(57)【要約】【課題】酸素及び二酸化炭素を副生せず、より高効率のシアノバクテリアを用いた水素生産方法を提供する。【解決手段】本発明の水素の生産方法は、糖質及び光合成における光化学系ＩＩを阻害する化合物存在下で、細胞膜上に糖質輸送体を有するシアノバクテリアを培養する工程を備えることを特徴とする。本発明の水素生産装置は、細胞膜上に糖質輸送体を有するシアノバクテリアを含む水素生産槽と、糖質を格納するための第１の槽と、光合成における光化学系ＩＩを阻害する化合物を格納するための第２の槽と、前記水素生産槽から生産された水素を回収するための配管と、を備えることを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
糖質及び光合成における光化学系ＩＩを阻害する化合物存在下で、細胞膜上に糖質輸送体を有するシアノバクテリアを培養する工程を備えることを特徴とする水素の生産方法。
【請求項２】
さらに、前記培養工程が光照射下で行われる、請求項１に記載の水素の生産方法。
【請求項３】
前記光合成における光化学系ＩＩを阻害する化合物がジクロロフェニルジメチル尿素（３−（３’，４’−Ｄｉｃｈｌｏｒｏｐｈｅｎｙｌ）−１，１−ｄｉｍｅｔｈｙｌｕｒｅａ：ＤＣＭＵ）である、請求項１又は２に記載の水素の生産方法。
【請求項４】
前記糖質が単糖類、二糖類、オリゴ糖類又は糖アルコールである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の水素の生産方法。
【請求項５】
細胞膜上に糖質輸送体を有するシアノバクテリアを含む水素生産槽と、
糖質を格納するための第１の槽と、
光合成における光化学系ＩＩを阻害する化合物を格納するための第２の槽と、
前記水素生産槽から生産された水素を回収するための配管と、
を備えることを特徴とする水素生産装置。
【請求項６】
さらに、光源を備える、請求項５に記載の水素生産装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素の生産方法及び水素生産装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、水素は半導体や光ファイバー等の製造時に用いられており、今後は燃料電気自動車の普及や水素発電技術の進展により、需要の増加が期待されている。現在用いられている水素の多くは、天然ガスなどの化石燃料の改質によって製造されているが、将来的には自然エネルギーから作られた水素が求められている。
【０００３】
生物によって作られる水素の総称であるバイオ水素は、グルコースなどの有機物をエネルギーとして生産する方法、光合成細菌による有機酸を用いた方法及びシアノバクテリア若しくは藻類の光合成による生産方法がある。暗下での有機物をエネルギーとした水素生産方法では、グルコース１分子あたり４分子の水素生産が理論的な最高収率であるため、実用的ではない。また、光合成細菌による水素生産では電子供与体として適度な濃度の硫黄化合物や有機酸の供給を必要とし、二酸化炭素を副生する。このため、有機物又は有機酸の添加不要で水を電気供与体とするシアノバクテリアによる水素生産が最も管理しやすく理想的である。
【０００４】
シアノバクテリアは、植物と同じ効率の良い酸素発生型の光合成を行う原核生物であり、窒素固定を行うこともできる。この窒素固定を行う際の副産物として、水素を発生する。非特許文献１には、様々な種類のシアノバクテリアを用いた水素生産方法について、開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Dutta D. et al., “Hydrogen production by Cyanobacteria.”,  Microb. Cell. Fact, Vol.4, No.36, 2005.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１において開示されているシアノバクテリアを用いた水素生産方法では、シアノバクテリアは生成した水素と光合成で発生した酸素を利用したエネルギー生産を行うこともできるため、水素生産を低下させてしまう。また、水素生産を阻害する酸素の発生は、除草剤の一種であるジクロロフェニルジメチル尿素等の化合物で阻害できるが、これによってシアノバクテリアの生育や水素生産に必要なエネルギーが生産されないために水素生産自体も阻害してしまうことになる。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、酸素を副生せず、より高効率のシアノバクテリアを用いた水素生産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】
