(57)【要約】【課題】メタン資化菌を用いて効率的にメタノールを製造する方法を提供する。【解決手段】メタン資化菌及び培養液を保持させた、吸水性及び通気性を有する担体をリアクター内に充填した状態で、リアクター内にメタンを含む原料ガスを供給して、メタン資化菌によりメタンからメタノールを製造するメタノールの製造方法及びこの方法に使用する装置。担体の含水率は５０ｗ／ｗ％を超え７０ｗ／ｗ％以下、リアクター内の空隙率は５〜２０ｖ／ｖ％であることが好ましい。担体としては織布を好適に使用できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
メタン資化菌及び培養液を保持させた、吸水性及び通気性を有する担体をリアクター内に充填した状態で、リアクター内にメタンを含む原料ガスを供給し、メタン資化菌によりメタンからメタノールを製造するメタノールの製造方法。
【請求項２】
担体が、織布、不織布、繊維、ゼラチン、炭素材料、セラミック材料、ピートモス、多孔性セルロース、水苔、海綿、多孔性ポリエチレン、ウレタンフォームからなる群から選ばれるものである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
原料ガス中のメタン濃度が、１〜５０ｖ／ｖ％である請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
原料ガスが、メタンと空気との混合ガス、メタンと酸素富化空気との混合ガス、又は、メタンと酸素との混合ガスを含むガスである請求項１、２又は３に記載の方法。
【請求項５】
原料ガスを１０〜１００ｍｌ／ｃｍ２／分間の流量でリアクター内に供給する請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
原料ガスが１〜１０ｖ／ｖ％のシクロプロパンを含む請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
担体の含水率が５０ｗ／ｗ％を超え７０ｗ／ｗ％以下である請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
メタン資化菌による反応中に、リアクター内に水を補給する請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
原料ガスと水とを気液接触させた状態で、リアクター内に水を補給する請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
原料ガスとは別に、リアクター内に水を補給する請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
リアクター容量（リットル）当たりの水の補給量を１〜５ｍｌ／Ｌ／分間とする請求項８、９又は１０に記載の方法。
【請求項１２】
担体が直径０．０１〜１ｍｍの糸からなる織布である請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
織布がガーゼである請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
リアクター内における織布の充填率が、乾燥重量で１〜５ｗ／ｖ％である請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
担体を、リアクター内に空隙率５〜２０ｖ／ｖ％となるように充填する請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
さらに、担体に微生物保持剤を保持させる請求項１〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
メタン資化菌による反応中に、リアクター内に培養液を供給する請求項１〜１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
リアクターが、固定層式気相バイオリアクター又は流動層式気相バイオリアクターである請求項１〜１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
メタン資化菌が、メチロカルダム属Ｔ−０２５株（Ｍｅｔｈｙｌｏｃａｌｄｕｍ  ｓｐ．Ｔ−０２５；産業技術総合研究所特許生物寄託センターにＦＥＲＭ  Ｐ−１８６４５として寄託済み）である請求項１〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
メタン資化菌及び培養液を保持させた、吸水性及び通気性を有する担体を充填したリアクターと、リアクター内にメタノールを含む原料ガスを供給する原料ガス供給装置と、リアクターから流出するガスからメタノールを回収するメタノール回収装置とを備えるメタノール製造装置。
【請求項２１】
担体が、織布、不織布、繊維、ゼラチン、炭素材料、セラミック材料、ピートモス、多孔性セルロース、水苔、海綿、多孔性ポリエチレン、ウレタンフォームからなる群より選ばれるものである請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
原料ガス供給装置が、濃度１〜５０ｖ／ｖ％のメタンを含む原料ガスを供給するものである請求項２０又は２１に記載の装置。
【請求項２３】
原料ガス供給装置が、メタンと空気との混合ガス、メタンと酸素富化空気との混合ガス、又は、メタンと酸素との混合ガスを含むガスを供給するものである請求項２０、２１又は２２に記載の装置。
【請求項２４】
原料ガス供給装置が、リアクター内に１０〜１００ｍｌ／ｃｍ２／分間の流量で原料ガスを供給するものである請求項２０〜２３のいずれかに記載の装置。
【請求項２５】
原料ガス供給装置が、１〜１０ｖ／ｖ％のシクロプロパンを含む原料ガスをリアクター内に供給するものである請求項２０〜２４のいずれかに記載の装置。
【請求項２６】
担体の含水率が５０ｗ／ｗ％を超え７０ｗ／ｗ％以下である請求項２０〜２５のいずれかに記載の装置。
【請求項２７】
リアクター内に水を補給する水補給装置を備える請求項２０〜２６のいずれかに記載の装置。
【請求項２８】
水補給装置が、原料ガス供給装置からリアクター内に供給される原料ガスと水とを気液接触させた状態で、リアクター内に水を補給するものである請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
