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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022085107
(43)【公開日】2022-06-08
(54)【発明の名称】環境浄化装置及び環境浄化方法
(51)【国際特許分類】
C12M 1/00 20060101AFI20220601BHJP
C12N 1/00 20060101ALI20220601BHJP
【ＦＩ】
C12M1/00 D
C12N1/00 P
【審査請求】未請求
【請求項の数】26
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020196610
(22)【出願日】2020-11-27
(71)【出願人】
【識別番号】000100780
【氏名又は名称】アイシン化工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000615
【氏名又は名称】特許業務法人 Ｖｅｓｔａ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】石川 亘祥
(72)【発明者】
【氏名】福田 桂也
【テーマコード（参考）】
4B029
4B065
【Ｆターム（参考）】
4B029BB02
4B029CC01
4B029CC03
4B029DB19
4B065AA01X
4B065AC20
4B065BB02
4B065BC42
4B065CA54
(57)【要約】
【課題】副生水素等の水素を利用して周囲環境の温室効果ガスである二酸化炭素の削減化を図ること。
【解決手段】環境浄化装置１は、無機塩を含んだ水素細菌の培養液１５、及び、湿気を含み水素細菌を担持した細菌担体１３をハウジング１１内に含んだリアクタ部１０と、リアクタ部１０のハウジング１１内に水素、二酸化炭素及び酸素を供給する基質ガス供給部３０と、リアクタ部１０のハウジング１１の室内の内気を排出する排気部４０とを具備する。
【選択図】図１
【解決手段】環境浄化装置１は、無機塩を含んだ水素細菌の培養液１５、及び、湿気を含み水素細菌を担持した細菌担体１３をハウジング１１内に含んだリアクタ部１０と、リアクタ部１０のハウジング１１内に水素、二酸化炭素及び酸素を供給する基質ガス供給部３０と、リアクタ部１０のハウジング１１の室内の内気を排出する排気部４０とを具備する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
化学独立栄養細菌、及び、無機塩を含有した前記化学独立栄養細菌の培養液をハウジング内に含んだリアクタ部と、
前記リアクタ部の前記ハウジング内に前記化学独立栄養細菌の基質を供給する基質供給部と、
前記リアクタ部の前記ハウジングの室内の圧力を調節する圧力調節部と
を具備することを特徴とする環境浄化装置。
前記リアクタ部の前記ハウジング内に前記化学独立栄養細菌の基質を供給する基質供給部と、
前記リアクタ部の前記ハウジングの室内の圧力を調節する圧力調節部と
を具備することを特徴とする環境浄化装置。
【請求項2】
前記化学独立栄養細菌は、水素細菌であることを特徴とする請求項１に記載の環境浄化装置。
【請求項3】
前記基質は、水素、二酸化炭素及び酸素であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の環境浄化装置。
【請求項4】
前記基質としての前記水素の供給源は、副生水素を含む排ガス、空気、または製造された水素ガスの何れか１種以上であることを特徴とする請求項３に記載の環境浄化装置。
【請求項5】
前記基質としての前記二酸化炭素の供給源は、二酸化炭素を含む燃焼排ガス、副生二酸化炭素を含む排ガス、または空気の何れか１種以上であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の環境浄化装置。
【請求項6】
前記基質としての前記酸素の供給源は、余剰酸素を含む燃焼排ガス、副生酸素を含む排ガス、または空気の何れか１種以上であることを特徴とする請求項３乃至請求項５の何れか１つに記載の環境浄化装置。
【請求項7】
前記リアクタ部では、前記化学独立栄養細菌が細菌担体に担持されており、前記化学独立栄養細菌を担持し水分を含んだ前記細菌担体が前記ハウジング内に収容されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１つに記載の環境浄化装置。
【請求項8】
前記細菌担体は、通気性を有し、かつ、その一部が前記培養液に浸漬されて前記培養液を吸い上げる吸水性を有するものであることを特徴とする請求項７に記載の環境浄化装置。
【請求項9】
前記細菌担体は、その複数個が通気性及び通水性のあるカートリッジに収納されていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の環境浄化装置。
【請求項10】
前記細菌担体は、カーボン、セラミック、または珪藻土の何れからなる多孔質材料を含んだものであることを特徴とする請求項７乃至請求項９の何れか１つに記載の環境浄化装置。
【請求項11】
前記細菌担体は、親水性繊維と多孔質材料の抄紙体からなるものであることを特徴とする請求項７乃至請求項１０の何れか１つに記載の環境浄化装置。
【請求項12】
前記細菌担体は、貫通状の多孔構造を有するものであることを特徴とする請求項７乃至請求項１０の何れか１つに記載の環境浄化装置。
【請求項13】
前記圧力調節部は、前記ハウジングの室内の内気を排出することで前記ハウジングの室内の圧力を調節する排気部からなることを特徴とする請求項１乃至請求項１２の何れか１つに記載の環境浄化装置。
【請求項14】
更に、前記排気部から排出された前記内気の一部を前記ハウジング内に戻し循環させる循環路を具備することを特徴とする請求項１３に記載の環境浄化装置。
【請求項15】
化学独立栄養細菌、及び、無機塩を含んだ前記化学独立栄養細菌の培養液をハウジング内に含み、前記ハウジングの室内の圧力が一定に維持されるよう前記ハウジングの室内の内気を室外に排出自在とし、また、前記排出された内気の一部を前記ハウジング内に戻して循環するリアクタ部に対し、その前記ハウジング内に前記化学独立栄養細菌の基質を供給することを特徴とする環境浄化方法。
【請求項16】
前記化学独立栄養細菌は、水素細菌であることを特徴とする請求項１５に記載の環境浄化方法。
【請求項17】
前記基質は、水素、二酸化炭素及び酸素であることを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の環境浄化方法。
【請求項18】
前記リアクタ部に供給される前記基質としての前記水素の供給源は、副生水素を含む排ガス、空気、または製造された水素ガスの何れか１種以上であることを特徴とする請求項１７に記載の環境浄化方法。
【請求項19】
前記リアクタ部に供給される前記基質としての前記二酸化炭素の供給源は、二酸化炭素を含む燃焼排ガス、副生二酸化炭素を含む排ガス、または空気の何れか１種以上であることを特徴とする請求項１７または請求項１８に記載の環境浄化方法。
【請求項20】
前記リアクタ部に供給される前記基質としての前記酸素の供給源は、余剰酸素を含む燃焼排ガス、副生酸素を含む排ガス、または空気の何れか１種以上であることを特徴とする請求項１７乃至請求項１９の何れか１つに記載の環境浄化方法。
【請求項21】
前記リアクタ部では、前記化学独立栄養細菌が細菌担体に担持されており、前記化学独立栄養細菌を担持し水分を含んだ前記細菌担体が前記ハウジング内に収容されていることを特徴とする請求項１５乃至請求項２０の何れか１つに記載の環境浄化方法。
【請求項22】
前記細菌担体は、通気性を有し、かつ、その一部が前記培養液に浸漬されて前記培養液を吸い上げる吸水性を有するものであることを特徴とする請求項２１に記載の環境浄化方法。
【請求項23】
前記細菌担体は、その複数個が通気性及び通水性のあるカートリッジに収納されていることを特徴とする請求項２１または請求項２２に記載の環境浄化方法。
【請求項24】
前記細菌担体は、カーボン、セラミック、または珪藻土の何れからなる多孔質材料を含んだものであることを特徴とする請求項２１乃至請求項２３の何れか１つに記載の環境浄化方法。
【請求項25】
前記細菌担体は、親水性繊維と多孔質材料の抄紙体からなるものであることを特徴とする請求項２１乃至請求項２４の何れか１つに記載の環境浄化方法。
【請求項26】
前記細菌担体は、貫通状の多孔構造を有するものであることを特徴とする請求項２１乃 至請求項２４の何れか１つに記載の環境浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、工場等から排出される副生水素ガスを含む水素排ガス等の水素を利用し、工場等から排出される二酸化炭素を含む燃焼ガスや空気中の二酸化炭素の削減化を図る環境浄化装置及び環境浄化方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、資源の枯渇、環境破壊、環境汚染、地球温暖化等の深刻な問題を受け、地球環境保護の観点から、温室効果ガスの代表である二酸化炭素を排出する化石燃料の消費を減らし、限りある資源を有効に活用する循環型社会の構築を求める声が高まっている。
【0003】
例えば、二次エネルギである水素は、酸素と化学反応させて燃料電池等の電気エネルギとして利用したり、エンジン等で燃焼させて熱エネルギとして利用したりしても地球温暖化の原因となる二酸化炭素を排出しないことから、エネルギ源としての活用が注目されている。
【0004】
ここで、水素は、水の電気分解や、石油、石炭、或いは天然ガス等の化石燃料から製造できるが、製鉄所において熱源に使用されるコークスの製造過程や、苛性ソーダ工場、石油化学工場等の化学工場の化学製品の生産過程でも副次的に発生している。このため、副生水素の発生量が多い苛性ソーダ工場や製鉄所等の副生水素については、例えば、特許文献１や特許文献２にあるように、それを回収して燃料電池のエネルギ源に利用しようとする試みがなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１７－１５７４４２号公報
【特許文献2】特開２００９－０４８８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、こうした副生水素の燃料電池への利用、供給は、立地条件の制約を受ける。特に、化学工場等での化学製品の生産過程から発生する副生水素においては、その発生量が少量かつ不安定であり、純度もそれほど高くない。このため、燃料電池運転の安定性や燃料電地スタックを劣化させる等の電池の品質問題があり、副生水素の燃料電池への利用は非効率である。
そこで、副生水素の発生量が少ない工場では、副生水素を燃やしてボイラや自家用発電設備等の燃料として利用する試みもある。しかし、燃料として利用するにも、副生水素の発生量が不安定であると、熱量、エネルギ効率が低くなるから、燃焼制御が難しいという問題がある。
