JP2013192547A - メタン生産方法 - Google Patents
メタン生産方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013192547A JP2013192547A JP2012066044A JP2012066044A JP2013192547A JP 2013192547 A JP2013192547 A JP 2013192547A JP 2012066044 A JP2012066044 A JP 2012066044A JP 2012066044 A JP2012066044 A JP 2012066044A JP 2013192547 A JP2013192547 A JP 2013192547A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- methane
- hydrogen
- carbon dioxide
- sulfur
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 90
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 20
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 66
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims abstract description 48
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 33
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 14
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 38
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 38
- 241000202981 Methanobacterium sp. Species 0.000 claims description 10
- 238000012258 culturing Methods 0.000 claims description 7
- 241000190950 Rhodopseudomonas palustris Species 0.000 claims description 6
- 241001074903 Methanobacteria Species 0.000 claims description 4
- 241000202974 Methanobacterium Species 0.000 claims description 4
- 241000191025 Rhodobacter Species 0.000 claims description 4
- 241000191023 Rhodobacter capsulatus Species 0.000 claims description 4
- 239000002775 capsule Substances 0.000 claims description 4
- XOWVFANEOZMPKG-REOHCLBHSA-N S-nitroso-L-cysteine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CSN=O XOWVFANEOZMPKG-REOHCLBHSA-N 0.000 claims 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 abstract description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 13
- VLSOAXRVHARBEQ-UHFFFAOYSA-N [4-fluoro-2-(hydroxymethyl)phenyl]methanol Chemical compound OCC1=CC=C(F)C=C1CO VLSOAXRVHARBEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000696 methanogenic effect Effects 0.000 abstract description 3
- 241000131970 Rhodospirillaceae Species 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 19
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 13
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 13
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000000243 photosynthetic effect Effects 0.000 description 10
- 238000003501 co-culture Methods 0.000 description 6
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 4
- 241000191043 Rhodobacter sphaeroides Species 0.000 description 3
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 3
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 3
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 3
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 3
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 3
