(57)【要約】【課題】藻類の培養液とガスとの気液接触をエネルギ消費を抑えつつ簡単な構造で効率良く行い得る藻類培養装置を提供する。【解決手段】発電プラント１から排出される二酸化炭素が含まれるガスを培養槽２に貯留された藻類の培養液Ｃに対し供給して気液接触させる藻類培養装置において、培養槽２の培養液Ｃ上面を覆い且つガスが一端側から他端側へ向け流通する気液接触流通路５を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
培養槽に貯留された藻類の培養液に対し、二酸化炭素が含まれるガスを供給して気液接触させる藻類培養装置であって、
前記培養槽の培養液上面を覆い且つ前記ガスが一端側から他端側へ向け流通する気液接触流通路を備えたことを特徴とする藻類培養装置。
【請求項２】
前記培養槽に貯留された藻類の培養液を汲み上げて前記気液接触流通路の内部上方から培養液上面に噴霧する循環噴霧装置を備えた請求項１記載の藻類培養装置。
【請求項３】
前記培養槽に、前記循環噴霧装置が配備された気液接触流通路を複数並設し、該複数並設された気液接触流通路に前記ガスが流通するよう構成した請求項２記載の藻類培養装置。
【請求項４】
前記気液接触流通路は、前記培養槽の培養液上面を覆う塔状構造物である請求項２又は３記載の藻類培養装置。
【請求項５】
前記気液接触流通路は、前記培養槽の培養液上面全体を覆い、内部に、前記培養槽に貯留された藻類の培養液を汲み上げて上方から培養液上面に噴霧する循環噴霧装置の噴霧ノズルを複数個備えた請求項１記載の藻類培養装置。
【請求項６】
前記藻類は、光独立栄養生物に該当する単細胞性の微細藻類である請求項１〜５の何れか一項に記載の藻類培養装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、藻類培養装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化の原因の一つと言われている二酸化炭素（ＣＯ２）を固定する方法として、植物や藻類等が行う光合成によりＣＯ２を有機物に変え、前記藻類等をバイオマスとし、該バイオマスを燃料として利用することに注目が集まっている。
【０００３】
中でも体長が数μｍ〜数百μｍの単細胞性の微細藻類（例えば、ユーグレナ、クロレラ、スピルリナ、ドナリエラ、ボツリオコッカス、シュードコリシスチス等）は、生物の分類としては光独立栄養生物に該当し、ＣＯ２を吸収して生育する藻類であって、高等植物に比べ高いＣＯ２吸収能力を有しているため、化石燃料に依存しない循環型社会を構築することが可能であると考えられ、実用化が待ち望まれている。
【０００４】
近年、微細藻類を培養する液に対して、例えば、特に炭素排出量の多い発電プラントの排ガス等のガスを接触させることにより、ガス中のＣＯ２濃度を減少させつつ、微細藻類の栄養塩とする藻類培養装置の開発が進められている。
【０００５】
前記藻類培養装置は、培養槽に貯留された藻類の培養液に対し、ＣＯ２が含まれるガスを供給して気液接触させるものであり、培養槽中にガスを通気させる方式としては、エアレーションノズルからガスを吹き出すいわゆる曝気が一般的である（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
しかし、特許文献１に開示されているもののように、エアレーションノズルからガスを吹き出す曝気では、培養液に対しガスを充分に吸収させることができなかった。
【０００７】
このため、例えば、特許文献２には、ＣＯ２をアミンに吸収させてガスから一旦分離し、純粋なＣＯ２を貯留した後に微細藻類の培養に使用する発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−８５４８８号公報
