(57)【要約】  【課題】  微細藻類の培養により自然環境と同等の環境条件下で水素製造する。  【解決手段】  培養容器内に適切な組成の培養液を収容し、培養液中に藍藻類ノストック・コミューン（Nostoc commune）を接種し、光照射下の好気的環境で培養し、培養容器内の気中から水素を採集する。培養液は、Ｎ2 以外の窒素源を除いた培地を用いる。  【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
培養容器内に適切な組成の培養液を収容し、
前記培養液中に藍藻類ノストック・コミューン（Nostoc commune）を接種し、光照射下の好気的環境で培養し、
前記培養容器内の気中から水素を採集する微細藻類による水素製造方法。
【請求項２】
前記培養液は、Ｎ2 以外の窒素源を除いた培地であることを特徴とする請求項１に記載の微細藻類による水素製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細藻類による水素製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
温室効果ガスとしての炭酸ガスの発生がエネルギ問題の１つとして問題視されている。水素は、この点、燃焼によって炭酸ガスを発生させないクリーンなエネルギであるので、効率的に水素生成が行える技術が模索されている。
【０００３】
物理化学的に水素を製造する技術では、目的物質である水素の生成のために大量のエネルギを消費し、また環境問題を引き起こす物質をそのエネルギ消費の過程で生成してしまうので、環境保護の観点からみれば好ましい製造技術ということはできない。
【０００４】
そこで近年、環境にやさしい水素製造方法として、微細藻類や光合成細菌を用いて水素を製造するバイオテクノロジーが注目されている。
【０００５】
水素を発生する微生物は、微細藻類と光合成細菌に分類される。現在まで知られている微細藻類による水素発生方法は、光のない暗黒条件で酸素や窒素のない状態でその微細藻類を培養することにより水素を発生させる方法である。一方、光合成細菌は、光照射下の嫌気的条件で糖類を分解して有機酸を生成して水素を発生する特性を有している。
【特許文献１】特許第２７２９８８２号公報
【特許文献２】特開平６−１１６１５９号公報
【特許文献３】特開平８−２９４３９６号公報
【非特許文献１】竹中裕行著、「小さな生命(いのち)の大きな仕事―地球最古の微生物「マイクロアルジェ」が人と地球を救う」、史輝出版、ISBN:4915731766、１９９６年４月１５日
【非特許文献２】「海洋性微細藻類の光合成による炭酸ガスの固定および水素生産」、宮本他、化学工学第５５巻第９号、５３頁、１９９１年
【非特許文献３】「炭酸ガス固定用の水素製造技術の研究―太陽電池を用いた水の電気分解および微細藻類による水素製造」、環境技術センター、R&D News Kansai、Ｖｏｌ．２９５、２４頁、１９９２年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、報告されている微細藻類による水素製造方法は、光のない暗黒条件で酸素や窒素のない状態での培養によるものであり、可視光照射下、酸素や窒素の存在する、いわば天然環境下での培養により水素を発生する微細藻類としては、アナベナ（Anabena.sp）しか知られていない。また報告されている光合成細菌は、光照射下の嫌気的条件で水素を発生させるものであり、光照射下の酸素や窒素の存在する条件で水素を発生させる光合成細菌についての報告は見られない。
【０００７】
本願発明者らは、適切な培地に微細藻類である藍藻のノストック・コミューンを接種し、酸素と窒素のある条件で光照射しながら培養することによってノストック・コミューンが水素を発生することを発見した。
【０００８】
本発明はこの発見に基づくものであって、自然環境と同等の環境条件下で効率的に水素製造ができる微細藻類による水素製造方法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】
【０００９】
