JP5156760B2 - 二酸化炭素のエネルギーへの変換の促進方法 - Google Patents

Description

本発明は、再生可能エネルギーの使用の分野と、電磁バイオアクセラレータの使用、並びに植物プランクトン型及び動物プランクトン型生物の大量培養により、電気エネルギー及び熱エネルギーを得る分野とに関するが、植物プランクトン生物は、通常、以下の分類群、すなわち緑藻綱、珪藻綱、渦鞭毛藻綱、クリプト藻綱、黄金色藻綱、ハプト藻綱、プラシノ藻綱、ラフィド藻綱、真正眼点藻綱に属し、動物プランクトン生物は、通常、カイアシ類、タリア綱、枝角類、輪虫綱及び十脚類．．．の群に属し、一般に、この分類群は、黄色植物門の種を含み、それらのすべては、鞭毛又は非鞭毛の単細胞生物であり、厳密にプランクトン的な（終生プランクトンの）生活相をもつこと、又はその相の少なくとも１つがプランクトン的（定期性プランクトン的）であることを特徴とする。その使用が本発明に関連する、植物プランクトン生物のグループの種は、非限定的に、ドゥナリエルラ・サリナ（Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａ ｓａｌｉｎａ）、テトラセルミス属種（Ｔｅｔｒａｓｅｌｍｉｓ ｓｐ）、イソクリュシス・ガルバナ（ｌｓｏｃｈｒｙｓｉｓ ｇａｌｂａｎａ）、パウロワ・ルテリ（Ｐａｖｌｏｖａ ｌｕｔｈｅｒｉ）、ロドモナス・サリナ（Ｒｈｏｄｏｍｏｎａｓ ｓａｌｉｎａ）、パエオダクテュルム・トリコルヌトゥム（Ｐｈａｅｏｄａｃｔｙｌｕｍ ｔｒｉｃｏｒｎｕｔｕｍ）、タラッシオシラ・ワイスフロギイ（Ｔｈａｌａｓｓｉｏｓｉｒａ ｗｅｉｓｓｆｌｏｇｉｉ）及びカエトケロス・ソキアリス（Ｃｈａｅｔｏｃｅｒｏｓ ｓｏｃｉａｌｉｓ）である。

本発明は、特に、（光合成及び細胞有糸分裂により生成された）上記の微生物から得られる生物燃料の燃焼により放出されるＣＯ_２を使用する方法と、生成したＣＯ_２を用いて前記微生物を繁殖させる方法とに関する。このように、温室効果、及びそれ故の地球温暖化効果を伴うガス、特に二酸化炭素の大規模な捕捉が達せられる。

地球温暖化は、二酸化炭素、及び他のガスの排出により引き起こされる温室効果のために、地球の大気及び海洋の平均温度の上昇があることを述べている理論である。この同じ意味で、「小氷河」期として知られる約４００年の期間が終わった１９世紀末以来、温度が上昇しており、この温暖化は、主として最近数十年間増加してきた人間の活動によるものであることが推定される。さらに、その理論は、温室ガスの排出が続くと、温度が将来上昇し続けると予測している（図１）。

ＣＯ_２／ＳＯ_２の排出及びいわゆる温室効果を引き起こす他のガスの排出の削減について京都議定書により課された目標を経済圏が満たす義務があるので、国々は、生じ得る罰金を防ぐために代替燃料及び再生可能燃料を探索することを強いられている。

いくつかの地域では、太陽エネルギー及び風力エネルギーの生成が増加しつつあるにもかかわらず、これらの技術は非常に高価であり、すべての気候上の地域内で実行できるわけではない。これらの状況で、生物燃料は、特に輸送及び加熱の用途において、化石燃料の代替として重要な役割を有している。

ヤシ油及びナタネ油等の、植物からの生物燃料の生産費用は、常に懸念の原因となっていた。ヘクタールあたりの油生産指数が低いことを考慮に入れると、莫大な量の資源が、商業的な生産に達するのに必要である。土地及び水は、２つの有限な資源であり、これらの資源を用いて食品を製造するのが好ましく、さらに、これらの食品は農業従事者にとってはより大きな利益を生む。さらに、集約的な施肥は、かなりの程度の土地及び水の汚染となる。広大な単作経営も、生物多様性に対して害をもたらすものの１つである。