水補給装置が、リアクター容量（リットル）当たりの水補給量が１〜５ｍｌ／Ｌ／分間になるようにリアクター内に水を補給するものである請求項２７又は２８に記載の装置。
【請求項３０】
担体が直径０．０１〜１ｍｍの糸からなる織布である請求項２０〜２９のいずれかに記載の装置。
【請求項３１】
織布がガーゼである請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
リアクター内における織布の充填率が、乾燥重量で１〜５ｗ／ｖ％である請求項３０又は３１に記載の装置。
【請求項３３】
担体がリアクター内に空隙率５〜２０ｖ／ｖ％となるように充填されている請求項２０〜３２のいずれかに記載の装置。
【請求項３４】
担体が微生物保持剤を保持している請求項２０〜３３のいずれかに記載の装置。
【請求項３５】
リアクター内に培養液を供給する培養液供給装置を備える請求項２０〜３４のいずれかに記載の装置。
【請求項３６】
リアクターが、固定層式気相バイオリアクター又は流動層式気相バイオリアクターである請求項２０〜３５のいずれかに記載の装置。
【請求項３７】
メタン資化菌が、メチロカルダム属Ｔ−０２５株（Ｍｅｔｈｙｌｏｃａｌｄｕｍ  ｓｐ．Ｔ−０２５；産業技術総合研究所特許生物寄託センターにＦＥＲＭ  Ｐ−１８６４５として寄託済み）である請求項２０〜３６のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メタン資化菌を用いてメタノールを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、メタンからのメタノール又はジメチルエーテルなどの液体燃料製造は、工業的にはＣＯ及びＨ２ガスを製造した後、高温・高圧下で多段階触媒反応プロセスを経ることにより行われている。しかし、この方法は、高温・高圧を利用するための大規模な設備が必要であるために、中小ガス田には採用し難い。また、高温・高圧を維持するための高エネルギーが必要であるという難点もある。
【０００３】
そこで、温和な条件下でのメタノール合成が検討されている。非特許文献１には、比較的熱安定性のよい金属錯体系触媒によるメタンからメタノールの製造が報告されている。このような最新の報告においてもメタンの酸化によるメタノールの製造は百数十℃の温度を要する。
【０００４】
一方、メタン資化菌が保有するメタンモノオキシゲナーゼ（ＭＭＯ）はこの反応を常温・常圧下で行うことができる。非特許文献２には、ＭＭＯを用いてメタンからメタノールを合成する方法が詳細に記載されている。また、特許文献１は、このような生体機能を利用したアルカノールの製造方法を開示している。同公報においては生体機能を利用したアルカノールの製法として微生物学的方法（発酵法）及び酵素学的方法が提案されている。酵素法は、例えばＭｅｔｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  ｃａｐｕｓｕｌａｔｕｓ  ＢａｔｈやＭｅｔｈｙｌｏｓｉｎｕｓ  ｔｒｉｃｏｓｐｏｒｉｕｍ  ＯＢ３ｂ等のメタン資化菌からＭＭＯを分離し、それを触媒としてメタノールを製造する方法であり、ＭＭＯを酵素触媒とした触媒サイクルによりメタノールの製造を行うことができる。しかし、ＭＭＯは完全に単離する方法が複雑であり、また単離後の活性低下が大きく、不安定な酵素である。また特許文献２（米国Ａｍｏｃｏ社）には単離ＭＭＯを用いたメタノール生産方法が記載されている。
【０００５】
しかし、これらの研究では微生物として活性の低い常温で生育するＯＢ３ｂ株由来のＭＭＯを使用しており、そのメタノール生成速度は実用レベルに達していない。また、現時点での技術レベルでは、単離されたＭＭＯは著しく不安定で、バアイオリアクターへの応用例は殆どない。従って、メタン資化菌内のＭＭＯは、単離されたＭＭＯに較べてはるかに安定であるため、菌体をそのまま触媒として使用できれば、ＭＭＯの長期に亘る活性を利用でき、実用的である。
【０００６】
しかし、メタンから生成されたメタノールは、菌体内に存在するメタノールデヒドロゲナーゼ（ＭＤＨ）により酸化されてギ酸になり、最終的には二酸化炭素にまで酸化されてしまう。特許文献３にはメタン資化菌を用いたｎ−アルカンからｎ−アルカノールの合成において、ＭＤＨのみ選択的に阻害する方法が開示されている。通常菌体内のＭＤＨが活性を持つためには補酵素であるピロロキノリンキノン（ＰＱＱ）が必要である。そこで、ＭＤＨの酸化作用によるメタノールの収率低下を抑制するため、ＰＱＱの阻害剤であるシクロプロパノールで菌を処理することにより、間接的にＭＤＨ活性を阻害し、メタノールの収率を向上させる方法が提案されている。
【０００７】
しかし、この方法は、シクロプロパノールが高価であること、菌体の複雑な処理を要することなどの難点を有する。
【０００８】
非特許文献３には、これらの問題を解決するため、メタノールの沸点以上で生育する好熱性メタン資化菌を単離し、合成されたメタノールは随時蒸発により系外へ排出されるような気相バイオリアクターが提案されている。また特許文献４には、保水性の担体にメタン資化菌を担持させた状態で気相反応によりメタノールを生産する方法が記載されている。
【０００９】
しかし、これらの文献には、具体的な気相バイオリアクターの記載はない。
【００１０】
【特許文献１】
ＵＳＰ５，１９０，８７０
【００１１】
【特許文献２】
ＵＳＰ５，１９２，６７２
【００１２】
【特許文献３】
特開平３−４３０９０
【００１３】
【特許文献４】
特開２００２−３３５９８４
【００１４】
【非特許文献１】
Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｖｏｌ．２８０，２４Ａｐｒｉｌ（１９９８），５６０−５６３
【００１５】
【非特許文献２】
Ｊ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．，２６７（１７）１００２３−１００３３，１９８９
【００１６】
【非特許文献３】
Ｂｉｏ．Ｉｎｄｓｔｒｙ，１９，５１−５６，２００２
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、メタン資化菌を用いて効率的にメタノールを製造する方法を提供することを課題とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明者は研究を重ね、以下の知見を得た。