【特許文献２】特開平４−１１０３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献２に開示されているもののように、ＣＯ２をアミンに吸収させてガスから一旦分離するのでは、ＣＯ２の吸収・分離に非常に大きなエネルギが必要になるという問題を有していた。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなしたもので、藻類の培養液とガスとの気液接触をエネルギ消費を抑えつつ簡単な構造で効率良く行い得る藻類培養装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、培養槽に貯留された藻類の培養液に対し、二酸化炭素が含まれるガスを供給して気液接触させる藻類培養装置であって、
前記培養槽の培養液上面を覆い且つ前記ガスが一端側から他端側へ向け流通する気液接触流通路を備えたことを特徴とする藻類培養装置にかかるものである。
【００１２】
前記藻類培養装置においては、前記培養槽に貯留された藻類の培養液を汲み上げて前記気液接触流通路の内部上方から培養液上面に噴霧する循環噴霧装置を備えることが好ましい。
【００１３】
前記培養槽に、前記循環噴霧装置が配備された気液接触流通路を複数並設し、該複数並設された気液接触流通路に前記ガスが流通するよう構成することが好ましい。
【００１４】
前記気液接触流通路は、前記培養槽の培養液上面を覆う塔状構造物であることが好ましい。
【００１５】
又、前記藻類培養装置において、前記気液接触流通路は、前記培養槽の培養液上面全体を覆い、内部に、前記培養槽に貯留された藻類の培養液を汲み上げて上方から培養液上面に噴霧する循環噴霧装置の噴霧ノズルを複数個備えることが好ましい。
【００１６】
更に又、前記藻類培養装置において、前記藻類は、光独立栄養生物に該当する単細胞性の微細藻類であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の藻類培養装置によれば、藻類の培養液とガスとの気液接触をエネルギ消費を抑えつつ簡単な構造で効率良く行い得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の藻類培養装置の第一実施例を示す全体概要構成図である。
【図２】本発明の藻類培養装置の第一実施例を示す断面図である。
【図３】本発明の藻類培養装置の第二実施例を示す全体概要構成図である。
【図４】本発明の藻類培養装置の第二実施例を示す断面図である。
【図５】本発明の藻類培養装置の第二実施例における気液接触流通路を複数並設した例を示す断面図である。
【図６】本発明の藻類培養装置の第二実施例の変形例を示す断面図である。
【図７】本発明の藻類培養装置の第三実施例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２０】
図１及び図２は本発明の藻類培養装置の第一実施例であって、１は二酸化炭素が含まれる排ガス等のガスを排出する発電プラントであり、該発電プラント１から排出されるガスを培養槽２に貯留された藻類の培養液Ｃに対し供給して気液接触させるようにしたものである。前記培養液Ｃに気液接触したガスは必要に応じてガス処理設備３で清浄化された後、煙突４から大気解放されるようになっている。尚、前記発電プラント１としては、例えば、石炭火力発電プラントやガス火力発電プラントが挙げられる。
【００２１】
本第一実施例の場合、前記培養槽２の培養液Ｃ上面を覆い且つ前記ガスが一端側から他端側へ向け流通する気液接触流通路５を備えた点に特徴がある。
【００２２】
前記気液接触流通路５は、例えば、農業に用いられるビニールハウスのように、骨格となるフレーム部材５ａを、光が透過するビニールシート５ｂで覆った簡易な構造のものを利用することができる。但し、農業用のビニールハウスに限定されるものではないことは言うまでもない。尚、前記気液接触流通路５は、そのフレーム部材５ａを培養槽２の底面に対し鎖或いはロープ等の索体５ｃで固定するようにしてある。但し、前記気液接触流通路５は、可動式とすることにより、培養槽２上における配設位置を培養液Ｃ中の藻類の生育状況に伴う濃度分布に応じて変更できるようにしても良い。