カリフォルニア大学バークレイ校により行われた研究、Ｎａｔｕｒａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ、１４巻、１号、２００５年３月、６５〜７２ページには、ヒマワリ等の陸生植物は、それが生成するより多いエネルギーを使うことが示されており、例えば９００００００ｋｃａｌの出力を有するヒマワリ燃料１０００ｋｇを製造するために、化石燃料の放出を超えるＣＯ_２の排出に相当する１９００００００ｋｃａｌのエネルギーを用いなければならず、例えば１００ｋｍ走行した１３５ｈｐの車は、化石燃料により２０ｋｇの値のＣＯ_２を排出する。ヒマワリ系燃料を用いる場合、すべて合わせた排出はＣＯ_２３６ｋｇであるが、燃料が植物プランクトンに基づく場合、例えば火力発電所からのＣＯ_２を回収した後に、１００ｋｍを走る同じ馬力を有する同じ車により回収された結果、残りは大気中に排出されるＣＯ_２１０ｋｇである。その理由は、工場から捕捉されたＣＯ_２は、１００ｋＷの出力を生成したが、そのＣＯ_２は藻類により捕捉されているため、その時点で残りは０となるからである。ただし、藻類は、車を１００ｋｍ走らせる生物燃料を生成するので、この生物燃料は、化石燃料と同じ約２０ｋｇを排出するであろうが、全残分は２０ｋｇあたり２００ｋＷであり、従って、正味の生成物は１０ｋｇである。しかし、本発明は、燃料がその後、製造される前に一部が回収される、すなわちケイ酸塩、セルロース等の不活性な生成物を作製するための細胞体の一部が回収される促進方法を記述する。この一部により、変換のために捕捉されたＣＯ_２は３０％削減され、従って、正味の生成物は、前に生成された１０ｋｇとは対照的に４ｋｇのＣＯ_２の排出である。

最終的に、本発明により全ＣＯ_２のリサイクルが達成され、それ故に、植物プランクトンに栄養分を与え、このように再度バイオマスを生成するために、すべての生成ＣＯ_２が培養物中に戻るとすれば、残りは０である。従って、地球に悪影響を与えない、植物プランクトンの使用を利用してクリーンエネルギーを生成する系を生み出す必要性は明白である。

前述の点から見て、概して単細胞生物の乾燥質量の約５０％が有機燃料であるとするならば、植物プランクトンは、前に議論された問題の実現可能な解決策となる。さらに、植物プランクトンからの有機燃料の、ヘクタールあたりの年生産量は、２番目に費用効率が高い製品であるヤシ油の４０倍多い。欠点は、植物プランクトン油の製造には、やや浅い水域を有する広い土地を覆うことに加えて、植物プランクトンが油を生成するための必須要素である、ＣＯ_２の大量導入を要することである。植物プランクトンの池等の天然の生成系は、比較的低費用であるが、採集工程に非常に手間がかかり、従って高価である。さらに植物プランクトンの培養は開放系で行われ、全体的な生産損失につながり得る汚染及び培養についての問題を受けやすくしている。この同じ意味で、本発明に記載される方法の長所は、本特許の方法の目的が、閉鎖系である電磁バイオアクセラレータによって、並びに閉鎖系であることに加えて殺菌剤及び抗生物質を組み入れた栄養素により培養物が富化されているので、培養物がバクテリア、真菌等、．．．により汚染されない条件で行われることである。

電磁バイオアクセラレータは、エネルギーを捕捉、輸送及び変換する媒体として有用な、植物プランクトンレベルでの分子の交換が促進されるように、光合成、有糸分裂及び電磁気等の天然の要素を用いる系であると理解される。要するに、電磁バイオアクセラレータは、光合成と電磁気エネルギーのバイオマスへの変換という天然のプロセスを促進する系である。

さらに大きな容積と大きな直径とをもつ閉鎖系であることの長所を組み入れるか、連続的に機能するか、ナフサ、グリセリン、鉄ケイ酸塩等のケイ素由来化合物等の大量の生物燃料又は副生成物を得ることができるか、二酸化炭素等のすべてのあり得る残留物を系の中で再循環して植物プランクトンの栄養素として用いる場合に汚染しない熱及び電気のエネルギーをさらに得ることができるか、培地の一部として使用済みの水を再循環するのでそれを再利用することができるかの．．．電磁バイオアクセラレータを組み入れた類似の方法はこれまでに記述されていない。