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 3
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 3
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 3
- 150000003722 vitamin derivatives Chemical class 0.000 description 3
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 3
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 2
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 2
- 108010020943 Nitrogenase Proteins 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 description 2
- 239000012881 co-culture medium Substances 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 2
- 239000013028 medium composition Substances 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 229910017464 nitrogen compound Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002830 nitrogen compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 description 2
- QIJRTFXNRTXDIP-UHFFFAOYSA-N (1-carboxy-2-sulfanylethyl)azanium;chloride;hydrate Chemical compound O.Cl.SCC(N)C(O)=O QIJRTFXNRTXDIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000984609 Methanobacterium oryzae Species 0.000 description 1
- 241000607174 Methanobacterium subterraneum Species 0.000 description 1
- 241000190984 Rhodospirillum rubrum Species 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 229960001305 cysteine hydrochloride Drugs 0.000 description 1
- PXEDJBXQKAGXNJ-QTNFYWBSSA-L disodium L-glutamate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C(=O)[C@@H](N)CCC([O-])=O PXEDJBXQKAGXNJ-QTNFYWBSSA-L 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 230000009036 growth inhibition Effects 0.000 description 1
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 235000013923 monosodium glutamate Nutrition 0.000 description 1
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 1
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 description 1
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229940073490 sodium glutamate Drugs 0.000 description 1
- 229910052979 sodium sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N sodium sulfide (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[S-2] GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
【課題】太陽光を用いた微生物反応によって二酸化炭素をメタンに変換し、メタンを生産するとともに、二酸化炭素ガスを固定化すること。
【解決手段】アンモニウム塩を含有せず、還元剤としてＬシステイン塩酸塩を含有する培地により共培養可能な紅色非硫黄細菌と水素資化性メタン生成菌とを、二酸化炭素含有ガス存在下で共培養してメタンガスを得る。
【選択図】図１
【解決手段】アンモニウム塩を含有せず、還元剤としてＬシステイン塩酸塩を含有する培地により共培養可能な紅色非硫黄細菌と水素資化性メタン生成菌とを、二酸化炭素含有ガス存在下で共培養してメタンガスを得る。
【選択図】図１
Description
本発明は、メタン生産方法に関し、具体的には大気中の二酸化炭素をメタンに変換し、メタンを生産するとともに、二酸化炭素ガスを固定化する技術に関する。
地球温暖化の主たる原因となる二酸化炭素等の温室効果ガスは、化石燃料消費量の増大に伴い、大気中の濃度が増加している。排出を抑制せずに現在の消費を続けると、１００年後には地球上の平均気温が２．４℃〜６．４℃上昇し、異常気象の発生、生体系の混乱や食料生産の変化、海面の上昇による陸地の減少等、人々の生活に深刻な影響がでることが予想されるため、大気中の二酸化炭素濃度の低減を目的として、火力発電所などから排出される二酸化炭素の排出抑制とともに大気中の二酸化炭素を除去することが課題となっている。
