然に９．４まで増加した。そして、遠心分離によって微小藻類生物資源と残留養殖溶液とを得た。
【０１８９】
〔実施例３〕
本実施例は、ＥＭが、１．８×１０７個の細胞／Ｌ微小藻類懸濁液の量だけ添加したこと以外は、実施例２と実質的には同じであった。ＥＭの添加後、養殖の安定状態の間に、観察された微小藻類懸濁液の菌の計数は、＜１×１０７個の細胞／ｍＬ微小藻類懸濁液であった。養殖の終わりに、微小藻類懸濁液のｐＨが自然に９．３まで増加した。微小藻類の成長曲線を図２に示した。
【０１９０】
〔実施例４〕
本実施例は、ＥＭが、３．６×１０７個の細胞／Ｌ微小藻類懸濁液の量だけ添加したこと以外は、実施例２と実質的には同じであった。ＥＭの添加後、養殖の安定状態の間に、観察された微小藻類懸濁液の菌の計数は、＜２×１０７個の細胞／ｍＬ微小藻類懸濁液であった。養殖の終わりに、微小藻類懸濁液のｐＨが自然に８．９まで増加した。微小藻類の成長曲線を図２に示した。
【０１９１】
〔実施例５〕
本実施例は、ＥＭが、７．２×１０７個の細胞／Ｌ微小藻類懸濁液の量だけ添加したこと以外は、実施例２と実質的には同じであった。養殖の間、観察された微小藻類懸濁液の菌の計数は、＜５．８×１０７個の細胞／ｍＬ微小藻類懸濁液であった。養殖の終わりに、微小藻類懸濁液のｐＨが自然に８．７まで増加した。微小藻類の成長曲線を図２に示した。
【０１９２】
〔比較例１〕
本例は、ＥＭを添加しなかったこと以外は、実施例２と実質的には同じであった。養殖の間、観察された微小藻類懸濁液の菌の計数は、最大で１．２×１０８個の細胞／ｍＬ微小藻類懸濁液までであった。養殖の終わりに、微小藻類懸濁液のｐＨが自然に７．９まで増加した。微小藻類の成長曲線を図２に示した。
【０１９３】
図２から、混合栄養性養殖条件では、ＥＭ菌を添加することで微小藻類の成長が促進されたことがわかるであろう。
【０１９４】
実施例６ないし８は、微小藻類による、硝酸塩および亜硝酸塩の代謝を説明する。
【０１９５】
〔実施例６〕
ＢＧ１１培地（表１に係る栄養成分を有し、滅菌無し）を用いて、２０ないし３０℃に制御された温度で、クロレラ属の種を養殖した。養殖のために、圧縮空気とＣＯ２とを供給した。微小藻類懸濁液がｐＨ＞１０の場合、ＣＯ２を供給し、微小藻類懸濁液がｐＨ＜７．５の場合、ＣＯ２の供給を止めた。養殖には自然の日光を用いた。昼間の照度は最大で６００００ルクスまで制御した。毎日、微小藻類懸濁液のＯＤ６８０値を検出した。１４日間、連続養殖を行った。微小藻類の成長曲線を図３に示した。
【０１９６】
〔実施例７〕
本実施例は、培地中の１．５ｇ／Ｌの硝酸ナトリウムを、１．３５ｇ／Ｌの亜硝酸ナトリウムおよび０．１５ｇ／Ｌの硝酸ナトリウムに置き換えたこと以外は、実施例６と実質的には同じであった。微小藻類の成長曲線を図３に示した。
【０１９７】
〔実施例８〕
本実施例は、養殖される微小藻類がモノラフィディウム属の種であること以外は、実施例７と実質的には同じであった。微小藻類の成長曲線を図３に示した。
【０１９８】
図３から、選択された微小藻類種が硝酸塩または亜硝酸塩を用いて良好に成長することができたことがわかるであろう。
【０１９９】
実施例９ないし１６は、大量の有機炭素源を添加した場合の、微小藻類による無機窒素源の代謝に対するＥＭ菌の影響を説明する。
【０２００】
〔実施例９〕
