JPH11343181A - 多孔質成形体の製造方法、多孔質成形体を用いた培養方法、培養システムおよび濾過システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 石炭灰や焼却灰にセメントなどを混合し成形
して、比表面積の大きい多孔質の成形体とし、水処理用
の成形体や水面に浮遊させ水生生物培養用養分供給媒体
などに広く使用可能な多孔質成形体の方法を提供する。
そして多孔質成形体を用いた開放系における生物体の培
養方法、培養システムおよび濾過方法を提供する。 【解決手段】 石炭灰や焼却灰など無機質を含む粉体状
の材料に、も硬化材や軽量化材、水などを添加し混合
し、多孔質の成形体に成形し、養生して多孔質成形体を
製造する。また多孔質成形体に海洋などに生物体の要求
する物質を担持させ、生物体の培養を行う。さらに多孔
質成形体を用いて、海水などの濾過を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、石炭火力発電所か
ら発生する石炭灰や焼却炉から発生する焼却灰を用い
た、地球環境改善に有用な多孔質成形体の製造方法に関
する。

【０００２】また、本発明は、前記多孔質成形体を用い
た生物の培養方法および培養システムに係り、例えば、
地球温暖化を防止するためのＣＯ_２の固定化、再生可能
なエネルギー資源および食糧の原料等に活用できる藻類
等を大量に培養することが可能な培養方法および培養シ
ステム、ならびに前記多孔質成形体を用いた濾過システ
ムに関する。

【０００３】

【従来の技術】日本の石炭火力発電所は年間数百万トン
の石炭灰を排出しており、その約半分はセメントの原料
などとして有効利用されているが、残りは有効利用され
ないまま埋立廃棄されている。石炭灰はシリカとアルミ
ナを主成分とする微粉末であって、その成分や性状が比
較的安定しており、また有害成分が少ないので、廃棄物
の中でも有効利用に適したものである。このため、その
用途の拡大が強く望まれている。

【０００４】また、ごみ焼却灰は石炭灰と同等の量が発
生しているにもかかわらず、石炭灰の場合とは異なっ
て、その有効利用はまだあまりなされず、埋立廃棄され
ており、その埋め立て処分場の確保が困難になりつつあ
る。ところが最近では、ごみの分別収集や、焼却灰の無
害化技術が急速に進んでおり、その結果として焼却灰の
成分や性状が安定化しつつあって、有効利用の条件が次
第に整いつつある点には注目すべきものがある。このた
め焼却灰の有効利用についても、新しい展望が開けてき
た。

【０００５】石炭灰の有効活用については、石炭灰にセ
メントを混合し成形して多孔質体とし、水処理用のペレ
ットを製造すること（特開平８−２４３５７８号公
報）、および石炭灰に石灰および石膏を混合して成形
し、火力発電所の排ガスの脱硫に用いる方法（特開昭６
１−２０９０３８号公報）がすでに提案されている。

【０００６】他方、地球温暖化やそれに伴う食糧不足、
また化石燃料の枯渇によるエネルギー不足が人類を含む
地球上の生物の存在を脅かす重大な問題として取り上げ
られており、次世紀に向けその対策は急務となってい
る。

【０００７】上記問題に対する対策の１つとして、光合
成の能力の高い藻類にＣＯ_２を固定化し、該藻類からエ
タノ一ル等の燃料や、食糧および飼料等の有用物を製造
する案が検討されてきた。しかしながら、藻類の成長に
必要なエネルギーを供給する太陽光は、地球上において
エネルギー密度が小さいために、藻類により大量のＣＯ
_２を固定化するためには広大な面積が要求される。試算
によると、現在、日本で発生しているＣＯ_２の全てを藻
類により固定化するためには、１０００ｋｍ四方もの広
大な面積が必要となる。このような広大な面積を陸上で
確保することは明らかに困難であることから、藻類の培
養を実施する場として広大な海洋が注目されている。し
かし、残念なことに海洋での大規模な培養には養分の供
給が高コストになるという難点があり、このため国内で
は陸上においてフォトリアクターを設けての研究にとど
まっている。

【０００８】また富硝酸塩領域に鉄分を散布することに
より、−時的に微細藻類を増殖させる研究が最近、注目
を浴びるようになったが、この研究においても散布され
た鉄分は急速に海洋中に拡散してしまうため、微細藻類
を恒常的に培養するには鉄分を散布し続ける必要がある
など、実用化には課題が多いことが指摘されている。海
洋において、藻類を大量に培養するためには、藻類に対
し太陽エネルギーを供給するのはもちろんのこと、藻類
の要求する栄養分等の物質を同時に供給することが必要
である。しかしながら、藻類の要求する栄養分等の物質
を海洋に散布した場合には、多くの物質は藻類に利用さ
れないまま海洋中に拡散してしまうことから、海洋にお
いて藻類を大量に得ることができないという問題があっ
た。

【０００９】また、藻類に利用されなかった物質は、海
洋中に拡散し、他の微生物の異常な増殖をもたらす危険
性があり、場合によっては赤潮等の環境破壊をもたらす
可能性を否定できないという問題もあった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来
技術を解決するようになされたもので、まず、大量に排
出される石炭灰や焼却灰などの無機質材料を有効に活用
するために、大量に供給可能な多孔質成形体を製造方法
を提供する。

【００１１】そして、この大量に供給される多孔質成型
体を用いて、淡水または海水中の生物体の要求する物質
を効率的に供給して、広大な水面に大規模に培養するこ
とができ、しかも環境を破壊することのない水生生物の
培養方法および培養システムを提供する。

【００１２】あわせてこの多孔質成形体を用いて、培養
した水生生物やその他浮遊物を濾別するための濾過シス
テムを提供する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の各
課題を解決するために、鋭意研究を進めた結果、以下に
述べる方法により、解決を得るに至った。

【００１４】本発明の多孔質成形体の製造方法は、無機
質を含む粉体状の材料に少なくとも硬化材と軽量化材の
うち少なくとも１種と水とを添加し混合してアルカリ性
の混合物を得る工程と、前記アルカリ性混合物を多孔質
の成形体に成形する工程と、前記成形体を養生する工程
とを具備してなることを特徴とするものである。

【００１５】また本発明の多孔質成形体の製造方法は、
無機質を含む粉体状の材料に少なくとも硬化材と軽量化
材とリン化合物と水とを添加し混合してアルカリ性の混
合物を得る工程と、前記アルカリ性混合物を多孔質の成
形体に成形する工程と、および前記成形体を養生する工
程とを具備してなることを特徴とするものである。

【００１６】また本発明の多孔質成形体の製造方法は、
無機質を含む粉体状の材料に少なくとも硬化材と軽量化
材と水生生物培養養分と撥水剤と水とを添加し混合して
アルカリ性の混合物を得る工程と、前記アルカリ性混合
物を多孔質の成形体に成形する工程と、前記成形体を養
生する工程とを具備し、多孔質成形体の密度を１．１ｇ
／ｃｍ³ 以下とすることを特徴としている。

【００１７】本発明の多孔質成形体の製造方法において
は、多孔質成形体を多孔質成形体よりもｐＨの低い水溶
液に浸漬して多孔質成形体のｐＨ値を低める工程を具備
することが好ましい。

【００１８】また本発明の多孔質成形体の製造方法にお
いては、無機質を含む粉体状の材料として、石炭灰およ
び焼却灰のうち少なくとも一種を含ませることが好まし
い。また本発明の多孔質成形体の製造方法においては、
硬化材として、セメントおよび水ガラスのうち少なくと
も一種を含ませることが好ましい。