▲１▼  リアクター内に充填した吸水性及び通気性を有する担体にメタン資化菌及び培養液を保持させた状態で、リアクター内にメタンを含む原料ガスを供給し、気相反応によりメタン資化菌にメタンからメタノールを製造させることにより、極めて効率良くメタノールを製造することができる。
▲２▼  担体の含水率を５０ｗ／ｗ％を超え７０ｗ／ｗ％以下程度となるようにすることにより、メタン資化菌とメタンとの接触効率がよいとともに、メタン資化菌のメタン酸化活性を維持でき、その結果高いメタノール製造速度が得られる。
▲３▼  担体を、運転時のリアクター内の空隙率が５〜２０ｖ／ｖ％程度となるように充填することにより、メタン資化菌を含む培養液と原料ガスとの接触面積が大きくなり、一層高いメタノール製造速度が得られる。
▲４▼  吸水性及び通気性を有する担体として、直径０．０１〜１ｍｍ程度の糸からなる織布を用いることにより、極めて効率よくメタノールを製造することができる。
【００１９】
本発明は上記知見に基づき完成されたものであり、下記のメタノールの製造方法及び装置を提供するものである。
【００２０】
項１．  メタン資化菌及び培養液を保持させた、吸水性及び通気性を有する担体をリアクター内に充填した状態で、リアクター内にメタンを含む原料ガスを供給し、メタン資化菌によりメタンからメタノールを製造するメタノールの製造方法。
【００２１】
項２．  担体が、織布、不織布、繊維、ゼラチン、炭素材料、セラミック材料、ピートモス、多孔性セルロース、水苔、海綿、多孔性ポリエチレン、ウレタンフォームからなる群から選ばれるものである項１に記載の方法。
【００２２】
項３．  原料ガス中のメタン濃度が、１〜５０ｖ／ｖ％である項１又は２に記載の方法。
【００２３】
項４．  原料ガスが、メタンと空気との混合ガス、メタンと酸素富化空気との混合ガス、又は、メタンと酸素との混合ガスを含むガスである項１、２又は３に記載の方法。
【００２４】
項５．  原料ガスを１０〜１００ｍｌ／ｃｍ２／分間の流量でリアクター内に供給する項１〜４のいずれかに記載の方法。
【００２５】
項６．  原料ガスが１〜１０ｖ／ｖ％のシクロプロパンを含む項１〜５のいずれかに記載の方法。
【００２６】
項７．  担体の含水率が５０ｗ／ｗ％を超え７０ｗ／ｗ％以下である項１〜６のいずれかに記載の方法。
【００２７】
項８．  メタン資化菌による反応中に、リアクター内に水を補給する項１〜７のいずれかに記載の方法。
【００２８】
項９．  原料ガスと水とを気液接触させた状態で、リアクター内に水を補給する項８に記載の方法。
【００２９】
項１０．  原料ガスとは別に、リアクター内に水を補給する項８に記載の方法。
【００３０】
項１１．  リアクター容量（リットル）当たりの水の補給量を１〜５ｍｌ／Ｌ／分間とする項８、９又は１０に記載の方法。
【００３１】
項１２．  担体が直径０．０１〜１ｍｍの糸からなる織布である項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【００３２】
項１３．  織布がガーゼである項１２に記載の方法。
【００３３】
項１４．  リアクター内における織布の充填率が、乾燥重量で１〜５ｗ／ｖ％である項１２又は１３に記載の方法。
【００３４】
項１５．  担体を、リアクター内に空隙率５〜２０ｖ／ｖ％となるように充填する項１〜１４のいずれかに記載の方法。
【００３５】
項１６．  さらに、担体に微生物保持剤を保持させる項１〜１５のいずれかに記載の方法。
【００３６】
項１７．  メタン資化菌による反応中に、リアクター内に培養液を供給する項１〜１６のいずれかに記載の方法。
【００３７】
項１８．  リアクターが、固定層式気相バイオリアクター又は流動層式気相バイオリアクターである項１〜１７のいずれかに記載の方法。
【００３８】
項１９．  メタン資化菌が、メチロカルダム属Ｔ−０２５株（Ｍｅｔｈｙｌｏｃａｌｄｕｍ  ｓｐ．Ｔ−０２５；産業技術総合研究所特許生物寄託センターにＦＥＲＭ  Ｐ−１８６４５として寄託済み）である項１〜１８のいずれかに記載の方法。
【００３９】
項２０．  メタン資化菌及び培養液を保持させた、吸水性及び通気性を有する担体を充填したリアクターと、リアクター内にメタノールを含む原料ガスを供給する原料ガス供給装置と、リアクターから流出するガスからメタノールを回収するメタノール回収装置とを備えるメタノール製造装置。
【００４０】
項２１．  担体が、織布、不織布、繊維、ゼラチン、炭素材料、セラミック材料、ピートモス、多孔性セルロース、水苔、海綿、多孔性ポリエチレン、ウレタンフォームからなる群より選ばれるものである項２０に記載の装置。
【００４１】
項２２．  原料ガス供給装置が、濃度１〜５０ｖ／ｖ％のメタンを含む原料ガスを供給するものである項２０又は２１に記載の装置。
【００４２】
項２３．  原料ガス供給装置が、メタンと空気との混合ガス、メタンと酸素富化空気との混合ガス、又は、メタンと酸素との混合ガスを含むガスを供給するものである項２０、２１又は２２に記載の装置。
【００４３】
項２４．  原料ガス供給装置が、リアクター内に１０〜１００ｍｌ／ｃｍ２／分間の流量で原料ガスを供給するものである項２０〜２３のいずれかに記載の装置。
【００４４】
項２５．  原料ガス供給装置が、１〜１０ｖ／ｖ％のシクロプロパンを含む原料ガスをリアクター内に供給するものである項２０〜２４のいずれかに記載の装置。
【００４５】
項２６．  担体の含水率が５０ｗ／ｗ％を超え７０ｗ／ｗ％以下である項２０〜２５のいずれかに記載の装置。
【００４６】
項２７．  リアクター内に水を補給する水補給装置を備える項２０〜２６のいずれかに記載の装置。
【００４７】
項２８．  水補給装置が、原料ガス供給装置からリアクター内に供給される原料ガスと水とを気液接触させた状態で、リアクター内に水を補給するものである項２７に記載の装置。
【００４８】
項２９．  水補給装置が、リアクター容量（リットル）当たりの水補給量が１〜５ｍｌ／Ｌ／分間になるようにリアクター内に水を補給するものである項２７又は２８に記載の装置。
【００４９】
項３０．  担体が直径０．０１〜１ｍｍの糸からなる織布である項２０〜２９のいずれかに記載の装置。
【００５０】
項３１．  織布がガーゼである項３０に記載の装置。
【００５１】