まず、ＢＧ１１培地（表１に係る栄養成分を有し、滅菌無し）を用いて、クロレラ属の種を養殖した。ＯＤ６８０値が４に達したときに、表４に規定したような従属栄養性培地栄養成分の量を一旦補足した。温度を２０ないし３０℃に制御した。養殖のために、圧縮空気とＣＯ２とを供給した。微小藻類懸濁液がｐＨ＞１０の場合、ＣＯ２を供給し、微小藻類懸濁液がｐＨ＜７．５の場合、ＣＯ２の供給を止めた。養殖には自然の日光を用いた。昼間の照度は最大で６００００ルクスまで制御した。２ｇ／Ｌのブドウ糖を添加し、ＥＭ菌を、２．９×１０７個の細胞／Ｌ微小藻類懸濁液の量だけ添加した。毎日、微小藻類懸濁液のＯＤ６８０値を検出した。養殖の１日後に、１０ｇ／Ｌのブドウ糖を再度添加し、ＥＭ菌を、３．６×１０７個の細胞／Ｌ微小藻類懸濁液の量だけ補足した。養殖の間、観察された微小藻類懸濁液の菌の計数は、最大で９．７×１０６個の細胞／ｍＬ微小藻類懸濁液までであった。８日間の連続養殖の後に収穫した。ブドウ糖の最後の添加の後に、ＣＯ２の供給を止めた。養殖の終わりに、微小藻類懸濁液のｐＨは８．６であった。遠心分離によって微小藻類生物資源と残留養殖溶液とを得た。残留養殖溶液の分析は、ＮＯ３−とＮＯ２−との総含有量が＜１０μｇ／ｇであることを示した。微小藻類の成長曲線を図４に示した。
【０２０１】
〔実施例１０〕
本実施例は、養殖される微小藻類がモノラフィディウム属の種であること以外は、実施例９と実質的には同じであった。養殖の間、観察された微小藻類懸濁液の菌の計数は、最大で４．６×１０７個の細胞／ｍＬ微小藻類懸濁液までであった。養殖の終わりに、微小藻類懸濁液のｐＨが自然に８．２まで増加した。残留養殖溶液の分析は、ＮＯ３−とＮＯ２−との総含有量が＜２００μｇ／ｇであることを示した。微小藻類の成長曲線を図４に示した。
【０２０２】
〔実施例１１〕
本実施例は、以下の点以外は、実施例９と実質的には同じであった：ＥＭ菌の第一次の添加の量は、７．９×１０７個の細胞／Ｌ微小藻類懸濁液であり、ＥＭ菌の第二次の添加はせず、また、ブドウ糖の第二次の添加の量は、３０ｇ／Ｌであり、ＥＭ菌の第三次の添加はしなかった。養殖の間、観察された微小藻類懸濁液の菌の計数は、最大で２．６×１０７個の細胞／ｍＬ微小藻類懸濁液までであった。養殖の終わりに、微小藻類懸濁液のｐＨが自然に８．２まで増加した。残留養殖溶液の分析は、ＮＯ３−とＮＯ２−との総含有量が＜１０μｇ／ｇであることを示した。微小藻類の成長曲線を図４に示した。
【０２０３】
〔実施例１２〕
本実施例は、養殖される微小藻類がモノラフィディウム属の種であること以外は、実施例１１と実質的には同じであった。養殖の間、観察された微小藻類懸濁液の菌の計数は、最大で５．２×１０７個の細胞／ｍＬ微小藻類懸濁液までであった。養殖の終わりに、微小藻類懸濁液のｐＨが自然に７．８まで増加した。残留養殖溶液の分析は、ＮＯ３−とＮＯ２−との総含有量が＜２００μｇ／ｇであることを示した。微小藻類の成長曲線を図４に示した。
【０２０４】
〔比較例２〕
本例は、ＥＭを添加しなかったこと以外は、実施例９と実質的には同じであった。養殖の間、観察された微小藻類懸濁液の菌の計数は、最大で１３．６×１０８個の細胞／ｍＬ微小藻類懸濁液までであった。養殖の終わりに、微小藻類懸濁液のｐＨが自然に７．２まで増加した。微小藻類の成長曲線を図４に示した。
【０２０５】
図４から、ＥＭ菌を添加することで微小藻類の成長が促進され、無機窒素源を迅速に消費したことがわかるであろう。