【００１９】また本発明の多孔質成形体の製造方法にお
いては、軽量化材として、パーライトおよびシラスのう
ち、少なくとも一種を含ませることが好ましい。

【００２０】また本発明の多孔質成形体の製造方法にお
いては、アルカリ性の混合物として、無機質を含む粉体
状の材料１００重量部に対し、硬化材を５〜３０重量
部、軽量化材を５〜４０重量部および水を３０〜１００
重量部配合することが好ましい。 また本発明の多孔質
成形体の製造方法においては、アルカリ性の混合物とし
て、無機質を含む粉体状の材料１００重量部に対し、硬
化材を５〜３０重量部、軽量化材を５〜４０重量部、リ
ン化合物を５〜２０重量部、撥水剤を２〜２０重量部お
よび水を３０〜１００重量部配合することが好ましい。

【００２１】また本発明の多孔質成形体の製造方法にお
いては、多孔質成形体の養生が、１００℃以上の加熱処
理であることが好ましい。

【００２２】また本発明の多孔質成形体の製造方法にお
いては、多孔質成形体の養生は、１００℃の加熱処理で
あることが好ましい。

【００２３】また本発明の多孔質成形体の製造方法にお
いては、多孔質成形体の養生が、１００℃以上の蒸気中
の加熱処理であることが好ましい。

【００２４】また本発明の多孔質成形体の製造方法にお
いては、多孔質成形体を多孔質成形体よりもｐＨの低い
水溶液に浸漬して、多孔質成形体のｐＨ値をｐＨ４〜９
に調整すること好ましい。

【００２５】また本発明の多孔質成形体の製造方法にお
いては、多孔質成形体を浸漬して前記多孔質成形体のｐ
Ｈ値を低下させるｐＨの低い水溶液としてリン酸を含む
水溶液を用いること好ましい。

【００２６】また本発明の多孔質成形体の製造方法にお
いては、多孔質成形体を多孔質成形体よりもｐＨの低い
水溶液に浸漬する前に大気よりも低い気圧の状態に保持
して、多孔質成形体の脱気を行うこと好ましい。

【００２７】また本発明の多孔質成形体の製造方法にお
いては、多孔質成形体を前記多孔質成形体よりもｐＨの
低い水溶液に大気圧よりも高い圧力で浸漬すること好ま
しい。 また本発明の多孔質成形体の製造方法において
は、多孔質成形体に湿潤状態の水生生物の種を付着させ
た後、乾燥させること好ましい。

【００２８】さらに本発明の多孔質成形体の製造方法に
おいては、多孔質成形体を乾燥させてから乾燥状態の水
生生物の種を付着させること好ましい。

【００２９】本発明における無機質を含む粉体状の材料
としては、火力発電所で発生する石炭灰が好適に使用で
きる。石炭灰はほとんどが微粉末のフライアッシュであ
り、脱硫のためにカルシウムを多量に含んでいるので、
リン酸イオンと反応して水不溶性のリン酸のカルシウム
塩を形成するなど好都合である。他方、ごみ焼却灰もご
みの分別収集や焼却灰の無害化技術により、有害物質を
含まなくなるなど、その品質が急速に改善され、使用に
適するようになった。

【００３０】本発明における硬化材としては、セメン
ト、水ガラスあるいはこれらの混合物を用いることがで
きる。このうちセメントとしては、ポルトランドセメン
トなど各種セメントが使用でき、またセメントに石炭灰
を用いたセメントを使用することによって石炭灰の使用
率を高めることもできる。また、水ガラスとしては、ナ
トリウム、カリウム、リチウムあるいはこれらの混合の
アルカリ金属を含むケイ酸化合物、ゾル状のシリカを単
独あるいは混合して用いることができる。

【００３１】また本発明における軽量化材は、添加によ
って多孔質とし、比表面積を大きくするとともに、内部
に中空部を作り、成形体を軽量化するものである。

【００３２】本発明の軽量化材として、パーライトおよ
びシラスを用いることができる。シラスは軽石などの軽
量の火山噴出物の堆積土であり、またパーライトは真珠
岩に語源を有することからも推測されるように、内部に
中空の球殻を有する物質であって、シラスなど真珠岩と
同様な組成の原料を粉砕し、焼成して膨脹させて人工的
に製造することができる。

【００３３】軽量化材にはこの他に空孔を有する有機材
料や軽石を用いることができる。また、各種の気泡材を
用いることもできる。

【００３４】本発明に使用される水生生物培養養分とし
て、リン分を含むものが好ましく用いられる。藻類が増
殖するにはリン分を必要とするが、海洋中でその供給が
望まれるからである。例えばリン酸アルミニウム、リン
酸ナトリウム、などを単独または混合して用いることが
できる。

【００３５】本発明に使用される撥水剤の種類は特に限
定されるものではない。例えばシリコーン樹脂が好適に
使用できる。特に水溶性のシリコーン樹脂は石炭灰など
の混合物に添加して用いるのに適している。

【００３６】また、本発明の多孔質成形体の製造方法に
おいては、多孔質成形体の用途によって、活性炭粉末
や、酸化チタン、銀、銅、カテキンなどの吸着成分や殺
菌性成分などを混合段階で添加するか、成形後に付着さ
せることができる。

【００３７】また本発明の多孔質成形体の製造方法にお
いては、アルカリ性の混合物の組成として無機質を含む
粉体状の材料１００重量部に対し、硬化材を５〜３０重
量部添加する。硬化材が５重量部より少ないと成形体の
強度が不足し、これより大きいと、石炭灰など無機質を
含む粉体状の材料の比率が小さくなって、その有効活用
の点で不利となる。また軽量化材を５〜４０重量部使用
する。軽量化材が５重量部より少ないと、多孔性で比表
面積大にすることができない。また軽量化材が４０重量
部より多いと、この場合も石炭灰など無機質を含む粉体
状の材料の比率が小さくなって、その有効活用の点で不
利となる。

【００３８】また、軽量化材を５〜４０重量部、水面に
浮遊させて用いる場合に、より望ましくは１０〜４０重
量部添加する。この場合に軽量化材が５重量部より少な
いと、多孔性で比表面積を大にすることができない。ま
た浮遊させることができない。また軽量化材が４０重量
部より多いと、石炭灰など無機質を含む粉体状の材料の
比率が小さくなって、その有効活用の点で不利となる。
またリン化合物を天下する場合は５〜２０重量部添加す
る。リン化合物がこれより少ないと養分が不足であり、
また２０重量部を超えると成型体としての安定性に問題
が生じてくる。また撥水剤を用いて浮遊させる場合は２
〜２０重量部、より望ましくは５〜２０重量部添加す
る。撥水剤が２重量部より少ないと、長期間の浮遊を保
証する上でに問題があり、２０重量部より多いと、製造
コストが高くなるなどの問題が生じてくる。

【００３９】さらに上記混合物に水を３０〜１００重量
部配合することによって、適度に湿潤し、成形および養
生に適した混合物を得ることができる。

【００４０】本発明で用いる混合方法、および成形方法
については特に限定されず、周知の方法から選択して用
いることができる。

【００４１】本発明における成形した成形体の養生方法
についても特に限定されず、常温常圧養生のほか、昇温
して養生する方法を用いることができる。特に１００℃
以上に昇温して養生、あるいは１００℃以上の蒸気中で
の養生により、良好な硬化状態を得ることができる。

【００４２】本発明においては、多孔質成形体はアルカ
リ性の成分を有し、アルカリ性のもとで成形体を成形し
養生を行っており、そのままではアルカリ性を有し、高
いｐＨ値を有するが、これよりも低いｐＨ値を有する水
溶液により、これを中和することによって多孔質成形体
のｐＨ値を下げ、ｐＨ４〜９、より好ましくはｐＨ５〜
７にすることができる。このための中和液としては例え
ばリン酸を含む水溶液を用いることができる。リン酸を
含む水溶液を用いることにより、リン酸が成形体のカル
シウムと結合して、水に難溶性のリン酸のカルシウム塩
を成形体に形成し、ｐＨ４〜９、あるいはより好ましい
ｐＨ５〜７にすることができる。