特許文献１には、太陽エネルギーで水を電気分解して水素を発生させ、生成した水素と炭酸ガスとを水素資化性メタン生成菌に供給して培養し、そこから排出されるメタンを燃焼させてエネルギーを得る方法が記載されている。
特許文献２には、光合成細菌とメタン生成菌を含むメタン発酵の共培養に関する記載がある。ここでは、メタン発酵槽内に嫌気性の光合成細菌を増殖させ、窒素化合物やリンの回収効率を改善する方法が述べられている。
特許文献２には、光合成細菌とメタン生成菌を含むメタン発酵の共培養に関する記載がある。ここでは、メタン発酵槽内に嫌気性の光合成細菌を増殖させ、窒素化合物やリンの回収効率を改善する方法が述べられている。
特許文献１によれば、外部より水素と炭酸ガスの供給下でメタン生成菌を培養すると、メタン生成菌の持つ生物反応によって炭酸ガスをメタンに変換できる。しかしながら、特許文献１では水素の供給を外部の太陽光による水の電気分解装置に依存しており酸素も同時に発生するため、絶対嫌気性のメタン生成菌の反応においては酸素の分離プロセスが必要である。このため、全体としては反応設備が複雑となりコストアップが避けられない。
一方、特許文献２によれば、有機性廃水または有機性廃棄物のメタン発酵において、光合成細菌が発酵槽内で増殖できることが示されている。このことは、光合成細菌とメタン生成菌が共培養可能であることを示唆しているが、特許文献２はメタン発酵における窒素化合物とリンの回収効率を光合成細菌の増殖によって改善されることを目的としており、炭酸ガスのメタン化の方法、条件等については触れられていない。
一方、特許文献２によれば、有機性廃水または有機性廃棄物のメタン発酵において、光合成細菌が発酵槽内で増殖できることが示されている。このことは、光合成細菌とメタン生成菌が共培養可能であることを示唆しているが、特許文献２はメタン発酵における窒素化合物とリンの回収効率を光合成細菌の増殖によって改善されることを目的としており、炭酸ガスのメタン化の方法、条件等については触れられていない。
つまり、太陽光を用いた微生物反応によって炭酸ガスを効率的にメタンガスとして固定化する方法は現在のところ知られていない状況にある。また、上記公知技術によると、いずれも大掛かりな装置やエネルギーが必要で、かつ高コストである。一方、大量の二酸化炭素の排出を抑制するため、二酸化炭素対策はなるべく低コストであることが望まれる。
そこで、本発明は上記実状に鑑み、太陽光を用いた微生物反応によって二酸化炭素をメタンに変換し、メタンを生産するとともに、二酸化炭素ガスを固定化することを目的とする。
〔構成１〕
上記目的のための本発明の特徴構成は、アンモニウム塩を含有せず、還元剤としてＬシステイン塩酸塩を含有する培地により共培養可能な紅色非硫黄細菌と水素資化性メタン生成菌とを、二酸化炭素含有ガス存在下で共培養してメタンガスを得ることにある。
上記目的のための本発明の特徴構成は、アンモニウム塩を含有せず、還元剤としてＬシステイン塩酸塩を含有する培地により共培養可能な紅色非硫黄細菌と水素資化性メタン生成菌とを、二酸化炭素含有ガス存在下で共培養してメタンガスを得ることにある。
上記特徴構成によると、紅色非硫黄細菌と水素資化性メタン生成菌とが共培養されることにより、紅色非硫黄細菌が光合成により生産した水素ガスをメタン生産菌が資化してメタンを生産することになり、一見、太陽光を用いた微生物反応によって大気中の二酸化炭素をメタンに変換することができるように思われる。しかしこれらの細菌は生育条件が異なり、通常は混合培養してもどちらか一方の増殖しか観測されない。
具体的に説明すると、紅色非硫黄細菌の培養環境では、水素資化性メタン生成菌を生育させることはできず、逆に、水素資化性メタン生成菌の培養環境では、紅色非硫黄細菌を生育させることはできないのが現状である。
そこで、本発明者らが鋭意研究したところによると、紅色非硫黄細菌と水素資化性メタン生成菌とを共培養する場合には、アンモニウム塩を含有せず、還元剤としてＬシステイン塩酸塩を含有する培地を選択することにより、両者を共培養可能となる環境が得られることを新規に見出し、本発明を完成させるに至った。
紅色非硫黄細菌による水素生成はニトロゲナーゼによるものであることが知られている。この酵素はアンモニウム塩によって阻害されるので、Ｎ源としてアンモニウム塩は使えない。よってアンモニウム塩以外の窒素源で生育可能なメタン生成菌を選択すれば、容易に紅色非硫黄細菌と水素資化性メタン生成菌とを共培養することができる条件が見出せると考えられる。
また、メタン生成菌培地には通常酸化還元電位を下げるための還元剤が含まれている。これらが光合成細菌の生育を阻害する。本発明者らによると、紅色非硫黄細菌は硫化水素に弱いことから、特に還元剤として硫黄系還元剤が生育の阻害に関与するものと考えられた。そこで、メタン生産菌の培養に用いることができる還元剤のうち、非硫黄系還元剤であるＬシステイン塩酸塩で生育する紅色非硫黄細菌を選択すれば容易に紅色非硫黄細菌と水素資化性メタン生成菌とを共培養することができる条件が見出せると考えられる。
すなわち、アンモニウム塩を含有せず、還元剤としてＬシステイン塩酸塩を含有する培地により共培養可能な紅色非硫黄細菌と水素資化性メタン生成菌とを、二酸化炭素含有ガス存在下で共培養することにより、メタンガスを効率よく生産することができるようになった。
〔構成２〕
また、前記紅色非硫黄細菌が、ロドバクター・キャプシュラータス（Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ ｃａｐｓｕｌａｔｕｓ）（ＮＢＲＣ１６５８１）、ロドシュードモナス・パルストリス（Ｒｈｏｄｏｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｐａｌｕｓｔｒｉｓ）（ＮＢＲＣ１６６６１）から選ばれる少なくとも１種の細菌を含有するものであってもよく、