【０２０６】
〔実施例１３〕
まず、ＢＧ１１培地（表１に係る栄養成分を有し、滅菌無し）を用いて、クロレラ属の種を養殖した。ＯＤ６８０値が４に達したときに、表４に規定したような従属栄養性培地栄養成分の量を一旦補足した。温度を２０ないし３０℃に制御した。養殖のために、圧縮空気とＣＯ２とを供給した。微小藻類懸濁液がｐＨ＞１０の場合、ＣＯ２を供給し、微小藻類懸濁液がｐＨ＜７．５の場合、ＣＯ２の供給を止めた。養殖には自然の日光を用いた。昼間の照度は最大で６００００ルクスまで制御した。クロレラ属の種の接種後、養殖は、まず、照明での独立栄養性条件で２日間行った。その後、２ｇ／Ｌのブドウ糖を添加し、ＥＭ菌を、１．８×１０８個の細胞／Ｌ微小藻類懸濁液の量だけ添加した。毎日、微小藻類懸濁液のＯＤ６８０値を検出した。養殖の３日後に、１０ｇ／Ｌのブドウ糖を再度添加し、ＥＭ菌を、１．８×１０８個の細胞／Ｌ微小藻類懸濁液の量だけ補足した。養殖の２日後に、１０ｇ／Ｌのブドウ糖を再度補足した。養殖の間、観察された微小藻類懸濁液の菌の計数は、最大で２．９×１０７個の細胞／ｍＬ微小藻類懸濁液までであった。１４日間の連続養殖の後に収穫した。ブドウ糖の最後の添加の後に、ＣＯ２の供給を止めた。養殖の終わりに、微小藻類懸濁液のｐＨは９．２であった。遠心分離によって微小藻類生物資源と残留養殖溶液とを得た。残留養殖溶液の分析は、ＮＯ３−とＮＯ２−との総含有量が＜１０μｇ／ｇであることを示した。微小藻類の成長曲線を図５に示した。
【０２０７】
〔実施例１４〕
本実施例は、以下の点以外は、実施例１３と実質的には同じであった：ＥＭ菌の第二次の添加はせず、また、ブドウ糖の第二次の添加の量は、３０ｇ／Ｌであり、ＥＭ菌の第三次の添加はしなかった。養殖の間、観察された微小藻類懸濁液の菌の計数は、最大で２．９×１０７個の細胞／ｍＬ微小藻類懸濁液までであった。養殖の終わりに、微小藻類懸濁液のｐＨが自然に９．３まで増加した。残留養殖溶液の分析は、ＮＯ３−とＮＯ２−との総含有量が＜１０μｇ／ｇであることを示した。微小藻類の成長曲線を図５に示した。
【０２０８】
〔実施例１５〕
本実施例は、ＢＧ１１培地中のＮａＮＯ３をＫＮＯ３に置き換え、ＫＮＯ３を０．５ｇ／Ｌの量だけ添加したこと以外は、実施例１３と実質的には同じであった。養殖の間、観察された微小藻類懸濁液の菌の計数は、最大で１．３×１０７個の細胞／ｍＬ微小藻類懸濁液までであった。養殖の終わりに、微小藻類懸濁液のｐＨが自然に９．４であった。残留養殖溶液の分析は、ＮＯ３−とＮＯ２−との総含有量が＜１０μｇ／ｇであることを示した。微小藻類の成長曲線を図５に示した。
【０２０９】
〔実施例１６〕
本実施例は、ＢＧ１１培地中のＮａＮＯ３をＫＮＯ３に置き換え、ＫＮＯ３を０．５ｇ／Ｌの量だけ添加したこと以外は、実施例１４と実質的には同じであった。養殖の間、観察された微小藻類懸濁液の菌の計数は、最大で１．７×１０７個の細胞／ｍＬ微小藻類懸濁液までであった。養殖の終わりに、微小藻類懸濁液のｐＨが自然に９．３であった。残留養殖溶液の分析は、ＮＯ３−とＮＯ２−との総含有量が＜１０μｇ／ｇであることを示した。微小藻類の成長曲線を図５に示した。
【０２１０】
図５から、窒素源として硝酸カリウムまたは硝酸ナトリウムを用い、ＥＭ菌を添加することで微小藻類の成長が促進されたことがわかるであろう。