【００４３】なお、ここで多孔質成形体のｐＨ値とは、
多孔質成形体６００ｇを純水１ｌに浸漬し、多孔質成形
体を浸漬した水が到達するｐＨの平衡値で定義したもの
である。（日本粘度学会編、粘度ハンドブック第６１４
〜６１５頁の粘度のｐＨ測定法の記載に準拠した。） また、多孔質成形体を酸性を有する水溶液によりｐＨを
低減する際に、多孔質成形体を前もって減圧下、例えば
７０ｋＰａ以下、より望ましくは１０ｋＰａ以下に保持
して脱気しておくことにより、酸性水溶液を多孔質成形
体によく浸透させることができる。また、当該酸性水溶
液を０．１１ＭＰａ以上、より望ましくは０．２ＭＰａ
以上の圧力に加圧した状態で多孔質成形体に浸漬させる
ことによって、当該水溶液を多孔質成形体によく浸透さ
せることができる。これらの処置は多孔質成形体に撥水
剤が用られている場合には特に効果的である。

【００４４】本発明において製造される多孔質成形体の
サイズは、特に限定されるものではなく、その用途、使
用環境や使用環境によってそれぞれ適切な大きさに選定
することができる。

【００４５】本発明の製造方法によって製造された多孔
質成形体を、水生生物培養用養分供給媒体として用いる
場合に、あらかじめ、藻類などの水生生物を付着させて
おくことによって、後から水生生物の種を散布したりす
る必要がなく、好都合である。水生生物の付着のさせ方
としては、多孔質成形体に湿潤状態の水生生物を付着さ
せた後、乾燥させる方法や、多孔質成形体を乾燥させて
から乾燥状態の水生生物の種を付着させる方法を用いる
ことができる。

【００４６】次に本発明の作用について述べる。

【００４７】本発明においては、石炭灰などの無機物を
硬化材や軽量化材と水を含む混合物をアルカリ性の状態
で成形し養生するので、その反応により固化が進み、多
孔質で比表面積が大きい成形体を得ることができる。そ
してこの多孔質成形体は比表面積が大きいので、その吸
着面積が大きく、数多くの利用が可能である。

【００４８】この多孔質成形体は軽量化材とともに撥水
剤を添加すれば、長時間安定に水に浮かせるのに有利で
ある。

【００４９】また多孔質成形体を例えばリン酸を含む溶
液で中和すれば、例えばリン酸のカルシウム塩を沈着さ
せるような形で、成形体を溶かしたり弱めたりすること
なく、多孔質成形体のｐＨ値を低めることができる。そ
してｐＨ値を低めた多孔質成形体は、例えば微生物の担
体や藻類培養用養分供給媒体に適し、その吸着面積が大
きいので、養分をよく吸収し、少しずつ溶け出すことに
より、長期に亘って藻類に養分を供給することができ
る。

【００５０】本発明に係る培養方法は、生物体の存在す
る溶液より比重の小さな多孔質体に、前記生物体が要求
する物質を担持させる工程と、前記物質を担持させた多
孔質体を前記溶液に投入し、前記物質を前記溶液中に溶
出させる工程とを具備したことを特徴としている。

【００５１】本発明に係る培養方法によれば、生物体の
存在する溶液より比重の小さな多孔質体に生物体が要求
する物質を担持させ、該物質を担持させた多孔質体を溶
液に投入して、該物質を溶液中に溶出させることによ
り、生物体に対し、該生物体の要求する物質の最適な量
を長期間に渡り供給することができるので、溶液中にお
いて、該生物体の大量培養を実現することが可能とな
る。また、生物体の要求する物質を効率的に該生物体に
供給することができるので、開放系に適用した場合であ
っても環境の破壊をほぼ防止することが可能となる。

【００５２】また、本発明に係る培養方法は、溶液より
比重の小さな多孔質体に、前記溶液中で生存可能な生物
体および該生物体が要求する物質を担持させる工程と、
前記生物体および物質を担持させた多孔質体を前記溶液
に投入し、前記溶液中に前記生物体を放出させ、かつ前
記物質を溶出させる工程とを具備したことを特徴として
いる。

【００５３】本発明に係る培養方法によれば、溶液より
比重の小さな多孔質体に、該溶液中で生存可能な生物体
および該生物体が要求する物質を担持させ、該生物体お
よび物質を担持させた多孔質体を溶液に投入して、該溶
液中に該生物体を放出させ、かつ該物質を溶出させるこ
とにより、溶液中に放出させた生物体に対し、該生物体
の要求する物質の最適な量を長期間に渡り供給すること
ができるので、生物体の存在しない、あるいは該生物体
が優勢種でない溶液中において、該生物体の大量培養を
実現することが可能となる。また、生物体の要求する物
質を効率的に該生物体に供給することができるので、開
放系に適用した場合であっても環境の破壊をほぼ防止す
ることが可能となる。

【００５４】さらに、本発明に係る培養方法は、海水よ
り比重の小さな多孔質体に、海洋中に生存する生物体が
要求する物質を担持させる工程と、前記物質を担持させ
た多孔質体を前記海洋に投入し、前記海洋中に前記物質
を溶出させる工程とを具備したことを特徴としている。

【００５５】本発明に係る培養方法によれば、海水より
比重の小さな多孔質体に、海洋中に生存する生物体が要
求する物質を担持させ、該物質を担持させた多孔質体を
海洋に投入して海洋中に該物質を溶出させることによ
り、海洋中の生物体に対し、該生物体の要求する物質の
最適な量を長期間に渡り供給することができるので、海
洋において、該生物体の大量培養を実現することが可能
となる。また、生物体の要求する物質を効率的に該生物
体に供給することができるので、海洋の環境破壊をほぼ
防止することが可能となるまた、本発明に係る培養シス
テムは、海洋中に生存する生物体が要求する物質を前記
海洋中で溶出するよう担持し、前記海洋を構成する海水
より比重の小さな多孔質体と、前記多孔質体を前記海洋
に投入する手段とを具備したことを特徴としている。

【００５６】本発明に係る培養システムによれば、海洋
中に生存する生物体が要求する物質を海洋中で溶出する
よう担持し、海洋を構成する海水より比重の小さな多孔
質体と、該多孔質体を海洋に投入する手段とを具備した
ことにより、該多孔質体を海洋中に投入して、海洋中の
生物体に対し、該生物体の要求する物質の最適な量を長
期間に渡り供給することができるので、海洋において、
該生物体の大量培養を実現することが可能となる。ま
た、生物体の要求する物質を効率的に該生物体に供給す
ることができるので、海洋の環境破壊をほぼ防止するこ
とが可能となる。本発明において、溶液とは、生物体の
存在が許容されるとともに、その自己再生産を可能とす
る組成を備えた液体であれば特に限定はされず、例え
ば、人工あるいは天然の海水や陸水、各種の微生物、細
胞および胚等の培養に適用される培養液等を挙げること
ができる。また、溶液には、必要に応じて、培養を要す
る生物体以外の生物体の生存または増殖を抑制する抗生
物質等の物質を添加し、該培養を要する生物体を保護し
て培養効率を高めることもできる。また、溶液の温度、
水素イオン濃度、溶存ガスの組成・分圧および光条件等
は、培養する生物体の生存条件等に鑑みて適宜選択すれ
ばよい。