【０００８】
本発明は、以下の態様を含む。
［１］糖質及び光合成における光化学系ＩＩを阻害する化合物存在下で、細胞膜上に糖質輸送体を有するシアノバクテリアを培養する工程を備えることを特徴とする水素の生産方法。
［２］さらに、前記培養工程が光照射下で行われる、［１］に記載の水素の生産方法。
［３］前記光合成における光化学系ＩＩを阻害する化合物がジクロロフェニルジメチル尿素（３−（３’，４’−Ｄｉｃｈｌｏｒｏｐｈｅｎｙｌ）−１，１−ｄｉｍｅｔｈｙｌｕｒｅａ：ＤＣＭＵ）である、［１］又は［２］に記載の水素の生産方法。
［４］前記糖質が単糖類、二糖類、オリゴ糖類又は糖アルコールである、［１］〜［３］のいずれか一つに記載の水素の生産方法。
［５］細胞膜上に糖質輸送体を有するシアノバクテリアを含む水素生産槽と、糖質を格納するための第１の槽と、光合成における光化学系ＩＩを阻害する化合物を格納するための第２の槽と、前記水素生産槽から生産された水素を回収するための配管と、を備えることを特徴とする水素生産装置。
［６］さらに、光源を備える、［５］に記載の水素生産装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、酸素を副生せず、より高い効率で水素を生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態における水素生産装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜水素の生産方法＞
一実施形態として、本発明は、糖質及び光合成における光化学系ＩＩを阻害する化合物存在下で、細胞膜上に糖質輸送体を有するシアノバクテリアを培養する工程を備える、水素の生産方法を提供する。
【００１２】
本実施形態の水素の生産方法によれば、酸素を副生せず、より高い効率で水素を生産することができる。
【００１３】
本発明者らは、シアノバクテリアにおいて、ジクロロフェニルジメチル尿素等の光化学系ＩＩを阻害する化合物により酸素の産生を阻害でき、さらに少量のグルコース等の糖質を供給することにより水素生産に必要なエネルギーが供給できることに着目し、糖質及び光化学系ＩＩを阻害する化合物存在下で、グルコース等の糖質を取り込んで水素生産を行うことができるシアノバクテリアをスクリーニングすることにより、本発明を完成するに至った。
【００１４】
本実施形態において用いられるシアノバクテリアとしては、窒素固定をすることができ、細胞膜上に糖質輸送体を有するものであればよい。具体的なシアノバクテリアとしては、例えば、Ｃａｌｏｔｈｒｉｘ（カロトリックス）属、Ｃｈｌｏｒｏｇｌｏｅｏｐｓｉｓ（クロログロエオプシス）属、Ｃｈｒｏｏｃｏｃｃｉｄｉｏｐｓｉｓ（クロオコッキディオプシス）属、Ｃｙｌｉｎｄｒｏｓｐｅｒｍｕｍ（クリンドロスペルマム）属、Ｆｉｓｃｈｅｒｅｌｌａ（フィッシェレラ）属、Ｇｅｉｔｌｅｒｉｎｅｍａ（ゲイトレリネマ）属、Ｍｉｃｒｏｃｏｌｅｕｓ（ミクロコレウス）属、Ｍｙｘｏｓａｒｃｉｎａ（ミクソサルキナ）属、Ｎｏｄｕｌａｒｉａ（ノドゥラリア）属、Ｎｏｓｔｏｃ（ノストック）属、Ｌｅｐｔｏｌｙｎｇｂｙａ（レプトリングビア）属、Ｌｙｎｇｂｙａ（リングビヤ）属、Ｐｌｅｕｒｏｃａｐｓａ（プルロカプサ）属、Ｐｓｅｕｄａｎａｂａｅｎａ（シュードアナベナ）属、Ｒｉｖｕｌａｒｉａ（リブラリア）属、Ｓｔａｎｉｅｒｉａ（スタニエリア）属、Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ（シネココッカス）属、Ｓｃｙｔｏｎｅｍａ（スキュトネマ）属、Ｔｏｌｙｐｏｔｈｒｉｘ（トリポスリックス）属等が挙げられる。
【００１５】