項３２．  リアクター内における織布の充填率が、乾燥重量で１〜５ｗ／ｖ％である項３０又は３１に記載の装置。
【００５２】
項３３．  担体がリアクター内に空隙率５〜２０ｖ／ｖ％となるように充填されている項２０〜３２のいずれかに記載の装置。
【００５３】
項３４．  担体が微生物保持剤を保持している項２０〜３３のいずれかに記載の装置。
【００５４】
項３５．  リアクター内に培養液を供給する培養液供給装置を備える項２０〜３４のいずれかに記載の装置。
【００５５】
項３６．  リアクターが、固定層式気相バイオリアクター又は流動層式気相バイオリアクターである項２０〜３５のいずれかに記載の装置。
【００５６】
項３７．  メタン資化菌が、メチロカルダム属Ｔ−０２５株（Ｍｅｔｈｙｌｏｃａｌｄｕｍ  ｓｐ．Ｔ−０２５；産業技術総合研究所特許生物寄託センターにＦＥＲＭ  Ｐ−１８６４５として寄託済み）である項２０〜３６のいずれかに記載の装置。
【００５７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
（Ｉ）メタノールの製造方法
基本的構成
本発明のメタノールの製造方法は、メタン資化菌及び培養液を保持させた、吸水性及び通気性を有する担体をリアクター内に充填した状態で、リアクター内にメタンを含む原料ガスを供給し、メタン資化菌によりメタンからメタノールを製造する方法である。
担体
担体は、吸水性及び通気性を有するものであればよく、特に限定されない。本発明方法では、担体が通気性を有することにより、メタン資化菌とメタンとの接触効率が極めて良好であり、その結果気相反応により効率よくメタンからメタノールを製造することができる。
【００５８】
このような担体として、例えば織布、不織布、繊維、ゼラチン、炭素材料、セラミック材料、ピートモス、多孔性セルロース、水苔、海綿、多孔性ポリエチレン、ウレタンフォーム等が挙げられる。特に、繊維、織布、ゼラチン、セラミック材料、多孔性セルロース、水苔、多孔性ポリエチレン、ウレタンフォーム等が好ましく；吸水性及び通気性に優れる点で、繊維、織布がより好ましく；織布がさらにより好ましい。
＜ゼラチン、炭素材料、セラミック材料＞
ゼラチンは、粒状又は多孔性の形状のゲル状のものを使用できる。炭素材料の種類はそれには限定されないが、例えば粒状ないしは粉末状の活性炭又はグラファイト、炭素繊維等を例示できる。セラミック材料としては、それには限定されないが、アルミナ、シリカ、アルミナ−シリカ、チタニア等が挙げられ、これらは粒状、粉末状又は繊維状のものを使用できる。
＜織布、不織布、繊維＞
繊維の材質は特に限定されず、綿、毛、絹のような天然繊維；レーヨン、キュプラのような再生繊維；アセテートのような半合成繊維；ポリエステル、ナイロン、アクリルのような合成繊維；ガラス、炭素、セラミックのような無機繊維等の公知の繊維を制限なく使用できる。メタン資化菌との親和性が高くこれを保持し易い点で天然繊維が好ましく、綿繊維がより好ましい。繊維は、長繊維又は短繊維のいずれであってもよい。
【００５９】
また、織布及び不織布を構成する繊維についても上記と同様であり、例えば上記のような公知の長繊維又は短繊維からなるものを使用でき、特に天然繊維からなるもの、さらに特に綿繊維からなるものを好ましく使用できる。
【００６０】
織布の組織は特に限定されず、平織り、あや織り、朱子織り等の公知の組織を採用できる。特に、原料メタンと接触できる表面積が大きく、かつメタン資化菌を保持し易い点で、平織りが好ましい。
【００６１】
織布を構成する糸は、紡績糸又はフィラメント糸のいずれであってもよいが、吸水性の点で紡績糸の方が好ましい。織布を構成する糸の直径は、特に０．０１〜１ｍｍ程度、さらに特に０．０３〜０．５ｍｍ程度が好ましい。上記範囲であれば、メタン資化菌の菌液と原料ガスとの接触面積が十分に大きくなり、効率よくメタノールを製造することができる。
【００６２】
本発明では、織布として特にガーゼを用いることが好ましい。本発明におけるガーゼは、日本薬局方において規定されているガーゼであり、即ち、４０番手の純綿糸を用いた平織りの原布を脱脂し、漂白したものである。また、１ｃｍ当たりの条数は通常経８〜１２±１本程度、横８〜１２±１本程度である。
【００６３】
担体として織布（特にガーゼ）を用いる場合は、リアクター内の織布の充填率は、布の乾燥重量で１〜５ｗ／ｖ％程度、特に２〜４ｗ／ｖ％程度とすることが好ましい。上記範囲であれば、十分な通気性を確保できるとともに、十分な菌の容積効率が得られる。
【００６４】
不織布は、どのような製法で作製されたものであってもよいが、通気性を確保するために接着剤を使用しない方法で作製されたものであることが好ましい。
＜担体の充填状態＞
本発明方法では、担体の種類にもよるが、固定層式気相バイオリアクター又は流動層式気相バイオリアクターのいずれのリアクターも採用できる。特に、通気性の点で、固定層式が好ましい。
【００６５】
固定層式にするためには、リアクター内への担体の充填の程度は、リアクター内の空隙率が特に５〜２０ｖ／ｖ％程度、さらに特に７〜１５ｖ／ｖ％程度となるようにすることが好ましい。上記範囲であれば、十分な通気性を確保できるとともに、十分な菌の容積効率が得られる。本発明において、リアクター内の空隙率は、担体に培養液及びメタン資化菌を保持させた状態での空隙率である。
メタン資化菌
メタン資化菌の種類は特に限定されず、公知のものを使用できる。公知のメタン資化菌としては、例えばメチロコッカス（Ｍｅｔｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ）属、メチロモナス（Ｍｅｔｈｙｌｏｍｏｎａｓ）属、メチロバクター（Ｍｅｔｈｙｌｏｂａｃｔｅｒ）属、メチロシスティス（Ｍｅｔｈｙｌｏｃｙｓｔｉｓ）属、メチロサイナス（Ｍｅｔｈｙｌｏｓｉｎｕｓ）属、メチロバクテリウム（Ｍｅｔｈｙｌｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）属、メチロカルダム（Ｍｅｔｈｙｌｏｃａｌｄｕｍ）属、メチロサーマス（Ｍｅｔｈｙｌｏｔｈｅｒｍｕｓ）属等が挙げられる。
【００６６】