【００５７】ここで、生物体とは、自己再生産を基本的
な属性とし、細胞構造、調節性、物質代謝および修復能
力等の特性を備えた生命体を示している。このような生
物体としては、例えば、各種のウイルス、微生物、植
物、動物、胚、植物細胞および動物細胞等を挙げること
ができ、上述したように、エタノ一ル等の燃料や、食糧
および飼料等の有用物を製造可能であるという観点から
は、例えば、光合成の能力に優れる藻類、特に、微細藻
類等に代表される独立栄養生活をする植物を好適に挙げ
ることができる。藻類は、光合成に過程において酸素を
放出する生物から有胚植物を除いたものと定義すること
ができ、藍藻類、紅藻類、灰色藻類、クリプト藻類、渦
鞭藻類、黄金色藻類、珪藻類、褐藻類、黄緑藻類、ハプ
ト藻類、ラフィド藻類、ボーケリア藻類、ミドリムシ藻
類、プラシノ藻類、緑藻類および車軸藻類等を挙げるこ
とができる。なお、生物体は、通常、天然に存在するも
のを利用することができるが、使用目的等の要請に応じ
て、各種の変異体を用いることも可能である。さらに、
遺伝子工学の手法を適用して遺伝子組換えが施された生
物体を用いることも可能であるが、この場合には、生態
系を破壊する恐れがないように十分な確認をとるのはい
うまでもない。

【００５８】また、多孔質体としては、後述する物質を
担持するとともに、海水等の溶液より比重が小さく、該
溶液中において担持した物質を溶出する特性を備えたも
のであれば特に限定されず、安価で大量生産が可能であ
ることから、例えば、活性炭や、現在大量に廃棄されて
いる石炭灰を主成分として造粒したものを好適に用いる
ことができる。また、多孔質体は、生物体の高効率の培
養を達成するために、培養する生物体の必要とする物質
を海水等の溶液中より吸着したり、自身より生物体の培
養を阻害する物質を溶液中に溶出しないといった特性を
も備えていることが望ましい。この点に鑑みてみれば、
シリカおよびアルミナを主成分とする比較的均質な微細
紛で、重金属等の生体や環境等に有害となる成分は少な
く、さらに表面をコーティングする等の対策を施すこと
によって、上記成分の吸着および溶出をほぼ防止可能で
ある石炭灰を多孔質体として用いることがより望まし
い。石炭灰を原料の１つとして製造される多孔質体は、
金型を用いたプレスや押し出し成形等により容易に形成
することができ、例えば、火力発電所の排ガスの脱硫装
置に適用されていることから入手は容易であり経済性に
も優れたものである。さらに、石炭灰は、現在、年間数
百万トンが埋立廃棄されており、廃棄物の有効利用と埋
立処分場の延命化にも役立つという利点をも有してい
る。なお、多孔質体の粒径、孔の径および孔の密度等
は、培養の対象となる生物体の種類、溶液の組成、培養
条件、多孔質体に担持させた物質、該物質の溶液への溶
出量、溶出速度および該物質の溶出が認められるべき期
間等に応じて適宜設定される。また、多孔質体の粒径、
孔の径および孔の密度等は、一定の期間の後、多孔質体
が溶液を吸収する等して溶液中に沈降するように制御す
ることも可能である。一定の期間の後、溶液中に多孔質
体が沈降するよう構成することで、多孔質体を海洋等の
広範囲に渡って投入した場合であっても、多孔質体の回
収に要するエネルギーを抑制することができる。この場
合、多孔質体の主要な構成成分を、例えば、上記石炭灰
としておくことで、海洋等の環境の汚染をほぼ防止する
ことができる。

【００５９】また、多孔質体に生物体が要求する物質を
担持させる方法としては、例えば、該物質を含有する溶
液中に多孔質体を浸漬させておき、一定の期間が経過し
た後、多孔質体を該溶液から取り出して乾燥させる方法
を挙げることができる。また、多孔質体を製造する際
に、多孔質体を構成する物質と生物体が要求する物質と
を混合しておき、この混合物から多孔質体を製造する方
法によっても得ることができる。このとき、多孔質体に
担持させる物質が、例えば、生体触媒等の生理活性物質
である場合には、該物質の生理活性が失活しないよう十
分慎重な操作を行う。また、必要に応じて、生物体が要
求する物質をマイクロカプセル等に封入したり、他の担
体に担持させ、これを多孔質体に担持させるようにして
もよい。さらに、多孔質体には、生物体が要求する物質
を複数組み合わせて担持させるようにしてもよい。ま
た、多孔質体には、生物体が要求する物質の他に、該生
物体、該生物体の卵および胚等をさらに担持させること
もできる。多孔質体を海洋等の開放系に投入した場合に
は、培養の対象となる生物体が優勢種でない可能性があ
り、このような場合には、生物体を高効率に培養できな
い恐れがある。また、培養液等の人工環境下では溶液中
に生物体が存在しない場合が多いので、溶液に対し生物
体を接種する必要がある。生物体が要求する物質の他
に、該生物体、該生物体の卵および胚等を多孔質体にさ
らに担持させることで、上記問題を解消し、高効率に生
物体を培養することが可能となる。

【００６０】さらに、多孔質体より、該多孔質体に担持
させた物質を溶液中に溶出させるには、上述したように
多孔質体を設定して該物質を担持させることにより、多
孔質体を溶液に投入するだけで十分である。しかしなが
ら、多孔質体から溶出する物質の量や流出速度を制御す
るために、例えば、多孔質体には生物体が要求する物質
を生成する物質を担持させておき、溶液中に多孔質体を
投入した後、必要な時期に該物質と反応して生物体の要
求する物質を生成する物質を投入して、溶液中に生物体
が要求する物質を生成させるように構成してもよい。な
お、多孔質体は海水等の溶液より比重が軽いため、多孔
質体に担持された物質が該溶液中に溶出する際には、溶
液の表層部から溶出することになるが、生物体の垂直方
向に関する存在状態を予め確認しておき、該生物体の存
在する領域に最適な濃度の該物質が到達するように制御
しておけば、溶液の表層部に存在する生物体のみなら
ず、底性の生物体にたいしても該物質を供給することは
十分可能である。

【００６１】また、生物体が要求する物質としては、
１）食物や太陽光からのエネルギーの獲得、２）外部か
ら摂取した栄養素の、生体構造の部分品や生体高分子合
成のための前駆体への変換、３）これらの構成物質を用
いた蛋白質、核酸および脂質等の各種生体成分の合成、
４）細胞が必要とする種々の生理活性物質の合成と分
解、を目的とする代謝活性に作用し、生物体の自己再生
産を促進する物質を挙げることができ、例えば、該代謝
の経路上に存在する物質やその前駆体、および種々の生
理活性物質等を挙げることができる。

【００６２】ところで、海洋において、藻類を培養する
場合、藻類の増殖に必要な栄養素として不可欠な物質
は、窒素、リンおよびカリウム等であるが、一般に、カ
リウムは海水中に大量に存在することから改めて供給す
る必要はない。さらに、葉緑素等を構成する成分である
ことから、藻類の増殖には必要な栄養素として鉄も要求
される。そこで、この場合には、通常、生物体の要求す
る物質はリンおよび鉄と考え、これを多孔質体に担持さ
せて該多孔質体を海洋に投入する。なお、上記リンや鉄
は、海洋等の溶液中で、生物体の利用しやすい形態をと
ることが望ましく、例えば、各種のイオンや錯体等の形
態をとるものであってもよい。

【００６３】さらに、藻類等の生物体を構成する成分
は、培養温度や培養時に与える物質により調整すること
が可能である。例えば、藻類を培養する場合、窒素条件
を一般的な濃度に保つと、藻類の主要構成成分の割合
は、炭水化物：脂肪酸：蛋白質として、２０：１５：６
５程度になる。一方、上記条件より窒素のみを欠乏させ
た場合には、藻類の主要構成成分の割合は、炭水化物：
脂肪酸：蛋白質として、７０：１０：２０程度となり、
培養時に窒素分が少ないと炭水化物の生成が多く、蛋白
質の生成が少なくなる傾向がある。ところで、海洋性の
微生物の大量発生、いわゆる赤潮は、主に沿岸部におけ
る窒素やリン等の過多に伴う動物性プランクトンの大量
発生による。赤潮が発生すると、その水域での動物性プ
ランクトンの呼吸によって溶存酸素濃度が著しく減少し
魚介類が大量に死滅する。上述したように、特に藻類に
おいては、培養環境中において窒素分が少ないと蛋白質
の生成が制限されるため、藻類を捕食する動物性プラン
クトンの増殖が抑制される。また、動物性プランクトン
の増殖が抑制されることで、海洋中の酸素消費量は抑制
される。したがって、本発明を海洋等の開放系に適用し
た場合には、培養環境中（海洋中）における窒素分の供
給を低減することによって赤潮を抑制することができ
る。