【００２３】
次に、上記第一実施例の作用を説明する。
【００２４】
発電プラント１から排出されるガスは、気液接触流通路５の一端側へ導入されて他端側へ向け流通し、培養液Ｃと接触し、ガス中のＣＯ２濃度が減少しつつ、ＣＯ２が藻類の栄養塩となる。この時、気液接触流通路５は、培養槽２の培養液Ｃ上面を覆い、その側面は培養液Ｃに浸かる形となっているため（図２参照）、ガスが大気中へ流出することはない。又、図１及び図２の例では気液接触流通路５は一つであるが、吸収面積を増やすためにその数を増やすことも可能である。
【００２５】
この結果、低エネルギで微細藻類に栄養塩を供給することが可能となり、特許文献２に開示されているもののように、ＣＯ２をアミンに吸収させてガスから一旦分離するようなことをしなくて済み、ＣＯ２の吸収・分離に大きなエネルギが必要とならない。
【００２６】
こうして、藻類の培養液Ｃとガスとの気液接触をエネルギ消費を抑えつつ簡単な構造で効率良く行い得る。
【００２７】
図３及び図４は本発明の藻類培養装置の第二実施例であって、図中、図１及び図２と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、培養槽２に貯留された藻類の培養液Ｃを汲み上げて気液接触流通路５の内部上方から培養液Ｃ上面に噴霧する循環噴霧装置６を備えるようにしたものである。
【００２８】
前記気液接触流通路５は、前記培養槽２の培養液Ｃ上面を覆う塔状構造物としてある。該塔状構造物は、ビニールシート５ｂを縦長の袋状に形成したもので、その下端部を培養槽２の底面に対し鎖或いはロープ等の索体５ｃで固定するようにしてある。前記気液接触流通路５の下部側面にはガスの導入ノズル７を接続すると共に、前記気液接触流通路５の上部側面にはガスの導出ノズル８を接続し、前記導入ノズル７から供給されるガスの圧力により、塔状構造物としての形状を保持できるようになっている。
【００２９】
又、前記循環噴霧装置６は、前記培養槽２の底部と気液接触流通路５の上端部とをつなぐ循環ライン６ａと、該循環ライン６ａ途中に設けられた循環ポンプ６ｂと、該循環ポンプ６ｂの作動により前記気液接触流通路５の内部に培養液Ｃを噴霧する噴霧ノズル６ｃとを備えている。
【００３０】
次に、上記第二実施例の作用を説明する。
【００３１】
発電プラント１から排出されるガスは、導入ノズル７から気液接触流通路５の下部へ導入されて上方へ向け流通し、導出ノズル８から導出され、ガスの圧力により、塔状構造物としての形状が保持される。同時に、循環噴霧装置６の循環ポンプ６ｂの作動により前記気液接触流通路５の内部に噴霧ノズル６ｃから培養液Ｃが噴霧されているため、前記ガスは培養液Ｃと効率良く接触し、ガス中のＣＯ２濃度が減少しつつ、ＣＯ２が藻類の栄養塩となる。
【００３２】
ここで、図１及び図２に示す第一実施例は、ＣＯ２を多量に含むガスからＣＯ２を吸収させるには適しているが、ＣＯ２を少量しか含まないガスではＣＯ２の吸収速度が充分に上がらない場合が想定される。しかし、図３及び図４に示す第二実施例では、循環噴霧装置６による培養液Ｃの噴霧により気液接触面積を増加させ、ＣＯ２の吸収速度を上昇させることが可能となる。尚、第二実施例では、ガスの流通方向が上向きで且つ噴霧ノズル６ｃからの培養液Ｃの噴霧方向が下向きとなる気液向流であるが、特に気液向流に限定するものではなく、ガスの流通方向と培養液Ｃの噴霧方向を同一としても良い。
【００３３】
この結果、第二実施例においても、低エネルギで微細藻類に栄養塩を供給することが可能となり、特許文献２に開示されているもののように、ＣＯ２をアミンに吸収させてガスから一旦分離するようなことをしなくて済み、ＣＯ２の吸収・分離に大きなエネルギが必要とならない。