有糸分裂と光合成を促進するその能力とにより植物プランクトン及び動物プランクトンの増殖を促進する電磁バイオアクセラレータの能力によって、二酸化炭素のエネルギー変換のための本促進系は、化石炭化水素の強力なエネルギー出力とほぼ同等である非常に速い到達生成速度が得られることを可能にする。さらに、本方法の構成部分としての、電磁バイオアクセラレータの設計により、本促進系は、この植物プランクトンが培養され自然に発育される深さの海に類似する環境（光、温度及び圧力）を再現する能力を有する。本発明の本質的な特徴の１つは、電磁バイオアクセラレータ系が、温度、圧力及び光等の、植物プランクトン及び動物プランクトンの培養条件を調節することである。従って、この系の熱調節は、より容易にされており、このことが今後は、培養される植物プランクトン及び動物プランクトンの個体数の制御をより容易にし、培養系中の恒温条件を維持するために必要なエネルギーの費用を削減する。また、第２の特徴として、いかなる種類の制限も高い施設費用もなしに水の利用可能性を確実にする。

本発明の方法の目的の別な効果は、本促進系が、電磁バイオアクセラレータ中に存在する電場及び磁場があっても機能することであり、その最終的な目的は、植物プランクトンの生成を高め、光合成に含まれる電子の交換に影響を及ぼすことである。

従って、本発明により、これらすべての特徴を含み、幅広い汎用性を可能にし、非常に環境に優しい新規の系が記載される。

さらに、「バイオマスを製造し排煙中の汚染物質を軽減する光バイオリアクタ及び方法（Ｐｈｏｔｏｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｂｉｏｍａｓｓ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ ｉｎ ｆｌｕｅ ｇａｓｅｓ）」と題され、ＣＯｘ、ＳＯｘ及びＮＯｘの種類のガスを除くことに主に焦点を当てた一般的な光バイオリアクタのモデルが記載されている特許出願ＷＯ０３／０９４５９８Ａｌの場合のように、現在は、微細藻類を利用する方法又はプロセスがある。このモデルは、基本的に非連続的な方法（昼／夜の光周期を区別する）で機能する系で、開放系であり、その液体媒質は無菌ではない。このモデルは、生物燃料の製造を増加させる目的で、窒素及び二酸化炭素の濃度を制御していない。このモデルは、単一特異性又は単一クローンの藻類株により機能するように設計されていない。このモデルの設計は、生物燃料の製造を主たる目的として考慮しておらず、むしろガスの精製に焦点を当てている。さらに、このモデルが参照している光合成生物に関して、その系を無効にする条件を必要とせず、輸送が泡の乱流によりなされるのでこのモデルは制御された再循環を有さない。

前記特許の本発明目的と比較して、対照的に、以下の特徴に基づく完全に新規な系が記述される。
− 完全に閉鎖系である。
− 完全に無菌である。
− 連続的に機能する。
− 単一特異性で単一クローンの株により機能する。
− 混合された独立栄養生物−独立栄養生物、独立栄養生物−従属栄養生物、任意従属栄養生物−任意従属栄養生物の培養物を許容する。
− 単なる任意の光合成生物を許容しないが、むしろ前記生物が、電磁バイオアクセラレータの内面に生物付着を形成する生物でないことを少なくとも必要とする。
− 任意従属栄養生物を許容する。
− 植物プランクトン及び動物プランクトンの種がコロニーを形成しないことを必要とする。
− 植物プランクトン及び動物プランクトンが、外に粘液を生成しないことを必要とする。
− 培養された種が、少なくとも５％の脂肪酸と少なくとも５％の炭化水素とを含有することを必要とする。
− 非鞭毛で浮遊性の植物プランクトン及び動物プランクトンの種の使用を増進する。
− 培地として、単なる任意の種類の液体を許容せず、淡水、淡海水及び海水に焦点を当てている。
− 主たる目的は、本質的に生物燃料を得ることを目的とした、エネルギー特性を有する、又はエネルギー以前の特性を有する代謝合成化合物を得ることである。
− 生物燃料及び他の非汚染副生成物が生成するＣＯ_２及びＮＯｘが、バイオアクセラレータにより再利用されて、本発明に記載の方法を再開する場合、生物燃料及び他の非汚染副生成物を生成するためにバイオマスの生成を用いる。