【００６４】また、特に、藻類を回収して一時的に保管
する場合にも、藻類の構成成分中の蛋白質を減少させて
おけば、藻類の腐食に伴う硫化水素やアンモニア等のガ
スの発生量を抑制できるためより保存に適することにな
る。さらに、藻類から発酵によりエタノ一ルを製造する
場合、当然ながら、藻類の構成成分中の炭水化物が多い
方がエタノールの製造量が多くなる。

【００６５】したがって、生物体の培養時には、生物体
の培養目的や環境に対する影響に応じて培養条件を適宜
設定することが望ましく、例えば、藻類の大量培養時に
は、一般に、培養条件下における窒素分を制限すること
が好ましい。すなわち、藻類を培養する場合には、多孔
質体より供給する物質としてリンおよび鉄を主として選
択し窒素は必要最小限に止める。さらに、藻類の中に
は、窒素を固定する種も存在しており、たとえ培養対象
とする藻類に窒素固定能がなくとも、窒素固定に関わる
構造遺伝子や調節遺伝子等を遺伝子工学的な手法によ
り、窒素固定能を備えていない藻類に組み込むことも可
能であり、この場合には、培養環境中に新たに窒素分を
供給する必要もない。

【００６６】また、生物体が要求する物質を担持させた
多孔質体を海洋等の溶液中に投入する方法としては、例
えば、溶液の表層部を構成する所定の領域に多孔質体を
連続的あるいは間欠的に投入する方法や、溶液の表層部
全体に対し多孔質体を連続的あるいは間欠的に投入する
方法を挙げることができる。また、生物体が要求する物
質を担持させた多孔質体を海洋等の溶液中に投入する手
段としては、船等の移動体より散布する手段や、沿岸部
より人力あるいはロボットを用いて投入する手段を挙げ
ることができる。また、培養細胞等の培養に適用する場
合には、培養液中に人力あるいはロボットを用いて多孔
質体を投入する手段を挙げることができる。いずれにし
ても、多孔質体が溶液に対し確実に投入されるのであれ
ば、投入する方法およびそれを具現化する手段は何ら限
定されるものではない。

【００６７】また、本発明においては、多孔質体を投入
した海域を、該海域中に生物体が隔離されるよう遮蔽す
る手段をさらに設けることができる。海洋において藻類
等の生物体を培養する場合、培養された生物体は海流や
拡散によって広範囲に散逸し、その回収に困難を伴うば
かりか、生活水域や漁業水域等、生物体の散逸が防止さ
れるべき海域にまで広がる可能性がある。したがって、
藻類等の生物体を培養する海域の周囲にフェンス等を設
けることで、上記可能性を解消することができる。な
お、このフェンスはオイルフェンス程度の簡単なもので
よく、海流や台風等によって流されないよう、該フェン
スは、例えば、アンカーによって海底に対し拘束される
ようにすればよい。また、藻類等の生物体は、多孔質体
により上記物質の供給がない限り容易に増殖しないの
で、万一、フェンスから生物体が流出した場合にも大規
模な増殖を起こすことは有り得ない。

【００６８】なお、本発明においては、海洋等の溶液の
温度、水素イオン濃度、溶存気体の組成、溶存気体の量
および溶液の組成等を培養中にモニタしておき、必要に
応じて、生物体の代謝活性が最大となるように培養環境
を整備することで、より確実かつ高効率に生物体の培養
を実現できることはいうまでもない。

【００６９】本発明の濾過システムは、プランクトンを
含む淡水または海水を石炭灰または焼却灰を原料のー成
分とした多孔質体を濾過材として濾過する工程を有する
ことを特徴とするものである。

【００７０】本発明の濾過システムにおいては、プラン
クトンを含む淡水または海水を濾過した後の濾過材とプ
ランクトンとを脱水処理する工程を有することが好まし
い。また本発明の濾過システムにおいては、石炭灰また
は焼却灰を原料成分のーつとした多孔質体を養分供給ぺ
レットとして、淡水または海水に浮遊させて微細藻類を
培養した後、前記微細藻類を含む前記ぺレットを回収す
る工程および前記ぺレットを濾過材として、前記微細藻
類を培養した淡水または海水を濾過する工程を有するこ
とが好ましい。

【００７１】さらに本発明の濾過システムは、固形成分
を含む液体から固形成分を分離する手段として石炭灰ま
たは焼却灰を原料のーつとした多孔質体を濾材を用いる
ことを特徴とするものである。

【００７２】このように、本発明において、石炭灰また
は焼却灰を原料成分のーつとした多孔質成形体は、水生
生物の培養に用いることができるほかに、培養された水
生生物を濾別して水分を濾過するシステムに用いること
ができる。

【００７３】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を実施例
に基づき、具体的に述べる。

【００７４】（実施の形態１）図１に示す製造工程に従
って、多孔質成形体を製造した。無機材料として石炭灰
を選び、これに硬化材としてケイ酸ナトリウムまたはセ
メントを用い、軽量化材にパーライトを用いて、これら
を水と混合し、押し出し成形機で直径５ｍｍ、長さ５ｍ
ｍに成形後、１２０℃の蒸気で２４時間養生した、その
後、リン酸ナトリウム水溶液に２４時間浸漬してＰＨを
調整した。

【００７５】こうして製造した多孔質成形体における硬
化材の添加量と成形体の圧縮強度の関係を図２に示す。
図２から、硬化材の量と共に圧縮強度が高くなり、運搬
などで望ましい圧縮強度を１０ｋｇ／ｃｍ² 以上とする
と、この圧縮強度１０ｋｇ／ｃｍ² 以上を得るには、石
炭灰１００重量部に対し、硬化材の添加量を５重量部以
上にする必要があることがわかる。

【００７６】さらに図３はこのようにして製造した多孔
質成形体における軽量化材の添加量と成形体の密度およ
び比表面積の関係のー例を示す。

【００７７】図３には軽量化材の添加によって、比表面
積を急激に高めることができることが明瞭に示されてい
る。成形体の比表面積は軽量化材の添加量のほかに、他
の構成成分の種類や量を選ぶことによっても大きくでき
る。

【００７８】以上により、比表面積が大きく、微小生物
の担体や濾過材に好適な多孔質成形体を製造できた。

【００７９】（実施の形態２）図４に示す製造工程に従
って、多孔質成形体を製造した。無機材料として石炭灰
を選び、これに実施の形態１と同じの硬化材、軽量化材
のほかに、リン酸鉄および水溶性のシリコーン樹脂を加
え、これらを水と混合し、押し出し成形機で直径５ｍ
ｍ、長さ５ｍｍに成形後、１２０℃の蒸気で２４時間養
生した。この成形体を乾燥した後、リン酸ナトリウム水
溶液に２４時間浸漬してｐＨを調整した。図５はこのよ
うにして製造した多孔質成形体に添加した撥水剤である
シリコーン樹脂の量と海水での浮遊期間との関係を示す
図の一例である。図５には撥水材の添加の効果によっ
て、浮遊期間が急速に伸びることが明瞭に示されてい
る。多孔質成形体の浮遊期間は撥水材の添加量のほか
に、軽量化材など他の構成成分の種類や量を選ぶことに
よっても伸ばすことができる。

【００８０】このようにして非表面積が大きく、微細藻
類などの水生生物培養用養分供給媒体に好適な多孔質成
形体を製造することができた。そしてこの多孔質成形体
にあらかじめ藻類などの水生生物の種を付着してから海
水に散布を行うことによって、海洋での藻類培養が可能
であることを確認した。