また、前記紅色非硫黄細菌が、ロドバクター・キャプシュラータス（Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ ｃａｐｓｕｌａｔｕｓ）（ＮＢＲＣ１６５８１）、ロドシュードモナス・パルストリス（Ｒｈｏｄｏｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｐａｌｕｓｔｒｉｓ）（ＮＢＲＣ１６６６１）から選ばれる少なくとも１種の細菌を含有するものであってもよく、
〔構成３〕
前記水素資化性メタン生成菌が、メタノバクテリウムｓｐ．（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐ．）（ＮＢＲＣ１０５０３９）、メタノバクテリウム・フンガテイ（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｈｕｎｇａｔｅｉ）（ＮＢＲＣ１００３９７Ｔ）から選ばれる少なくとも１種の細菌を含有するものであってもよく、
前記水素資化性メタン生成菌が、メタノバクテリウムｓｐ．（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐ．）（ＮＢＲＣ１０５０３９）、メタノバクテリウム・フンガテイ（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｈｕｎｇａｔｅｉ）（ＮＢＲＣ１００３９７Ｔ）から選ばれる少なくとも１種の細菌を含有するものであってもよく、
〔構成４〕
前記紅色非硫黄細菌が、ロドバクター・キャプシュラータス（Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ ｃａｐｓｕｌａｔｕｓ）（ＮＢＲＣ１６５８１）であり、前記水素資化性メタン生成菌がメタノバクテリウムｓｐ．（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐ．）（ＮＢＲＣ１０５０３９）であれば、特に好ましい。
前記紅色非硫黄細菌が、ロドバクター・キャプシュラータス（Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ ｃａｐｓｕｌａｔｕｓ）（ＮＢＲＣ１６５８１）であり、前記水素資化性メタン生成菌がメタノバクテリウムｓｐ．（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐ．）（ＮＢＲＣ１０５０３９）であれば、特に好ましい。
すなわち、これらの微生物を選択すると、アンモニウム塩以外の窒素源で生育可能なメタン生成菌と、Ｌシステイン塩酸塩で生育する紅色非硫黄細菌との組み合わせを提供することができるので容易に両者を共培養可能な微生物の組み合わせを提供することができるようになる。
なかでも、前記紅色非硫黄細菌が、ロドバクター・キャプシュラータス（Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ ｃａｐｓｕｌａｔｕｓ）（ＮＢＲＣ１６５８１）であり、前記水素資化性メタン生成菌がメタノバクテリウムｓｐ．（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐ．）（ＮＢＲＣ１０５０３９）であれば、きわめて効率よく大気中の二酸化炭素を固定化してメタンを生産することができるようになった。
したがって、太陽光を用いた微生物反応等によって二酸化炭素をメタンに変換することができるので、たとえば、ガスコージェネレーションシステム等からのオンサイト排出炭酸ガスをメタンに変換してエネルギー源として利用できるようにするとともに、温暖化ガスである二酸化炭素ガスを効果的に削減できるようになった。
以下に、本発明のメタン生産方法を説明する。尚、以下に好適な実施例を記すが、これら実施例はそれぞれ、本発明をより具体的に例示するために記載されたものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能であり、本発明は、以下の記載に限定されるものではない。
〔メタン生産装置〕
本発明のメタン生産方法に用いるメタン生産装置は、紅色非硫黄細菌と水素資化性メタン生成菌とを、共培養する生物反応槽を備える。
前記生物反応槽には、アンモニウム塩を含有せず、還元剤としてＬシステイン塩酸塩を含有する培地が収容され、前記反応槽内に二酸化炭素ガスを供給する二酸化炭素ガス供給部を備え、前記培地中に光照射する光照射部を備えるとともに、生成したメタンガスを排出するメタンガス排出部を備える。これにより、前記培地中で紅色非硫黄細菌と水素資化性メタン生成菌とを、二酸化炭素含有ガス存在下で共培養することができ、これにより、前記生物反応槽では、前記紅色非硫黄細菌が光合成反応により水素を生成するとともに、生成した水素を用いて水素資化性メタン生成菌が炭酸ガスをメタンに変換することにより、結果的に二酸化炭素をメタンに変換することができるものとなっている。
本発明のメタン生産方法に用いるメタン生産装置は、紅色非硫黄細菌と水素資化性メタン生成菌とを、共培養する生物反応槽を備える。
前記生物反応槽には、アンモニウム塩を含有せず、還元剤としてＬシステイン塩酸塩を含有する培地が収容され、前記反応槽内に二酸化炭素ガスを供給する二酸化炭素ガス供給部を備え、前記培地中に光照射する光照射部を備えるとともに、生成したメタンガスを排出するメタンガス排出部を備える。これにより、前記培地中で紅色非硫黄細菌と水素資化性メタン生成菌とを、二酸化炭素含有ガス存在下で共培養することができ、これにより、前記生物反応槽では、前記紅色非硫黄細菌が光合成反応により水素を生成するとともに、生成した水素を用いて水素資化性メタン生成菌が炭酸ガスをメタンに変換することにより、結果的に二酸化炭素をメタンに変換することができるものとなっている。
〔紅色非硫黄細菌〕
前記紅色非硫黄細菌としては、
・ロドバクター・キャプシュラータス（Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ ｃａｐｓｕｌａｔｕｓ）（ＮＢＲＣ１６４３５）
・ロドバクター・キャプシュラータス（Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ ｃａｐｓｕｌａｔｕｓ）（ＮＢＲＣ１６５８１）
・ロドシュードモナス・パルストリス（Ｒｈｏｄｏｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｐａｌｕｓｔｒｉｓ）（ＮＢＲＣ１６６６１）