メタノールの沸点（６４．１℃）付近又はそれ以上の温度で反応させる場合は、メタノールが気相中に生産されるため、その後のメタノールの分離回収が容易である。従って、メタノールの沸点付近又はそれ以上の温度下で生存できる好熱性メタン資化菌を用いることが好ましい。また、好熱性菌はメタン酸化活性が高くかつ安定である点でも好ましい。具体的には、５５℃以上の温度下で生存できるメチロカルダム属、メチロサーマス属等の好熱性メタン資化菌を用いることが好ましい。中でもメチルカルダム属が好ましい。特に好ましい好熱性メタン資化菌として、メチロカルダム属Ｔ−０２５株（Ｍｅｔｈｙｌｏｃａｌｄｕｍ  ｓｐ．Ｔ−０２５；産業技術総合研究所特許生物寄託センターにＦＥＲＭ  Ｐ−１８６４５として寄託済み）が挙げられる。また、公知のメタン資化菌を突然変異誘発剤で処理することにより、５５℃以上の温度下で生存できるようになった変異株を使用することも好ましい。
【００６７】
メタン資化菌の使用量は、培養条件によっても異なるが、リアクターの容量（リットル）当たり通常０．０１〜１５（ｇ−乾燥重量）程度、特に０．０２〜１０（ｇ−乾燥重量）程度とすることが好ましい。上記範囲であれば、メタン酸化活性及び容積効率の双方が実用上十分なものとなる。
培養液
メタン資化菌を生存させるための培養液は、メタン資化菌用の公知の培養液を使用すればよい。このような培養液として例えば後述する表１に組成を示すような培養液が挙げられる。
【００６８】
培養液の使用量は、担体中の培養液の含水率、すなわち担体及び培養液の全量に対する水分含有率が５０ｗ／ｗ％を超え７０ｗ／ｗ以下程度、特に５０ｗ／ｗ％を超え６６ｗ／ｗ以下程度になるような量にすることが好ましい。上記範囲であれば、吸水性及び通気性を有する担体を使用する本発明方法において、菌液と原料ガスとの接触面積が十分になるとともに、メタン資化菌のメタン酸化活性を十分に維持することができ、その結果高いメタノール製造速度が得られる。
微生物保持剤
また、担体には、培養液及びメタン資化菌とともに微生物保持剤を保持させることが好ましい。微生物保持剤は、担体及びメタン資化菌の双方と親和性がよいものであればよく特に限定されないが、例えば寒天又は炭素粒子等が挙げられる。
【００６９】
寒天は、培養液中に含ませて使用すればよく、これにより担体表面に又は細い担体では担体に沿ってメタン資化菌を保持した寒天培地が形成された状態となり、リアクター内の培地の流通によるメタン資化菌の流出が抑制される。寒天の使用量は、終濃度が通常０．２〜１ｗ／ｖ％程度になるようにすればよい。
【００７０】
炭素粒子は菌液に添加して又は別途懸濁液の状態で担体に含浸させることにより担体に保持させればよい。炭素粒子の使用量は、担体の表面積（ｍ２）当たり通常１〜２０ｇ程度とすればよい。
原料ガス
原料ガスとしてはメタンを含むガスを用いる。メタン資化菌は偏性好気性菌であるため、原料ガス中には酸素を含ませればよい。また原料ガス中には、メタン資化菌の生存を妨げない範囲で窒素、二酸化炭素などが含まれていてもよい。具体的には、原料ガスとしては、メタンと空気との混合ガス、メタンと酸素富化空気との混合ガス、メタンと酸素との混合ガス等を用いることができる。
【００７１】
原料ガス中に含まれるメタンの比率は、通常１〜５０ｖ／ｖ％程度、特に５〜３０ｖ／ｖ％程度とすることが好ましい。メタンの比率が高すぎると酸素分圧が低くなりすぎてメタン資化菌のメタン酸化活性が低くなり、メタンの比率が低すぎると基質濃度が低くなりすぎて基質律速になり、いずれにしてもメタノール製造速度が低下するが、上記範囲であればこのような問題は生じない。
【００７２】
本発明方法は、バッチ式又は連続式のいずれの方式で行ってもよいが、メタン資化菌はメタノールにより被毒されるためメタノールをリアクター内から速やかに除去できる連続式で行うことが好ましい。また生産効率の点からも連続式が好ましい。メタノールによるメタン資化菌の被毒を抑制し、メタノール生産能力を維持するために、原料ガス流量は、通常１０ｍｌ／ｃｍ２／分間以上、特に２０ｍｌ／ｃｍ２／分間以上となるようにすることが好ましい。原料ガス流量の上限は通常１００ｍｌ／ｃｍ２／分間程度である。これを超えると未反応メタン量が多くなるため、原料ガスを循環させて使用することが好ましい。
【００７３】
生成したメタノールがメタン資化菌が有する酵素メタノールデヒドロゲナーゼにより酸化されてホルムアルデヒドになるのを防止するために、原料ガス中にシクロプロパンを含ませることが好ましい。メタンからメタノールへの酸化を触媒するメタンモノオキシゲナーゼは、基質特異性が比較的低いため、原料ガス中のシクロプロパンを酸化してシクロプロパノールを生成する。このシクロプロパノールはメタノールデヒドロゲナーゼの作用を阻害してメタノールを効率的に生産できるようになる。シクロプロパンの使用量は、原料ガス全量に対して通常１〜１０ｖ／ｖ％程度、特に２〜５ｖ／ｖ％程度とすることが好ましい。
リアクター
リアクターの形状、サイズは特に限定されないが、リアクター内におけるガス流の均一性を確保するために、リアクターのガス流方向の長さに対してリアクターの径（ガス流と垂直な面における径）はなるべく小さいことが好ましい。
操作
本発明方法は、それには限定されないが、連続式で行う場合は、例えば次の操作により実施できる。好ましくは増殖期のメタン資化菌を培養液に懸濁し、この懸濁液を菌液の状態で担体にしみ込ませた後、圧搾により担体の含水率を調整し、これをリアクター内に充填すればよい。又は、担体をリアクター内に充填した後に菌液を担体に吸収させてもよい。
【００７４】
微生物保持剤として寒天を使用する場合は、少量の加温した培養液に寒天を添加してこれを溶解させ、溶解寒天液をメタン資化菌の培養液に添加して寒天入り菌液を調製した後、寒天入り菌液を担体に含浸させ、圧搾により担体の含水率を調整した後、これをリアクター内に充填すればよい。また、微生物保持剤として炭素粒子を使用する場合は、菌液を担体に吸収させる前、同時又はその後に、炭素粒子の懸濁液を担体に吸収させればよい。
【００７５】
このリアクターをメタン資化菌の生存可能温度、好ましくは生存至適温度に保ちつつ、リアクター内に原料ガスを供給する。リアクターの運転温度は通常４０〜６０℃程度にすればよい。高い耐熱性を有する好熱性メタン資化菌を用いて気相中にメタノールを回収する場合は、５５℃以上、特に６４℃以上の温度でリアクターを運転することが好ましい。
【００７６】
さらにリアクターから流出するガスを氷冷したコールドトラップに導き、メタノールを含む液化ガスを回収すればよい。またコールドトラップから排出されるガス中には未反応のメタンが含まれている場合があるため、これを再度原料ガスとして循環させて用いることもできる。この場合は、コールドトラップにトラップされなかったメタノールによりメタン資化菌が被毒されるのを回避するため、排出ガスを活性炭等を通して原料ガス中に戻すことが望ましい。
