特許ウォッチ

公開番号2025123942
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-25
出願番号2024019746
出願日2024-02-13
発明の名称微細藻類の製造方法、微細藻類の製造装置
出願人三菱ケミカル株式会社,学校法人中央大学
代理人個人,個人,個人
主分類C12N 1/12 20060101AFI20250818BHJP(生化学;ビール;酒精;ぶどう酒;酢;微生物学;酵素学;突然変異または遺伝子工学)
要約【課題】微細藻類の増殖に必要な全無機炭酸濃度を維持でき、微細藻類の培養液のpHの変動を低減できる、微細藻類の製造方法、微細藻類の製造装置の提供。
【解決手段】一実施形態例において、微細藻類を含む培養液に二酸化炭素を含むガスを供給すること、前記培養液が貯留されるバッファータンクと前記微細藻類を培養するための培養部の間で、前記培養液を循環ポンプで循環させること、前記バッファータンクと前記培養部の間で前記培養液を循環させながら、前記培養液のpHを測定すること、および、前記培養液のpHが7以上のとき、前記二酸化炭素を含むガスの供給量を前記培養液のpHに基づいて制御すること、を採用する。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
微細藻類を含む培養液に二酸化炭素を含むガスを供給するガス供給工程と、
前記培養液が貯留されるバッファータンクと前記微細藻類を培養するための培養部の間で、前記培養液を循環ポンプで循環させる循環工程と、
前記バッファータンクと前記培養部の間で前記培養液を循環させながら、前記培養液のｐＨを測定するｐＨ測定工程と、
前記培養液のｐＨが７以上のとき、前記二酸化炭素を含むガスの供給量を前記培養液のｐＨに基づいて制御する制御工程と、
を有する、微細藻類の製造方法。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記制御工程では、前記培養液のｐＨが予め設定した設定値より高いとき、前記二酸化炭素を含むガスの供給量を増加させるように制御する、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記制御工程では、前記培養液のｐＨが予め設定した設定値より低いとき、前記二酸化炭素を含むガスの供給量を減少させるように制御する、請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】
微細藻類を含む培養液に二酸化炭素を含むガスを供給するガス供給工程と、
前記培養液が貯留されるバッファータンクと前記微細藻類を培養するための培養部の間で、前記培養液を循環ポンプで循環させる循環工程と、
前記バッファータンクと前記培養部の間で前記培養液を循環させながら、前記培養液のｐＨを測定するｐＨ測定工程と、
前記バッファータンクと前記培養部の間で前記培養液を循環させながら、前記培養液の遊離ＣＯ
２
濃度を測定する遊離ＣＯ
２
測定工程と、
前記培養液のｐＨが３以上７未満のとき、前記遊離ＣＯ
２
測定工程で取得した遊離ＣＯ
２
濃度の測定値を下式１に代入することで計算した全無機炭酸濃度の計算値に基づいて、前記二酸化炭素を含むガスの供給量を制御する制御工程と、
を有する、微細藻類の製造方法。
ＤＩＣ＝［ＣＯ
２
］×｛１＋Ｋ
１
／１０
－ａ
＋Ｋ
１
Ｋ
２
／（１０
－ａ
）
２
｝・・・式１
式１中、
ＤＩＣは、前記培養液の全無機炭酸濃度であり、
［ＣＯ
２
］は、前記培養液中の遊離ＣＯ
２
濃度であり、
ａは、前記培養液のｐＨ値であり、
Ｋ
１
は、下式２で示す化学反応の酸解離定数であり、
Ｋ
２
は、下式３で示す化学反応の酸解離定数である。
ＣＯ
２
＋Ｈ
２
Ｏ⇔Ｈ
＋
＋ＨＣＯ
３
－
・・・式２
ＨＣＯ
３
－
⇔Ｈ
＋
＋ＣＯ
３
２－
・・・式３
【請求項５】
前記制御工程では、前記全無機炭酸濃度が予め設定した設定値より低いとき、前記二酸化炭素を含むガスの供給量を増加させるように制御する、請求項４に記載の製造方法。
【請求項６】
前記制御工程では、前記全無機炭酸濃度が予め設定した設定値より高いとき、前記二酸化炭素を含むガスの供給量を減少させるように制御する、請求項４に記載の製造方法。
【請求項７】
前記ガス供給工程では、前記二酸化炭素を含むガスが透過する膜を有する膜モジュールを用いる、請求項１～６のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項８】
前記微細藻類が、クロレラ属に属する微細藻類である、請求項１～６のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項９】