本実施形態における水素の生産方法について、以下に詳細に説明する。
【００１６】
［培養工程］
まず、予め糖質及び光合成における光化学系ＩＩを阻害する化合物を添加した培地を用いて、細胞膜上に糖質輸送体を有するシアノバクテリアを培養する。
【００１７】
シアノバクテリアにおける水素の生成経路としては、ニトロゲナーゼを用いる経路及びヒドロゲナーゼを用いる経路の２種類が知られており、以下の式（１）及び式（２）で表される。
【００１８】
【化１】
2017131165.tif 000002
【００１９】
ニトロゲナーゼを用いる経路は、窒素固定反応の副反応として水素を生成しており、大量のＡＴＰを消費する不可逆反応である。一方、ヒドロゲナーゼを用いる経路は、ＡＴＰを必要とせず、光合成系のフェレドキシン等から直接還元力を受け取り、水素を発生させる。また、ヒドロゲナーゼを用いる経路は、可逆反応であり、酸素がある場合は、反応が左に傾くため、水素がプロトン（Ｈ＋）に分解される。よって、本発明者らは、光合成による酸素の生成を抑制又は阻害することに着目した。
【００２０】
通常、シアノバクテリアにおける光合成では、光化学系ＩＩ（ＰＳＩＩ）により、Ｈ２Ｏが酸素（Ｏ２）、プロトン（Ｈ＋）及び電子（ｅ−）に分解される。続いて、生じたｅ−は、光合成のｅ−の伝達鎖に沿って移動し、プラストキノン（ＰＱ）を介してＰＳＩＩからシトクロムｂ６ｆ（ｃｙｔｂ６ｆ）へ、次いで光化学系Ｉ（ＰＳＩ）に至り、最終的にはＮＡＤＰＨの生成に用いられる。この並行プロセス（光リン酸化）において、Ｈ＋はチラコイド内腔に放出されて、Ｈ＋勾配が作られ、ＡＴＰ合成酵素によるＡＴＰ生成を駆動する。本実施形態の水素の生産方法においては、光化学系ＩＩを阻害する化合物を添加することにより、上述した光化学系ＩＩにおける酸素の生成を阻害し、上記式（１）及び式（２）で表される経路にて生成された水素がエネルギー生産に使用されることを防ぐことができる。
【００２１】
さらに、少量の糖質を培地に添加することにより、光化学系ＩＩを阻害する化合物により停止した状態の光合成の電子伝達系において、光化学系Ｉに糖質由来のｅ−を供給し、ＮＡＤＰＨが生成される。また、上述の通り、並行プロセス（光リン酸化）において、ＡＴＰ合成酵素によりＡＴＰが生成される。これにより、シアノバクテリアの生育や、上記式（１）で表されるニトロゲナーゼを用いる経路に必要なエネルギーを供給することができる。
【００２２】
また、培養工程は、光照射下で行われることが好ましい。これは、光化学系ＩにおけるＰ７００は光により励起されて電子を放出し、最終的にＮＡＤＰＨを生成するためである。
【００２３】
本明細書において、糖質としては、特別な限定はなく、例えば、単糖類、二糖類、オリゴ糖類、多糖類又は糖アルコールであってよい。より具体的には、グルコース、フルクトース、マンノース、ガラクトース、リボース、ソルボース、リブロース等の単糖類；ラクトース、マルトース、スクロース等の二糖類；ラフィノース、マルトトリオース、フルクトオリゴ糖、ガラクトオリゴ糖、マンナンオリゴ糖等のオリゴ糖類；デンプン、セルロース、グリコーゲン等の多糖類；グリセロール、エリトリトール、ラクチトール、マルチトール、マンニトール、ソルビトール、キシリトール等の糖アルコール等が挙げられる。中でも、細胞内へ取り込みやすいこと及びすぐにエネルギーとして活用しやすいことから、単糖類、二糖類、オリゴ糖類又は糖アルコールであることが好ましい。
【００２４】
使用するシアノバクテリアとしては、上述したものと同様のものが挙げられる。培地に添加直後のシアノバクテリアの培地中の菌体濃度は、例えば、１×１０６ＣＦＵ／ｍＬ以上１×１０１０ＣＦＵ／ｍＬ以下であればよい。
また、培地に添加する糖質としては、使用するシアノバクテリアの種類に応じて、該シアノバクテリアが細胞膜上の糖質輸送体を介して細胞内に取り込み、エネルギーに変換可能な糖質を適宜選択して使用することができる。例えば、ノドゥラリア属のシアノバクテリアを使用する場合は、グルコースを使用することができる。
【００２５】
培地に添加する糖質の濃度としては、例えば０．０１ｍＭ以上５００ｍＭ以下であればよく、例えば０．５ｍＭ以上５００ｍＭ以下であればよく、例えば１ｍＭ以上５００ｍＭ以下であればよい。