・ロドシュードモナス・パルストリス（Ｒｈｏｄｏｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｐａｌｕｓｔｒｉｓ）（ＮＢＲＣ１００２４６）
・ロドシュードモナス・パルストリス（Ｒｈｏｄｏｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｐａｌｕｓｔｒｉｓ）（ＮＢＲＣ１００４１９）
・ロドスピルリウム・ルブラム（Ｒｈｏｄｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ ｒｕｂｒｕｍ）（ＮＢＲＣ３９８６）
・ロドバクター・スフェロイデス（Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ ｓｐｈａｅｒｏｉｄｅｓ）（ＮＢＲＣ１２２０３）
・ロドバクター・スフェロイデス（Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ ｓｐｈａｅｒｏｉｄｅｓ）（ＮＢＲＣ１０００３７）
・ロドバクター・スフェロイデス（Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ ｓｐｈａｅｒｏｉｄｅｓ）（ＮＢＲＣ１０００３８）
等の市販光合成細菌を利用することが考えられる。なかでも、市販菌株を入手し、それぞれの水素生成能力を検討したところ、
・ロドバクター・キャプシュラータス（Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ ｃａｐｓｕｌａｔｕｓ）（ＮＢＲＣ１６５８１）
・ロドシュードモナス・パルストリス（Ｒｈｏｄｏｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｐａｌｕｓｔｒｉｓ）（ＮＢＲＣ１６６６１）
が好適に用いられることがわかった。（以下適宜寄託番号で略称する）
前記紅色非硫黄細菌としては、
・ロドバクター・キャプシュラータス（Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ ｃａｐｓｕｌａｔｕｓ）（ＮＢＲＣ１６４３５）
・ロドバクター・キャプシュラータス（Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ ｃａｐｓｕｌａｔｕｓ）（ＮＢＲＣ１６５８１）
・ロドシュードモナス・パルストリス（Ｒｈｏｄｏｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｐａｌｕｓｔｒｉｓ）（ＮＢＲＣ１６６６１）
・ロドシュードモナス・パルストリス（Ｒｈｏｄｏｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｐａｌｕｓｔｒｉｓ）（ＮＢＲＣ１００２４６）
・ロドシュードモナス・パルストリス（Ｒｈｏｄｏｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｐａｌｕｓｔｒｉｓ）（ＮＢＲＣ１００４１９）
・ロドスピルリウム・ルブラム（Ｒｈｏｄｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ ｒｕｂｒｕｍ）（ＮＢＲＣ３９８６）
・ロドバクター・スフェロイデス（Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ ｓｐｈａｅｒｏｉｄｅｓ）（ＮＢＲＣ１２２０３）
・ロドバクター・スフェロイデス（Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ ｓｐｈａｅｒｏｉｄｅｓ）（ＮＢＲＣ１０００３７）
・ロドバクター・スフェロイデス（Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ ｓｐｈａｅｒｏｉｄｅｓ）（ＮＢＲＣ１０００３８）
等の市販光合成細菌を利用することが考えられる。なかでも、市販菌株を入手し、それぞれの水素生成能力を検討したところ、
・ロドバクター・キャプシュラータス（Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ ｃａｐｓｕｌａｔｕｓ）（ＮＢＲＣ１６５８１）
・ロドシュードモナス・パルストリス（Ｒｈｏｄｏｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｐａｌｕｓｔｒｉｓ）（ＮＢＲＣ１６６６１）
が好適に用いられることがわかった。（以下適宜寄託番号で略称する）
以下では紅色非硫黄細菌として、ＮＢＲＣ１６５８１を用いて検証を行った。
〔水素資化性メタン生成菌〕
前記水素資化性メタン生成菌としては、
・メタノバクテリウム・フンガテイ（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｈｕｎｇａｔｅｉ）
・メタノバクテリウム・オリザエ（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｏｒｙｚａｅ）
・メタノバクテリウム・パルストレ（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｐａｌｕｓｔｒｅ）
・メタノバクテリウム・ｓｐ．（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐ．）
・メタノバクテリウム・サブテラヌエム（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｕｂｔｅｒｒａｎｅｕｍ）
とうの市販メタン生成菌を利用することが考えられる。なかでも、市販菌株を入手し、それぞれのメタン生成能力を検討したところ、
・メタノバクテリウム・ｓｐ．（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐ．）（ＮＢＲＣ１０５０３９）
・メタノバクテリウム・フンガテイ（Ｍｅｔｈａｎｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ ｈｕｎｇａｔｅｉ）（ＮＢＲＣ１００３９７Ｔ）