したがって、化学製品等の生産過程から発生する副生水素の発生量が少ない化学工場等においては、副次的に発生する水素を何ら消費することなく大気に無駄に放出、廃棄している現状があり、副生水素の有効利用の要望が高まっている。
そこで、副生水素の発生量が少ない工場では、副生水素を燃やしてボイラや自家用発電設備等の燃料として利用する試みもある。しかし、燃料として利用するにも、副生水素の発生量が不安定であると、熱量、エネルギ効率が低くなるから、燃焼制御が難しいという問題がある。
したがって、化学製品等の生産過程から発生する副生水素の発生量が少ない化学工場等においては、副次的に発生する水素を何ら消費することなく大気に無駄に放出、廃棄している現状があり、副生水素の有効利用の要望が高まっている。
【0007】
加えて、化学工場等では製品の生産過程において燃料の燃焼により二酸化炭素を含むガスを多く排出しているところ、地球温暖化問題が深刻化する中で、環境保護の観点から、温室効果ガスである二酸化炭素の低減化に対する社会からの要求もますます強くなっている。
【0008】
そこで、本発明は、副生水素等の水素を利用して温室効果ガスである二酸化炭素の削減化を図る環境浄化装置の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
請求項１の発明の環境浄化装置は、化学独立栄養細菌と無機塩を含んだ培養液とをハウジング内に含んだリアクタ部と、前記リアクタ部の前記ハウジング内に前記細菌の基質を供給する基質供給部と、前記リアクタ部の前記ハウジングの室内の圧力を調節する圧力調節部とを有し、前記リアクタ部の前記ハウジング内に収容した前記化学独立栄養細菌により水素及び二酸化炭素を消費させるものである。
【0010】
上記リアクタ部は、ハウジング内に化学独立栄養細菌と無機塩を含んだ培養液とを含むものであり、好ましくは、ハウジングの室外の外部環境に影響されずにハウジングの室内温度を制御自在とするものである。
上記ハウジング内に化学独立栄養細菌と無機塩を含んだ培養液とを含むとは、当該ハウジング内の培養液中に化学独立栄養細菌を含む液体培養であってもよいし、化学独立栄養細菌を細菌担体に担持させ、化学独立栄養細菌を担持した細菌担体が培養液等の水分（湿気）を含むように構成されたものであってもよい。即ち、ハウジング内に培養液及び細菌担体を収容し高温、高湿の条件とすることで細菌担体を濡らしてもよいし、細菌担体が培養液を吸水するものであってもよいし、或いは、細菌担体に培養液を散水、噴霧等することによって湿らせるものであってもよい。何れにせよ、細菌担体を使用する場合にはそれを湿潤状態とすればよい。
上記ハウジング内に化学独立栄養細菌と無機塩を含んだ培養液とを含むとは、当該ハウジング内の培養液中に化学独立栄養細菌を含む液体培養であってもよいし、化学独立栄養細菌を細菌担体に担持させ、化学独立栄養細菌を担持した細菌担体が培養液等の水分（湿気）を含むように構成されたものであってもよい。即ち、ハウジング内に培養液及び細菌担体を収容し高温、高湿の条件とすることで細菌担体を濡らしてもよいし、細菌担体が培養液を吸水するものであってもよいし、或いは、細菌担体に培養液を散水、噴霧等することによって湿らせるものであってもよい。何れにせよ、細菌担体を使用する場合にはそれを湿潤状態とすればよい。
【0011】
ここで、上記化学独立栄養細菌とは、無機物の酸化反応によるエネルギを利用して二酸化炭素を還元することにより、菌体の細胞内の有機物を合成しているものである。つまり、無機物の酸化によってエネルギを得て、そのエネルギを利用して二酸化炭素から菌体の細胞内に必要な有機物を合成しているものであり、例えば、水素細菌（水素酸化細菌）、メタン菌、メタン酸化菌、硝酸菌、亜硝酸菌、硫黄酸化菌、鉄酸化菌、アナモックス菌が挙げられる。化学独立栄養細菌が利用するエネルギ源の無機物としては、還元型の無機物、例えば、水素、硫化水素、硫黄、酸化鉄（ＩＩ）、アンモニア等がある。
【0012】
また、上記培養液は、化学独立栄養細菌の無機栄養源である無機塩を含有するものであり、好ましくは、アンモニウム塩、硝酸塩等の窒素源を含有するものである。
【0013】
上記基質供給部は、前記化学独立栄養細菌の基質を前記リアクタ部の前記ハウジング内に供給するものである。
上記化学独立栄養細菌の基質とは、化学独立栄養細菌の生育、増殖に必要な栄養基質であり、少なくとも、化学独立栄養細菌のエネルギ源としての無機物、例えば、水素、硫化水素、硫黄、酸化鉄（ＩＩ）、アンモニア等と、炭素源としての二酸化炭素とが使用され
、化学独立栄養細菌が好気性菌である場合には、酸素も使用される。それら基質の前記ハウジング内への供給形態は、ガスの形態で供給するものであってもよいし、水に溶解或いは吸湿させて供給するようにしてもよい。更に、前記ハウジングの気相部分に供給してもよいし、前記ハウジングの培養液中に供給するようにしてもよい。各基質は混合して供給されてもよいし、別々に供給されてもよい。
上記化学独立栄養細菌の基質とは、化学独立栄養細菌の生育、増殖に必要な栄養基質であり、少なくとも、化学独立栄養細菌のエネルギ源としての無機物、例えば、水素、硫化水素、硫黄、酸化鉄（ＩＩ）、アンモニア等と、炭素源としての二酸化炭素とが使用され
、化学独立栄養細菌が好気性菌である場合には、酸素も使用される。それら基質の前記ハウジング内への供給形態は、ガスの形態で供給するものであってもよいし、水に溶解或いは吸湿させて供給するようにしてもよい。更に、前記ハウジングの気相部分に供給してもよいし、前記ハウジングの培養液中に供給するようにしてもよい。各基質は混合して供給されてもよいし、別々に供給されてもよい。
【0014】
上記圧力調節部は、前記リアクタ部のハウジング内の気圧を一定に制御自在とする構成であればよく、例えば、前記ハウジング内の気圧の上昇に伴い前記ハウジング内の圧力を外部に解放する排気部の構成とすることもできるし、前記ハウジング内の気圧の上昇に伴い前記ハウジングの内気を吸気して貯留し前記ハウジング内の気圧の下降に伴い前記吸気した内気を前記ハウジング内に排気する吸排気タンクの構成とすることもできるし、前記ハウジングの内気と外気とを交換する換気部の構成とすることもできる。
【0015】
請求項２の発明の環境浄化装置の前記化学独立栄養細菌は、水素細菌であるものである。
ここで、上記水素細菌とは、水素酸化細菌とも称され、遊離の水素を酸化し、その反応によって生じるエネルギを利用して、二酸化炭素（炭酸ガス）を炭素源として生育、増殖し、炭酸同化を行う細菌の総称である。上記水素細菌は、酸素を電子受容体として利用し好気的に水素を酸化し二酸化炭素を同化するものであってもよいし、二酸化炭素や硝酸イオン（ＮＯ3 -）を電子受容体として利用し嫌気的に水素を酸化し二酸化炭素を同化するものであってもよい。なお、水素細菌は、一般的には、短桿菌、グラム陰性、無胞子桿菌で極毛を有するものであり、例えば、土壌や水から分離したものが使用できる。
ここで、上記水素細菌とは、水素酸化細菌とも称され、遊離の水素を酸化し、その反応によって生じるエネルギを利用して、二酸化炭素（炭酸ガス）を炭素源として生育、増殖し、炭酸同化を行う細菌の総称である。上記水素細菌は、酸素を電子受容体として利用し好気的に水素を酸化し二酸化炭素を同化するものであってもよいし、二酸化炭素や硝酸イオン（ＮＯ3 -）を電子受容体として利用し嫌気的に水素を酸化し二酸化炭素を同化するものであってもよい。なお、水素細菌は、一般的には、短桿菌、グラム陰性、無胞子桿菌で極毛を有するものであり、例えば、土壌や水から分離したものが使用できる。
【0016】
請求項３の発明の環境浄化装置の前記基質供給部で供給する前記基質は、水素、二酸化炭素及び酸素であるものである。
なお、基質供給部からの水素、二酸化炭素及び酸素の前記ハウジング内への供給は、それら３成分系のみに厳格に要求されるものではなく、前記化学独立栄養細菌の培養、増殖ができる水素、二酸化炭素及び酸素の所定濃度（所定量）を供給できれば、水素、二酸化炭素及び酸素以外の気体、不純物が含まれていてもよい。前記ハウジング内で水素が、好ましくは、２０～９０％濃度、より好ましくは、５０～９０％濃度、更に好ましくは、７０～９０％濃度、酸素が、好ましくは、５～６０％濃度、より好ましくは、５～４０％濃度、更に好ましくは、５～２５％濃度、二酸化炭素濃度が、好ましくは、５～６０％濃度、より好ましくは、５～４０％濃度、更に好ましくは、５～３５％濃度となるように供給される。水素、二酸化炭素及び酸素は、別々に供給されてもよいし、何れか２種以上を混合して供給してもよいし、水素、二酸化炭素及び酸素の混合ガス、成分を供給してもよい。
なお、基質供給部からの水素、二酸化炭素及び酸素の前記ハウジング内への供給は、それら３成分系のみに厳格に要求されるものではなく、前記化学独立栄養細菌の培養、増殖ができる水素、二酸化炭素及び酸素の所定濃度（所定量）を供給できれば、水素、二酸化炭素及び酸素以外の気体、不純物が含まれていてもよい。前記ハウジング内で水素が、好ましくは、２０～９０％濃度、より好ましくは、５０～９０％濃度、更に好ましくは、７０～９０％濃度、酸素が、好ましくは、５～６０％濃度、より好ましくは、５～４０％濃度、更に好ましくは、５～２５％濃度、二酸化炭素濃度が、好ましくは、５～６０％濃度、より好ましくは、５～４０％濃度、更に好ましくは、５～３５％濃度となるように供給される。水素、二酸化炭素及び酸素は、別々に供給されてもよいし、何れか２種以上を混合して供給してもよいし、水素、二酸化炭素及び酸素の混合ガス、成分を供給してもよい。
【0017】
ここで、上記水素は、水素細菌等の化学独立栄養細菌のエネルギ源として利用される、即ち、化学独立栄養細菌により資化される基質であり、例えば、工場等から排出された副生水素を含む排ガスや、空気や、工場等で製造された水素ガスにより供給される。なお、水素の供給源である工場等から排出された副生水素を含んだ排ガスや空気や製造された水素ガスは、それを直接供給してもよいし、フィルタ等による不純物の除去処理や、滅菌処理を行ったものを供給してもよいし、濃縮・分離器等により水素が濃縮、高濃度化されたものを供給してもよい。
【0018】
また、上記二酸化炭素は、化学独立栄養細菌の炭素源として利用される、即ち、化学独立栄養細菌により資化される基質であり、例えば、工場等から排出された二酸化炭素を含む燃焼ガス、副生二酸化炭素を含む排ガスや空気（外気、大気）により供給される。なお、二酸化炭素の供給源である工場等から排出された二酸化炭素を含んだ燃焼ガスや副生二酸化炭素を含んだ排ガスや空気は、それを直接供給してもよいし、フィルタ等による不純物の除去処理や、滅菌処理を行ったものを供給してもよいし、濃縮・分離器等により二酸化炭素が濃縮、高濃度化されたものを供給してもよい。
【0019】
更に、上記酸素は、水素細菌等の化学独立栄養細菌の電子受容体として水素の酸化つまりは好気呼吸に利用される、即ち、化学独立栄養細菌により資化される基質であり、例えば、工場等から排出された余剰酸素を含む燃焼ガスや副生酸素を含んだ排ガスや空気（外気、大気）により供給される。なお、酸素の供給源である工場等から排出された酸素を含んだ燃焼ガスや、水素製造時等に発生する副生酸素を含んだ排ガスや、空気は、それを直接供給してもよいし、フィルタ等による不純物の除去処理や、滅菌処理を行ったものを供給してもよいし、濃縮・分離器等により酸素が濃縮、高濃度化されたものを供給してもよい。