【００２６】
使用する光合成における光化学系ＩＩを阻害する化合物としては、光化学系ＩＩで励起された電子がプラストキノンへ移される過程を阻害するものであればよい。具体的な化合物としては、例えば、ジクロロフェニルジメチル尿素（３−（３’，４’−Ｄｉｃｈｌｏｒｏｐｈｅｎｙｌ）−１，１−ｄｉｍｅｔｈｙｌｕｒｅａ：ＤＣＭＵ）、リニュロン（３−（３，４−ジクロロフェニル）−１−メトキシ−１−メチル尿素）等の尿素系除草剤；シマジン（２−ｃｈｌｏｒｏ−４，６−ｂｉｓ（ｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）−１，３，５−ｔｒｉａｚｉｎｅ：ＣＡＴ）、シメトリン（Ｎ，Ｎ’−ジエチル−６−（メチルチオ）−１，３，５−トリアジン−２，４−ジアミン）等のトリアジン系除草剤；ブロマシル（５−ブロモ−６−メチル−３−（１−メチルプロピル）−２，４（１Ｈ，３Ｈ）−ピリミジンジオン）、ベンタゾン（３−（１−メチルエチル）−１Ｈ−２，１，３−ベンゾチアジアジン−４（３Ｈ）−オン２，２−ジオキシド）等のウラシル系除草剤；フェンメディファム（Ｎ−（３−メチルフェニル）カルバミンサン３−メトキシカルボニルアミノフェニル）、デスメディファム（３−（カルバニロイルオキシ）カルバニル酸エチル）等のカーバメート系除草剤が挙げられる。中でも、ＤＣＭＵを用いることが好ましい。
【００２７】
培地に添加する光合成における光化学系ＩＩを阻害する化合物の濃度としては、例えば０．１μＭ以上１５μＭ以下であってよく、例えば０．５μＭ以上１０μＭ以下であってよく、例えば１μＭ以上１０μＭ以下であってよい。
【００２８】
培養工程において用いる培地としては、シアノバクテリアが生育可能な栄養素が含まれるものであればよい、具体的な培地としては、例えばＢＧ１１培地、ＭＤＭ培地、ＴＡＰ培地等が挙げられる。培地の形状は液体でもよく、固体でもよい。また、培養温度は、例えば２５℃以上４０℃以下であればよい。
【００２９】
また、短期間で大量の水素を得ることを目的とする場合においては、窒素源を除いた培地を用いることが好ましい。これは、窒素非存在下においては、窒素固定は起こらず、水素生産のみが起こるためである。一方、長期間に一定量の水素を得ることを目的とする場合においては、窒素源を含む培地を用いることが好ましい。これは、窒素はシアノバクテリアが長期間生育するためには必須の栄養素であるためである。
【００３０】
＜水素生産装置＞
一実施形態において、本発明は、細胞膜上に糖質輸送体を有するシアノバクテリアを含む水素生産槽と、糖質を格納するための第１の槽と、光合成における光化学系ＩＩを阻害する化合物を格納するための第２の槽と、前記水素生産槽から生産された水素を回収するための配管と、を備える、水素生産装置を提供する。
【００３１】
本実施形態の水素生産装置によれば、酸素を副生せず、より高い効率で水素を生産することができる。
【００３２】
図１は、本実施形態における水素生産装置を示す概略図である。図１を参照しながら、本実施形態の水素生産装置について説明する。
【００３３】
本実施形態の水素生産装置１０は、水素生産槽１に、糖質を格納するための第１の槽２と光合成における光化学系ＩＩを阻害する化合物を格納するための第２の槽３とが配管４及び配管５を介して配設されている。さらに、水素生産槽１は、生産された水素を回収するための配管６を備えている。また、水素生産槽１は、光源７を備えることが好ましい。
【００３４】
水素生産槽１は、細胞膜上に糖質輸送体を有するシアノバクテリアと、該シアノバクテリアを培養するための培地とを含み、該シアノバクテリアを用いて水素を生産するための槽であり、特別な限定はない。水素生産槽１の温度は、例えば２５℃以上４０℃以下であればよい。水素生産槽１内の温度を一定に保つために、水素生産槽１の外側に温水循環式のジャケットなど温度調整装置を備えていてもよい。
【００３５】
水素生産槽１に含まれる培地は、上述の［培養工程］と同様のものが挙げられる。使用するシアノバクテリアとしては、上述の＜水素の生産方法＞と同様のものが挙げられる。培地添加直後の水素生産槽１における培地中のシアノバクテリアの菌体濃度は、例えば、１×１０６ＣＦＵ／ｍＬ以上１×１０１０ＣＦＵ／ｍＬ以下であればよい。