が好適に用いられることがわかった。
前記水素資化性メタン生成菌としては、
・メタノバクテリウム・フンガテイ（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｈｕｎｇａｔｅｉ）
・メタノバクテリウム・オリザエ（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｏｒｙｚａｅ）
・メタノバクテリウム・パルストレ（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｐａｌｕｓｔｒｅ）
・メタノバクテリウム・ｓｐ．（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐ．）
・メタノバクテリウム・サブテラヌエム（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｕｂｔｅｒｒａｎｅｕｍ）
とうの市販メタン生成菌を利用することが考えられる。なかでも、市販菌株を入手し、それぞれのメタン生成能力を検討したところ、
・メタノバクテリウム・ｓｐ．（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐ．）（ＮＢＲＣ１０５０３９）
・メタノバクテリウム・フンガテイ（Ｍｅｔｈａｎｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ ｈｕｎｇａｔｅｉ）（ＮＢＲＣ１００３９７Ｔ）
が好適に用いられることがわかった。
以下では、水素資化性メタン生成菌として、ＮＢＲＣ１０５０３９を用いて検証を行った。
〔培地〕
これらの紅色非硫黄細菌と水素資化性メタン生成菌を共培養するための培地組成を検討した。
これらの紅色非硫黄細菌と水素資化性メタン生成菌を共培養するための培地組成を検討した。
（１）水素資化性メタン生成菌の窒素源についての検証
水素資化性メタン生成菌は通常アンモニウム塩を含む合成培地で培養される。一方、紅色非硫黄細菌による水素生成はニトロゲナーゼによるものであることが知られており、この酵素はアンモニウム塩によって阻害されるので、紅色非硫黄細菌の培養にはＮ源としてアンモニウム塩は使えない。よって、メタン生成菌の生育が可能な、アンモニウム塩以外の窒素源を検証した。
水素資化性メタン生成菌は通常アンモニウム塩を含む合成培地で培養される。一方、紅色非硫黄細菌による水素生成はニトロゲナーゼによるものであることが知られており、この酵素はアンモニウム塩によって阻害されるので、紅色非硫黄細菌の培養にはＮ源としてアンモニウム塩は使えない。よって、メタン生成菌の生育が可能な、アンモニウム塩以外の窒素源を検証した。
窒素源として下記（Ａ）または（Ｂ）を含有する培地を用いてメタン生成菌の増殖がみられるか調べたところ、どちらの場合でもほぼアンモニウム塩の場合と同等の増殖がみられた。すなわちこれらの培地を用いると、水素資化性メタン生成菌を紅色非硫黄細菌培養可能な環境で培養できる可能性があることがわかる。
（Ａ） ５ｍＭ グルタミン酸ナトリウム
（Ｂ） ０．２％ Ｐｏｌｙｐｅｐｔｏｎｅ， ０．２％ Ｙｅａｓｔ Ｅｘｔｒａｃｔ
（Ｂ） ０．２％ Ｐｏｌｙｐｅｐｔｏｎｅ， ０．２％ Ｙｅａｓｔ Ｅｘｔｒａｃｔ
酸化還元電位を下げやすいという理由から以下では（Ｂ）０．２％Ｐｏｌｙｐｅｐｔｏｎｅ， ０．２％ Ｙｅａｓｔ Ｅｘｔｒａｃｔ を用いることにした。
（２）紅色非硫黄細菌のメタン生成菌培地での生育についての検証
メタン生成菌増殖用培地を用いて紅色非硫黄細菌を培養したところ、増殖阻害が見られ、水素の生産はみられなかった。通常、酸化還元電位を下げるための還元剤として０．０５％硫化ナトリウムと０．０５％Ｌ−システイン塩酸塩が含まれている。これらが光合成細菌の生育に影響する可能性が考えられたので、（文献等の調査によると紅色非硫黄細菌は硫化水素に弱いらしいことがわかった。）そこで還元剤として、０．１％ Ｌ−システイン塩酸塩のみを用いて培養を行ったところ、増殖阻害は見られず、増殖および水素生成は回復することがわかった。
メタン生成菌増殖用培地を用いて紅色非硫黄細菌を培養したところ、増殖阻害が見られ、水素の生産はみられなかった。通常、酸化還元電位を下げるための還元剤として０．０５％硫化ナトリウムと０．０５％Ｌ−システイン塩酸塩が含まれている。これらが光合成細菌の生育に影響する可能性が考えられたので、（文献等の調査によると紅色非硫黄細菌は硫化水素に弱いらしいことがわかった。）そこで還元剤として、０．１％ Ｌ−システイン塩酸塩のみを用いて培養を行ったところ、増殖阻害は見られず、増殖および水素生成は回復することがわかった。
また、この培地でメタン生成菌が増殖可能なことも確認することができた。
（３）メタン生成菌と光合成細菌の共培養によるメタン生成の可能性の検証
（１）、（２）の検証により、共培養の培地組成として、たとえば、下表１のような共培養培地を用いることができる。以下表１〜３に共培養培地、メタン生成菌増殖用培地、紅色非硫黄細菌増殖用培地を示す。
（１）、（２）の検証により、共培養の培地組成として、たとえば、下表１のような共培養培地を用いることができる。以下表１〜３に共培養培地、メタン生成菌増殖用培地、紅色非硫黄細菌増殖用培地を示す。
Ｔｒａｃｅ Ｅｌｅｍｅｎｔｓは表５参照
ｐＨ ７．０
８０％−Ａｒ， ２０％−ＣＯ2
Ｔｒａｃｅ Ｅｌｅｍｅｎｔｓは表５参照
ｐＨ ７．０
８０％−Ｈ2， ２０％−ＣＯ2
Ｔｒａｃｅ Ｅｌｅｍｅｎｔｓは表５参照
ｐＨ ６．７
１００％−Ａｒ
すなわち、ＮＢＲＣ１６５８１およびＮＢＲＣ１０５０３９を種々の培地で培養したところ、培養結果は下表６のようなり、紅色非硫黄細菌と水素資化性メタン生成菌とを安定的に共培養できる環境としては、アンモニウム塩を含有せず、還元剤としてＬシステイン塩酸塩を含有する培地を用いることが好ましいことがわかった。
〔メタン生産方法の実証試験〕
上記表１に示す培地において、ＮＢＲＣ１６５８１およびＮＢＲＣ１０５０３９を、３０℃、近赤外線（ピーク８５０ｎｍ）照射下で培養し、適時ガスクロマトグラフィーでメタン生成量の経時変化を測定した。