【0020】
請求項４の発明の環境浄化装置の前記基質である前記水素の供給源は、副生水素を含む排ガス、空気、または製造された水素ガスの何れか１種以上であるものである。
上記副生水素を含む排ガスとは、例えば、苛性ソーダ、塩素ガス等、或いはその他化学製品を製造する際に、副次的に発生する水素ガスを含み、工場等から排出されるガスである。
上記製造された水素ガスとは、工場等で天然ガスや石油等の化石燃料から水蒸気改質または部分酸化改質で製造された水素ガスや、水の電気分解により製造された水素ガスや、メタノールまたはエタノールの改質で製造された水素ガスである。
上記副生水素を含む排ガスとは、例えば、苛性ソーダ、塩素ガス等、或いはその他化学製品を製造する際に、副次的に発生する水素ガスを含み、工場等から排出されるガスである。
上記製造された水素ガスとは、工場等で天然ガスや石油等の化石燃料から水蒸気改質または部分酸化改質で製造された水素ガスや、水の電気分解により製造された水素ガスや、メタノールまたはエタノールの改質で製造された水素ガスである。
【0021】
請求項５の発明の環境浄化装置の前記基質である前記二酸化炭素の供給源は、二酸化炭素を含む燃焼排ガス、副生二酸化炭素を含む排ガス、または空気の何れか１種以上であるものである。
上記二酸化炭素を含む燃焼排ガスとは、工場等で燃料を燃焼させたときに生じるガスで、燃料の燃焼で生じる二酸化炭素を含み、工場等から排出されるガスである。
また、上記副生二酸化炭素を含む排ガスは、製鉄時や石油化学製品の製造時、或いはその他の製品を製造する際に、副次的に発生する二酸化炭素を含み、工場等から排出されるガスである。例えば、工場等から排出される副生水素を含む排ガス中には、副生二酸化炭素が含まれていることも多い。
上記二酸化炭素を含む燃焼排ガスとは、工場等で燃料を燃焼させたときに生じるガスで、燃料の燃焼で生じる二酸化炭素を含み、工場等から排出されるガスである。
また、上記副生二酸化炭素を含む排ガスは、製鉄時や石油化学製品の製造時、或いはその他の製品を製造する際に、副次的に発生する二酸化炭素を含み、工場等から排出されるガスである。例えば、工場等から排出される副生水素を含む排ガス中には、副生二酸化炭素が含まれていることも多い。
【0022】
請求項６の発明の環境浄化装置の前記基質である前記酸素の供給源は、余剰酸素を含む燃焼排ガス、副生酸素を含む排ガス、または空気の何れか１種以上であるものである。
上記余剰酸素を含む燃焼排ガスとは、工場等で燃料を燃焼させたときに生じるガスで、燃料の燃焼に使用されなかった余剰の酸素を含み、工場等から排出されるガスである。
また、上記副生酸素を含む排ガスは、例えば、水の電気分解等で副次的に発生する酸素を含み、工場等から排出されるガスである。
上記余剰酸素を含む燃焼排ガスとは、工場等で燃料を燃焼させたときに生じるガスで、燃料の燃焼に使用されなかった余剰の酸素を含み、工場等から排出されるガスである。
また、上記副生酸素を含む排ガスは、例えば、水の電気分解等で副次的に発生する酸素を含み、工場等から排出されるガスである。
【0023】
請求項７の発明の環境浄化装置の前記リアクタ部では、前記化学独立栄養細菌が細菌担体に担持されており、前記化学独立栄養細菌を担持し水分を含んだ前記細菌担体が前記ハウジング内に収容されているものである。
上記ハウジング内に水分を含み化学独立栄養細菌を担持した細菌担体を含むとは、当該ハウジング内に培養液及び細菌担体を収容し高温、高湿の条件とすることで細菌担体を濡らしてもよいし、細菌担体が培養液を吸水するものであってもよいし、或いは、細菌担体に培養液や水を散水、噴霧等することによって湿らせるものであってもよい。何れにせよ、細菌担体を湿潤状態とすればよい。また、細菌担体はハウジング内に交換自在に収容される。なお、当該ハウジング内には、細菌担体が複数個収容されていてもよいし、細菌担体の複数個がまとめられてカートリッジに収納され、当該カートリッジが複数個収容されていてもよい。
上記ハウジング内に水分を含み化学独立栄養細菌を担持した細菌担体を含むとは、当該ハウジング内に培養液及び細菌担体を収容し高温、高湿の条件とすることで細菌担体を濡らしてもよいし、細菌担体が培養液を吸水するものであってもよいし、或いは、細菌担体に培養液や水を散水、噴霧等することによって湿らせるものであってもよい。何れにせよ、細菌担体を湿潤状態とすればよい。また、細菌担体はハウジング内に交換自在に収容される。なお、当該ハウジング内には、細菌担体が複数個収容されていてもよいし、細菌担体の複数個がまとめられてカートリッジに収納され、当該カートリッジが複数個収容されていてもよい。
【0024】
そして、上記化学独立栄養細菌を担持した細菌担体とは、化学独立栄養細菌を付着、保持したものであり、例えば、セラミック、ポリウレタン、ポリプロピレン、セルロース等の多孔質体または多孔質材料の担体（多孔体）や、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等の含水ゲル担体や、繊維状・紐状・レース状担体等が使用される。上記多孔質体とは、その内部に孔（空隙）を有するものであり、例えば、粒子が凝集した構造のものや、気泡が分散されている構造（スポンジ状）のものや、網目構造等のものがあり、好ましくは、孔が連通し前記培養液を吸い上げ、上昇しやすくするものである。上記多孔質材料とは、孔が多く空いているポーラス材料であり、例えば、活性炭等のカーボンや、ゼオライトや、珪藻土や、セラミック等が使用される。担体の形状としては、シート状、平板状、柱状、筒状、繊維状、紐状、粒状等の何れの形態であってもよい。
【0025】
請求項８の発明の環境浄化装置の前記細菌担体は、通気性を有し、かつ、その一部が前記培養液に浸漬されて前記培養液を吸い上げる吸水性を有するものである。即ち、前記リアクタ部の前記ハウジング内で、前記化学独立栄養細菌を担持した細菌担体の一部が前記培養液中に浸漬し、前記細菌担体は、前記培養液を吸い上げ湿潤状態になるものであり、前記細菌担体上の前記化学独立栄養細菌が前記培養液中に流出し難い構造である。
【0026】
請求項９の発明の環境浄化装置の前記細菌担体は、その複数個が通気性及び通水性のあるカートリッジに収納されているものであり、前記細菌担体の取り換え等を容易としたものである。
上記カートリッジは、液分や気体が透過し中に収納される前記細菌担体に供給できる通気性及び通水性を有する構造であればよく、例えば、網状、メッシュ状、多孔質状のものが使用される。
上記カートリッジは、液分や気体が透過し中に収納される前記細菌担体に供給できる通気性及び通水性を有する構造であればよく、例えば、網状、メッシュ状、多孔質状のものが使用される。
【0027】
請求項１０の発明の環境浄化装置の前記細菌担体は、カーボン、セラミック、または珪藻土の何れからなる多孔質材料、即ち、多くの細孔を含んだ材料からなるものである。
【0028】
請求項１１の発明の環境浄化装置の前記細菌担体は、親水性繊維と多孔質材料からなる抄紙体としたものである。
ここで、上記親水性繊維とは、例えば、パルプ、コットン等の天然繊維や、レーヨン、キュプラ、等の再生セルロース繊維や、アセテート繊維等の半合成セルロース繊維等の植物繊維のセルロース系の繊維や、ポリビニルアルコール繊維等が使用される。
また、上記多孔質材料とは、細孔が多く空いているポーラス材料であり、例えば、活性炭等のカーボンや、ゼオライトや、珪藻土や、セラミック等が使用される。
上記抄紙体は、親水性繊維と多孔質材料とを混抄紙してなる抄紙体であってもよいし、親水性繊維を抄造して得た抄紙体に多孔質材料を付着（外填）させたものであってもよく、親水性繊維と多孔質材料を結合保持するために結合剤を使用したものであってもよい。
ここで、上記親水性繊維とは、例えば、パルプ、コットン等の天然繊維や、レーヨン、キュプラ、等の再生セルロース繊維や、アセテート繊維等の半合成セルロース繊維等の植物繊維のセルロース系の繊維や、ポリビニルアルコール繊維等が使用される。
また、上記多孔質材料とは、細孔が多く空いているポーラス材料であり、例えば、活性炭等のカーボンや、ゼオライトや、珪藻土や、セラミック等が使用される。
上記抄紙体は、親水性繊維と多孔質材料とを混抄紙してなる抄紙体であってもよいし、親水性繊維を抄造して得た抄紙体に多孔質材料を付着（外填）させたものであってもよく、親水性繊維と多孔質材料を結合保持するために結合剤を使用したものであってもよい。
【0029】
請求項１２の発明の環境浄化装置の前記細菌担体は、貫通状の多孔構造を有するものである。
ここで、上記貫通状の多孔構造とは、例えば、楕円形または円形状の孔や、三角形、四角形、五角形、六角形（ハニカム）等の角形状とした多数の孔が細菌担体の表裏を貫通する構造であることを意味する。
ここで、上記貫通状の多孔構造とは、例えば、楕円形または円形状の孔や、三角形、四角形、五角形、六角形（ハニカム）等の角形状とした多数の孔が細菌担体の表裏を貫通する構造であることを意味する。
【0030】
請求項１３の発明の環境浄化装置の前記圧力調節部は、前記ハウジングの室内の内気を排出することで前記ハウジング内の圧力を調節する排気部からなるものである。
上記排気部は、前記リアクタ部の前記ハウジングの室内の内気を室外に排出するものであり、当該内気の排出によって、前記ハウジング内の気圧を一定に制御自在とするものである。前記ハウジングから室外に排出された内気は、大気（外気）に放出してもよいし、その一部を前記ハウジング内に戻し循環させてもよい。
上記排気部は、前記リアクタ部の前記ハウジングの室内の内気を室外に排出するものであり、当該内気の排出によって、前記ハウジング内の気圧を一定に制御自在とするものである。前記ハウジングから室外に排出された内気は、大気（外気）に放出してもよいし、その一部を前記ハウジング内に戻し循環させてもよい。
【0031】
請求項１４の発明の環境浄化装置は、更に、前記排気部から排出された前記内気の一部を前記ハウジング内に循環させる循環路を有するものである。
上記循環路は、前記排気部から排出された前記内気の一部を前記ハウジング内に戻す循環系のガス経路であり、通常、ファン、ブロア、送風機等によって前記排気部から排出された前記内気の一部が前記ハウジング内に供給される。
上記循環路は、前記排気部から排出された前記内気の一部を前記ハウジング内に戻す循環系のガス経路であり、通常、ファン、ブロア、送風機等によって前記排気部から排出された前記内気の一部が前記ハウジング内に供給される。
【0032】
請求項１５の発明の環境浄化方法は、化学独立栄養細菌と無機塩を含んだ培養液とをハウジング内に含み、前記ハウジングの室内の圧力が一定に維持されるよう前記ハウジングの室内の内気を室外に排出自在とし、また、前記排出された内気の一部を前記ハウジング内に戻して循環するリアクタ部に対し、その前記ハウジング内に前記細菌の基質を供給するものであり、前記細菌に基質としての水素及び二酸化炭素を消費させるものである。
【0033】
上記リアクタ部は、ハウジング内に無機塩を含んだ培養液と化学独立栄養細菌とを含むものであり、好ましくは、ハウジングの室外の外部環境に影響されずにハウジングの室内温度を制御自在とするものである。
