JPS6181796A - 海産性緑藻による明暗サイクル利用水素生産方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、明暗サイクルを刊用しノニ海紙性緑函による
水素生産ノＪ法に関４・る。

近イ１０、石油〜°〕石炭などの化石燃料に替イつるク
リーノエネルギー源として水素が注目を集めている。

水素エネルギーは、（１）燃料電池を使えば高効率で１
ｕ気エネルギーへ変換することが可能である、（２）単
位型ｈ１当りの発熱ｎか石油の３〜４倍に達し、しかも
燃焼しても水となるだけで環境汚染の恐れがない、（３
）原料である水は無尽蔵に近い、などの特徴を有してい
る。この槌な水素を太陽エネルギーを利用して生産しよ
うとする試みが、半導体を用いた水分解などの非生物学
的方法と光合成生物を利用する生物学的方法の両面から
進められている。後者の生物学的方法に関しては、水分
解能を白するυｊ等植物および藻類の代謝を制御するこ
とにより、または水素発生能を有する微生物と組み合わ
せることにより水の生物学的光分解による水素生産を行
なう系が提案されている。しかし、従来の系では水分解
の結果生じる酸素は水素発生系（ヒドロゲナーゼ）に対
し失活ないし阻害作用をらたらし、不安定性の主要因と
なることに加え、水素の分離、精製か碩雑であり、水素
−酸素混合ガスの爆発の危険性があるなと、実用的な水
素生産方法とはいえない。

本発明者らは、優れた生産性と接続性を何する生物学的
水素生産方法を開発すべく研究を行なった結果、海産性
緑藻を用いた特定の系では酸素の発生と水素の発生を時
間的に分離することにより、効率的に水素を生産できる
ことを見い出し本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の要旨は、水素発生能を有する海産性
緑藻を、明好気条件下に水中で培養するサイクルと暗条
件下に水中で培養するサイクルを交互に繰り返すことか
ら成り、明好気条件下の培養中に光合成を行イつせ、暗
条件ドの培養中に光合成によ−り蓄積した物質を分解し
て水素を発生させることを特徴とする明暗サイクルを利
用しｆ二海産性緑藻による水素生産方法に存する。　本
発明で使用する海産性緑藻は、水素発生能を有するらの
ならいずれでもよいか、就中、クラミドモナス（Ｃｈ　
ｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ）属に属するものが好ましい。

さりに、ｌｆφ九性クロレラを例、ド・ｊるごとかてき
る。

海産性緑諭は、い４″れの増ｈ１°ｆ相（＋）ｈａｓｃ
）の乙のら便用１す能であるが、暗条件下での水素発生
量（以Ｆ、暗水素発生量という。）が多くなることから
、対数増殖期、特に対数増植期中期のものか好ましく使
用される。

本発明方法では、明好気条件下の培養中に光合成か行な
われてでん粉か緑藻内に蓄積され、暗条件下の培養中に
蓄積されたてん粉が分解されて水素か発生４−ろ。

明好気条件下の培養は、適当な無機成分を含んだ培地中
、光照射下、通気しながら行なう。培養温度は１５〜４
０℃、特に２０〜３５°Ｃが好ましい。通気する空気中
に、２〜５容■％の二酸化炭、殻を混合するとでん粉の
蓄積量が増すので好ましい。

暗条件下の培養は、嫌気条件下または微量の酸素を含ら
・窒素雰囲気下、光を遮断して行う。温度（ユＩ５〜４
０℃、特に２０〜３５℃が好ましい。

窒素雰囲気中に含まれる酸素の量は培養条件により５°
ｄなるが、あまり多くなると、水素発生系に阻害的に作
用して好ましくなく、通常０１容！＋１％を越えないこ
とが好ましい。また、暗水素発生量は培地を撹拌または
＠丑することにより増加する。

培地としては、海水をベースとし、これに窒素源（たと
えば、硫酸アンモニウム、硝酸ナトリウムなど）、リン
酸塩、微量金回なとを添加してＩＩいることができ−る
。代表的な合成培地としては、ヤンマ培地、ＯＫ培地が
挙げられる。さらに、ＳＷＭ培地、Ｒｙｔｈｅｒ培地、
耐塩性クラミドモナス用培地を用いることもできろ（田
宮、渡辺編「藻類実験法」（南江堂）参照）。ヤシマ培
地およびＯＫ培地の組成を示せば、次の通りである。