中でも、生成物の酸化により、酸化した後にすべての炭素化合物により生成される熱エネルギーのすべてを使用させる生成物を得る目的で、太陽エネルギー及び人工電磁エネルギーを使用するための各ステップとともに、本発明の二酸化炭素のエネルギー変換の目的のための促進方法の代表的な図である。 ステップ２とステップ３との間に追加のステップを加えた、本発明の二酸化炭素のエネルギー変換の目的のための促進方法の代表的な図である。この新しいステップにおいて、変換工程は、第２のステップにおいて得られる生成物に対して行われる。脂質は、エステル交換反応による化学エネルギー変換工程を目的とする。炭化水素は、接触水素化分解により蒸留され、これにより、灯油、ベンゼン、バイオディーゼル、ナフサ等のエネルギー生成物、及びグリセリン等の他のエネルギー生成物を得る。分子の分解を糖に適用してエタノールを得、その一部が脂質中で行われるエステル交換反応工程において用いられる。 通常のエンジン作動条件で排気管出口にて捕捉される、自動車エンジンにより排出される二酸化炭素を回収する方法の代表的な図である。次いで、ガスは、燃料貯槽又は燃料タンクに類似した、車両から独立した貯槽の中に圧縮され蓄積される。次いで、この貯槽は、車両を燃料で満たすのと同時に給油所で空にされる。次いで、これらの二酸化炭素回収用のタンク又は貯槽は、二酸化炭素のエネルギー変換のための促進型エネルギー生成プラントの電磁バイオアクセラレータの中に再注入され、同時に前記プラントは車両に必要な燃料を生成する。 例えば、焼却プラントの構成部分になり、従って、二酸化炭素の連続的供給源を電磁バイオアクセラレータへの栄養素の供給として確実にすることができるような、本発明に記載されている方法の可能な応用の代表的な図である。この図では、植物プランクトンの培養が行われる電磁バイオアクセラレータと、生物燃料、ＣＯ_２、ＮＯｘ．．．の生成のために続くステップとの代表的な図も示されている。 ナンノクロロプシス・ガディタナ（Ｎａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ ｇａｄｉｔａｎａ）株の使用による、１０％ｖ／ｖの濃度での大気中ＣＯ_２の減衰を示す図である。 ナンノクロロプシス属種（Ｎａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ ｓｐ）型株の培養中におけるバイオマスの増加へのＣＯ_２の効果を示す図であり、ＮＡは上記の型の株を表す。 バイオマスの発熱量は、電気エネルギーを生成する熱機関により、及び蒸気交換器により使用され、この蒸気も蒸気タービンにより電気エネルギーを生成させる、１Ｈ熱機関サイクル生体電気系を示す図である。 バイオマスの発熱量の６０％が、効率３６％の熱機関により電気エネルギーに変換される１Ｈ熱機関サイクル生体電気系（エネルギー流）を示す図である。その機関の熱効率は５０％である。バイオマスの発熱量の４０％が、蒸気タービンにより効率２５％で電気エネルギーを生成させる特定量の蒸気を生成する。生成された電気エネルギー及び熱エネルギーの一部と燃焼ヒュームとが、電磁バイオアクセラレータにより用いられる。 合成ガス（ＣＯ_２及びＮＯｘ）と呼ばれる燃料ガス中に含有されるバイオマスの発熱量が、ガスタービンにより使用されて電気エネルギーを生成する、１００Ｈ結合サイクル生物電気系を示す図である。排気ガスは、蒸気タービンにより電気エネルギーも生成する蒸気の生成を可能にする。 プラズマガス化により得られる、合成ガス（ＣＯ_２及びＮＯｘ）と呼ばれる燃料ガス中にバイオマスの発熱量が含有される１００ｈ結合サイクル生体電気系（エネルギー流）を示す図である。このガスは、効率３３％のガスタービンにより電気エネルギーの生成を可能にする。そのタービンの排気ガスは、蒸気発生器に熱を供給し、蒸気タービンにより効率２５％で電気エネルギーを生成させる。生成された電気エネルギー及び熱エネルギーの一部と燃焼ヒュームとは、電磁バイオアクセラレータにより用いられる。

本発明は、図１に示す、以下のステップからなる、二酸化炭素のエネルギー変換の促進方法に関する。

第１のステップにおいて、植物プランクトンの培養を行い、その植物プランクトンを電磁バイオアクセラレータ中に浸すが、その主要な機能は、光合成及び有糸分裂による細胞分裂を促進することである。植物プランクトンの培養に必要な電磁エネルギーは太陽光に由来し、炭素の供給は、本発明に記載されている方法の最終ステップにおいて生成される燃焼ガスか、バイオマスの燃焼か、この方法で生成される副生成物かに由来するＣＯ_２により行われ、バイオマスの燃焼により生じる過剰なｋｃａｌを用いて培養物の温度を維持する。知られているように、熱力学エネルギーの、電気エネルギー又は機械エネルギーへのいかなる変換も、熱エネルギーにおける６０％の損失を生む。しかし、本方法により、本方法は閉鎖サイクルであるため、熱エネルギー損失の一部が回収されて、系を再加熱し生成を促進する。