【００８１】（実施の形態３）次に本発明の水生生物培
養方法および培養システムに係る実施の形態について詳
細に説明する。

【００８２】図６に示すように、２ｍ×２ｍ×１ｍのコ
ンクリート製の水槽１に、小笠原近海より輸送した海水
２を充填した。なお、海水２には、種々の微細藻類が
０．１ｇ／Ｌ存在していた。次に、水槽１の側壁から２
０ｃｍ程度の距離をおいて、海水２の表層から約７０ｃ
ｍの深度までを覆うオイルフェンス４を敷設し、ワイヤ
ー５に接続されたアンカー６を砂礫３に埋設させてオイ
ルフェンス４を固定した。 次に、リンおよび鉄化合物
が担持された活性炭７をオイルフェンス４内の海面に投
入し、海水２中にリンおよび鉄分を溶出させた。なお、
多孔質体である活性炭７は、海水２に浮くよう空隙の大
きさおよび量が調整されており、担持されたリンおよび
鉄化合物の溶出速度は、微細藻類の増殖に最適な量が、
常に、海水２中の微細藻類の生息する領域に存在するよ
う制御されている。ここで、活性炭７へのリンおよび鉄
化合物の担持は、以下のように行われた。すなわち、１
０％リン酸ナトリウム−２％塩化鉄水溶液を準備し、該
水溶液中に活性炭を浸漬して２４時間に渡り放置した
後、再び引き上げて乾燥した。こうして、リンおよび鉄
化合物が担持された活性炭７を得ることができた。な
お、水槽１は、１日平均５時間にわたり自然光が照射す
るように設置されており、海水２の平均水温は２５℃と
なるように制御されている。

【００８３】図７に、水槽１内の海水２中における微細
藻類の増殖曲線を示す。

【００８４】図７に示したように、本実施の形態におい
ては、微細藻類８の固体数は１００日程度で飽和した。
このとき、水槽１内における、海水２の表層から深度１
０ｃｍまでの範囲内において、微細藻類８の生物量は５
ｇ／Ｌまで達していた。また、培養期間を通じて、微細
藻類８は、オイルフェンス４の外部に漏出することはな
かった。

【００８５】以上から、リンおよび鉄化合物が担持され
た活性炭７より、リンおよび鉄化合物が微細藻類の増殖
に最適となるよう溶出し、ほぼ全てが藻類の増殖に利用
されたことが確認された。また、海水２の分析からも、
溶出したリンおよび鉄化合物が微細藻類に利用されない
まま海水２中に拡散する量は少なく、これらが効率的に
利用されたことが確認された。

【００８６】（実施の形態４）活性炭７に対し、リンお
よび鉄化合物とともに微細藻類を担持させた以外は、実
施の形態１と全く同様にして微細藻類の培養を行った。

【００８７】図８に、水槽１内の海水２中における微細
藻類の増殖曲線を示す。

【００８８】図８に示したように、本実施の形態におい
ては、微細藻類８の固体数は８０日程度で飽和した。こ
のとき、水槽１内における、海水２の表層から深度１０
ｃｍまでの範囲内において、微細藻類８の生物量は、実
施の形態１と同様の５ｇ／Ｌまで達していた。また、培
養期間を通じて、微細藻類８は、オイルフェンス４の外
部に漏出することはなかった。

【００８９】以上から、リンおよび鉄化合物が担持され
た活性炭７より、リンおよび鉄化合物が微細藻類の増殖
に最適となるよう溶出し、ほぼ全てが藻類の増殖に利用
されたことが確認された。また、海水２の分析からも、
溶出したリンおよび鉄化合物が微細藻類に利用されない
まま海水２中に拡散する量は少なく、これらが効率的に
利用されたことが確認された。さらに、海水中に、活性
炭７に微細藻類を担持させて持ち込んだため、海水中に
おける微細藻類の生物量が飽和するに要する期間を短縮
することができた。

【００９０】（実施の形態５）活性炭７の代わりに、石
炭灰を主要構成成分とする多孔質体を用いた以外は、実
施の形態１と全く同様にして微細藻類の培養を行った。
なお、ここでは、多孔質体は、海水に投入された後、１
０５日程度で海水中に沈降するように構成されている。
多孔質体には、時間の経過とともに空隙に海水が入り込
んでいくが、空隙の大きさや量を調整することによって
沈降までの時聞を任意に設定することができるのはいう
までもない。本実施の形態においては、海水に多孔質体
を投入してから、該多孔質体が沈降するまでの時間を、
微細藻類の生物量が飽和するまでの時間よりわずかに長
く設定した。これにより、多孔質体が海水中に沈降した
状態で微細藻類を回収することができ、該多孔質体を微
細藻類とともに回収する必要がなくなるので、効率的な
微細藻類の回収を期待できる。

【００９１】本実施の形態においては、水槽１内の海水
２中における微細藻類の増殖曲線は、実施の形態１とほ
ぼ同一の曲線を描き、微細藻類８の固体数は１００日程
度で飽和した。このとき、水槽１内における、海水２の
表層から深度１０ｃｍまでの範囲内において、微細藻類
８の生物量は、実施の形態１と同様の５ｇ／Ｌまで達し
ていた。また、培養期間を通じて、微細藻類８は、オイ
ルフェンス４の外部に漏出することはなかった。さら
に、海水２中に多孔質体を投入後、１０５日で、多孔質
体は海水２中に沈降した。また、１年に渡り多孔質体を
そのまま沈降させておき、多孔質体からの重金属の溶出
を確認したが、これらの溶出は認められなかった。

【００９２】以上から、リンおよび鉄化合物が担持され
た多孔質体より、リンおよび鉄化合物が微細藻類の増殖
に最適となるよう溶出し、ほぼ全てが藻類の増殖に利用
されたことが確認された。また、海水２の分析からも、
溶出したリンおよび鉄化合物が微細藻類に利用されない
まま海水２中に拡散する量は少なく、これらが効率的に
利用されたことが確認された。さらに、多孔質体に起因
する汚染を防止し、該多孔質体を微細藻類とともに海水
より回収する必要がなくなるので、多孔質体の回収に要
する経済性の低下を回避することができ、効率的な微細
藻類の回収が可能であることが確認された。

【００９３】（実施の形態６）次に本発明の濾過システ
ムに係る実施の形態を詳細に説明する．図９は本発明の
濾過システムに係る一実施の形態であって、図９の微細
藻類４１は海水４２に浮遊可能な石炭灰を原料のーつと
した養分供給ぺレット４３に付着またはその周辺に培養
されている。回収船４４は微細藻類回収装置４５を具備
し、真空輸送ポンプ４６によって海水と共に微細藻類及
び養分供給ぺレットを回収船４４内に回収する。

【００９４】回収船４４には養分供給ペレット４３が通
らない網目状の板４７を具備して有り、この上に養分供
給ぺレットは蓄積される。微細藻類は養分供給ペレット
によって濾過される。海水は排水管４９を通り、排水ポ
ンプ１０によって船外に排出される。濾過された徴細藻
類及び養分供給ペレットはクレーン４８によって回転式
破砕脱水機１１に運ばれ、破砕・脱水され、紛体１２と
なって保存される。

【００９５】（実施の形態７）本発明の濾過システムに
係る他の実施の形態を図１０、図１１を参照して説明す
る。

【００９６】図１０は石炭火力発電所に設置される貯炭
場排水処理濾過装置を示した図である。図１０において
石炭紛を含んだ原水２０はポンプ２９によって弁２３か
ら濾過装置２１へ入り、濾過材２２によって濾過され、
処理水３０は弁２４より排出される。濾過材２２は石炭
灰を原料のーつとする多孔質体ぺレットを用いている。
濾過材は安価で大量に供給可能なので、濾過装置入口
出口間の差圧上昇時には弁２７からー定量抜き出し、弁
２８から補充する。抜き出した濾過材と汚泥は主に石炭
紛と石炭灰からなるので、そのまま、貯炭場へ戻しても
問題はない。