【０２１１】
実施例１７および１８は、微小藻類養殖から得られた残留養殖溶液を用いてのＮＯｘの固定、および、ＮＯｘ固定された溶液を用いての連続微小藻類養殖を説明する。
【０２１２】
〔実施例１７〕
Ｏ３の補助によって、ＮＯｘを吸収した。
【０２１３】
実際の煙道ガスをシミュレーションするために、ＮＯ２およびＮＯの混合ガスを用いた。搬送ガスとして圧縮空気を用いた。ＮＯｘの流速は０．３Ｌ／分であった。Qingdao Xin Mei purification equipment Co., Ltdから利用可能なModel XM-Y movable ozonizerによってＯ３含有ガスを提供し、流速は１Ｌ／分であった。総流速１５０Ｌ／ｈまで、空気を混合した。入口および出口でガスのＮＯｘ濃度を測定した。ＮＯｘ固定率は、
ＮＯｘ固定率＝（１−出口でのＮＯｘ濃度／入口でのＮＯｘ濃度）×１００％
で計算され、
ここで、入口での総ＮＯｘ濃度は、実質的に、６２０ｍｇ／ｍ３（ＮＯ濃度およそ６００ｍｇ／ｍ３、ＮＯ２濃度およそ２０ｍｇ／ｍ３）で安定していた。
【０２１４】
フローチャートを図６に示した。吸収カラムは直径１００ｍｍ、高さ７００ｍｍであった。カラムの底には篩ガス分配器が備えられた。実施例１６から生成された残留養殖溶液の３Ｌをカラムに含有させた。操作の間、吸収カラムに、ＮＯｘ混合ガスが直接供給された。２２時間後に操作を止めた。カラム内の残留養殖溶液を取り出し、測定されたＮＯ３−およびＮＯ２−の総含有量は５９００μｇ／ｇであった。
【０２１５】
ＮＯｘ固定された溶液を用いて微小藻類を養殖した。
【０２１６】
クロレラ属の種を養殖するための微小藻類培地として上記のＮＯｘ固定された溶液を用い、ここで、窒素源以外の栄養物質は、ＢＧ１１培地を参照した。養殖処理の他の部分は実施例１６と同様に行った。養殖の間、観察された微小藻類懸濁液の菌の計数は、最大で１．８×１０７個の細胞／ｍＬ微小藻類懸濁液までであった。１４日間の連続養殖の後に収穫した。ブドウ糖の最後の添加の後に、ＣＯ２の供給を止めた。養殖の終わりに、微小藻類懸濁液のｐＨは９．１であった。遠心分離によって微小藻類生物資源と残留養殖溶液とを得た。残留養殖溶液の分析は、ＮＯ３−とＮＯ２−との総含有量が＜１０μｇ／ｇであることを示した。図７から、養殖栄養物溶液としてＮＯｘ固定された栄養物流を用いて、ＥＭ菌の添加後に微小藻類の成長が促進され、それによって、微小藻類懸濁液中のＮＯ３−およびＮＯ２−が再び固定され、微小藻類懸濁液がアルカリ性に戻り、それによって、工業排ガス脱硝のためのアルカリ性固定溶液としてさらに用いられることがわかるであろう。
【０２１７】
〔実施例１８〕
本実施例は、吸収カラムに、実施例１０から得られた、３Ｌの残留養殖溶液が含有されていたこと以外は、実施例１７と実質的には同じであった。固定の２２時間後に、カラムの残留養殖溶液を取り出し、それを測定すると、ＮＯ３−とＮＯ２−との総含有量は５８００μｇ／ｇであった。
【０２１８】
ＮＯｘ固定された溶液を用いて微小藻類を養殖した。
【０２１９】