光合成は、植物、藻類、及び一部の細菌が、光エネルギー（電磁エネルギー）を捕捉し使用して、それらの外部環境の無機物を、前記植物、藻類及び一部の細菌の成長及び発育に用いられる有機物に変換する方法であると理解される。光合成は、２つの相に分けられる。第１の相は、光エネルギーが、２つの単純な有機分子（ＡＴＰ及びＮＡＤＰＨ）中に捕捉され蓄えられるチラコイド中で生じる。第２の相はストロマ中で生じ、第１の相で生成した２つの分子は、大気中ＣＯ_２の同化に用いられて、炭水化物と、間接的に、生物を構成する残留有機分子（アミノ酸、脂質、ヌクレオチド等）とを生成する。第１の相において、タンパク質に結合し、いわゆる「光化学系」中に組織された光合成色素により捕捉された光エネルギーは、水を分解させ、担体分子により循環する電子を放出して、大気中ＣＯ_２（又は水生系の中の水に溶解されている）の有機物中への変換を媒介することができる最終的な受容体（ＮＡＤＰ^＋）に達する。この光工程は、細胞中でエネルギー交換体として機能する分子（ＡＴＰ）の形成とも結び付けられる。ＡＴＰの形成は、ＣＯ_２の固定化にも必要である。
６ＣＯ_２＋６Ｈ_２Ｏ→Ｃ_６Ｈ_１２Ｏ_６＋６Ｏ_２

光合成の第２のステップにおいて、サイクルの無機二酸化炭素分子が、生物を構成する残留生化学化合物を形成する単純な有機分子に変換されるカルビンサイクルが行われる。従って、この工程は、炭素同化とも呼ばれることがある。従って、合計６個の固定されたＣＯ_２分子について、カルビンサイクルの最終的な化学量論は、以下の式に要約され得ることを確認できる。
６ＣＯ_２＋１２ＮＡＤＰＨ＋１８ＡＴＰ→Ｃ_６Ｈ_１２Ｏ_６Ｐ＋１２ＮＡＤＰ^＋＋１８ＡＤＰ＋１７Ｐｉ

この式は、６個のＣＯ_２分子から、６個の炭素原子の糖−リン酸塩分子（六炭糖）を形成することを表す。

生物を構成する残留分子（脂質、タンパク質、核酸、及び他のもの）を形成する炭素鎖も、直接又は間接にこれらの糖から形成される。

この第１のステップを行うためには、温度を制御し、光の強度と栄養素の供給とを制御することが必要である。培地が無菌であることも確実にしなければならない。

この方法のこの第１のステップを行うことを可能にするための条件は、以下の通りである。
− ２０から２５℃の範囲内の一定温度。
− ２００から９００ワット／ｍ^２の太陽光強度。
− ４００から７００ｎｍの範囲内の波長。
− １から５０ワット／ｍ^２の人工光強度。
− 培養された株に依存する光周期が、以下の範囲内である。
・ ２４：０時間（明／暗）
・ １６：８時間（明／暗）
・ １８：６時間（明／暗）
・ ２０：４時間（明／暗）
・ １２：１２時間（明／暗）
− 塩度
・ 塩水株：２０‰〜４０‰
・ 淡海水株：８‰〜２０‰
・ 淡水株：０．２‰〜８‰
− ３０００万細胞／ｍＬから５億細胞／ｍＬの、培地中の植物プランクトン濃度。
− ６．５から８．９のｐＨ。
− １から５気圧の圧力。

電磁バイオアクセラレータへ注入するための初期の株は、０．４５ミクロンの酢酸セルロースフィルターを用いて精密濾過され、次いで０．２０ミクロンで再濾過し、最後に紫外線を用いて殺菌された海水中に維持される。電磁バイオアクセラレータの培地は、抗生物質及び殺菌剤により、殺菌及び無菌に保たれる。

培養物に加えられる抗生物質はペニシリンとストレプトマイシンとの混合物で、それぞれ１００から３００ｍｇ／Ｌの濃度の範囲、好ましくは１５０から２５０ｍｇ／Ｌの濃度の範囲、より好ましくは混合物の成分のそれぞれについて２００ｍｇ／Ｌの濃度である。

培養物に加えられる殺菌剤はグリセオフルビンとナイスタチンとの混合物で、それぞれ１００から３００ｍｇ／Ｌの濃度の範囲、好ましくは１５０から２５０ｍｇ／Ｌの濃度の範囲、より好ましくは混合物の成分のそれぞれについて２００ｍｇ／Ｌの濃度である。

使用される培地は、１億細胞／ｍＬを超えるバイオマスを維持することができ、Ａｌｇａｌ Ｃｕｌｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ、ＩＳＢＮ０−１２−０８８４２６−７、Ｅｌｓｅｖｉｅｒ編、２００５年、５０７〜５１１ページの書籍にＲｏｂｅｒｔ Ａ．，Ａｎｄｅｒｓｅｎにより記載されたプロトコルによると、Ｇｕｉｌｌａｒｄ型の媒体である。