上記ハウジング内に化学独立栄養細菌と無機塩を含んだ培養液とを含むとは、当該ハウジング内の培養液中に化学独立栄養細菌を含む液体培養であってもよいし、化学独立栄養細菌を細菌担体に担持させ、化学独立栄養細菌を担持した細菌担体が培養液等の水分（湿気）を含むように構成されたものであってもよい。即ち、ハウジング内に培養液及び細菌担体を収容し高温、高湿の条件とすることで細菌担体を濡らしてもよいし、細菌担体が培養液を吸水するものであってもよいし、或いは、細菌担体に培養液を散水、噴霧等することによって湿らせるものであってもよい。何れにせよ、細菌担体を使用する場合にはそれを湿潤状態とすればよい。
上記ハウジング内に化学独立栄養細菌と無機塩を含んだ培養液とを含むとは、当該ハウジング内の培養液中に化学独立栄養細菌を含む液体培養であってもよいし、化学独立栄養細菌を細菌担体に担持させ、化学独立栄養細菌を担持した細菌担体が培養液等の水分（湿気）を含むように構成されたものであってもよい。即ち、ハウジング内に培養液及び細菌担体を収容し高温、高湿の条件とすることで細菌担体を濡らしてもよいし、細菌担体が培養液を吸水するものであってもよいし、或いは、細菌担体に培養液を散水、噴霧等することによって湿らせるものであってもよい。何れにせよ、細菌担体を使用する場合にはそれを湿潤状態とすればよい。
【0034】
ここで、上記化学独立栄養細菌とは、無機物の酸化反応によるエネルギを利用して二酸化炭素を還元することにより、菌体の細胞内の有機物を合成しているものである。つまり、無機物の酸化によってエネルギを得て、そのエネルギを利用して二酸化炭素から菌体の細胞内に必要な有機物を合成しているものであり、例えば、水素細菌（水素酸化細菌）、メタン菌、メタン酸化菌、硝酸菌、亜硝酸菌、硫黄酸化菌、鉄酸化菌、アナモックス菌が挙げられる。化学独立栄養細菌が利用するエネルギ源の無機物としては、還元型の無機物、例えば、水素、硫化水素、硫黄、酸化鉄（ＩＩ）、アンモニア等がある。
【0035】
また、上記培養液は、化学独立栄養細菌の無機栄養源である無機塩を含有するものであり、好ましくは、アンモニウム塩、硝酸塩等の窒素源を含有するものである。
【0036】
上記ハウジングの室内の内気を室外に排出は、当該内気の排出によって、前記ハウジング内の気圧を一定に制御自在とするものであり前記ハウジングから室外に排出された内気の一部は前記ハウジング内に戻し循環され、残りが大気（外気）に放出されることになる。前記ハウジングから排出された内気の一部を前記ハウジング内に戻す循環路、即ち、循環系のガス経路では、通常、ファン、ブロア、送風機等によって前記ハウジングから排出された前記内気の一部が前記ハウジング内に供給される。
【0037】
上記ハウジング内に供給される前記化学独立栄養細菌の基質とは、化学独立栄養細菌の生育、増殖に必要な栄養基質であり、少なくとも、化学独立栄養細菌のエネルギ源としての無機物、例えば、水素、硫化水素、硫黄、酸化鉄（ＩＩ）、アンモニア等と、炭素源と
しての二酸化炭素とが使用され、化学独立栄養細菌が好気性菌である場合には、酸素も使用される。それら基質の前記ハウジング内への供給形態は、ガスの形態で供給するものであってもよいし、水に溶解或いは吸湿させて供給するようにしてもよい。更に、前記ハウジングの気相部分に供給してもよいし、前記ハウジングの培養液中に供給するようにしてもよい。各基質は混合して供給されてもよいし、別々に供給されてもよい。
しての二酸化炭素とが使用され、化学独立栄養細菌が好気性菌である場合には、酸素も使用される。それら基質の前記ハウジング内への供給形態は、ガスの形態で供給するものであってもよいし、水に溶解或いは吸湿させて供給するようにしてもよい。更に、前記ハウジングの気相部分に供給してもよいし、前記ハウジングの培養液中に供給するようにしてもよい。各基質は混合して供給されてもよいし、別々に供給されてもよい。
【0038】
請求項１６の発明の環境浄化方法の前記化学独立栄養細菌は、水素細菌であるものである。
ここで、上記水素細菌とは、水素酸化細菌とも称され、遊離の水素を酸化し、その反応によって生じるエネルギを利用して、二酸化炭素（炭酸ガス）を炭素源として生育、増殖し、炭酸同化を行う細菌の総称である。上記水素細菌は、酸素を電子受容体として利用し好気的に水素を酸化し二酸化炭素を同化するものであってもよいし、二酸化炭素や硝酸イオン（ＮＯ3 -）を電子受容体として利用し嫌気的に水素を酸化し二酸化炭素を同化するものであってもよい。なお、水素細菌は、一般的には、短桿菌、グラム陰性、無胞子桿菌で極毛を有するものであり、例えば、土壌や水から分離したものが使用できる。
ここで、上記水素細菌とは、水素酸化細菌とも称され、遊離の水素を酸化し、その反応によって生じるエネルギを利用して、二酸化炭素（炭酸ガス）を炭素源として生育、増殖し、炭酸同化を行う細菌の総称である。上記水素細菌は、酸素を電子受容体として利用し好気的に水素を酸化し二酸化炭素を同化するものであってもよいし、二酸化炭素や硝酸イオン（ＮＯ3 -）を電子受容体として利用し嫌気的に水素を酸化し二酸化炭素を同化するものであってもよい。なお、水素細菌は、一般的には、短桿菌、グラム陰性、無胞子桿菌で極毛を有するものであり、例えば、土壌や水から分離したものが使用できる。
【0039】
請求項１７の発明の環境浄化方法の前記基質は、水素、二酸化炭素及び酸素であるものである。
なお、前記ハウジング内への基質としての水素、二酸化炭素、及び酸素の供給は、それら３成分系のみに厳格に要求されるものではなく、前記化学独立栄養細菌の培養、増殖ができる水素、二酸化炭素及び酸素の所定濃度（所定量）を供給できれば、水素、二酸化炭素及び酸素以外の気体、不純物が含まれていてもよい。前記ハウジング内で水素が、好ましくは、２０～９０％濃度、より好ましくは、５０～９０％濃度、更に好ましくは、７０～９０％濃度、酸素が、好ましくは、５～６０％濃度、より好ましくは、５～４０％濃度、更に好ましくは、５～２５％濃度、二酸化炭素濃度が、好ましくは、５～６０％濃度、より好ましくは、５～４０％濃度、更に好ましくは、５～３５％濃度となるように供給される。水素、二酸化炭素及び酸素は、別々に供給されてもよいし、何れか２種以上を混合して供給してもよいし、水素、二酸化炭素及び酸素の混合ガス、成分を供給してもよい。
なお、前記ハウジング内への基質としての水素、二酸化炭素、及び酸素の供給は、それら３成分系のみに厳格に要求されるものではなく、前記化学独立栄養細菌の培養、増殖ができる水素、二酸化炭素及び酸素の所定濃度（所定量）を供給できれば、水素、二酸化炭素及び酸素以外の気体、不純物が含まれていてもよい。前記ハウジング内で水素が、好ましくは、２０～９０％濃度、より好ましくは、５０～９０％濃度、更に好ましくは、７０～９０％濃度、酸素が、好ましくは、５～６０％濃度、より好ましくは、５～４０％濃度、更に好ましくは、５～２５％濃度、二酸化炭素濃度が、好ましくは、５～６０％濃度、より好ましくは、５～４０％濃度、更に好ましくは、５～３５％濃度となるように供給される。水素、二酸化炭素及び酸素は、別々に供給されてもよいし、何れか２種以上を混合して供給してもよいし、水素、二酸化炭素及び酸素の混合ガス、成分を供給してもよい。
【0040】
ここで、上記水素は、水素細菌等の化学独立栄養細菌のエネルギ源として利用される、即ち、化学独立栄養細菌により資化される基質であり、例えば、工場等から排出された副生水素を含む排ガスや、空気や、工場等で製造された水素ガスにより供給される。なお、水素の供給源である工場等から排出された副生水素を含んだ排ガスや空気や製造された水素ガスは、それを直接供給してもよいし、フィルタ等による不純物の除去処理や、滅菌処理を行ったものを供給してもよいし、濃縮・分離器等により水素が濃縮、高濃度化されたものを供給してもよい。
【0041】
また、上記二酸化炭素は、水素細菌等の化学独立栄養細菌の炭素源として利用される、即ち、化学独立栄養細菌により資化される基質であり、例えば、工場等から排出された二酸化炭素を含む燃焼ガスや副生二酸化炭素を含む排ガスや空気（外気、大気）により供給される。なお、二酸化炭素の供給源である工場等から排出された二酸化炭素を含んだ燃焼ガスや副生二酸化炭素を含んだ排ガスや空気は、それを直接供給してもよいし、フィルタ等による不純物の除去処理や、滅菌処理を行ったものを供給してもよいし、濃縮・分離器等により二酸化炭素が濃縮、高濃度化されたものを供給してもよい。
【0042】
更に、上記酸素は、水素細菌等の化学独立栄養細菌の電子受容体として水素の酸化、つまりは、好気呼吸に利用される、即ち、前記細菌により資化される基質であり、例えば、工場等から排出された余剰酸素を含む燃焼ガスや副生酸素を含んだ排ガスや空気（外気、大気）により供給される。なお、酸素の供給源である工場等から排出された酸素を含んだ燃焼ガスや、水素製造時等に発生する副生酸素を含んだ排ガスや、空気は、それを直接供給してもよいし、フィルタ等による不純物の除去処理や、滅菌処理を行ったものを供給してもよいし、濃縮・分離器等により酸素が濃縮、高濃度化されたものを供給してもよい。
【0043】
請求項１８の発明の環境浄化方法の前記リアクタ部に供給される前記基質としての前記水素の供給源は、副生水素を含む排ガス、空気、または製造された水素ガスの何れか１種以上であるものである。
上記副生水素を含む排ガスとは、例えば、苛性ソーダ、塩素ガス等、或いはその他化学製品を製造する際に、副次的に発生する水素ガスを含み、工場等から排出されるガスである。
上記製造された水素ガスとは、工場等で天然ガスや石油等の化石燃料から水蒸気改質または部分酸化改質で製造された水素ガスや、水の電気分解により製造された水素ガスや、メタノールまたはエタノールの改質で製造された水素ガスである。
上記副生水素を含む排ガスとは、例えば、苛性ソーダ、塩素ガス等、或いはその他化学製品を製造する際に、副次的に発生する水素ガスを含み、工場等から排出されるガスである。
上記製造された水素ガスとは、工場等で天然ガスや石油等の化石燃料から水蒸気改質または部分酸化改質で製造された水素ガスや、水の電気分解により製造された水素ガスや、メタノールまたはエタノールの改質で製造された水素ガスである。
【0044】
請求項１９の発明の環境浄化方法の前記リアクタ部に供給される前記基質としての前記二酸化炭素の供給源は、二酸化炭素を含む燃焼排ガス、副生二酸化炭素を含む排ガス、または空気の何れか１種以上であるものである。
上記二酸化炭素を含む燃焼排ガスとは、工場等で燃料を燃焼させたときに生じるガスで、燃料の燃焼で生じる二酸化炭素を含み、工場等から排出されるガスである。
また、上記副生二酸化炭素を含む排ガスは、製鉄時や石油化学製品の製造時、或いはその他の製品を製造する際に、副次的に発生する二酸化炭素を含み、工場等から排出されるガスである。例えば、工場等から排出される副生水素を含む排ガス中には、副生二酸化炭素が含まれていることも多い。
上記二酸化炭素を含む燃焼排ガスとは、工場等で燃料を燃焼させたときに生じるガスで、燃料の燃焼で生じる二酸化炭素を含み、工場等から排出されるガスである。