【００７７】
なお、培養液中にメタノールが生産される場合は、反応後の培養液から蒸留などによりメタノールを回収すればよい。
【００７８】
また、原料ガスの供給により担体中の水分が蒸発して含水率が低下し過ぎるのを回避するため、反応中にリアクター内に水を補給することが好ましい。水を補給することにより、担体の含水率が好ましくは５０ｗ／ｗ％を超え７０ｗ／ｗ％以下となるように調整すればよい。水は液体又は水蒸気のいずれの形で補給してもよい。また、水は原料ガスとともに気液接触させた状態で補給してもよく、又は、別々に補給してもよい。
【００７９】
また原料ガスの流通と共に、リアクター内に新しい培養液を０．０１〜２ｍｌ／分間程度、特に０．１〜１ｍｌ程度の流量で流通させることが好ましい。上記範囲であればメタン資化菌のメタン酸化活性を十分に保つことができる程度にリアクター内の培養液成分を置換することができるとともに、菌が流出してしまうことがない。
【００８０】
この程度の流量で培養液を流通させることより、好ましくは、担体の含水率を５０ｗ／ｗ％を超え７０ｗ／ｗ％程度以下に保てばよい。また、培養液の流通により担体の含水率を維持する場合は、リアクター内への水の補給は必ずしも要さない。また、リアクターから排出された培養液を回収して全部又は一部をリアクター内に再循環させることもでき、これにより培養液内にメタノールを蓄積させることができる。
【００８１】
（ＩＩ）メタノール製造装置
本発明のメタノール製造装置は、メタン資化菌及び培養液を保持させた、吸水性及び通気性を有する担体を充填したリアクターと、リアクター内にメタノールを含む原料ガスを供給する原料ガス供給装置と、リアクターから流出するガスからメタノールを回収するメタノール回収装置とを備える装置である。
【００８２】
担体、メタン資化菌、培養液、微生物保持剤を備えていてよい点、リアクターについては、上記説明した本発明のメタノール製造方法と同様である。
【００８３】
メタノール供給装置は、リアクターへ原料ガスを供給するものであり、ガスリザーバーとエアポンプとガス流路とを含むものが挙げられる。原料ガスの成分及び流量については上記説明した通りである。
【００８４】
メタノール回収装置としては、リアクターから流出するガス中のメタノールを液化するコールドトラップとガス流路とを含むものが挙げられる。また、未回収ガスを原料ガスとして循環・再使用する場合は、コールドトラップを通過した未回収ガス中のメタノール等を吸着するためのガス吸着部と、未回収ガスを原料ガスリザーバーに返送する機構とを備えることが好ましい。またメタノールが気化しないような温度下でリアクターを運転する場合は、メタノール回収装置は、メタノールを含む培養液を回収して例えば蒸留によりメタノールを分別するものであればよい。
【００８５】
本発明のメタノール製造装置は、リアクターに培養液を供給する培養液供給装置を備えることが好ましい。培養液の供給量は上記説明した通りである。培養液供給装置は、リアクターに新しい培養液を供給し、さらにリアクターから流出する古い培養液を廃棄するものとすることができる。又は、リアクターに新しい培養液を供給し、全部又は一部を再度リアクター内に供給することにより培養液を循環させるものであってもよい。
【００８６】
本発明のメタノール製造装置は、リアクター内に水を補給する水補給装置を備えることができる。補給される水の状態及び補給量は上記説明した通りである。培養液供給装置を備える場合は、水補給装置は必ずしも要さない。
【００８７】
その他の構成は、メタノール製造方法について説明した通りである。
【００８８】
【実施例】
以下に実施例及び試験例を示して、本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
【００８９】
以下の実施例１〜３においては、図１に概略構成を示す装置を用いた。図１の装置は、原料ガスを溜めておくガスパック１と、ガスパック１からリアクターに一定速度で原料ガスを供給するためのエアポンプ２と、恒温槽３内に置かれたリアクター４と、リアクター４から排出されるガスを液化するコールドトラップ５と、コールドトラップ５を通過する未回収ガス中のメタノールを吸着除去するための活性炭カラム６と、ガス流量計７とを備える。ガスパック１、エアポンプ２、リアクター４、コールドトラップ５、活性炭カラム６、ガス流量計７は、ガスチューブにより連通した状態でこの順で配設されており、この流路内をガスが循環できるようになっている。また、リアクター４の両端はチューブにより培養液リザーバー８と接続されており、リザーバー８からリアクター内に新しい培養液を供給できるとともに、リアクター内の培養液を回収してリザーバー８に戻すことができるようになっている。
実施例１（培養液の環流なし／微生物保持剤なし）
メタン資化菌の調製
５５℃で生育できる好熱性メタン資化菌メチロカルダム属Ｔ−０２５株（産業技術総合研究所特許生物寄託センターにＦＥＲＭ  Ｐ−１８６４５として寄託済み）を、５００ｍｌコニカルフラスコ内に入れたＮＭＳ＋ＶＣＲ液体培地（以下の表１に組成を示す）の１００ｍｌに接種し、フラスコ上部気相をメタン：酸素＝１：１として４８℃で２日間震盪培養した。
【００９０】
【表１】
2005013048.tif 000003
【００９１】
担体へのメタン資化菌の担持
担体として、日本薬局方に収載のガーゼ（６ｃｍ×１２５ｃｍ）４枚を用いた。このガーゼは、４０番手の純綿糸を使用しており、１ｃｍ当たりの条数は縦横ともに８〜１２本である。
【００９２】
上記のようにして得られたメタン資化菌培養液１０００ｍｌ（菌密度：０．００２ｍｇ乾燥重量／ｍｌ）を１２６００×ｇで１０分間遠心した。沈殿をＮＭＳ＋ＶＣＲ液体培地１５．６ｍｌに懸濁し、これに０．１Ｍギ酸ナトリウム溶液３．２ｍｌを加えて菌懸濁液とした。この菌懸濁液を４枚のガーゼに全て吸収させた。ガーゼの含水率は６６ｗ／ｗ％である。
リアクターの作製
内径５ｍｍ、外径９ｍｍ、長さ１２５ｃｍのシリコーンチューブ４本の中に、菌を保持させた４枚のガーゼをそれぞれ充填し、４本のチューブを連結して長さ５ｍのチューブリアクターを得た。リアクター内の空隙率は１０ｖ／ｖ％であり、ガーゼの充填率は、乾燥重量で４ｗ／ｖ％である。
運転