上記の媒体を、１億２５００万細胞／ｍＬを超える過度な細胞濃度の目的で、窒素（Ｎ_２）濃度を２倍にすることにより改質した。

従って、本発明の第２のステップは、電磁バイオアクセラレータの培地中に存在する植物プランクトンの大量培養に由来する、バイオマス（脂質、炭化水素及び糖）及び酸素の生成からなる。さらに、培地のそれぞれの細胞体の構成部分である、ケイ酸塩又はセルロース等の副生成物が生成される。培地からバイオマスを抽出するために用いられる方法は、現況技術において記載されている任意の方法である。しかし、ケイ酸塩とセルロースとを分離するために、これらの生成物を溶解し抽出することができ、現況技術において記載されている無極性溶媒を、この目的に用いた。さらに、培地の細胞を分解する方法は、非限定的な意味で、超音波、ポリトロン若しくは磨砕、マイクロ波、及び／又は２００℃での加熱である。

二酸化炭素の捕捉及び変換の結果である、上記のすべてのこれらの生成物は、間接的に、大気に戻されないが、むしろ、本方法の最終ステップから上記の方法の第１のステップまで進むことにより再度使用される二酸化炭素である。

この方法の第３のステップにおいて、前のステップにおいて得られた生成物は、車両において又は発電所において用いられる、熱力学エネルギーを生成するための直接又は間接の燃焼による酸化工程を受ける。この方法の残りの生成物は、主に、ＮＯｘ及び二酸化炭素である。

この方法の最終ステップにおいて、これらの残りの生成物は、本方法において記載されるサイクルが閉鎖系であり、これらの生成物が植物プランクトンが存在する培地のための栄養素として再度用いられるように、第１のステップの電磁バイオアクセラレータに再度戻される。

従って、すべての炭素化合物により生成される熱エネルギーは、完全に使用される。第２のステップの第３のステップへの変換は、バイオマスの遠心分離及び乾燥の後の直接燃焼による。バイオマスは乾燥されると、熱交換器中のガスを用いる炉に注入され、この熱交換器が蒸気を生成し、この蒸気がタービンに送られる。交換器の出口の残留ガスは、直接に電磁バイオアクセラレータに戻る。より小さいスケールでは、蒸気タービンを、スターリング型機関を稼動させるための燃焼室又は燃焼炉の高温を用いるこの種類の機関に取り替えることができる。使用するタービンの種類は、先行技術において記載された任意のタービンである。本方法の第２のステップにおいて生成されるバイオマスの燃焼により供給されるスターリングタービンを一体としたサイクルを、中間的な条件で用いることができる。

スターリング型機関は、その主な稼動原理としては、仕事が、ガスを収縮させる、コールドリザーバ中の冷却サイクルと、ガスを膨張させる、ホットリザーバ中の加熱サイクルとにガスを従わせるときにガスの膨張及び収縮によりなされる、機関の１つであると理解される。言い換えれば、２つのリザーバ間に温度差があることが必要であり、それは熱機関である。その仕事サイクルは、２つの等積変換（一定容積での加熱及び冷却）、及び２つの等温線（一定温度での圧縮及び膨張）により形成される。

好ましい実施形態によれば、二酸化炭素のエネルギー変換のための促進サイクルは、４つではなく５つのステップからなり、すなわち言い換えれば、第５のステップが、ステップ２及び３の間の工程にさらに組み入れられる（図２）。この新しいステップにおいて、変換工程は、第２のステップにおいて得られる生成物に対して行われる。脂質は、エステル交換反応による化学エネルギー変換工程を目的とする。炭化水素は、接触水素化分解により蒸留され、これにより、灯油、ベンゼン、バイオディーゼル、ナフサ等のエネルギー生成物、及びグリセリン等の他のエネルギー生成物を得る。分子の分解を糖に適用してエタノールを得、その一部が脂質中で行われるエステル交換反応工程において用いられる。

エステル交換反応は、以下の化学反応により行われる工程であると理解される。

従って、第３のステップは、その系の必要性に応じて回避される。

この方法の第４のステップにおいて、炭化水素は、直接又は間接の燃焼による酸化工程を受けて、車両において又は発電所において用いられる熱力学エネルギーを生成する。この方法の残りの生成物は、主に、ＮＯｘ及び二酸化炭素である。