モノラフィディウム属の種を養殖するための微小藻類培地として上記のＮＯｘ固定された溶液を用い、ここで、窒素源以外の栄養物質は、ＢＧ１１培地を参照した。養殖処理の他の部分は実施例１０と同様に行った。養殖の間、観察された微小藻類懸濁液の菌の計数は、最大で９．２×１０６個の細胞／ｍＬ微小藻類懸濁液までであった。８日間の連続養殖の後に収穫した。ブドウ糖の最後の添加の後に、ＣＯ２含有煙道ガスの供給を止めた。養殖の終わりに、微小藻類懸濁液のｐＨは８．７であった。遠心分離によって微小藻類生物資源と残留養殖溶液とを得た。残留養殖溶液の分析は、ＮＯ３−とＮＯ２−との総含有量が＜２００μｇ／ｇであることを示した。図８から、養殖栄養物溶液としてＮＯｘ固定された栄養物流を用いて、ＥＭ菌の添加後に微小藻類の成長が促進され、それによって、微小藻類懸濁液中のＮＯ３−およびＮＯ２−が再び固定され、微小藻類懸濁液がアルカリ性に戻り、それによって、工業排ガス脱硝のためのアルカリ性固定溶液としてさらに用いられることがわかるであろう。
【０２２０】
実施例１９は、光のない従属栄養性条件で微小藻類の成長に対するＥＭ菌の影響を説明する。
【０２２１】
〔実施例１９〕
本実施例は、光のない条件で微小藻類を養殖したこと以外は、実施例９と実質的には同じであった。養殖の終わりに微小藻類懸濁液のｐＨを測定すると７．７であった。微小藻類の成長曲線を図９に示した。
【０２２２】
〔比較例３〕
本例は、ＥＭ菌によるＮＯｘの同化を説明する。
【０２２３】
本例は、以下のこと以外は、実施例９と実質的には同じであった：ＥＭ菌の養殖のみを行い、養殖の前に培地を滅菌し、培地はなおもＢＧ１１（表１）であり、ＮＯ３−の最初の濃度は６９００μｇ／ｇであり、養殖は１４日間続けた。養殖の終わりでの分析は、ＮＯ３−とＮＯ２−との総含有量が５６００μｇ／ｇであることを示した。成長の間に、ＥＭ菌は、微小藻類の速度よりもはるかに遅い速度で、無機窒素源を消費したことがわかるであろう。
【０２２４】
〔実施例２０〕
本実施例は、アルカリ性残留養殖溶液を用いてのＮＯｘの固定を説明する。
【０２２５】
実施例１４からのアルカリ性残留養殖溶液の３Ｌについて、カリウムイオンとナトリウムイオンの濃度を分析した。同一のカリウムイオン濃度とナトリウムイオン濃度を有する水溶液３Ｌを調製し、ここで、対となる陰イオンはＨＣＯ３−およびＣＯ３２−であった。調製された水溶液は、ｐＨが９．２７であり、実施例１４からのアルカリ性残留養殖溶液のｐＨと実質的には同じであった。上記アルカリ性残留養殖溶液および調製された水溶液をそれぞれ、実施例１７の処理を用いてＮＯｘを固定するための固定溶液として用いた。ＮＯｘを固定する効率を示す曲線を図１０に示した。
【０２２６】
図１０から、残留養殖溶液は、調製されたアルカリ性水溶液よりも、ＮＯｘを固定する効率が著しく高いことがわかるであろう。
【０２２７】
〔比較例４〕
本例は、低濃度のＮＨ４ＣＯ３でクロレラ属の種を養殖する効果を説明する。
【０２２８】
ＢＧ１１培地（表１）を用いてクロレラ属の種を養殖し、ＢＧ１１培地の窒素源を、３．３ｍｍｏｌ／Ｌの窒素源濃度を有するＮＨ４ＣＯ３に置き換え、これは、ＢＧ１１培地での窒素源濃度（１７．６ｍｍｏｌ／Ｌ）よりもはるかに低かった。微小藻類種の最初の濃度ＯＤ６８０は０．５であった。養殖のために圧縮空気を供給した。温度は２０ないし３０℃に制御した。養殖の間、養殖には自然の日光を用い、昼間の照度は最大で６００００ルクスまで制御した。成長曲線を図１１に示した。
【０２２９】
〔比較例５〕
本例は、低濃度のＮａＨＣＯ３でクロレラ属の種を養殖する効果を説明する。
【０２３０】