チューブリアクターを５５℃の温水中に浸漬することにより同温度に保持しつつ、３０ｖ／ｖ％メタン及び７０ｖ／ｖ％空気からなる原料ガスを、５０リットルガスパックからエアーポンプ（ＩＷＡＫＩ  ＰＳＴ−５５０）を用いて、１５０ｍｌ／分間の流量でリアクター内に供給した。
【００９３】
チューブから排出されるガスを氷冷したメタノールトラップを通し、コールドトラップ内で液化したメタノール溶液を回収した。また、メタノールトラップを通過したガスを活性炭カラムを通すことによりメタノールを略完全に除去し、原料ガスパックに戻した。
結果
メタノールトラップに回収されたメタノール溶液、リアクターに供給される直前の原料ガス、リアクター出口から排出された直後のガスについて、それぞれメタノール濃度をガスクロマトグラフィーにより測定した。ガスクロマトグラフィーは、ＵＬＢＯＮ  ＨＲ−２０Ｍキャピラリーカラムを用いたガスクロマトグラフィーシステム（ＳＨＩＭＡＤＺＵ  ＧＣ−１４Ｂ；株式会社島津製作所）により行った。
【００９４】
その結果、リアクター運転中のリアクターから排出された直後のガスのメタノール濃度は、反応開始７６分後に最大の４２０μｇ／リットルに達した。原料ガス流量が１５０ｍｌ／分間であるため、このときのメタノール生産速度は、原料ガス１リットル当たり１日当たりで０．４５ｇ／リットル／日と計算された。
【００９５】
メタノール生産速度はその後低下し、反応開始３００分間後には最高時の約１／２になり、５００分間後には約１／４以下になった。５００分間の反応中のメタノール生成速度の変遷を図２に示す。
【００９６】
また、５００分間の反応後に、コールドトラップには合計１１ｍｌのメタノール溶液が回収された。メタノール溶液中のメタノール濃度は約４ｍｇ／ｍｌであり、５００分間の反応により０．０４５ｇのメタノールが生産された。
実施例２（培養液の環流なし／炭素粉末使用）
メタン資化菌の調製
実施例１と同様にして行った。
担体へのメタン資化菌の担持
上記のようにして得られたメタン資化菌培養液１３８ｍｌ（菌密度：０．０２ｍｇ乾燥重量／ｍｌ）を１２６００×ｇで１０分間遠心した。沈殿を、１７ｍＭギ酸ナトリウムを含むＮＭＳ＋ＶＣＲ液体培地５０ｍｌに懸濁し、菌懸濁液とした。
【００９７】
担体として、実施例１と同様の日本薬局方に収載のガーゼ（６ｃｍ×１２５ｃｍ）１枚を用い、このガーゼを、炭素粉末（ダルコ  Ｇ−６０、和光純薬株式会社製）を２．５ｗ／ｖ％となるようにＮＭＳ＋ＶＣＲ液体培地に懸濁した懸濁液に浸漬し、炭素粉末をガーゼに保持させた。炭素粉末の保持量は、０．７８ｇであり、担体全量に対して約２４ｗ／ｗ％である。
【００９８】
ガーゼをシリンジを用いて圧搾により脱水した後、上記菌懸濁液を吸収させ、さらに圧搾により脱水してメタン資化菌をガーゼに保持させた。さらに、ガーゼを１７ｍＭギ酸ナトリウムを含むＮＭＳ＋ＶＣＲ液体培地で３回洗浄した。ガーゼの含水率は６５ｗ／ｗ％である。
リアクターの作製
内径５ｍｍ、外径９ｍｍ、長さ１２５ｃｍのシリコーンチューブ１本の中に、菌を保持させたガーゼを充填し、チューブリアクターを得た。リアクター内の空隙率は１０ｖ／ｖ％であり、ガーゼの充填率は、乾燥重量で４ｗ／ｖ％である。
運転
チューブリアクターを５５℃の温水中に浸漬することにより同温度に保持しつつ、３０ｖ／ｖ％メタン及び７０ｖ／ｖ％空気からなる原料ガスを、５０リットルガスパックからエアーポンプ（ＩＷＡＫＩ  ＰＳＴ−５５０）を用いて、６００ｍｌ／分間の流量でリアクター内に供給した。
【００９９】
チューブから排出されるガスを氷冷したメタノールトラップを通し、コールドトラップ内で液化したメタノール溶液を回収した。また、メタノールトラップを通過したガスを活性炭カラムを通すことによりメタノールを略完全に除去し、原料ガスパックに戻した。
結果
メタノールトラップに回収されたメタノール溶液、リアクターに供給される直前の原料ガス、リアクター出口から排出された直後のガスについて、それぞれメタノール濃度をガスクロマトグラフィーにより測定した。ガスクロマトグラフィーは、ＵＬＢＯＮ  ＨＲ−２０Ｍキャピラリーカラムを用いたガスクロマトグラフィーシステム（ＳＨＩＭＡＤＺＵ  ＧＣ−１４Ｂ；株式会社島津製作所）により行った。
【０１００】
その結果、リアクター運転中のリアクターから排出された直後のガスのメタノール濃度は、反応開始８９分後に最大の３５６ｍｇ／リットルに達した。原料ガス流量が６００ｍｌ／分間であることから、このときのメタノール生産速度は６．４２ｇ／リットル／日間と計算された。
【０１０１】
メタノール生産速度はその後低下し、反応開始２３５分間後には最高時の約１／１０になった。この間の反応中のメタノール生成速度の変遷を図３に示す。
【０１０２】
また、２３５分間の反応後に、コールドトラップには合計９．５ｍｌのメタノール溶液が回収された。メタノール溶液中のメタノール濃度は約２．３ｍｇ／ｍｌであり、２３５分間の反応により０．０２２ｇのメタノールが生産された。
実施例３（培養液の環流あり／寒天使用）
メタン資化菌の調製
実施例１と同様にして行った。
担体へのメタン資化菌の担持
上記のようにして得られたメタン資化菌培養液１５０ｍｌ（菌密度：０．００２６ｍｇ乾燥重量／ｍｌ）を１２６００×ｇで１０分間遠心した。沈殿を、ＮＭＳ＋ＶＣＲ液体培地１０．８ｍｌ及び０．１Ｍギ酸ナトリウム水溶液２．２ｍｌに懸濁し、菌懸濁液とした。
【０１０３】
この菌懸濁液に加温して溶解した０．４ｗ／ｖ％寒天を含むＮＭＳ＋ＶＣＲ液体培地を２．２ｍｌ添加して、培養液中の寒天の終濃度を０．２ｗ／ｖ％とした。寒天入り菌懸濁液を全て日本薬局方に収載のガーゼ（１２ｃｍ×１６ｃｍ）１８枚に吸収させ、室温で放置して寒天を固めた。寒天の保持量は、担体全量に対して約０．０７７ｗ／ｗ％である。
リアクターの作製
ジャケットつきカラム（内径３ｃｍ、長さ３０ｃｍ）に上記ガーゼ１８枚を互いに密着させないようにして充填した。カラムリアクター内の空隙率は１０ｖ／ｖ％であり、ガーゼの充填率は、乾燥重量で４ｗ／ｖ％である。
運転
カラムリアクターを５５℃の温水中に浸漬することにより同温度に保持しつつ、３０ｖ／ｖ％メタン及び７０ｖ／ｖ％空気からなる原料ガスを、５０リットルガスパックからエアーポンプ（ＩＷＡＫＩ  ＰＳＴ−５５０）を用いて、７５ｍｌ／分間の流量でカラムリアクター内に供給した。また、培養液を１ｍｌ／分間の流量でこのカラムの上部から供給し、カラムリアクター底部から同速度で吸引により排出させた。排出させた培養液は培養液リザーバーに戻した。