この方法の最終ステップにおいて、本方法において記載されるサイクルが閉鎖系であり、これらの生成物が、植物プランクトンが存在する培地のための栄養素として再度用いられるように、これらの残りの生成物は、第１のステップの電磁バイオアクセラレータに戻される。

別の好ましい実施形態によれば、本方法を、通常のエンジン作動条件で排気管出口にて捕捉される、自動車エンジンにより排出される二酸化炭素を回収するために用いることができる（図３）。次いで、ガスは、燃料貯槽又は燃料タンクに類似した、車両から独立した貯槽の中に圧縮され蓄積される。次いで、この貯槽は、車両を燃料で満たすのと同時に給油所で空にされる。次いで、これらの二酸化炭素回収用のタンク又は貯槽は、二酸化炭素のエネルギー変換のための促進型エネルギー生成プラントの電磁バイオアクセラレータの中に再注入され、同時に前記プラントは車両に必要な燃料を生成する。

別の好ましい実施形態によれば、二酸化炭素の連続的供給源を、電磁バイオアクセラレータへの栄養素の供給として確実にすることができるように、二酸化炭素のエネルギー変換のための促進方法は焼却プラントの構成部分になる（図４）。

他の好ましい実施形態によれば、二酸化炭素のエネルギー変換の促進方法は、１Ｈ熱機関サイクル生体電気系（図７）において示されるように機能し、その系では、バイオマスの発熱量は、電気エネルギーを生成する熱機関により、及び蒸気交換器により使用され、この蒸気も蒸気タービンにより電気エネルギーの生成を可能にする。

この同じ意味で、前記系は、バイオマスの発熱量の６０％が、効率３６％の熱機関により電気エネルギーに変換される１Ｈ熱機関サイクル生体電気系（エネルギー流）（図８）のように稼動する。この機関の熱効率は５０％である。バイオマスの発熱量の４０％が、蒸気タービンにより効率２５％で電気エネルギーの生成を可能にする特定量の蒸気を生成する。生成された電気エネルギー及び熱エネルギーの一部と燃焼ヒュームとが、電磁バイオアクセラレータにより用いられる。

前記系はまた、合成ガス（ＣＯ_２及びＮＯｘ）と呼ばれる燃料ガス中に含有されるバイオマスの発熱量が、ガスタービンにより使用されて電気エネルギーを生成する、１００Ｈ結合サイクル生物電気系（図９）のように稼動する。排気ガスは、蒸気タービンにより電気エネルギーも生成する蒸気の生成を可能にする。

最終的に、前記系はまた、プラズマガス化により得られる、合成ガス（ＣＯ_２及びＮＯｘ）と呼ばれる燃料ガス中にバイオマスの発熱量が含有される１００Ｈ結合サイクル生体電気系（エネルギー流）（図１０）のように稼動することができる。このガスは、効率３３％のガスタービンにより電気エネルギーの生成を可能にする。そのタービンの排気ガスは、蒸気発生器に熱を供給し、蒸気タービンにより効率２５％で電気エネルギーを生成させる。生成された電気及び熱のエネルギーの一部と燃焼ヒュームとは、電磁バイオアクセラレータにより用いられる。

図５は、３１０分の時間間隔に４１００万細胞／ｍＬの培養物を用いることにより、ＣＯ_２１０％の大気において、この大気中に存在するすべてのＣＯ_２の減衰が、３５０万細胞／ｍＬのバイオマスの増加とともに得られたことを示している。培養物を、２２℃で安定して維持し、ｐＨは、８．２で一定して維持した。光を、１８：６の光周期に維持した。ＣＯ_２２０％の大気中で行われた実験により、類似したパターンとバイオマスの増加に対する正比例が示された。使用した種は、ナンノクロロパシス・ガディタナ（Ｎａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ ｇａｄｉｔａｎａ）であった。媒体の塩分は、３８／１０００であり、実験は、４０リットルの容積を有する閉鎖された培養発酵槽中で行われた。

バイオマス変換器へ注入するための初期の株は、０．４５ミクロンの酢酸セルロースフィルターを用いて精密濾過され、次いで０．２０ミクロンで再濾過され、最後に紫外線を用いて殺菌された海水中に維持される。変換器の培地は、抗生物質及び殺菌剤により、殺菌及び無菌に保たれる。

培養物に加えられる抗生物質はペニシリンとストレプトマイシンとの混合物で、それぞれ１００から３００ｍｇ／Ｌの濃度の範囲、好ましくは１５０から２５０ｍｇ／Ｌの濃度の範囲、より好ましくは混合物の成分のそれぞれについて２００ｍｇ／Ｌの濃度である。