上記表１に示す培地において、ＮＢＲＣ１６５８１およびＮＢＲＣ１０５０３９を、３０℃、近赤外線（ピーク８５０ｎｍ）照射下で培養し、適時ガスクロマトグラフィーでメタン生成量の経時変化を測定した。
その結果図１のようになり、上記ＮＢＲＣ１６５８１およびＮＢＲＣ１０５０３９を共培養することによって、反応槽を一段階経由するだけで、供給される二酸化炭素からメタンを生産することができることが明らかになった。
本発明により、たとえば、ガスコージェネレーションシステム等からのオンサイト排出炭酸ガスをメタンに変換してエネルギー源として利用できるようにするとともに、温暖化ガスである二酸化炭素ガスを効果的に削減できる。
Claims (4)
- アンモニウム塩を含有せず、還元剤としてＬシステイン塩酸塩を含有する培地により共培養可能な紅色非硫黄細菌と水素資化性メタン生成菌とを、二酸化炭素含有ガス存在下で共培養してメタンガスを得るメタン生産方法。
- 前記紅色非硫黄細菌が、ロドバクター・キャプシュラータス（Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ ｃａｐｓｕｌａｔｕｓ）（ＮＢＲＣ１６５８１）、ロドシュードモナス・パルストリス（Ｒｈｏｄｏｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｐａｌｕｓｔｒｉｓ）（ＮＢＲＣ１６６６１）から選ばれる少なくとも１種の細菌を含有するものである請求項１に記載のメタン生産方法。
- 前記水素資化性メタン生成菌が、メタノバクテリウムｓｐ．（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐ．）（ＮＢＲＣ１０５０３９）、メタノバクテリウム・フンガテイ（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｈｕｎｇａｔｅｉ）（ＮＢＲＣ１００３９７Ｔ）から選ばれる少なくとも１種の細菌を含有するものである請求項１または２に記載のメタン生産方法。
- 前記紅色非硫黄細菌が、ロドバクター・キャプシュラータス（Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ ｃａｐｓｕｌａｔｕｓ）（ＮＢＲＣ１６５８１）であり、前記水素資化性メタン生成菌がメタノバクテリウムｓｐ．（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐ．）（ＮＢＲＣ１０５０３９）である請求項１〜３のいずれか一項に記載のメタン生産方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012066044A JP2013192547A (ja) | 2012-03-22 | 2012-03-22 | メタン生産方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012066044A JP2013192547A (ja) | 2012-03-22 | 2012-03-22 | メタン生産方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2013192547A true JP2013192547A (ja) | 2013-09-30 |
Family
ID=49392239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012066044A Pending JP2013192547A (ja) | 2012-03-22 | 2012-03-22 | メタン生産方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2013192547A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018533967A (ja) * | 2015-11-18 | 2018-11-22 | ビオレビール・ソシエタ・ア・レスポンサビリタ・リミタータＢｉｏｒｅｗｅａｌ Ｓ．Ｒ．Ｌ． | 共培養により二酸化炭素からメタンを生成する方法 |
| JP2020010635A (ja) * | 2018-07-18 | 2020-01-23 | 株式会社ダイセル | 機能性物質の製造方法 |
| WO2024096025A1 (ja) | 2022-10-31 | 2024-05-10 | 横河電機株式会社 | メタンの製造方法、制御装置、及びメタン製造システム |
| US12338475B2 (en) | 2020-01-21 | 2025-06-24 | Daicel Corporation | Method for producing functional substance |
-
2012
- 2012-03-22 JP JP2012066044A patent/JP2013192547A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018533967A (ja) * | 2015-11-18 | 2018-11-22 | ビオレビール・ソシエタ・ア・レスポンサビリタ・リミタータＢｉｏｒｅｗｅａｌ Ｓ．Ｒ．Ｌ． | 共培養により二酸化炭素からメタンを生成する方法 |
| US10947564B2 (en) | 2015-11-18 | 2021-03-16 | Bioreweal S.R.L. | Method for producing methane from carbon dioxide by co-culture |
| JP2020010635A (ja) * | 2018-07-18 | 2020-01-23 | 株式会社ダイセル | 機能性物質の製造方法 |
| JP7376225B2 (ja) | 2018-07-18 | 2023-11-08 | 株式会社ダイセル | 機能性物質の製造方法 |
| US12338475B2 (en) | 2020-01-21 | 2025-06-24 | Daicel Corporation | Method for producing functional substance |