【０１０４】
カラムリアクターから排出されるガスを氷冷したメタノールトラップを通し、コールドトラップ内で液化したメタノール溶液を回収した。また、メタノールトラップを通過したガスを活性炭カラムを通すことによりメタノールを略完全に除去し、原料ガスパックに戻した。
結果
メタノールトラップに回収されたメタノール溶液、リアクターに供給される直前の原料ガス、リアクター出口から排出された直後のガスについて、それぞれメタノール濃度をガスクロマトグラフィーにより測定した。ガスクロマトグラフィーは、ＵＬＢＯＮ  ＨＲ−２０Ｍキャピラリーカラムを用いたガスクロマトグラフィーシステム（ＳＨＩＭＡＤＺＵ  ＧＣ−１４Ｂ；株式会社島津製作所）により行った。
【０１０５】
その結果、リアクター運転中のリアクターから排出された直後のガスのメタノール濃度は、徐々に増大し、反応開始４４時間後に７７２ｍｇ／リットルに達した。原料ガスの供給量が７５ｍｌ／分間であることから、このときのメタノール生産速度は０．４２ｇ／リットル／日と計算された。この間の反応中のメタノール生成速度の変遷を図４に示す。
【０１０６】
また、４４時間の反応後に、コールドトラップには合計８．２ｍｌのメタノール溶液が回収された。メタノール溶液中のメタノール濃度は約３．７ｍｇ／ｍｌであり、４４時間の反応により０．０３０ｇのメタノールがコールドトラップに回収された。循環させている培養液中のメタノール濃度は、約１ｍｇ／ｍｌであり、培養液リザーバー中には０．２５５ｇのメタノールが生産された。
実施例４（バッチ式／シクロプロパン使用）
メタン資化菌の調製
実施例１と同様にして行った。
担体へのメタン資化菌の担持、リアクターの作製
上記のようにして得られたメタン資化菌培養液２ｍｌ（菌密度：０．００３２ｍｇ乾燥重量／ｍｌ）を１２６００×ｇで１０分間遠心した。沈殿を、１０ｍＭリン酸及び１７ｍＭギ酸ナトリウムを含む６００μｌの緩衝液（ｐＨ７）に懸濁し、菌懸濁液とした。
【０１０７】
この菌懸濁液全量を、１０ｍｌ容のガラスバイアル内に入れた日本薬局方に収載のガーゼ（８ｃｍ×１２ｃｍ）１枚に吸収させた。
【０１０８】
リアクター内の空隙率は１０ｖ／ｖ％であり、ガーゼの充填率は、乾燥重量で４ｗ／ｖ％である。
運転
チューブリアクターを５５℃でプレインキュベーションした後、バイアル上部気相から３ｍｌの空気を引き抜き、これに代えてメタンガス又はメタン／シクロプロパン混合ガスを３ｍｌ封入し、同温度で３０分間反応させた。
結果
各シクロプロパノール濃度について、バイアル上部気相中のメタン酸化活性を後述する方法で測定した。
【０１０９】
原料ガス中のシクロプロパン濃度とメタン酸化活性との関係を図５に示す。図５から明らかなように、原料ガスとしてシクロプロパンを加えないメタンガスを用いた場合のメタン酸化活性は、約６０μｍｏｌ／ｍｉｎ／ｇ−ｄｒｙ  ｃｅｌｌであった。これに対して原料ガス中のシクロプロパン濃度を５ｖ／ｖ％とすると、メタン酸化活性は約１０７μｍｏｌ／ｍｉｎ／ｇ−ｄｒｙ  ｃｅｌｌとなり、約３０％活性が向上した。また、シクロプロパノール濃度を１０％にまで増大させると、メタン酸化活性はやや低下した。
【０１１０】
これは、シクロプロパンがメタン資化菌により酸化されて、シクロプロパノールが生成した結果、メタン資化菌内のメタンモノオキシゲナーゼが阻害され、メタノールの見掛け生成量が向上したためと考えられる。また、シクロプロパンの適性使用量は、１〜１０ｖ／ｖ％であることが分かる。
＜気相中でのメタン酸化活性＞
気相反応におけるメタン資化菌のメタン酸化活性は、メタン資化菌をガーゼに保持させた状態でプロピレンの酸化反応により生成するプロピレンオキサイドを定量することにより評価した。
【０１１１】
日本薬局方に規定されるガーゼ（３３ｇ／ｍ２、８ｃｍ×１２ｃｍ）を１０ｍｌ容のガラスバイアルに入れ、メタン資化菌０．２〜１０ｍｇ（乾燥重量）を含む１０ｍＭリン酸−１７ｍＭギ酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．０）６００μｌに懸濁し、ガーゼに吸収させた。このときの含水率は６５ｗ／ｗ％である。このバイアルを５５℃で５分間プレインキュベートした後、上部気相の３ｍｌを３ｍｌのプロピレンオキサイドガスに置き換え、５５℃で２分間反応させた。
【０１１２】
気相中のプロピレンオキサイドを、ＵＬＢＯＮ  ＨＲ−２０Ｍキャピラリーカラムを用いたガスクロマトグラフィーシステム（ＳＨＩＭＡＤＺＵ  ＧＣ−１４Ｂ；株式会社島津製作所）により定量した。プロピレン酸化比活性を、単位菌体重量あたり生成したプロピレンオキサイド量（μｍｏｌ／ｍｉｎ／ｇ−ｄｒｙ  ｃｅｌｌ）で表した。
【０１１３】
【発明の効果】
本発明によれば、メタン資化菌を用いて効率的にメタノールを製造する方法が提供された。
【０１１４】
さらにいえば、本発明方法は、微生物を用いてメタノールの沸点付近の比較的低い温度下でかつ常圧下で行えるため、従来の触媒を用いた合成反応のような大規模な設備を要さない。またそれにより、メタン生産規模の小さい中小ガス田からのメタンを有効利用できる。
【０１１５】
また本発明によれば、メタン資化菌をメタノールにより死滅させることなく、連続して効率的にメタノールを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例であるメタノール製造装置の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１におけるメタノール生産速度の変遷を示すグラフである。
【図３】実施例２におけるメタノール生産速度の変遷を示すグラフである。
【図４】実施例３におけるメタノール生産速度の変遷を示すグラフである。
【図５】実施例４における、原料ガス中のシクロプロパノール濃度とメタン酸化活性との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  ガスパック
２  エアポンプ
３  恒温槽
４  リアクター
５  コールドトラップ
６  活性炭カラム
７  ガス流量計
８  培養液リザーバー
【図１】
2005013048.tif 000004
【図２】
2005013048.tif 000005
【図３】
2005013048.tif 000006
【図４】
2005013048.tif 000007
【図５】
2005013048.tif 000008