本例は、培地中の窒素源をＮａＨＣＯ３に置き換えたこと以外は、比較例４と実質的には同じであった。毎日、微小藻類懸濁液のＯＤ６８０値を検出した。成長曲線を図１１に示した。
【０２３１】
〔比較例６〕
本例は、特に高い濃度のＮａＮＯ３でクロレラ属の種を養殖する効果を説明する。
【０２３２】
本例は、培地中の窒素源をＮａＮＯ３に置き換えたこと以外は、比較例４と実質的には同じであり、窒素源の濃度は最大で１７６ｍｍｏｌ／Ｌまで増加し、これは、ＢＧ１１培地での窒素源濃度（１７．６ｍｍｏｌ／Ｌ）よりもはるかに高かった。毎日、微小藻類懸濁液のＯＤ６８０値を検出した。成長曲線を図１１に示した。
【０２３３】
〔実施例２０〕
本実施例は、本発明による、クロレラ属の種の独立栄養性養殖の効果を説明する。
【０２３４】
本実施例は、窒素源およびその濃度がなおもＢＧ１１培地の調製に従ったことと、養殖の遅い段階の間にｐＨが１０より高い場合に、ｐＨを適切な範囲に調節するために硝酸を補足したこと以外は、比較例４と実質的には同じである。毎日、微小藻類懸濁液のＯＤ６８０値を検出した。成長曲線を図１１に示した。
【０２３５】
〔実施例２１〕
本実施例は、本発明による、スピルリナ属の種の独立栄養性養殖の効果を説明する。
【０２３６】
Ｚ氏培地（表３）を用いてスピルリナ属の種を養殖した。微小藻類種の最初の濃度ＯＤ６８０は０．３であった。養殖のために圧縮空気を供給した。温度は２０ないし３０℃に制御した。養殖の遅い段階の間にｐＨが１０．５より高い場合に、ｐＨを適切な範囲に調節するために硝酸を補足した。養殖の間、養殖には自然の日光を用い、昼間の照度は最大で６００００ルクスまで制御した。毎日、微小藻類懸濁液のＯＤ６８０値を検出した。成長曲線を図１２に示した。
【０２３７】
〔実施例２２〕
本実施例は、本発明による、クロレラ属の種の混合栄養性養殖（滅菌無し）の効果を説明する。
【０２３８】
本実施例は、クロレラ属の種に対する従属栄養性養殖培地（表４）を用いたこと以外は、比較例４と実質的には同じである。養殖の間、３日ごとに、２ｇ／Ｌのブドウ糖と、５×１０７個の細胞／Ｌ微小藻類懸濁液の量のＥＭ菌とを添加し、ｐＨが１０より高い場合に、ｐＨを適切な範囲に調節するために硝酸を補足した。毎日、微小藻類懸濁液のＯＤ６８０値を検出した。成長曲線を図１１に示した。
【０２３９】
〔実施例２３〕
本実施例は、本発明による、スピルリナ属の種の混合栄養性養殖（滅菌無し）の効果を説明する。
【０２４０】
本実施例は、養殖の間、３日ごとに、２ｇ／Ｌのブドウ糖と、５×１０７個の細胞／Ｌ微小藻類懸濁液の量のＥＭ菌とを添加し、ｐＨが１０．５より高い場合に、ｐＨを適切な範囲に調節するために硝酸を補足したこと以外は、実施例２１と実質的には同じである。毎日、微小藻類懸濁液のＯＤ６８０値を検出した。成長曲線を図１１に示した。
【０２４１】
〔実施例２４〕
本実施例は、本発明による、クロレラ属の種の無菌従属栄養性養殖の効果を説明する。
【０２４２】
本実施例は、比較例４と実質的には同じであり、従属栄養性養殖のためのクロレラ属の種従属栄養性培地（表４）を用いた。微小藻類種の最初の濃度ＯＤ６８０は０．５であった。圧縮空気を供給した。養殖は、光のない、無菌状態で行った。温度は２０ないし３０℃に制御した。ブドウ糖が実質的に消費された場合に、ちょうどよいときに１０ｇ／Ｌのブドウ糖を添加し、ｐＨが１０より高い場合に、ｐＨを適切な範囲に調節するために硝酸を補足した。毎日、微小藻類懸濁液のＯＤ６８０値を検出した。成長曲線を図１１に示した。