【００３６】
また、水素生産槽１は、光源７を備えることが好ましい。光源７を備えることにより、水素生産槽１中に含まれるシアノバクテリアにおいて、効率的に水素を生産することができる。
【００３７】
第１の槽２は、糖質を格納するための槽であり、特別な限定はない。送液しやすいことから、糖質は水又は培地等で希釈された状態で格納されていることが好ましい。第１の槽２の温度は、糖質が水又は培地に溶解した状態で保たれ、そのまま水素生産槽１に供給可能な温度であればよく、例えば２５℃以上４０℃以下であればよい。
【００３８】
第２の槽３は、光合成における光化学系ＩＩを阻害する化合物を格納するための槽であり、特別な限定はない。送液しやすいことから、光合成における光化学系ＩＩを阻害する化合物は水又は培地等で希釈された状態で格納されていることが好ましい。第２の槽３の温度は、光合成における光化学系ＩＩを阻害する化合物が水又は培地に溶解した状態で保たれ、そのまま水素生産槽１に供給可能な温度であればよく、例えば２５℃以上４０℃以下であればよい。
【００３９】
配管４は、水素生産槽１内の培地中の糖質の濃度を調整することを目的として、第１の槽２から水素生産槽１に糖質を供給するための配管であり、特別な限定はない。供給量を調整するためにポンプ等を備えていてもよい。調整後の水素生産槽１内の培地中の糖質の濃度は、例えば０．０１ｍＭ以上５００ｍＭ以下であればよく、例えば０．５ｍＭ以上５００ｍＭ以下であればよく、例えば１ｍＭ以上５００ｍＭ以下であればよい。
【００４０】
配管５は、水素生産槽１内の培地中の光合成における光化学系ＩＩを阻害する化合物の濃度を調整することを目的として、第２の槽３から水素生産槽１に光合成における光化学系ＩＩを阻害する化合物を供給するための配管であり、特別な限定はない。供給量を調整するためにポンプ等を備えていてもよい。調整後の水素生産槽１内の培地中の光合成における光化学系ＩＩを阻害する化合物の濃度は、例えば０．１μＭ以上１５μＭ以下であってよく、例えば０．５μＭ以上１０μＭ以下であってよく、例えば１μＭ以上１０μＭ以下であってよい。
【００４１】
配管６は、水素生産槽１から生産された水素を回収するための配管であって、水素を透過せず長期的に水素に対する耐久性を有する材質で構成されているものであればよい。
【００４２】
また、本実施形態の水素生産装置１０は、水素生産槽１に培地を供給するための槽を備えていてもよい。使用する培地としては、上述の［培養工程］と同様のものが挙げられる。また、配管６の後に、得られた水素を分離及び精製するための精製装置を備えていてもよい。精製装置を備えることにより、より純度の高い水素を得ることができる。
【００４３】
次に、図１に示す水素生産装置１０を用いた水素の生産方法の一例について説明する。
まず、水素生産槽１に培地を投入する。続いて、第１の槽２から糖質を、配管４を介して投入し、第２の槽３から光合成における光化学系ＩＩを阻害する化合物を、配管５を介して投入する。続いて、糖質及び光合成における光化学系ＩＩを阻害する化合物が均一になるように培地を撹拌する。続いて、シアノバクテリアを投入し、水素生産を開始する。シアノバクテリアから生産された水素は配管６から収集することができる。
【００４４】
以下、具体的実施例により、本発明についてより詳細に説明する。ただし、本発明は以下に示す実施例に何ら限定されるものではない。
【実施例】
【００４５】
［実施例１］
（１）Ｎｏｄｕｌａｒｉａ  ｓｐ．  ＮＩＥＳ−３５８５株（Ｎ株）の培養条件
Ｎｏｄｕｌａｒｉａ  ｓｐ．  ＮＩＥＳ−３５８５株（以下、Ｎ株と呼ぶ。）を細胞膜上に糖質輸送体を有するシアノバクテリアとして用いた。シアノバクテリアの培養に一般的に用いられるＢＧ１１培地を用いて、培養を行った。ＢＧ１１液体培地は、下記表２〜６に示す各Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ａ６液を用いて、表１に示す組成となるように調製した。また、ＢＧ１１寒天培地は、ＢＧ１１液体培地に２重量％の寒天を加えて調製した。培養条件としては、室温（２５℃）で、ＢＧ１１液体培地では３，０００Ｌｕｘ、ＢＧ１１寒天培地では５，０００Ｌｕｘとなるようにハロゲンランプの照度を調整し、照射した。