また、上記副生二酸化炭素を含む排ガスは、製鉄時や石油化学製品の製造時、或いはその他の製品を製造する際に、副次的に発生する二酸化炭素を含み、工場等から排出されるガスである。例えば、工場等から排出される副生水素を含む排ガス中には、副生二酸化炭素が含まれていることも多い。
【0045】
請求項２０の発明の環境浄化方法の前記リアクタ部に供給される前記基質としての前記酸素の供給源は、余剰酸素を含む燃焼排ガス、副生酸素を含む排ガス、または空気の何れか１種以上であるものである。
上記余剰酸素を含む燃焼排ガスとは、工場等で燃料を燃焼させたときに生じるガスで、燃料の燃焼に使用されなかった余剰の酸素を含み、工場等から排出されるガスである。
また、上記副生酸素を含む排ガスは、例えば、水の電気分解等で副次的に発生する酸素を含み、工場等から排出されるガスである。
上記余剰酸素を含む燃焼排ガスとは、工場等で燃料を燃焼させたときに生じるガスで、燃料の燃焼に使用されなかった余剰の酸素を含み、工場等から排出されるガスである。
また、上記副生酸素を含む排ガスは、例えば、水の電気分解等で副次的に発生する酸素を含み、工場等から排出されるガスである。
【0046】
請求項２１の発明の環境浄化方法の前記リアクタ部では、前記化学独立栄養細菌が細菌担体に担持されており、化学独立栄養細菌を担持し水分を含んだ前記細菌担体が前記ハウジング内に収容されているものである。
上記ハウジング内に水分を含み化学独立栄養細菌を担持した細菌担体を含むとは、当該ハウジング内に培養液及び細菌担体を収容し高温、高湿の条件とすることで細菌担体を濡らしてもよいし、細菌担体が培養液を吸水するものであってもよいし、或いは、細菌担体に培養液を散水、噴霧等することによって湿らせるものであってもよい。何れにせよ、細菌担体を湿潤状態とすればよい。また、細菌担体はハウジング内に交換自在に収容される。なお、当該ハウジング内には、細菌担体が複数個収容されていてもよいし、細菌担体の複数個がまとめられてカートリッジに収納され、当該カートリッジが複数個収容されていてもよい。
上記ハウジング内に水分を含み化学独立栄養細菌を担持した細菌担体を含むとは、当該ハウジング内に培養液及び細菌担体を収容し高温、高湿の条件とすることで細菌担体を濡らしてもよいし、細菌担体が培養液を吸水するものであってもよいし、或いは、細菌担体に培養液を散水、噴霧等することによって湿らせるものであってもよい。何れにせよ、細菌担体を湿潤状態とすればよい。また、細菌担体はハウジング内に交換自在に収容される。なお、当該ハウジング内には、細菌担体が複数個収容されていてもよいし、細菌担体の複数個がまとめられてカートリッジに収納され、当該カートリッジが複数個収容されていてもよい。
【0047】
そして、上記化学独立栄養細菌を担持した細菌担体とは、化学独立栄養細菌を付着、保持したものであり、例えば、セラミック、ポリウレタン、ポリプロピレン、セルロース等の多孔質体または多孔質材料の担体（多孔体）や、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等の含水ゲル担体や、繊維状・紐状・レース状担体等が使用される。上記多孔質体とは、その内部に孔（空隙）を有するものであり、例えば、粒子が凝集した構造のものや、気泡が分散されている構造（スポンジ状）のものや、網目構造等のものがあり、好ましくは、孔が連通し前記培養液を吸い上げ、上昇しやすくするものである。上記多孔質材料とは、孔が多く空いているポーラス材料であり、例えば、活性炭等のカーボンや、ゼオライトや、珪藻土や、セラミック等が使用される。担体の形状としては、シート状、平板状、柱状、筒状、繊維状、紐状、粒状等の何れの形態であってもよい。
【0048】
請求項２２の発明の環境浄化方法の前記細菌担体は、通気性を有し、かつ、その一部が前記培養液に浸漬されて前記培養液を吸い上げる吸水性を有するものである。即ち、前記リアクタ部のハウジング内で、前記化学独立栄養細菌を担持した細菌担体の一部が前記培養液中に浸漬し、前記細菌担体は、前記培養液を吸い上げ湿潤状態になるものであり、前記細菌担体上の前記化学独立栄養細菌が前記培養液中に流出し難い構造である。
【0049】
請求項２３の発明の環境浄化方法の前記細菌担体は、その複数個が通気性及び通水性のあるカートリッジに収納されているものであり、前記細菌担体の取り換え等を容易としたものである。
上記カートリッジは、液分や気体が透過し中に収納される前記細菌担体に供給できる通気性及び通水性を有する構造であればよく、例えば、網状、メッシュ状、多孔質状のものが使用される。
上記カートリッジは、液分や気体が透過し中に収納される前記細菌担体に供給できる通気性及び通水性を有する構造であればよく、例えば、網状、メッシュ状、多孔質状のものが使用される。
【0050】
請求項２４の発明の環境浄化方法の前記細菌担体は、カーボン、セラミック、または珪藻土の何れからなる多孔質材料、即ち、多くの細孔を含んだ材料からなるものである。
【0051】
請求項２５の発明の環境浄化方法の前記細菌担体は、親水性繊維と多孔質材料からなる抄紙体のものである。
ここで、上記親水性繊維とは、例えば、パルプ、コットン等の天然繊維や、レーヨン、キュプラ、等の再生セルロース繊維や、アセテート繊維等の半合成セルロース繊維等の植物繊維のセルロース系の繊維や、ポリビニルアルコール繊維等が使用される。
また、上記多孔質材料とは、細孔が多く空いているポーラス材料であり、例えば、活性炭等のカーボンや、ゼオライトや、珪藻土や、セラミック等が使用される。
上記抄紙体は、親水性繊維と多孔質材料とを混抄紙してなる抄紙体であってもよいし、親水性繊維を抄造して得た抄紙体に多孔質材料を付着（外填）させたものであってもよく、親水性繊維と多孔質材料を結合保持するために結合剤を使用したものであってもよい。
ここで、上記親水性繊維とは、例えば、パルプ、コットン等の天然繊維や、レーヨン、キュプラ、等の再生セルロース繊維や、アセテート繊維等の半合成セルロース繊維等の植物繊維のセルロース系の繊維や、ポリビニルアルコール繊維等が使用される。
また、上記多孔質材料とは、細孔が多く空いているポーラス材料であり、例えば、活性炭等のカーボンや、ゼオライトや、珪藻土や、セラミック等が使用される。
上記抄紙体は、親水性繊維と多孔質材料とを混抄紙してなる抄紙体であってもよいし、親水性繊維を抄造して得た抄紙体に多孔質材料を付着（外填）させたものであってもよく、親水性繊維と多孔質材料を結合保持するために結合剤を使用したものであってもよい。
【0052】
請求項２６の発明の環境浄化方法の前記細菌担体は、貫通状の多孔構造を有するものである。
ここで、上記貫通状の多孔構造とは、例えば、楕円形または円形状の孔や、三角形、四角形、五角形、六角形（ハニカム）等の角形状とした多数の孔が細菌担体の表裏を貫通する構造であることを意味する。
ここで、上記貫通状の多孔構造とは、例えば、楕円形または円形状の孔や、三角形、四角形、五角形、六角形（ハニカム）等の角形状とした多数の孔が細菌担体の表裏を貫通する構造であることを意味する。
【発明の効果】
【0053】
請求項１の発明に係る環境浄化装置によれば、化学独立栄養細菌と無機塩を含んだ培養液とをハウジング内に含んだリアクタ部と、前記リアクタ部の前記ハウジング内に前記細菌の基質を供給する基質供給部と、前記リアクタ部の前記ハウジングの室内の圧力を調節する圧力調節部とを具備するものであり、無機塩を含んだ培養液と化学独立栄養細菌とをハウジング内に収容したリアクタ部に化学独立栄養細菌の基質を供給することで、化学独立栄養細菌によって水分に溶解した基質を資化させ、消費させるものである。
【0054】
ここで、化学独立栄養細菌の中には、水素をエネルギ源の無機物として利用するものがあることから、水素基質及び二酸化炭素基質の供給で、化学独立栄養細菌によって、水分に溶解した水素を酸化し、そして、水素を酸化したときのエネルギで、水分に溶解した二酸化炭素を資化、還元し炭酸同化（炭素固定）を行うことができる。このときリアクタ部では、圧力調節部によりハウジング内の圧力が一定に維持できることで、ハウジング内の増圧による化学独立栄養細菌の不活性化、増殖の停止が抑えられ、水素及び二酸化炭素の消費効率を高めることができる。
【0055】
こうして、請求項１の発明の環境浄化装置によれば、化学独立栄養細菌によって、副生水素ガス等の水素排ガスを利用し周囲環境の二酸化炭素の削減化を図ることが可能である。
特に、副生水素ガスを燃料電池等として有効利用するときには発電量の安定性や燃料電地スタックを劣化させる等の電池の品質問題があるのに対し、副生水素ガスを化学独立栄養細菌に利用させるものでは、不純物が含まれていても、また、供給量が不安定であっても、燃料電池等のような品質の問題が生じ難い。水素ガスの純度が低く、供給量が不安定な副生水素ガスでも、その水素を利用して二酸化炭素を消費する環境浄化に有効活用することができる。
更に、請求項１の発明の環境浄化装置によれば、化学独立栄養細菌を使用した炭酸同化であり、太陽光等の光をエネルギ源として利用する光合成細菌とは異なり、二酸化炭素の還元、即ち、炭酸同化に光エネルギを要するものでないから、省スペース、コンパクトな設計で水素及び二酸化炭素を消費できる。
特に、副生水素ガスを燃料電池等として有効利用するときには発電量の安定性や燃料電地スタックを劣化させる等の電池の品質問題があるのに対し、副生水素ガスを化学独立栄養細菌に利用させるものでは、不純物が含まれていても、また、供給量が不安定であっても、燃料電池等のような品質の問題が生じ難い。水素ガスの純度が低く、供給量が不安定な副生水素ガスでも、その水素を利用して二酸化炭素を消費する環境浄化に有効活用することができる。
更に、請求項１の発明の環境浄化装置によれば、化学独立栄養細菌を使用した炭酸同化であり、太陽光等の光をエネルギ源として利用する光合成細菌とは異なり、二酸化炭素の還元、即ち、炭酸同化に光エネルギを要するものでないから、省スペース、コンパクトな設計で水素及び二酸化炭素を消費できる。
【0056】
請求項２の発明に係る環境浄化装置によれば、前記化学独立栄養細菌は、水素細菌であり、水素細菌は化学独立栄養細菌の中でも増殖速度が速く、菌濃度を高くできるとされていることから、請求項１に記載の効果に加えて、水素及び二酸化炭素の消費効率を高くできる。
【0057】
請求項３の発明に係る環境浄化装置によれば、前記基質は、水素、二酸化炭素及び酸素であり、酸素を基質とする化学独立栄養細菌では、嫌気条件下とする煩雑な設備設計、管理を必要としないから、請求項１または請求項２に記載の効果に加えて、維持コストが低コストで済む。
【0058】
請求項４の発明に係る環境浄化装置によれば、前記基質である前記水素の供給源が、副生水素ガスを含む水素排ガスや空気であれば、請求項３に記載の効果に加えて、低コストの水素利用で、環境中または燃焼排ガス中の二酸化炭素の削減化を図ることできる。また、前記基質である前記水素の供給源が、工場等で製造された水素ガスであれば、水素純度が高いことで、二酸化炭素の消費効率を高くできる可能性がある。
【0059】
請求項５の発明に係る環境浄化装置によれば、前記基質である前記二酸化炭素の供給源が、二酸化炭素を含む燃焼排ガス、副生二酸化炭素を含む排ガス、または空気の何れか１種以上であるから、請求項３または請求項４に記載の効果に加えて、燃焼排ガスや排ガス中の二酸化炭素の消費であれば、大気中への二酸化炭素の排出を抑えることができ、また、空気中の二酸化炭素の消費であれば、空気中の二酸化炭素の削減を図ることができる。