【０２４３】
図１１および図１２から、本発明による処理が、微小藻類の成長効率を増加させたことがわかるであろう。養殖の最初の段階に大量の硝酸塩を添加すれば、高濃度の硝酸塩は微小藻類の成長を著しく促進はしないであろう。
【０２４４】
〔実施例２５〕
本実施例は、過酸化水素の分解に対する硝酸またはＨ２Ｏ２の濃度変化の影響を説明する。
【０２４５】
種々の濃度の硝酸／Ｈ２Ｏ２水溶液を調製した。１０日後、Ｈ２Ｏ２の濃度を決定した。それに応じて、種々の濃度の硝酸／Ｈ２Ｏ２水溶液中のＨ２Ｏ２の分解速度を計算し、結果を表６に示した（過酸化水素の濃度はＧＢ１６１６−２００３の処理を参照して測定した）。
【０２４６】
【表８】
0006668326.tif 000009
【０２４７】
表６から、硝酸の濃度の増加または過酸化水素の濃度の増加にもかかわらず、過酸化水素の消失が著しく増加することがわかるであろう。
【０２４８】
〔実施例２６〕
本実施例は、本発明による低濃度のＮＯｘの脱硝の効果を説明する。
【０２４９】
ＮＯの濃度は５００ｐｐｍ（体積）で、ＮＯ２の濃度は２０ｐｐｍ（体積）で、ＮＯ、ＮＯ２および窒素ガスによりシミュレーション排ガスを調製した。吸収溶液は、１５ｍ％硝酸、０．４ｍ％過酸化水素、および、残余の水からなっていた。吸収装置は、直径１００ｍｍ、高さ７００ｍｍのガラスカラムであった。ガラスカラムの底には、直径１６μｍないし３０μｍの穴を持つ篩板が備えられた。カラムは、３０００ｍｌの吸収溶液を含有していた。シミュレーション排ガスの流速は１５０Ｌ／ｈであった。試験は、室温で、大気圧にて行われた。試験結果を表７に示した（ＧＢ／Ｔ１４６４２−２００９の処理を参照し、試験後の吸収溶液には亜硝酸塩は見出されなかった）。
【０２５０】
【表９】
0006668326.tif 000010
【０２５１】
表７から、脱硝の最初の段階では吸収溶液の脱硝活性が非常に低いことがわかるであろう。吸収溶液の脱硝活性は、徐々に、また時間経過に対して持続的に、増加した。１６時間後に、吸収溶液の脱硝活性は安定状態に達し、脱硝率は９０％以上であった。
【０２５２】
〔実施例２７〕
本実施例は、本発明による低濃度のＮＯｘの脱硝の効果を説明する。
【０２５３】
本実施例は、過酸化水素の濃度が１ｍ％で、硝酸の濃度が２５ｍ％であったこと以外は、実施例２６と実質的には同じである。試験結果を表８に示した（ＧＢ／Ｔ１４６４２−２００９の処理を参照し、試験後の吸収溶液には亜硝酸塩は見出されなかった）。
【０２５４】
【表１０】
0006668326.tif 000011
【０２５５】
〔実施例２８〕
本実施例は、本発明による単一カラムを用いた、高濃度のＮＯｘの脱硝の効果を説明する。
【０２５６】
本実施例は、過酸化水素の濃度が０．３ｍ％で、硝酸の濃度が１５ｍ％であり、シミュレーション排ガスが、３２００ｐｐｍ（体積）のＮＯと、１００ｐｐｍ（体積）のＮＯ２を有すること以外は、実施例２６と実質的には同じである。試験結果を表９に示した（ＧＢ／Ｔ１４６４２−２００９の処理を参照し、試験後の吸収溶液には亜硝酸塩は見出されなかった）。
【０２５７】
【表１１】
0006668326.tif 000012
【０２５８】
〔比較例７〕
