光合成用エアリフト型リアクタ-を用いた微細藻類によるCO_2の再エネルギ-資源化

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03203217
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 小出 耕造 東京工業大学, 工学部, 教授 (60016392)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 孝弘 東京工業大学, 工学部, 助手 (30192131) ; 太田口 和久 東京工業大学, 工学部, 助教授 (20134819)
• Keywords: CO_2 fixation / Chemometrics / Photosynthesis / Anacystis nidulans / BlueーGreen Alga / Bioreactor

Research Abstract

本研究ではまず、種々の陸上植物および藻類について光合成能、ハンドリングの容易さ、生物エネルギ-としての利用面等の観点から文献調査により、増殖速度およびCO_2固定化速度が高い生物材料として微細藻類の一種である藍藻Anacystis nidulansを用いることにした。この藻は光化学的水素発生能も高くバイオマス資源としての利用価値が高いと考えられる。この種の藻によるCO_2の再エネルギ-資源化を志向する場合、藻の濃度がいかに高められるかが重要な検討課題である。
そこで、Anacystis nidulansの光合成能の基礎的知見を得るために、光強度、温度等の環境因子および通気速度等の操作因子の光合成への影響を実験的に検討し、最適な培養条件を探索した。次いで光合成用エアリフト型リアクタ-を試作し、微細藻類の光合成によるCO_2固定化技術に対する基礎デ-タを得ることを目的として検討を行った。
光合成研究用の偏平型フラスコを用いて実験を行った結果、環境因子としては、光強度の寄与が最も大きく培養温度との間に相互作用が認められた。実験範囲内(温度:30ー45℃、光強度:2ー8klux;CO_2モル分率:0.03ー6.0%)の最適培養条件が、温度40℃、光強度8klux、CO_2モル分率3%であることを見い出し、この条件下でのカルチャ-単位容積当りのCO_2固定速度は、0.13kg/(m^3・h)に達した。また、その最適培養条件において、0.75vvm以上の通気速度が必要であることがわかった。以上の基礎デ-タに基づき、受光面積を大きくした実験室規模(液量:0.2,0.4dm^3)のエアリフト型バイオリアクタ-を試作し、装置形状の内、特に受光面からの奥行き、ライザ-断面積に対するダウンカマ-断面積の比に着目して藻の高密度培養を検討した。その結果、本リアクタ-が基礎デ-タを取るために用いた偏平フラスコ等の既往の光合成用培養器と比べ、きわめて高密度培養に適していることが確認できた。

Research Products

• [Publications] Takahiro Suzuiki: "Chemometrics Approach to the Analysis of a Synergism of Temperature,Light Intensity and Carbon Dioxide Concentration on the Growth of Anacystis nidulans" J.Chemical Engineering of Japan. 24. 563-568 (1991)
• [Publications] Takahiro Suzuki: "Effects of Gas Flow Rate of CO_2ーEnriched Air,High CO_2 Concentration,and Anaerobic Atmosphere on the growth of BlueーGreen Alga Anacystis nidurans" J.Chemical Engineering of Japan. 24. 797-798 (1991)
• [Publications] 小出 耕造: "光合成用エアリフト型リアクタ-を用いた微細藻類によるCO_2の再資源化" エネルギ-・資源学会第8回エネルギ-システム・経済コンファレンス講演論文集. 407-412 (1992)