【００４６】
【表１】
2017131165.tif 000003
【００４７】
【表２】
2017131165.tif 000004
【００４８】
【表３】
2017131165.tif 000005
【００４９】
【表４】
2017131165.tif 000006
【００５０】
【表５】
2017131165.tif 000007
【００５１】
【表６】
2017131165.tif 000008
【００５２】
（２）Ｎ株を用いた水素生産
ＢＧ１１寒天培地上で１週間培養したＮ株（湿潤重量で約１ｇずつ）を、２０ｍＬ  ＢＧ１１液体培地（５μＭジクロロフェニルジメチル尿素（ＤＣＭＵ）含有）、２０ｍＬ  ＢＧ１１液体培地（５μＭ  ＤＣＭＵ及び１０ｍＭ  グルコース含有）、並びに２０ｍＬ  ＢＧ１１液体培地（５μＭ  ＤＣＭＵ及び１０ｍＭ  グルコース含有、ＩＩ液由来のＮａＮＯ３不含）が入った３本の試験管にそれぞれ投入し、７２時間程度培養した。試験管上部に管付きのゴム栓をして、生成した水素を水上置換法で回収した。水上置換法において、水又は０．１Ｎ  ＮａＯＨ含有の水を用いて、水素を精製した。水素の生成は、水素に触れると金属色から無色透明に変化する水素可視化シート（株式会社アツミテック製）を用いて確認した。生育したＮ株については、生成した気体の体積を測定し、結果を表７に示す。
【００５３】
【表７】
2017131165.tif 000009
【００５４】
（３）結果
ＤＣＭＵのみ含有のＢＧ１１培地で培養したＮ株は生育しなかった。これは、ＤＣＭＵにより光化学系ＩＩの電子伝達反応が阻害され酸素を生成できず、生育に必要なエネルギーが獲得できなかったためであると考えられる。
一方、ＤＣＭＵ存在下でも１０ｍＭ  グルコースを含有するＢＧ１１培地で培養したＮ株は生育した。これは、水から電子を獲得する代わりにグルコースから電子を得て光化学系Ｉによりエネルギーを獲得していると推察される。
【００５５】
また、表７から、５μＭ  ＤＣＭＵ及び１０ｍＭ  グルコース含有するＢＧ１１培地で培養したＮ株では、水による水上置換において７０ｍＬの気体が得られた。また、水に代わりに０．１Ｍ  ＮａＯＨ含有水を用いて水上置換を行ったところ、６ｍＬの気体が得られた。これは、気体中に含まれる二酸化炭素がＮａＯＨにより吸収されたためである。
一方、BG11培地の組成からＮａＮＯ３を除き窒素源の無い培地で培養したＮ株では、水による水上置換において得られた気体は２７ｍＬと減少した。しかしながら、水に代わりに０．１Ｍ  ＮａＯＨ含有水を用いて水上置換を行ったところ、大部分は０．１Ｍ  ＮａＯＨ含有水で吸収されず、２０ｍＬの気体が得られた。また、０．１Ｍ  ＮａＯＨ含有水を用いて水上置換を行った気体は、いずれも水素可視化シートを透明にした。
【００５６】
以上のことから、Ｎ株と同様に糖質を細胞内に取り込み、代謝可能なシアノバクテリアを、ＤＣＭＵ等の光合成における光化学系ＩＩを阻害する化合物及び糖質存在下で培養することで、水素が生成し、さらに、培地の窒素源をなくすことでその発生量が向上することが明らかとなった。
【００５７】
また、詳細なデータは示さないが、５μＭ  ＤＣＭＵ及び１０ｍＭ  グルコース含有するＢＧ１１培地でＮ株を１週間培養したところ、１０ｍｍｏｌ／ｍｇ  ｃｈｌ ａ／１ｗｅｅｋの水素生産量であった。また、水素生産速度が高い地点での１時間当たりの水素生産量は、約２ｍｍｏｌ／ｍｇ  ｃｈｌ ａ／ｈであった。これは、従来のシアノバクテリアによる水素生産量に対して、１０〜１，０００倍であり、より高い効率で水素を生産できることが明らかとなった。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明によれば、酸素を副生せず、より高い効率で水素を生産することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１…水素生産槽、２…第１の槽、３…第２の槽、４，５，６…配管、７…光源、１０…水素生産装置。
【図１】
2017131165.tif 000010