本例は、高濃度のＨ２Ｏ２を用いた脱硝の効果を説明する。
【０２５９】
本例は、過酸化水素の濃度が２．５ｍ％で、硝酸の濃度が１５ｍ％であったこと以外は、実施例２６と実質的には同じである。試験結果を表１０に示した。
【０２６０】
【表１２】
0006668326.tif 000013
【０２６１】
〔実施例２９〕
本実施例は、本発明によるシステムを用いた酸処理を伴う処理を説明する。
【０２６２】
図１４を参照して、まず、４８０ｐｐｍのＮＯと残余の水とを含む混合ガス１５０Ｌ／ｈを、反応を行うための（０．５％過酸化水素水および１５％希硝酸水溶液を含有する）脱硝反応器１−１に供給し、希硝酸を提供した。硝酸の生産率は０．１９ｋｇ／ｈであった。残留養殖溶液後の浄化されたガスＣを放出した。
【０２６３】
３ｋｇの微小藻類栄養物溶液ＥをＮＯｘ固定栄養物流調製装置１−２に供給し（栄養物溶液は、Ｚ氏培地＋１０ｇ／ＬＮａＮＯ３からなる）、残留養殖溶液Ｆおよび希硝酸で均質に混合し、微小藻類養殖装置２に供給し、そこへ、一定濃度の微小藻類種Ｄを加え、ＯＤ＝０．３の最終の微小藻類懸濁液濃度を示した。微小藻類養殖装置２に、２００Ｌ／ｈの流速で、濃度２％（体積）のＣＯ２を供給し微小藻類懸濁液のｐＨが＜８．５の場合、ＣＯ２の供給を止め、微小藻類懸濁液がｐＨ＞１０．５の場合、ＣＯ２の供給を継続させた。照度は１００００ルクスであった。
【０２６４】
養殖の完了後、微小藻類懸濁液は、濾過および分離のための微小藻類フィルター分離器３に供給され、そこから得られた２．５ｋｇの残留養殖溶液Ｆは、リサイクル養殖のために、ＮＯｘ固定栄養物流調製装置１−２に戻された。濃縮された微小藻類生物資源Ｇの２５０ｇが、乾燥のための乾燥器４に供給され、２５ｇの微小藻類生成物を与えた。
【図面の簡単な説明】
【０２６５】
【図１】光合成独立栄養性養殖による微小藻類の成長を示す曲線を示す。
【図２】混合栄養性養殖による微小藻類の成長を示す曲線を示す。
【図３】窒素源として硝酸塩を用いた微小藻類の成長を示す曲線を示す。
【図４】大量の有機炭素源での微小藻類の成長を示す曲線を示す。
【図５】大量の有機炭素源での微小藻類の成長を示す曲線を示す。
【図６】ＮＯｘ固定方法を示すフローチャートを示す。
【図７】窒素源としてＮＯｘ固定された栄養物流を用いた微小藻類の成長を示す曲線を示す。
【図８】窒素源としてＮＯｘ固定された栄養物流を用いた微小藻類の成長を示す曲線を示す。
【図９】光無しで従属栄養性条件下でＥＭ菌を添加した微小藻類の成長を示す曲線を示す。
【図１０】時間経過に対するＮＯｘ固定速度を示す曲線を示す。
【図１１】種々の条件下でクロレラ属の種の成長を示す曲線を示す。
【図１２】種々の条件下でSpirulina属の種の成長を示す曲線を示す。
【図１３】本発明に係る総合的に行う方法を示す一般的なフローチャートを示す。
【図１４】本発明に係る酸処理を伴う総合的に行う方法を示すフローチャートを示す。
【図１５】本発明に係る追加の光合成独立栄養性養殖と組み合わせた酸処理を伴う総合的に行う方法を示すフローチャートを示す。
【図１】
0006668326.tif 000014
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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