【００３４】
こうして、第二実施例の場合、藻類の培養液Ｃとガスとの気液接触をエネルギ消費を抑えつつ簡単な構造でより効率良く行い得る。
【００３５】
図５は本発明の藻類培養装置の第二実施例における気液接触流通路５を複数並設した例である。即ち、前記培養槽２に、前記循環噴霧装置６が配備された気液接触流通路５を複数（図５の例では三個）並設し、該複数並設された気液接触流通路５に順次前記ガスが流通するよう構成したものである。
【００３６】
図５に示す例の場合、発電プラント１から排出されるガスは、導入ノズル７から気液接触流通路５の下部へ導入されて上方へ向け流通し、導出ノズル８から導出され、隣接する次の気液接触流通路５へ順次導入されていく。この間、循環噴霧装置６の循環ポンプ６ｂの作動により各気液接触流通路５の内部に噴霧ノズル６ｃから噴霧されている培養液Ｃとガスが効率良く接触し、ガス中のＣＯ２濃度が減少しつつ、ＣＯ２が藻類の栄養塩となる。
【００３７】
この結果、図５に示す例においても、低エネルギで微細藻類に栄養塩を供給することが可能となり、特許文献２に開示されているもののように、ＣＯ２をアミンに吸収させてガスから一旦分離するようなことをしなくて済み、ＣＯ２の吸収・分離に大きなエネルギが必要とならない。
【００３８】
こうして、図５に示す例の場合、気液接触流通路５のトータル長さを延長させて、藻類の培養液Ｃとガスとの気液接触をエネルギ消費を抑えつつ簡単な構造で更に効率良く行い得る。
【００３９】
尚、図１及び図２に示す第一実施例において、気液接触流通路５の内部に培養液Ｃを噴霧する循環噴霧装置６の噴霧ノズル６ｃ（図４、図５参照）を、気液接触流通路５の長手方向へ間隔をあけて配設することも可能である。
【００４０】
図６は本発明の藻類培養装置の第二実施例の変形例を示すものであって、気液接触流通路５をビニールシート５ｂの代わりに、剛性を有して培養槽２の底部から自立する例えばステンレス鋼等の金属塔体５ｂ´としたものである。この変形例では、前記金属塔体５ｂ´で構成した気液接触流通路５の培養液Ｃ中に没する下部側面にガスの導入ノズル７を接続すると共に、前記気液接触流通路５の上部側面にガスの導出ノズル８を接続してある。尚、前記金属塔体５ｂ´で構成した気液接触流通路５の培養液Ｃ中に没する下部側面には、多数の連通孔９ａが穿設されたグレーチング等の多孔板９を取り付け、前記気液接触流通路５内部の培養液Ｃが連通孔９ａを介して培養槽２内部へ自由に出入りできるようにしてある。
【００４１】
図６に示す変形例のように気液接触流通路５を金属塔体５ｂ´で構成しても、藻類の培養液Ｃとガスとの気液接触をエネルギ消費を抑えつつ簡単な構造でより効率良く行い得る。
【００４２】
尚、図６に示す変形例のように金属塔体５ｂ´で構成した気液接触流通路５を、必要に応じて図５に示す例のように複数並設することも可能である。
【００４３】
図７は本発明の藻類培養装置の第三実施例であって、図中、図５と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。本第三実施例における気液接触流通路５は、前記培養槽２の培養液Ｃ上面全体を覆い、内部に、前記培養槽２に貯留された藻類の培養液Ｃを汲み上げて上方から培養液Ｃ上面に噴霧する循環噴霧装置６の噴霧ノズル６ｃを複数個備えている。前記気液接触流通路５は、図１に示す第一実施例と同様に、農業に用いられるビニールハウスのように、骨格となるフレーム部材５ａを、光が透過するビニールシート５ｂで覆った構造のものを巨大化して構成することができる。前記循環噴霧装置６の噴霧ノズル６ｃは、ビニールシート５ｂのフレーム部材５ａ並びにサポート部材１０によって支持するようにしてある。尚、図７には五個の噴霧ノズル６ｃを示しているが、この個数は必要に応じて選定することができる。