【００９７】ここで、入れ替える濾過材の量を低減した
い場合は図１１に示すように逆洗工程を加えてもよい。
逆洗時には弁２６から逆洗水３１が供給され、捕獲され
た石炭紛を濾過材から洗い流し、弁２５からスラッジ３
２が排出される。

【００９８】図１０、１１は貯炭場について示したが、
下水処理場等他のろ過装置でも同様である。この場合、
抜き出した濾過材は焼却処分しても有害物質など排出す
る危険性はない。

【００９９】

【発明の効果】本発明によれば、現在のところ利用され
ることなく大量に廃棄されている石炭灰や焼却灰を主原
料として、活性炭やゼオライトのような大きな比表面積
を持つ多孔質成形体を製造することができる。このた
め、活性炭やゼオライトに代わって、脱臭、殺菌、有害
物除去などに用いられる吸収剤、および下水処理、発
酵、土壌回復などに用いられる微生物の固定化担体など
としての利用が可能である。また、本発明によって製造
した多孔質成形体は、水に浮遊させることによって水生
生物培養用養分供給媒体とすることができる。この水生
生物培養用養分供給媒体を海洋に散布することにより、
たとえば藻類を増殖させ大気中の炭酸ガスを吸収させる
ことができる。このため、海洋の富栄養化を防止しなが
ら大気中の炭酸ガス吸収により地球温暖化防止に貢献で
き、増殖させた藻類はエタノールなどの化石燃料代替燃
料など有用物の原料として利用できる。

【０１００】また、本発明に係る培養方法によれば、生
物体の存在する溶液より比重の小さな多孔質体に生物体
が要求する物質を担持させ、該物質を担持させた多孔質
体を溶液に投入して、該物質を溶液中に溶出させること
により、生物体に対し、該生物体の要求する物質の最適
な量を長期間に渡り供給することができるので、溶液中
において、該生物体の大量培養が実現される培養方法を
提供することができる。また、生物体の要求する物質を
効率的に該生物体に供給することができるので、開放系
に適用した場合であっても環境の破壊をほぼ防止するこ
とが可能な培養方法を提供することができる。

【０１０１】また、本発明に係る培養方法によれば、溶
液より比重の小さな多孔質体に、該溶液中で生存可能な
生物体および該生物体が要求する物質を担持させ、該生
物体および物質を担持させた多孔質体を溶液に投入し
て、該溶液中に該生物体を放出させ、かつ該物質を溶出
させることにより、溶液中に放出させた生物体に対し、
該生物体の要求する物質の最適な量を長期間に渡り供給
することができるので、生物体の存在しない、あるいは
該生物体が優勢種でない溶液中において、該生物体の大
量培養が実現される培養方法を提供することができる。
また、生物体の要求する物質を効率的に該生物体に供給
することができるので、開放系に適用した場合であって
も環境の破壊をほぼ防止することが可能な培養方法を提
供することができる。

【０１０２】さらに、本発明に係る培養方法によれば、
海水より比重の小さな多孔質体に、海洋中に生存する生
物体が要求する物質を担持させ、該物質を担持させた多
孔質体を海洋に投入して海洋中に該物質を溶出させるこ
とにより、海洋中の生物体に対し、該生物体の要求する
物質の最適な量を長期間に渡り供給することができるの
で、海洋において、該生物体の大量培養が実現される培
養方法を提供することができる。また、生物体の要求す
る物質を効率的に該生物体に供給することができるの
で、海洋の環境破壊をほぼ防止することが可能な培養方
法を提供することができる。

【０１０３】また、本発明に係る培養システムによれ
ば、海洋中に生存する生物体が要求する物質を海洋中で
溶出するよう担持し、海洋を構成する海水より比重の小
さな多孔質体と、該多孔質体を海洋に投入する手段とを
具備したことにより、該多孔質体を海洋中に投入して、
海洋中の生物体に対し、該生物体の要求する物質の最適
な量を長期間に渡り供給することができるので、海洋に
おいて、該生物体の大量培養が実現される培養システム
を提供することができる。また、生物体の要求する物質
を効率的に該生物体に供給することができるので、海洋
の環境破壊をほぼ防止することが可能な培養方法を提供
することができる。

【０１０４】以上から明らかなように、本発明によれ
ば、赤潮等の発生を防止しつつ、広大な海洋において藻
類等の生物体の大量培養が可能となり、ＣＯ_２の固定に
よる地球温暖化の防止、エタノ一ルの製造等によるエネ
ルギー資源の確保、食糧や飼料製造など、現在の世界的
な課題に多大な貢献をもたらすことが可能である。

【０１０５】さらに本発明の濾過システムによれば、微
細藻類を大規模に培養した場合でも安価に効率よく回収
・輸送することができる。また、発電所や下水処理場等
の排水処理に用いられる濾過システムを安価に提供でき
るばかりでなく、現在、大量に廃棄されている石炭灰や
焼却灰の有効利用を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多孔質成形体の製造方法のー実施形態
を示す製造工程図である。

【図２】本発明の多孔質成形体の製造方法のー実施形態
における硬化材添加量と多孔質成形体の圧縮強度との関
係を示す図である。

【図３】本発明の多孔質成形体の製造方法のー実施形態
における軽量化材の添加量と多孔質成形体の密度および
比表面積との関係を示す図である。

【図４】本発明の多孔質成形体の製造方法の他の一実施
形態を示す製造工程図である。

【図５】本発明の多孔質成形体の製造方法の一実施形態
における撥水材の添加量と多孔質成形体の海水における
浮遊期間との関係を示す図である。

【図６】本発明の培養方法の実施の形態に係る構成を示
した図である。

【図７】微細藻類の増殖曲線を示した図である。

【図８】微細藻類の増殖曲線を示した図である。

【図９】本発明の濾過システムの一実施形態を示す図で
ある。

【図１０】本発明の濾過システムの他の一実施形態（通
水時）を示す図である。

【図１１】本発明の濾過システムのさらに他の一実施形
態（逆洗時）を示す図である。

【符号の説明】

１……水槽、 ２……海水、 ３……砂礫、 ４
……オイルフェンス、５……ワイヤ、 ６……アンカ
ー、 ７……活性炭、 ８……微細藻類、 １０・・
・・・・排水ポンプ １１・・・・・・脱水機 １２・・・・・・粉
体、 ２０……原水、 ２１・・・・・・濾過装置、
２２・・・・・・濾過材、 ２３〜２８……弁、 ２９…
…ポンプ、 ３０・・・・・・処理水、 ３１・・・・・・逆洗
水、３２……スラッジ、 ４１……微細藻類、 ４
２……海水、 ４３・・・・・・養分供給ぺレット、 ４
４……回収船、 ４５……回収装置、 ４６・・・・・・
ポンプ、 ４７……網目板、 ４８……クレーン、
４９……配水管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０４Ｂ 38/08 Ｃ１２Ｍ 1/00 Ｅ Ｃ１２Ｍ 1/00 1/12 1/12 Ｃ１２Ｎ 1/00 Ａ Ｃ１２Ｎ 1/00 1/12 Ｂ 1/12 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０１Ｍ //(Ｃ０４Ｂ 28/26 ３０１Ｓ 14:18） (72)発明者 石森 義雄 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内