【0060】
請求項６の発明に係る環境浄化装置によれば、前記基質である前記酸素の供給源が、余剰酸素を含む燃焼ガス、副生酸素を含む排ガス、または空気の何れか１種以上であるから、請求項３乃至請求項５の何れか１つに記載の効果に加えて、低コストの酸素利用で、環境中または排ガス中の二酸化炭素の削減化を図ることができる。
【0061】
請求項７の発明に係る環境浄化装置によれば、前記リアクタ部では、前記化学独立栄養細菌が細菌担体に担持されており、前記化学独立栄養細菌を担持し水分を含んだ前記細菌担体が前記ハウジング内に収容されている。したがって、吸湿した細菌担体上で化学独立栄養細菌を培養するものであるから、基質ガス溶解のためのバブリング等を含め液体管理に多大なエネルギを必要とする液体培養と比較し、省エネ設計を可能とする。よって、請求項１乃至請求項６の何れか１つに記載の効果に加えて、省エネ化が可能である。
【0062】
請求項８の発明に係る環境浄化装置によれば、前記細菌担体が、通気性を有し、かつ、その一部が前記培養液に浸漬されて前記培養液を吸い上げる吸水性を有するものであるから、ハウジング内に供給された水素、二酸化炭素等の基質と、細菌担体上の水分との接触効率（接触頻度）や、水素、二酸化炭素等の基質を含んだ湿気と細菌担体上の細菌との接触効率（接触頻度）を高くできる。よって、請求項７に記載の効果に加えて、水素、二酸化炭素等の基質の消費効率を高くできる。
【0063】
請求項９の発明に係る環境浄化装置によれば、前記細菌担体は、その複数個が通気性及び通水性のあるカートリッジに収納されているから、請求項７または請求項８に記載の効果に加え、細菌担体の交換が容易にでき、細菌担体のまとめた運搬が容易で取扱いやすい。
【0064】
請求項１０の発明に係る環境浄化装置によれば、前記細菌担体は、カーボン、セラミック、または珪藻土の何れからなる多孔質材料を含んだものであるから、請求項７乃至請求項９の何れか１つに記載の効果に加え、細菌を高濃度に保持できるうえ、ハウジング内に供給された水素、二酸化炭素等の基質と細菌担体上の水分との接触効率（接触頻度）や、水素、二酸化炭素等の基質を含んだ湿気と細菌担体上の細菌との接触効率（接触頻度）を高くでき、水素、二酸化炭素等の基質の消費効率を高くできる。
【0065】
請求項１１の発明に係る環境浄化装置によれば、前記細菌担体は、親水性繊維と多孔質材料の抄紙体からなるものであるから、通気性並びに吸水性及び保水性が良い。よって、請求項７乃至請求項１０の何れか１つに記載の効果に加え、水素、二酸化炭素等の基質と細菌担体上の水分との接触効率（接触頻度）や、水素、二酸化炭素等の基質を含んだ湿気と細菌担体上の細菌との接触効率（接触頻度）を高くでき、水素、二酸化炭素等の基質の消費効率を高くできる。
【0066】
請求項１２の発明に係る環境浄化装置によれば、前記細菌担体は、貫通状の多孔構造を有するものであるから、通気性が良い。よって、請求項７乃至請求項１０の何れか１つに記載の効果に加え、水素、二酸化炭素等の基質と細菌担体上の水分との接触効率（接触頻度）や、水素、二酸化炭素等の基質を含んだ湿気と細菌担体上の細菌との接触効率（接触頻度）を高くでき、水素、二酸化炭素等の基質の消費効率を高くできる。特に、ハニカム構造では、強度を高くできるから、長期の再利用にも好適である。
【0067】
請求項１３の発明に係る環境浄化装置によれば、前記圧力調節部は、前記ハウジングの室内の内気を排出することで前記ハウジング内の圧力を調節する排気部からなるから、請求項１乃至請求項１２の何れか１つに記載の効果に加えて、簡単な構成でハウジング内の圧力を一定に制御可能とする。
【0068】
請求項１４の発明に係る環境浄化装置によれば、更に、前記排気部から排出された前記ハウジングの前記内気の一部を前記ハウジング内に循環させる循環路を具備するから、例えば、副生水素ガスを含んだ水素排ガス等からの水素の供給量が変動し水素供給量が少なくなったときでも、未利用の水素ガスの大気中への排出が抑えられ、無駄なく有効に利用して細菌の増殖を維持できるようにすることが可能となる。即ち、供給される基質量に変動がある場合でも基質を無駄なく有効に細菌に消費させることが可能となる。したがって、請求項１３に記載の効果に加えて、二酸化炭素を含む排ガスや周囲環境等の二酸化炭素の削減効果を高めることが可能となる。
【0069】
請求項１５の発明に係る環境浄化方法によれば、化学独立栄養細菌と無機塩を含んだ培養液とをハウジング内に含み、前記ハウジングの室内の圧力が一定に維持されるよう前記室内の内気を室外に排出自在とし、また、前記排出された内気の一部を前記ハウジング内に戻して循環しているリアクタ部に対し、その前記ハウジング内に化学独立栄養細菌の基質を供給することで、化学独立栄養細菌によって水分に溶解した基質を資化させ、消費させるものである。
【0070】
ここで、化学独立栄養細菌の中には、水素をエネルギ源の無機物として利用するものがあることから、水素基質及び二酸化炭素基質の供給で、化学独立栄養細菌によって、水分に溶解した水素を酸化し、そして、水素を酸化したときのエネルギで、水分に溶解した二酸化炭素を資化、還元し炭酸同化（炭素固定）を行うことができる。
このときリアクタ部では、ハウジング内の圧力が一定に維持されるようハウジング内の内気を排出できることで、ハウジング内の増圧による水素細菌の不活性化、増殖の停止が抑えられ、水素及び二酸化炭素の消費効率を高めることができる。更に、ハウジングから排出された内気の一部をハウジング内に循環させているから、例えば、副生水素ガスを含んだ水素排ガスからの水素の供給量が変動し水素供給量が少なくなったときでも、未利用の水素ガスの大気中への排出が抑えられ、水素ガスを無駄なく有効に利用して水素細菌の増殖を維持できるようにすることが可能となる。即ち、供給される基質量に変動がある場合でも基質を無駄なく有効に細菌に消費させることが可能となる。
このときリアクタ部では、ハウジング内の圧力が一定に維持されるようハウジング内の内気を排出できることで、ハウジング内の増圧による水素細菌の不活性化、増殖の停止が抑えられ、水素及び二酸化炭素の消費効率を高めることができる。更に、ハウジングから排出された内気の一部をハウジング内に循環させているから、例えば、副生水素ガスを含んだ水素排ガスからの水素の供給量が変動し水素供給量が少なくなったときでも、未利用の水素ガスの大気中への排出が抑えられ、水素ガスを無駄なく有効に利用して水素細菌の増殖を維持できるようにすることが可能となる。即ち、供給される基質量に変動がある場合でも基質を無駄なく有効に細菌に消費させることが可能となる。
【0071】
こうして、請求項１５の発明の環境浄化方法によれば、化学独立栄養細菌によって、副生水素ガス等の水素排ガスを利用し周囲環境の二酸化炭素の削減化を図ることが可能である。
特に、副生水素ガスを燃料電池等として有効利用するときには発電量の安定性や燃料電地スタックを劣化させる等の電池の品質問題があるのに対し、副生水素ガスを化学独立栄養細菌に利用させるものでは、不純物が含まれていても、また、供給量が不安定であっても、燃料電池等のような品質の問題が生じ難い。水素ガスの純度が低く、供給量が不安定な副生水素ガスでも、その水素を利用して二酸化炭素を消費する環境浄化に有効活用することができる。
更に、請求項１５の発明の環境浄化方法によれば、化学独立栄養細菌を使用した炭酸同化であり、太陽光等の光をエネルギ源として利用する光合成細菌とは異なり、二酸化炭素の還元、即ち、炭酸同化に光エネルギを要するものでないから、省スペース、コンパクトな設計で水素及び二酸化炭素を消費できる。
特に、副生水素ガスを燃料電池等として有効利用するときには発電量の安定性や燃料電地スタックを劣化させる等の電池の品質問題があるのに対し、副生水素ガスを化学独立栄養細菌に利用させるものでは、不純物が含まれていても、また、供給量が不安定であっても、燃料電池等のような品質の問題が生じ難い。水素ガスの純度が低く、供給量が不安定な副生水素ガスでも、その水素を利用して二酸化炭素を消費する環境浄化に有効活用することができる。
更に、請求項１５の発明の環境浄化方法によれば、化学独立栄養細菌を使用した炭酸同化であり、太陽光等の光をエネルギ源として利用する光合成細菌とは異なり、二酸化炭素の還元、即ち、炭酸同化に光エネルギを要するものでないから、省スペース、コンパクトな設計で水素及び二酸化炭素を消費できる。
【0072】
請求項１６の発明に係る環境浄化方法によれば、前記化学独立栄養細菌は、水素細菌であり、水素細菌は化学独立栄養細菌の中でも増殖速度が速く、菌濃度を高くできるとされていることから、請求項１５に記載の効果に加えて、水素及び二酸化炭素の消費効率を高くできる。
【0073】
請求項１７の発明に係る環境浄化方法によれば、前記基質は、水素、二酸化炭素及び酸素であり、酸素を基質とする化学独立栄養細菌では、嫌気条件下とする煩雑な設備設計、管理を必要としないから、請求項１５または請求項１６に記載の効果に加えて、維持コストが低コストで済む。
【0074】
請求項１８の発明に係る環境浄化方法によれば、前記基質としての前記水素の供給源が、副生水素ガスを含む水素排ガスや空気であれば、請求項１７に記載の効果に加えて、低コストの水素利用で、環境中または燃焼排ガス中の二酸化炭素の削減化を図ることできる。また、前記基質である前記水素の供給源が、工場等で製造された水素ガスであれば、水素純度が高いことで、二酸化炭素の消費効率を高くできる可能性がある。
【0075】
請求項１９の発明に係る環境浄化方法によれば、前記基質としての前記二酸化炭素の供給源が、二酸化炭素を含む燃焼排ガス、副生二酸化炭素を含む排ガス、または空気の何れか１種以上であるから、請求項１７または請求項１８に記載の効果に加えて、燃焼排ガスや排ガス中の二酸化炭素の消費であれば、大気中への二酸化炭素の排出を抑えることができ、また、空気中の二酸化炭素の消費であれば、空気中の二酸化炭素の削減を図ることができる。
【0076】
請求項２０の発明に係る環境浄化方法によれば、前記基質としての前記酸素の供給源が、余剰酸素を含む燃焼ガス、副生酸素を含む排ガス、または空気の何れか１種以上であるから、請求項１７乃至請求項１９の何れか１つに記載の効果に加えて、低コストの酸素利用で、環境中または排ガス中の二酸化炭素の削減化を図ることができる。
【0077】
請求項２１の発明に係る環境浄化方法によれば、前記リアクタ部では、前記化学独立栄養細菌が細菌担体に担持されており、前記化学独立栄養細菌を担持し水分を含んだ前記細菌担体が前記ハウジング内に収容されている。したがって、吸湿した細菌担体上で化学独立栄養細菌を培養するものであるから、基質ガス溶解のためのバブリング等を含め液体管理に多大なエネルギを必要とする液体培養と比較し、省エネ設計を可能とする。よって、請求項１５乃至請求項２０の何れか１つに記載の効果に加えて、省エネ化が可能である。
【0078】