微細藻類を含む培養液が貯留されるバッファータンクと、
前記微細藻類を培養するための培養部と、
前記バッファータンクの前記培養液を前記培養部に供給する供給管と、
前記培養部で培養された前記培養液を前記培養部から前記バッファータンクに排出する排出管と、
前記培養液に二酸化炭素を含むガスを供給するガス供給部と、
前記バッファータンクと前記培養部の間で前記培養液を循環させるための循環ポンプと、
前記バッファータンクと前記培養部の間で前記培養液を循環させながら、前記培養液のｐＨを測定するｐＨ測定計と、
前記培養液のｐＨが７以上のとき、前記二酸化炭素を含むガスの供給量を前記培養液のｐＨに基づいて制御する制御部と、
を有する、微細藻類の製造装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記培養液のｐＨが予め設定した設定値より高いとき、前記二酸化炭素を含むガスの供給量を増加させる、請求項９に記載の製造装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細藻類の製造方法、微細藻類の製造装置に関する。
続きを表示（約 4,200 文字）【背景技術】
【０００２】
微細藻類は他の植物に比べて増殖速度が速いこと、また、その細胞全体を利用できることから、近年、ＣＯ
２
の固定や有用物質の生産等の分野で注目されている。特に、光エネルギーにより二酸化炭素を固定化することでバイオ燃料に変換できる微細藻類への期待が高まっている。
【０００３】
微細藻類の光合成および増殖には二酸化炭素ガスおよびその塩が利用される。そのため、微細藻類の増殖に伴い、二酸化炭素ガス等が消費される。よって、微細藻類の培養液中には、微細藻類の光合成に伴い減少する二酸化炭素ガスを適切に補給することが重要である。例えば、特許文献１では、微細藻類の培養液中への二酸化炭素の溶解率を高めることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２３－６８９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１に示すように微細藻類の培養液のｐＨが７以上のとき、培養液中の二酸化炭素はＨＣＯ
３
－
、ＣＯ
３
２－
のようなイオンとして存在する。しかし、特許文献１の手法では、培養液中に溶解した遊離ＣＯ
２
濃度のみを測定する遊離ＣＯ
２
測定計の測定結果に基づいて二酸化炭素ガスの供給量を制御している。そのため、培養液中に存在するＨＣＯ
３
－
、ＣＯ
３
２－
を含めた全無機炭酸濃度をリアルタイムで監視できない。結果、微細藻類の増殖に必要な全無機炭酸濃度を維持できない。
【０００６】
加えて、特許文献１の手法では、微細藻類の増殖に伴う培養液中の遊離ＣＯ
２
やＨＣＯ
３
－
、ＣＯ
３
２－
の消費量と二酸化炭素ガスの供給量のバランスをとることができない。そのため、微細藻類の培養液のｐＨが変動してしまうことがある。培養液のｐＨ変動は微細藻類の増殖に影響を及ぼす可能性がある。
【０００７】
本発明は、微細藻類の増殖に必要な全無機炭酸濃度を維持でき、微細藻類の培養液のｐＨの変動を低減できる、微細藻類の製造方法、微細藻類の製造装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、下記の態様を有する。
［１］微細藻類を含む培養液に二酸化炭素を含むガスを供給するガス供給工程と、
前記培養液が貯留されるバッファータンクと前記微細藻類を培養するための培養部の間で、前記培養液を循環ポンプで循環させる循環工程と、
前記バッファータンクと前記培養部の間で前記培養液を循環させながら、前記培養液のｐＨを測定するｐＨ測定工程と、
前記培養液のｐＨが７以上のとき、前記二酸化炭素を含むガスの供給量を前記培養液のｐＨに基づいて制御する制御工程と、
を有する、微細藻類の製造方法。
［２］前記制御工程では、前記培養液のｐＨが予め設定した設定値より高いとき、前記二酸化炭素を含むガスの供給量を増加させるように制御する、［１］に記載の製造方法。
［３］前記制御工程では、前記培養液のｐＨが予め設定した設定値より低いとき、前記二酸化炭素を含むガスの供給量を減少させるように制御する、［１］または［２］に記載の製造方法。
［４］微細藻類を含む培養液に二酸化炭素を含むガスを供給するガス供給工程と、
前記培養液が貯留されるバッファータンクと前記微細藻類を培養するための培養部の間で、前記培養液を循環ポンプで循環させる循環工程と、
前記バッファータンクと前記培養部の間で前記培養液を循環させながら、前記培養液のｐＨを測定するｐＨ測定工程と、
前記バッファータンクと前記培養部の間で前記培養液を循環させながら、前記培養液の遊離ＣＯ