ヤンマ培地 海水　　　　　　　　　　　　　　Ｉｌｌ０１（上７１
地 Ａ、°溶液 蒸留水　　　　　　　　　　　　ｌＱ 明明暗ザククル、人工的に作り出すこともできるが、昼
夜の明暗サイクルに合わせるのが適当である。

本発明の方法では、太陽エネルギーを利用して非常に経
済的にかつ効率的に水素を生産することができるだけで
なく、明条件で増殖する海産性緑藻を回収してバイオマ
スなどの有用物質生産に用いることら可能である。また
、暗条件１・ではデノブンの分解により水素か発生ずる
と共に、’Ａ　４５液中にエタノール、酢酸、グリセロ
ール、乳酸、キ酸などの有機物が蓄積されるので、これ
らを回収して利用すれば、本発明方法の経済性はさらに
向上する。

次に実施例を示し、本発明方法を具体的に説明する。

実施例１ 瀬戸内海海岸から採取したタラミドモナスｓｐ。

ＭＧＡ２０８を、ヤノマ培地および耐塩性クラミドモナ
ス用培地において、２５Ｗ／ｍ’の光照射下、温度２５
℃で、５％二酸化炭素を含む空気を５Ｒ＆／ＳａＣで通
気しながら培養した。倍加時間は、ヤノマ培地で約９時
間、耐塩性クラミドモナス用培地では約７時間であった
。細Ｉｌｌ内に１０〜４０％の澱粉を蓄積させることか
できた。

実施例２ 実施例１においてヤノマ培地で増殖し７：ＭＧＡ２０８
昧を、光遮断下、気相を窒素とし、２５℃でヤノマ培地
において培養し、水素発生量を測定した。結果を茅１図
に示す。水素発生速度は、初期には最大値５８μＱ／ｍ
ｙ乾燥重ｌｉｔ／ｈｒを示し、平均して３５μＱ／ｎ乾
燥重量／ｈｒであった。この結果から、少なくとも１２
時間にわたって連続的な水素発生が可能であることが分
かる。

実施例３ 実施例１においてヤシマ培地で増殖したＭＧＡ２０８株
を用い、実施例２と同条件下で水素発生を行わせた。１
２時間後、再び実施例１と同じ光培養条件に移し、増殖
および澱粉の蓄積を行わせＬｏその後、第２回目の水素
発生を暗条件下で実施した。このような操作をｌΔ間操
り返した。その間の水素発生量の変化を第１表に示す。

この結果から、少なくとｔ、１週間にわたって安定な水
素発生が可能であることが理解されろ。

第１表

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例２における暗条件での水素発生量を時
間に対してプロットしたグラフで。５る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水素発生能を有する海産性緑藻を、明好気条件下に
   水中で培養するサイクルと暗条件下に水中で培養するサ
   イクルを交互に繰り返すことから成り、明好気条件下の
   培養中に光合成を行なわせ、暗条件下の培養中に光合成
   により蓄積した物質を分解して水素を発生させることを
   特徴とする明暗サイクルを利用した海産性緑藻による水
   素生産方法。 ２、明好気条件下の培養中、水中に空気と二酸化炭素の
   混合ガスを通気する特許請求の範囲第１項記載の水素生
   産方法。 ３、二酸化炭素と空気の容量比が２９８〜１０：９０で
   ある特許請求の範囲第２項記載の水素生産方法。 ４、暗条件下の培養を、微量酸素を含む窒素雰囲気下に
   行なう特許請求の範囲第１項記載の水素生産方法。 ５、対数増殖期の海産性緑藻を用いる特許請求の範囲第
   １項記載の水素生産方法。 ６、対数増殖期中期の海産性緑藻を用いる特許請求の範
   囲第５項記載の水素生産方法。 ７、海産性緑藻がクラミドモナス（Ｃｈｌａｍｙｄｏｍ
   ｏｎａｓ）属に属するものであるである特許請求の範囲
   第１項、第５項または第６項記載の水素生産方法。 ８、各サイクルでの培養温度が１５〜４０℃である特許
   請求の範囲第１項記載の水素生産方法。 ９、各サイクルでの培養温度が２０〜３５℃である特許
   請求の範囲第８項記載の水素生産方法。 １０、暗条件下の培養を、撹拌または振盪しながら行な
   う特許請求の範囲第１項記載の水素生産方法。 １１、明暗サイクルが昼夜サイクルである特許請求の範
   囲第１項記載の水素生産方法。