【００４４】
図７に示す第三実施例の場合、発電プラント１（図３参照）から排出されるガスは、導入ノズル７から気液接触流通路５の下部へ導入されて該気液接触流通路５の内部を流通し、導出ノズル８から導出される。この間、循環噴霧装置６の循環ポンプ６ｂの作動により気液接触流通路５の内部全体に複数個の噴霧ノズル６ｃから噴霧されている培養液Ｃとガスが効率良く接触し、ガス中のＣＯ２濃度が減少しつつ、ＣＯ２が藻類の栄養塩となる。
【００４５】
この結果、図７に示す第三実施例においても、低エネルギで微細藻類に栄養塩を供給することが可能となり、特許文献２に開示されているもののように、ＣＯ２をアミンに吸収させてガスから一旦分離するようなことをしなくて済み、ＣＯ２の吸収・分離に大きなエネルギが必要とならない。
【００４６】
こうして、図７に示す第三実施例の場合も、気液接触流通路５のトータル長さを延長させて、藻類の培養液Ｃとガスとの気液接触をエネルギ消費を抑えつつ簡単な構造で更に効率良く行い得る。又、図７に示す第三実施例の場合、培養槽２に貯留される培養液Ｃ上面全体がビニールシート５ｂで覆われているため、屋外特有の問題として存在する培養阻害要因（例えば、砂塵、雨、急激な温度の変化等）から培養槽２を保護することができる。
【００４７】
そして、前記培養槽２に貯留された藻類の培養液Ｃを汲み上げて前記気液接触流通路５の内部上方から培養液Ｃ上面に噴霧する循環噴霧装置６を備えることにより、ガスと培養液Ｃとの気液接触面積を増加させ、ＣＯ２の吸収速度を上昇させることが可能となる。
【００４８】
前記培養槽２に、前記循環噴霧装置６が配備された気液接触流通路５を複数並設し、該複数並設された気液接触流通路５に順次前記ガスが流通するよう構成すると、気液接触流通路５のトータル長さを延長させて、藻類の培養液Ｃとガスとの気液接触をエネルギ消費を抑えつつ簡単な構造で更に効率良く行い得る。
【００４９】
前記気液接触流通路５が、前記培養槽２の培養液Ｃ上面を覆う塔状構造物である場合、該塔状構造物である気液接触流通路５の内部で上方から噴霧される培養液Ｃに対しガスを効率良く接触させることができる。
【００５０】
前記気液接触流通路５が、前記培養槽２の培養液Ｃ上面全体を覆い、内部に、前記培養槽２に貯留された藻類の培養液Ｃを汲み上げて上方から培養液Ｃ上面に噴霧する循環噴霧装置６の噴霧ノズル６ｃを複数個備えた場合、気液接触流通路５のトータル長さを延長させて、藻類の培養液Ｃとガスとの気液接触をエネルギ消費を抑えつつ簡単な構造で更に効率良く行い得る。又、前記培養槽２に貯留される培養液Ｃ上面全体が気液接触流通路５で覆われているため、屋外特有の問題として存在する培養阻害要因（例えば、砂塵、雨、急激な温度の変化等）から培養槽２を保護することができる。
【００５１】
前記藻類が、光独立栄養生物に該当する単細胞性の微細藻類である場合、該微細藻類はＣＯ２を吸収して生育し、高等植物に比べ高いＣＯ２吸収能力を有しているため、化石燃料に依存しない循環型社会を構築する上で有効となる。
【００５２】
尚、本発明の藻類培養装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、発電プラントから排出されるガスに限らず、製鉄プラントやごみ焼却炉等から排出される二酸化炭素を含むガスを使用しても良いこと等、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００５３】
２      培養槽
５      気液接触流通路
６      循環噴霧装置
６ｃ    噴霧ノズル
Ｃ      培養液
【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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