Claims (31)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無機質を含む粉体状の材料に少なくとも
   硬化材、軽量化材のうち少なくとも１種と水を添加し混
   合してアルカリ性の混合物を得る工程と、前記アルカリ
   性混合物を多孔質の成形体に成型する工程と、前記成形
   体を養生する工程とを具備してなることを特徴とする多
   孔質成形体の製造方法。
2. 【請求項２】 無機質を含む粉体状の材料に少なくとも
   硬化材と軽量化材とリン化合物と水とを添加し混合して
   アルカリ性の混合物を得る工程と、前記アルカリ性混合
   物を多孔質の成形体に成形する工程と、前記成形体を養
   生する工程とを具備してなることを特徴とする多孔質成
   形体の製造方法。
3. 【請求項３】 無機質を含む粉体状の材料に少なくとも
   硬化材と軽量化材と水生生物培養養分と撥水剤と水とを
   添加し混合してアルカリ性の混合物を得る工程と、前記
   アルカリ性混合物を多孔質の成形体に成形する工程と、
   前記成形体を養生する工程とを具備してなることを特徴
   とする密度を１．１ｇ／ｃｍ³ 以下の多孔質成形体の製
   造方法。
4. 【請求項４】 前記多孔質成形体を前記多孔質成形体よ
   りもｐＨの低い水溶液に浸漬して前記多孔質成形体のｐ
   Ｈ値を低める工程を具備してなることを特徴とする請求
   項１ないし請求項３のいずれか１項記載の多孔質成形体
   の製造方法。
5. 【請求項５】 前記無機質を含む粉体状の材料は、石炭
   灰および焼却灰のうち少なくとも一種を含むことを特徴
   とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の多
   孔質成形体の製造方法。
6. 【請求項６】 前記硬化材は、セメントおよび水ガラス
   のうち少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項１
   ないし請求項３のいずれか１項記載の多孔質成形体の製
   造方法。
7. 【請求項７】 前記軽量化材は、パーライトおよびシラ
   スのうち、少なくとも一種を含むことを特徴とする請求
   項１ないし請求項３のいずれか１項記載の多孔質成形体
   の製造方法。
8. 【請求項８】 前記アルカリ性の混合物は、無機質を含
   む粉体状の材料１００重量部に対し、硬化材を５〜３０
   重量部、軽量化材を５〜４０重量部および水を３０〜１
   ００重量部配合してなることを特徴とする請求項１ない
   し請求項３のいずれか１項記載の多孔質成形体の製造方
   法。
9. 【請求項９】 前記アルカリ性の混合物は、無機質を含
   む粉体状の材料１００重量部に対し、硬化材を５〜３０
   重量部、軽量化材を５〜４０重量部、リン化合物を５〜
   ２０重量部、撥水剤を２〜２０重量部および水を３０〜
   １００重量部配合してなることを特徴とする請求項１な
   いし請求項３のいずれか１項記載の多孔質成形体の製造
   方法。
10. 【請求項１０】 前記多孔質成形体の養生は、１００℃
    以上の加熱処理であることを特徴とする請求項１ないし
    請求項３のいずれか１項記載の多孔質成形体の製造方
    法。
11. 【請求項１１】 前記多孔質成形体の養生は、１００℃
    の加熱処理であることを特徴とする請求項１ないし請求
    項３のいずれか１項記載の多孔質成形体の製造方法。
12. 【請求項１２】前記多孔質成形体の養生は、１００℃以
    上の蒸気中の加熱処理であることを特徴とする請求項１
    ないし請求項３のいずれか１項記載の多孔質成形体の製
    造方法。
13. 【請求項１３】前記多孔質成形体を前記多孔質成形体よ
    りもｐＨの低い水溶液に浸漬して、前記多孔質成形体の
    ｐＨ値をｐＨ４〜９に調整することを特徴とする請求項
    ４記載の多孔質成形体の製造方法。
14. 【請求項１４】前記多孔質成形体を浸漬して前記多孔質
    成形体のｐＨ値を低下させるｐＨの低い水溶液としてリ
    ン酸を含む水溶液を用いることを特徴とする請求項４記
    載の多孔質成形体の製造方法。
15. 【請求項１５】前記多孔質成形体を前記多孔質成形体よ
    りもｐＨの低い水溶液に浸漬する前に大気よりも低い気
    圧の状態に保持して、多孔質成形体の脱気を行うことを
    特徴とする請求項４記載の多孔質成形体の製造方法。
16. 【請求項１６】 前記多孔質成形体を前記多孔質成形体
    よりもｐＨの低い水溶液に大気圧よりも高い圧力で浸漬
    することを特徴とする請求項４記戟の多孔質成形体の製
    造方法。
17. 【請求項１７】前記多孔質成形体に湿潤状態の水生生物
    の種を付着させた後、乾燥させることを特徴とする請求
    項２記載の多孔質成形体の製造方法。
18. 【請求項１８】前記多孔質成形体を乾燥させてから乾燥
    状態の水生生物の種を付着させることを特徴とする請求
    項２記載の多孔質成形体の製造方法。
19. 【請求項１９】 生物体の存在する溶液より比重の小さ
    な多孔質体に、前記生物体が要求する物質を担持させる
    工程と、 前記物質を担持させた多孔質体を前記溶液に投入し、前
    記物質を前記溶液中に溶出させる工程とを具備したこと
    を特徴とする培養方法。
20. 【請求項２０】 溶液より比重の小さな多孔質体に、前
    記溶液中で生存可能な生物体および該生物体が要求する
    物質を担持させる工程と、 前記生物体および物質を担持させた多孔質体を前記溶液
    に投入し、前記溶液中に前記生物体を放出させ、かつ前
    記物質を溶出させる工程とを具備したことを特徴とする
    培養方法。
21. 【請求項２１】 海水より比重の小さな多孔質体に、海
    洋中に生存する生物体が要求する物質を担持させる工程
    と、 前記物質を担持させた多孔質体を前記海洋に投入し、前
    記海洋中に前記物質を溶出させる工程とを具備したこと
    を特徴とする培養方法。
22. 【請求項２２】 前記物質は、リン化合物および鉄化合
    物から選択された少なくとも１つの物質であることを特
    徴とする請求項１９または２１に記載の培養方法。
23. 【請求項２３】 前記多孔質体は、構成成分として石炭
    灰を含有したことを特徴とする請求項１９または２１に
    記載の培養方法。
24. 【請求項２４】 前記多孔質体は、前記海水を吸収して
    前記海洋に沈降するよう調整されたことを特徴とする請
    求項２１に記載の培養方法。
25. 【請求項２５】 前記生物体は微細藻類であることを特
    徴とする請求項２１に記載の培養方法。
26. 【請求項２６】 海洋中に生存する生物体が要求する物
    質を前記海洋中で溶出するよう担持し、前記海洋を構成
    する海水より比重の小さな多孔質体と、 前記多孔質体を前記海洋に投入する手段とを具備したこ
    とを特徴とする培養システム。
27. 【請求項２７】 前記多孔質体を投入した海域を、該海
    域中に前記生物体が隔離されるよう遮蔽する手段をさら
    に具備したことを特徴とする請求項２６に記載の培養シ
    ステム。
28. 【請求項２８】 プランクトンを含む淡水または海水を
    石炭灰または焼却灰を原料のー成分とした多孔質体を濾
    過材として濾過する工程を有することを特徴とする濾過
    システム。
29. 【請求項２９】 プランクトンを含む淡水または海水を
    濾過した後の濾過材とプランクトンとを脱水処理する工
    程を有することを特徴とする請求項２８記載の濾過シス
    テム。
30. 【請求項３０】 石炭灰または焼却灰を原料成分のーつ
    とした多孔質体を養分供給ぺレットとして、淡水または
    海水に浮遊させて微細藻類を培養した後、前記微細藻類
    を含む前記ぺレットを回収する工程および前記ぺレット
    を濾過材として、前記微細藻類を培養した淡水または海
    水を濾過する工程を有することを特徴とする請求項２８
    または請求項２９記載の濾過システム。
31. 【請求項３１】 固形成分を含む液体から固形成分を分
    離する手段として石炭灰または焼却灰を原料のーつとし
    た多孔質体を濾材を用いることを特徴とする濾過システ
    ム。