| WO2024096025A1 (ja) | 2022-10-31 | 2024-05-10 | 横河電機株式会社 | メタンの製造方法、制御装置、及びメタン製造システム |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ren et al. | Hydrogen and lipid production from starch wastewater by co-culture of anaerobic sludge and oleaginous microalgae with simultaneous COD, nitrogen and phosphorus removal | |
| ES2932736T3 (es) | Método para utilizar gas industrial que contiene CO2 para la producción de una composición gaseosa enriquecida con metano | |
| Martin et al. | A single‐culture bioprocess of Methanothermobacter thermautotrophicus to upgrade digester biogas by CO2‐to‐CH4 conversion with H2 | |
| Abd Rahaman et al. | A review of carbon dioxide capture and utilization by membrane integrated microalgal cultivation processes | |
| Chiang et al. | Utilization of the cyanobacteria Anabaena sp. CH1 in biological carbon dioxide mitigation processes | |
| Lackner et al. | Hydrogenotrophic methanogenesis and autotrophic growth of Methanosarcina thermophila | |
| Yun et al. | Enrichment of hydrogenotrophic methanogens by means of gas recycle and its application in biogas upgrading | |
| CN106399109B (zh) | 一株用于废水废气联合处理同步实现固碳脱硝的小球藻 | |
| Nolla-Ardèvol et al. | Activity and diversity of haloalkaliphilic methanogens in Central Asian soda lakes | |
| Yan et al. | Influence of influent methane concentration on biogas upgrading and biogas slurry purification under various LED (light-emitting diode) light wavelengths using Chlorella sp. | |
| Alalayah et al. | Hydrogen production using Clostridium saccharoperbutylacetonicum N1-4 (ATCC 13564) | |
| CN107142288A (zh) | 混合菌群发酵合成气产乙酸和辛酸的方法 | |
| JP2018533967A (ja) | 共培養により二酸化炭素からメタンを生成する方法 | |
| Zhao et al. | Nutrient removal from biogas slurry and biogas upgrading of crude biogas at high CO2 concentrations using marine microalgae | |
| JP2013192547A (ja) | メタン生産方法 | |
| Huang et al. | New approach for raw biogas: Production of single cell protein by sulfide-tolerant methane-oxidizing bacteria consortia | |
| Ust’ak et al. | Experimental verification of various methods for biological hydrogen production | |
| WO2011111050A2 (en) | Methods of generating hydrogen | |
| Nagarajan et al. | Biogas upgrading by microalgae: strategies and future perspectives | |
| Li et al. | The growth and nutrient removal properties of a newly isolated Desmodesmus sp. XNY-2104 under mixotrophic and heterotrophic conditions using volatile fatty acids (VFAs) | |
| CA2669990A1 (en) | Process for producing biogas | |
| CN118703589A (zh) | 一种产甲醇的甲烷氧化菌群的筛选方法 | |
| Bao et al. | Valorization of mixed volatile fatty acids by chain elongation: performances, kinetics and microbial community. | |
| KR101863685B1 (ko) | 절대혐기성 고세균 및 극한 환경미생물 배양을 위한 혐기배지 제조장치 | |
| Jønson | Development of Biogas-Based Power-to-Methane Technology |