培養物に加えられる殺菌剤はグリセオフルビンとナイスタチンとの混合物で、それぞれ１００から３００ｍｇ／Ｌの濃度の範囲、好ましくは１５０から２５０ｍｇ／Ｌの濃度の範囲、より好ましくは混合物の成分のそれぞれについて２００ｍｇ／Ｌの濃度である。

図６に、２種類のナンノクロロプシス属種（Ｎａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ ｓｐ）の培養物の増殖の違いを示すが、その違いは、ＣＯ_２５％の空気が存在するかしないかだけである。同図からわかるように、大気による同株の増殖は、ＣＯ_２５％の空気で培養した株の増殖より約４０％少ない。この実験は、前の場合と同一の温度、塩分及びｐＨの条件下で、０．５ｍ^３の電磁バイオアクセラレータ中で行われた。

ＣＯ_２５％の空気の存在する株と、存在しない株との効率の違いは、１億２０００万細胞／ｍＬを超えると特に重要になる。

バイオマス変換注入のための初期の株は、０．４５ミクロンの酢酸セルロースフィルターを用いて精密濾過され、次いで０．２０ミクロンで再濾過され、最後に紫外線を用いて殺菌された海水中に維持される。変換器の培地は、抗生物質及び殺菌剤により、殺菌及び無菌に保たれる。

培養物に加えられる抗生物質はペニシリンとストレプトマイシンとの混合物で、それぞれ１００から３００ｍｇ／Ｌの濃度の範囲、好ましくは１５０から２５０ｍｇ／Ｌの濃度の範囲、より好ましくは混合物の成分のそれぞれについて２００ｍｇ／Ｌの濃度である。

培養物に加えられる殺菌剤はグリセオフルビンとナイスタチンとの混合物で、それぞれ１００から３００ｍｇ／Ｌの濃度の範囲、好ましくは１５０から２５０ｍｇ／Ｌの濃度の範囲、より好ましくは混合物の成分のそれぞれについて２００ｍｇ／Ｌの濃度である。

Claims (7)

1. ａ．電磁バイオアクセラレータ中でナンノクロロプシス・ガディタナ（Ｎａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ ｇａｄｉｔａｎａ）を培養するステップと、
   ｂ．前のステップから酸素、並びに脂質、炭化水素及び糖から構成されるバイオマスを生成するステップと、
   ｃ．前のステップにおいて生成された炭化水素を酸化して、二酸化炭素及びＮＯｘを生成するステップと、
   ｄ．最初のステップの培養物まで、前のステップから二酸化炭素及びＮＯｘを回収するステップを含み、
   ここで
   １）２０から２５℃の範囲内の一定温度と、
   ２）２００から９００ワット／ｍ^２の太陽光強度と、
   ３）１から５０ワット／ｍ^２の人工光強度と、
   ４）１８：６の明／暗時間の光周期と、
   ５）２０‰から４０‰の塩度と、
   ６）１から５気圧の圧力と、
   ７）１００から３００ｍｇ／ｍＬの濃度の抗生物質及び殺菌剤と、
   ８）３０００万から５億細胞／ｍＬのナンノクロロプシス・ガディタナ（Ｎａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ ｇａｄｉｔａｎａ）の濃度と、
   ９）６．５から８．９のｐＨと
   １０）１０％から５％の二酸化炭素
   の培養条件がステップａに存在することを特徴とする、
   二酸化炭素のエネルギー変換方法。
2. ステップａにおいて、ナンノクロロプシス・ガディタナ（Ｎａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ ｇａｄｉｔａｎａ）の培養物が、電場及び磁場を受けることを特徴とする、請求項１に記載の二酸化炭素のエネルギー変換方法。
3. ステップｃにおいて、炭化水素が、直接及び／又は間接の燃焼により酸化されることを特徴とする、請求項１に記載の二酸化炭素のエネルギー変換方法。
4. ステップｃからのガスが、ステップｄにおいて回収されて、ステップａの培地に戻されることを特徴とする、請求項１に記載の二酸化炭素のエネルギー変換方法。
5. ステップｂに起因する生成物の、ＡＴＰ及びＮＡＤＰＨへの変換が生じるステップｂ’を、ステップｂとｃとの間にさらに組み入れることができることを特徴とする、請求項１から４までに記載の二酸化炭素のエネルギー変換方法。
6. 前記ステップｂ’において、ステップｂからの脂質がエステル交換反応工程を受けることを特徴とする、請求項５に記載の二酸化炭素のエネルギー変換方法。
7. 前記ステップｂ’において、ステップｂからの糖が分子分解工程を受けてエタノールを得ることを特徴とする、請求項５に記載の二酸化炭素のエネルギー変換方法。