請求項２２の発明に係る環境浄化方法によれば、前記細菌担体が、通気性を有し、かつ、その一部が前記培養液に浸漬されて前記培養液を吸い上げる吸水性を有するものであるから、ハウジング内に供給された水素、二酸化炭素等の基質と、細菌担体上の水分との接触効率（接触頻度）や、水素、二酸化炭素等の基質を含んだ湿気と細菌担体上の細菌との接触効率（接触頻度）を高くできる。よって、請求項２１に記載の効果に加えて、水素、二酸化炭素等の基質の消費効率を高くできる。
【0079】
請求項２３の発明に係る環境浄化方法によれば、前記細菌担体は、その複数個が通気性及び通水性のあるカートリッジに収納されているから、請求項２１または請求項２２に記載の効果に加え、細菌担体の交換が容易にでき、細菌担体のまとめた運搬が容易で取扱いやすい。
【0080】
請求項２４の発明に係る環境浄化方法によれば、前記細菌担体は、カーボン、セラミック、または珪藻土の何れからなる多孔質材料を含んだものあるから、請求項２１乃至請求項２３の何れか１つに記載の効果に加え、水素細菌を高濃度に保持できるうえ、ハウジング内に供給された水素、二酸化炭素等の基質と細菌担体上の水分との接触効率（接触頻度）や、水素、二酸化炭素等の基質を含んだ湿気と細菌担体上の細菌との接触効率（接触頻度）を高くでき、水素、二酸化炭素等の基質の消費効率を高くできる。
【0081】
請求項２５の発明に係る環境浄化方法によれば、前記細菌担体は、親水性繊維と多孔質材料の抄紙体からなるものであるから、通気性並びに吸水性及び保水性が良い。よって、請求項２１乃至請求項２４の何れか１つに記載の効果に加え、水素、二酸化炭素等の基質と細菌担体上の水分との接触効率（接触頻度）や、水素、二酸化炭素等の基質を含んだ湿気と細菌担体上の細菌との接触効率（接触頻度）を高くでき、水素、二酸化炭素等の基質の消費効率を高くできる。
【0082】
請求項２６の発明に係る環境浄化方法によれば、前記細菌担体は、貫通状の多孔を有するものであるから、通気性が良い。よって、請求項２１乃至請求項２４の何れか１つに記載の効果に加え、水素、二酸化炭素等の基質と細菌担体上の水分との接触効率（接触頻度）や、水素、二酸化炭素等の基質を含んだ湿気と細菌担体上の細菌との接触効率（接触頻度）を高くでき、水素、二酸化炭素等の基質の消費効率を高くできる。特に、ハニカム構造では、強度を高くできるから、長期の再利用にも好適である。
【図面の簡単な説明】
【0083】
【発明を実施するための形態】
【0084】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、実施の形態及び各変形例において、同一の記号及び同一の符号は同一または相当する機能部分であるから、ここではその重複する詳細な説明を省略する。
なお、実施の形態及び各変形例において、同一の記号及び同一の符号は同一または相当する機能部分であるから、ここではその重複する詳細な説明を省略する。
【0085】
まず、本発明の実施の形態に係る環境浄化装置１について、図１乃至図４を参照して説明する。
図１に示すように、本実施の形態に係る環境浄化装置１は、ハウジング１１内に化学独立栄養細菌を担持した細菌担体１３及び水素細菌の培養液１５を収容したリアクタ部１０と、リアクタ部１０のハウジング１１内に化学独立栄養細菌により資化される水素（Ｈ2）、二酸化炭素（ＣＯ2）等の基質を供給する基質ガス供給部３０と、ハウジング１１の室内の圧力を調節する圧力調節部としてハウジング１１の室内の内気を室外に排出する排気部４０とを有する。
図１に示すように、本実施の形態に係る環境浄化装置１は、ハウジング１１内に化学独立栄養細菌を担持した細菌担体１３及び水素細菌の培養液１５を収容したリアクタ部１０と、リアクタ部１０のハウジング１１内に化学独立栄養細菌により資化される水素（Ｈ2）、二酸化炭素（ＣＯ2）等の基質を供給する基質ガス供給部３０と、ハウジング１１の室内の圧力を調節する圧力調節部としてハウジング１１の室内の内気を室外に排出する排気部４０とを有する。
【0086】
リアクタ部１０のハウジング１１は、その室内に収容された細菌担体１３を交換する等のハウジング１１の内容物の出し入れを可能とする開閉自在な構造で、かつ、室内の培養液１５が室外に漏出しない構成であればよい。また、ハウジング１１の室外の外部環境に影響されずに室内の温度及び湿度を制御自在なように、室内の温度及び湿度が室外のものと一致しない程度に遮断できる構造であればよい。即ち、ハウジング１１内の湿度及び温度は、室外の環境条件によって制御されるものでなく、化学独立栄養細菌の好ましい生育環境、水素や二酸化炭素等の消費効率からしてハウジング１１内の温度及び湿度が所定の範囲内となる恒温及び恒湿環境にできる熱や湿気の遮断性があればよい。ハウジング１１の材質は、特に限定されないが、熱や湿気の遮断性、耐圧性、腐食性等から、例えば、金属性やガラス製が好ましく使用され、断熱材を組み合わせてもよい。なお、ハウジング１１の形状は特に問われず、底部（下面）と、底部から立ち上がる側面部と、側壁部の上に形成する天井部（上面部）とからなる断面四角形の筒状であってもよいし、円筒状であってもよいし、ドーム型であってもよい。側面を曲面状にすると、エアレーション効率を高めることも可能となる。ハウジング１１の大きさ、容積は、副生水素ガスの処理量等に応じて適宜される。
【0087】
更に、リアクタ部１０のハウジング１１の室内には、化学独立栄養細菌を担持した細菌担体１３が収容される。化学独立栄養細菌を担持した細菌担体１３は、化学独立栄養細菌を付着保持できるものであればよく、例えば、カーボン、セラミック、または珪藻土等の多孔質材料または多孔質体からなる担体が使用される。
【0088】
ここで、化学独立栄養細菌を担持する細菌担体１３としては、例えば、抄紙構造の担体１３Ａを使用できる（図２（ａ）参照）。抄紙担体１３Ａは、例えば、植物繊維等の天然繊維または合成繊維等の化学繊維、好ましくは、水酸基（親水基）を有し親水性の高いポリビニルアルコール（ＰＶＡ）繊維またはビニロン繊維や、セルロース系繊維等の親水性繊維と、カーボン、セラミック、または珪藻土等の多孔質材料とからなる薄い板状またはシート状の抄紙体である。こうした抄紙体は、繊維等の原料を水等の所定の液体に入れて分散させ、それら分散液（スラリー）をワイヤー（網）等を有する抄造機で抄造し、圧縮及び加熱して乾燥させた後、所定形状に切断するまたは打ち抜くことにより形成することができる。親水性の高い繊維と多孔質材料からなる抄紙担体１３Ａは、適宜、結合剤を使用し所定の繊維と多孔質材料との混抄紙としてもよいし、親水性繊維を抄紙した後に、多孔質材料を散布し、適宜結合剤を使用してそれらを結合したものであってもよいし、そこに更に親水性繊維を積層するようにしたものであってもよい。
【0089】
このような親水性の高い繊維と多孔質材料の抄紙体からなる抄紙担体１３Ａによれば、多孔質材料の孔や抄紙体の多孔質構造による繊維間の微細な間隙に化学独立栄養細菌を多く保持できるうえ、抄紙体の繊維間の微細な間隙の多孔質構造による毛細管現象によって、また、繊維の親水性によって、吸湿性・吸水性や保水性に優れるから、抄紙担体１３Ａに担持された化学独立栄養細菌による、水分（培養液１５）に溶解した基質、即ち、水素、二酸化炭素、酸素、無機塩等の摂取効率を高めることができる。特に、抄紙体からなる担体１３Ａによれば多孔質材料による多孔質構造や抄紙構造による繊維間に微細な間隙を有する多孔質構造によって表面積を大きくでき、通気、湿気の流通が良いから、抄紙担体１３Ａに保持された水分と外部から供給された水素、二酸化炭素、酸素等の基質ガスとの接触効率（接触頻度）や、抄紙担体１３Ａと水素、二酸化炭素、酸素等の基質ガスを含んだ湿気との接触効率が高く、水素、二酸化炭素、酸素等の基質ガスが抄紙担体１３Ａ上の水分に取り入れられやすい。よって、化学独立栄養細菌による水素及び二酸化炭素の消費効率を高めることができる。
【0090】
更に、抄紙担体１３Ａには、吸水性、保水性を高めるために、吸水性ポリマを含有させてもよい。吸水性ポリマとしては、例えば、デンプン、架橋カルボキシルメチル化セルロース、アクリル酸（レイン酸、イタコン酸、アクリルアミド、２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸、２－（メタ）アクリロイルエタンスルホン酸、２－ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート又はスチレンスルホン酸等）、アクリル酸アルカリ金属塩の重合体又は共重合体、ポリアクリル酸及びその塩（ナトリウム塩等）、ポリアクリル酸塩グラフト重合体等からなる粒径１μｍ～１０００μｍのポリマ粒子等が使用できる。このような吸水性ポリマの含有により、水素、二酸化炭素、酸素等の基質ガスと抄紙担体１３Ａ上の水分との接触効率をより高め、抄紙担体１３Ａに担持された化学独立栄養細菌の水分（培養液１５）に溶解した水素、二酸化炭素、酸素、無機塩等の摂取効率をより高めることができる。即ち、化学独立栄養細菌の生育、増殖を促進し化学独立栄養細菌による水素及び二酸化炭素の消費効率をより高めることが可能となる。
なお、このような吸水性ポリマは、例えば、繊維の抄紙体に散布し、適宜結合剤を使用して結合させてもよいし、そこに更に繊維を積層するようにしてもよい。
なお、このような吸水性ポリマは、例えば、繊維の抄紙体に散布し、適宜結合剤を使用して結合させてもよいし、そこに更に繊維を積層するようにしてもよい。
【0091】
化学独立栄養細菌を担持する細菌担体１３の別の事例としては、例えば、図２（ｂ）に示すように、貫通状の多孔構造であるハニカム構造の担体１３Ｂを使用できる。なお、ハニカム構造とは、正六角形または正六角柱の多数のセルが蜂の巣状に敷き詰められた形状のものである。ハニカム担体１３Ｂは、例えば、カーボン、セラミック、珪藻土等の多孔質材料をハニカム状に成形してなる板状またはシート状の担体である。断面六角形状の空隙が形成されたハニカム構造体は、例えば、カーボン、セラミック、珪藻土等の多孔質材料を水、バインダー等とともに混練し、押出成形後、焼成することによって形成することができる。なお、ハニカム担体１３Ｂの形状は、直方体状、筒状等であってもよい。
【0092】
カーボン、セラミック、珪藻土等の多孔質材料をハニカム状に成型してなるハニカム担体１３Ｂによれば、多孔質材料の孔に化学独立栄養細菌を多く保持できるうえ、多孔質材料の多孔性、毛細管現象等により吸湿性・吸水性や保水性が良く、ハニカム担体１３Ｂに担持された化学独立栄養細菌の水分（培養液１５）に溶解した水素、二酸化炭素、酸素、無機塩等の摂取効率を高めることができる。特に、ハニカム構造及び多孔質構造により表面積を大きくでき、通気、湿気の流通が良いから、ハニカム担体１３Ｂに保持された水分と供給された水素、二酸化炭素、酸素等の基質ガスや、ハニカム担体１３Ｂと水素、二酸化炭素、酸素等の基質ガスを含んだ湿気との接触効率（接触頻度）が高く、水素、二酸化炭素、酸素等の基質ガスがハニカム担体１３Ｂ上の水分に取り入れられやすい。よって、化学独立栄養細菌による水素及び二酸化炭素の消費効率を高めることができる。また、ハニカム構造であると軽量で強度を高くでき、交換作業も容易となり、繰り返し使用する耐久性にも優れる。
【0093】
ここで、本実施の形態では、細菌担体１３に担持させる化学独立栄養細菌として水素及び二酸化炭素を消費できる水素細菌を使用した。