２
濃度を測定する遊離ＣＯ
２
測定工程と、
前記培養液のｐＨが３以上７未満のとき、前記遊離ＣＯ
２
測定工程で取得した遊離ＣＯ
２
濃度の測定値を下式１に代入することで計算した全無機炭酸濃度の計算値に基づいて、前記二酸化炭素を含むガスの供給量を制御する制御工程と、
を有する、微細藻類の製造方法。
ＤＩＣ＝［ＣＯ
２
］×｛１＋Ｋ
１
／１０
－ａ
＋Ｋ
１
Ｋ
２
／（１０
－ａ
）
２
｝・・・式１
式１中、
ＤＩＣは、前記培養液の全無機炭酸濃度であり、
［ＣＯ
２
］は、前記培養液中の遊離ＣＯ
２
濃度であり、
ａは、前記培養液のｐＨ値であり、
Ｋ
１
は、下式２で示す化学反応の酸解離定数であり、
Ｋ
２
は、下式３で示す化学反応の酸解離定数である。
ＣＯ
２
＋Ｈ
２
Ｏ⇔Ｈ
＋
＋ＨＣＯ
３
－
・・・式２
ＨＣＯ
３
－
⇔Ｈ
＋
＋ＣＯ
３
２－
・・・式３
［５］前記制御工程では、前記全無機炭酸濃度が予め設定した設定値より低いとき、前記二酸化炭素を含むガスの供給量を増加させるように制御する、［４］に記載の製造方法。
［６］前記制御工程では、前記全無機炭酸濃度が予め設定した設定値より高いとき、前記二酸化炭素を含むガスの供給量を減少させるように制御する、［４］または［５］に記載の製造方法。
［７］前記ガス供給工程では、前記二酸化炭素を含むガスが透過する膜を有する膜モジュールを用いる、［１］～［６］のいずれかに記載の製造方法。
［８］前記微細藻類が、クロレラ属に属する微細藻類である、［１］～［７］のいずれかに記載の製造方法。
【０００９】
［９］微細藻類を含む培養液が貯留されるバッファータンクと、
前記微細藻類を培養するための培養部と、
前記バッファータンクの前記培養液を前記培養部に供給する供給管と、
前記培養部で培養された前記培養液を前記培養部から前記バッファータンクに排出する排出管と、
前記培養液に二酸化炭素を含むガスを供給するガス供給部と、
前記バッファータンクと前記培養部の間で前記培養液を循環させるための循環ポンプと、
前記バッファータンクと前記培養部の間で前記培養液を循環させながら、前記培養液のｐＨを測定するｐＨ測定計と、
前記培養液のｐＨが７以上のとき、前記二酸化炭素を含むガスの供給量を前記培養液のｐＨに基づいて制御する制御部と、
を有する、微細藻類の製造装置。
［１０］前記制御部は、前記培養液のｐＨが予め設定した設定値より高いとき、前記二酸化炭素を含むガスの供給量を増加させる、［９］に記載の製造装置。
［１１］前記制御部は、前記培養液のｐＨが予め設定した設定値より低いとき、前記二酸化炭素を含むガスの供給量を減少させる、［９］または［１０］に記載の製造装置。
［１２］微細藻類を含む培養液が貯留されるバッファータンクと、
前記微細藻類を培養するための培養部と、
前記バッファータンクの前記培養液を前記培養部に供給する供給管と、
前記培養部で培養された前記培養液を前記培養部から前記バッファータンクに排出する排出管と、
前記培養液に二酸化炭素を含むガスを供給するガス供給部と、
前記バッファータンクと前記培養部の間で前記培養液を循環させるための循環ポンプと、
前記バッファータンクと前記培養部の間で前記培養液を循環させながら、前記培養液のｐＨを測定するｐＨ測定計と、
前記バッファータンクと前記培養部の間で前記培養液を循環させながら、前記培養液の遊離ＣＯ
２
濃度を測定する遊離ＣＯ
２
測定計と、
前記培養液のｐＨが３以上７未満のとき、前記遊離ＣＯ
２
測定計で取得した遊離ＣＯ
２
濃度の測定値を下式１に代入することで計算した全無機炭酸濃度の計算値に基づいて、前記二酸化炭素を含むガスの供給量を制御する制御部と、
を有する、微細藻類の製造装置。
ＤＩＣ＝［ＣＯ
２
］×｛１＋Ｋ
１
／１０
－ａ
＋Ｋ
１
Ｋ
２
／（１０
－ａ
）
２
｝・・・式１
式１中、
ＤＩＣは、前記培養液の全無機炭酸濃度であり、
［ＣＯ
２
］は、前記培養液中の遊離ＣＯ
２
濃度であり、
ａは、前記培養液のｐＨ値であり、
Ｋ
１
は、下式２で示す化学反応の酸解離定数であり、
Ｋ
２
は、下式３で示す化学反応の酸解離定数である。
ＣＯ
２
＋Ｈ
２
Ｏ⇔Ｈ
＋
＋ＨＣＯ
３
－
・・・式２
ＨＣＯ
３
－
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、微細藻類の増殖に必要な全無機炭酸濃度を維持でき、微細藻類の培養液のｐＨの変動を低減できる、微細藻類の製造方法、微細藻類の製造装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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