請求項１の発明の微細藻類による水素製造方法は、培養容器内に適切な組成の培養液を収容し、前記培養液中に藍藻類ノストック・コミューン（Nostoc commune）を接種し、光照射下の好気的環境で培養し、前記培養容器内の気中から水素を採集するものである。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の微細藻類による水素製造方法において、前記培養液は、Ｎ2 以外の窒素源を除いた培地であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、微細藻類であるノストック・コミューンを所定の条件下で培養することによって水素を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について詳説する。藍藻類のノストック・コミューン（Nostoc commune）は数ミクロンの丸形の細胞が長鎖型につながった多細胞の藻類である。このノストック・コミューンは成長すると、直径２０ｍｍ程度の球状になる。水素製造には、このように球状にまで成長したノストック・コミューンを用いる。
【００１３】
培養液には、Ｎ2 以外の窒素源を除いたものを用いる。そして炭素源として、この培養液に炭酸水素ナトリウムＮａＨＣＯ3 を添加する。この炭酸水素ナトリウムの添加の代わりに、培養液中に炭酸ガスを通気して炭素源とすることができる。
【００１４】
まず、培養液そのものの組成の一例を表１に示す。
【表１】
2007068434.tif 000002
【００１５】
表１中のＡ−５溶液は、表２に示す組成である。
【表２】
2007068434.tif 000003
【００１６】
本発明では、この培養液の組成からＮ2 以外の窒素源を除いた培養液を培地として、ノストック・コミューンを培養する。
【００１７】
可視光照射下の酸素、窒素の存在する条件での大規模培養には、例えば、本願発明者らの発明に係る特許出願２００１−１６６９５６号に開示した微細藻類培養装置を使用することができる。発生した水素の採集は、水上置換法による。
【実施例】
【００１８】
ノストック・コミューンによる水素製造の有効性を検証するために、次の諸成分比の培養液を用いてノストック・コミューンの培養を行い、また種々の藻類の培養も行った。
【００１９】
（実施例１）ノストック・コミューン（Nostoc commune, IRRI BGA Culture Collection NS 21 Ph）を表１に示す組成の培地で培養し、直径が２０ｍｍほどの球状にまで成長させた。
【００２０】
次に、成長したノストック・コミューンを培養液から分離し、Ｎ2 以外の窒素源を除いた培養液の培地に接種し、培養した。培養液１リットル中に１００ｇウェットな状態の２０ｍｍ程度の球状になったノストック・コミューンを接種する割合にした。
【００２１】
培養条件は、上記の割合でノストック・コミューンの接種された培養液を１５００ｍｌ容積のポリオびんに入れ、２５℃、蛍光灯２００μＥ／ｍ2 ／ｓの光照射条件下で培養した。炭素源として、炭酸水素ナトリウムＮａＨＣＯ3 を培養液中に添加した。発生する気体は水上置換で回収した。
【００２２】
ポリオびん内の気中の水素濃度を測定するために、ポリオびん内の気層の気体を一定時間毎にガスクロマトグラフィによって定量した。
【００２３】
（実施例２）実施例１の組成の培養液から、硫酸塩を塩化物に代えた培養液を培地とし、実施例１と同じ条件でノストック・コミューンを培養した。
【００２４】
（実施例３）実施例１の組成の培養液から、硫酸塩を塩化物に代え、かつ、リンＰ成分を除いた培養液を培地とし、実施例１と同じ条件でノストック・コミューンを培養した。
【００２５】
（比較例１〜５）任意の組成の培地に、クラミドモナス・ラインハルディ（Chlamydomonas reinhardtii）、クロロコッカム・リトラーレ（Chlorococcum littorale）、ヘマトコッカス（Haematococcus）、シスココッカス（Synechococcus）、クロレラ・レギュラリス（Chlorella reglaris）それぞれを接種し、実施例１と同じ条件で培養した。
【００２６】
これらの実施例１〜３の培養試験結果は、次表３の通りであり、光合成により酸素と共に水素が発生していることが確認された。とりわけ、Ｐ有りＳ有りの培地、つまり通常の培養液からＮ2 以外の窒素源を除いた組成の培地による培養で最も水素収量が大きかった。
【表３】
2007068434.tif 000004
【００２７】
また比較例１〜５については、水素の発生が検出されなかった。
【００２８】
以上より、ノストック・コミューンについては、光照射下の酸素、窒素の存在する条件、つまり通常の天然環境条件のもとで、培地成分の調製によって水素を効果的に発生させ、採集できることが確証された。