水素細菌としては、例えば、Alcaligenes，Aquaspirillum，Arthrobacter，Azospirillum，Bacillus，Bradyrhizobium，Burkholderia，Calderobacterium，Cupriavidus，Derxia，Flavobacterium，Frankia，Helicobacter，Hydrogenobacter，Hydrogenomonas，Hydrogenovibrio，Mycobacterium，Microcyclus，Norcadia，Paracoccus，Pseudmonas，Pyrinomonas, Streptomyces, Ralstonia，Renobacter，Rhizobium，Rhodococcus，Variovorax，Xantobacter属等のものが使用できる。形質転換体を使用してもよい。
水素細菌としては、例えば、Alcaligenes，Aquaspirillum，Arthrobacter，Azospirillum，Bacillus，Bradyrhizobium，Burkholderia，Calderobacterium，Cupriavidus，Derxia，Flavobacterium，Frankia，Helicobacter，Hydrogenobacter，Hydrogenomonas，Hydrogenovibrio，Mycobacterium，Microcyclus，Norcadia，Paracoccus，Pseudmonas，Pyrinomonas, Streptomyces, Ralstonia，Renobacter，Rhizobium，Rhodococcus，Variovorax，Xantobacter属等のものが使用できる。形質転換体を使用してもよい。
【0094】
細菌担体１３への水素細菌の担持、接種は、例えば、水素細菌の培養液に浸漬させた担体１３に水素細菌の粉末またはコロニーを擦り付けるまたは塗り付けることにより水素細菌を細菌担体１３に付着、保持させてもよい。または、水素細菌の培養液に細菌担体１３を投入、浸漬し、これに水素細菌を投入、混合して水素及び二酸化炭素と、必要に応じ酸素とを含む所定条件下で培養することで、水素細菌を細菌担体１３に付着、保持させてもよい。このとき、細菌担体１３を含んだ培養液は攪拌しながら培養することで、短時間で水素細菌を高濃度に担持することができる。或いは、予め、所定濃度に水素細菌を培養した培養液に細菌担体１３を投入、所定時間浸漬させることで、水素細菌を細菌担体１３に付着、保持させてもよい。
【0095】
こうして水素細菌を担持した細菌担体１３は、ハウジング１１内に交換自在に収容されるが、細菌担体１３の取扱い、交換を容易とするため、好ましくは、細菌担体１３はカートリッジ１７に収納されてハウジング１１内に交換自在に収容される。
【0096】
水素細菌を担持した細菌担体１３のハウジング１１への収容は、例えば、上述の細菌担体１３Ａ，１３Ｂのように、板状またはシート状とした細菌担体１３の例で説明すると、図３に示したように、板状またはシート状とした細菌担体１３は、ハウジング１１内でその底部に対して垂直方向に立設するよう１枚または複数枚まとめて略直方体状のカートリッジ１７に収納した状態で、ハウジング１１内に収容される。
【0097】
このときのカートリッジ１７は、通気及び通水を許容する構造、例えば、網状、メッシュ状、多孔質状に形成された断面長方形の箱状または筒状のものが使用される。ハウジング１１内に充填する培養液１５の水位によっては、即ち、細菌担体１３の培養液１５への浸漬が深くなる場合には、細菌担体１３を収納した箱または筒の底上げを行う複数の脚部１７ａを設けてもよいし、或いは、細菌担体１３をカートリッジ１７の底部から所定距離離して保持するようにして、ハウジング１１の底部から細菌担体１３が所定距離だけ離間する構造に形成してもよい。また、細菌担体１３の保持高さを調節自在な構成としてもよい。何れにせよ、ハウジング１１の底部に対し板状またはシート状とした細菌担体１３を垂直方向に立設するようにハウジング１１の底部に設置できる構造であればよい。
【0098】
そして、このカートリッジ１７は、その内部が、板状またはシート状とした細菌担体１３がハウジング１１の底部に対して垂直方向に立設するよう保持、固定できる構造であればよく、例えば、カートリッジ１７内で細菌担体１３が傾倒しないように細菌担体１３を支持できる構造や担体１３同士を仕切る構造等とされる。細菌担体１３を複数枚収納する場合には、カートリッジ１７内の細菌担体１３間の通気及び湿気の流通を良くするため、所定の間隔を空けて細菌担体１３（１３-1，１３-2,・・・,１３-n）の立設を保持、固定できる構造とするのが望ましい。細菌担体１３（１３-1，１３-2,・・・,１３-n）の厚み方向で所定の間隔を空けて配置することで、細菌担体１３（１３-1，１３-2,・・・,１３-n）間での通気及び湿気の流通が確保されるから、各細菌担体１３（１３-1，１３-2,・・・,１３-n）に保持された水分と水素、二酸化炭素、酸素等の基質ガスとの接触効率（接触頻度）や、水素、二酸化炭素、酸素等の基質ガスを含んだ湿気と細菌担体１３上の水素細菌との接触効率（接触頻度）が良く、各細菌担体１３に担持された水素細菌に対し水素、二酸化炭素、酸素等の基質ガスを取り込まれやすくなる。よって、水素細菌による水素及び二酸化炭素の消費効率を高めることができる。
【0099】
こうして板状またはシート状とした細菌担体１３であれば、その１枚が交換自在にカートリッジ１７に収納され、または、複数枚（ｎ枚）の細菌担体１３（１３-1，１３-2,・・・,１３-n）がその厚み方向に所定間隔を空けて並列的に積層された状態で交換自在にカートリッジ１７に収納され、１枚の細菌担体１３またはｎ枚の細菌担体１３（１３-1，１３-2,・・・,１３-n）を収容したカートリッジ１７ごとハウジング１１の底部上に設置される。
そして、１枚の細菌担体１３または複数枚（ｎ枚）の細菌担体１３（１３-1，１３-2,・・・,１３-n）を収容したカートリッジ１７は、ハウジング１１内に１個を収容するものであってもよいし、図３（ｂ）に示すように、複数個（ｍ個）収容するようにしてもよい。なお、複数個（ｍ個）のカートリッジ１７（１７-1，１７-2,・・・,１７-m）を収容する際には、ハウジング１１の底部上に水平方向に並列的またはランダムに配置してもよいし、垂直方向に積層して配置してもよい。
そして、１枚の細菌担体１３または複数枚（ｎ枚）の細菌担体１３（１３-1，１３-2,・・・,１３-n）を収容したカートリッジ１７は、ハウジング１１内に１個を収容するものであってもよいし、図３（ｂ）に示すように、複数個（ｍ個）収容するようにしてもよい。なお、複数個（ｍ個）のカートリッジ１７（１７-1，１７-2,・・・,１７-m）を収容する際には、ハウジング１１の底部上に水平方向に並列的またはランダムに配置してもよいし、垂直方向に積層して配置してもよい。
【0100】
このように、板状またはシート状とした細菌担体１３を箱状等のカートリッジ１７内に所定の立設状態で交換自在に収納し、細菌担体１３を収納した箱状等のカートリッジ１７をハウジング１１の底部に設置することで、細菌担体１３はハウジング１１の底部に対して垂直方向に立設した状態で容易にハウジング１１内に設置することができる。細菌担体１３を箱状等のカートリッジ１７内に収納してハウジング１１内に設置する場合には、ハウジング１１内の構造について、板状またはシート状とした細菌担体１３をハウジング１１の底部に立設状態で設置する保持、支持構造に設計しなくてもよいから、ハウジング１１内の設計自由度を高めることができる。
また、ハウジング１１内の細菌担体１３上の水素細菌が飽和状態になったときには、細菌担体１３を収納したカートリッジ１７ごとハウジング１１から取り出し、新たな水素細菌を担持した細菌担体１３が立設状態で収納されたカートリッジ１７をハウジング１１内に設置すればよく、細菌担体１３の交換を容易とする。
また、ハウジング１１内の細菌担体１３上の水素細菌が飽和状態になったときには、細菌担体１３を収納したカートリッジ１７ごとハウジング１１から取り出し、新たな水素細菌を担持した細菌担体１３が立設状態で収納されたカートリッジ１７をハウジング１１内に設置すればよく、細菌担体１３の交換を容易とする。
【0101】
特に、複数枚（ｎ枚）の細菌担体１３（１３-1，１３-2,・・・,１３-n）をハウジング１１内に入れるときまたは取り出すときでも、それらがカートリッジ１７内に収容されていれば、ハウジング１１内に複数枚（ｎ枚）の細菌担体１３（１３-1，１３-2,・・・,１３-n）をまとめて入れることができ、または、ハウジング１１から複数枚（ｎ枚）の細菌担体１３（１３-1，１３-2,・・・,１３-n）をまとめて取り出すことができ、交換作業が容易である。更に、ハウジング１１内に複数枚（ｎ枚）の細菌担体１３（１３-1，１３-2,・・・,１３-n）を設置するまでの運搬作業、または、ハウジング１１から複数枚（ｎ枚）の細菌担体１３（１３-1，１３-2,・・・,１３-n）を取り出し、複数枚（ｎ枚）の細菌担体１３（１３-1，１３-2,・・・,１３-n）を別途の場所で細菌回収等の処理するまでの運搬作業も、それらがカートリッジ１７内に収納していれば容易である。
【0102】
また、複数枚（ｎ枚）の細菌担体１３（１３-1，１３-2,・・・,１３-n）をカートリッジ１７に収容してハウジング１１内に設置する場合には、複数個（ｍ個）のカートリッジ１７（１７-1，１７-2,・・・,１７-m）をハウジング１１内に収容するときでも、各カートリッジ１７の単位で細菌担体１３の管理ができる。したがって、水素や二酸化炭素の供給量やそれら消費量等に応じ、各カートリッジ１７の単位で交換のタイミングの最適化を図ることができる。
【0103】
こうして水素細菌を担持した細菌担体１３が設置されるハウジング１１内には、更に、細菌担体１３に担持された水素細菌の生育、増殖に必要な水及び栄養基質を含む培養液１５も収容される。
培養液１５は、主に無機塩を含むものであり、リン酸塩、アンモニウム塩、硝酸塩等の窒素源や、リン酸イオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、鉄イオン、マンガンイオン、硫酸イオン、カルシウムイオン等の無機イオン類を含有する。
具体的には、例えば、硫酸アンモニウム（（ＮＨ4）2ＳＯ4）、リン酸二水素カリウム（ＫＨ2ＰＯ4）、リン酸水素二カリウム（Ｋ2ＨＰＯ4）、硫酸マグネシウム水和物（ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ）、硫酸第一鉄（ＦｅＳＯ4・７Ｈ2Ｏ）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏ）、塩化鉄（ＦｅＣｌ2・４Ｈ2Ｏ）、塩化ニッケル等を含有する。また必要に応じ微量元素（例えば、硫酸亜鉛（ＺｎＳＯ4・７Ｈ2Ｏ）、硫酸銅（ＣｕＳＯ4・５Ｈ2Ｏ）、硫酸マンガン（ＭｎＳＯ4・５Ｈ2Ｏ）、酸化モリブテン（ＭｏＯ3）、モリブテン酸ナトリウム（Ｎａ2ＭｏＯ4・２Ｈ2Ｏ）、塩化コバルト（ＣｏＣｌ2・６Ｈ2Ｏ）、塩化ニッケル（ＮｉＣｌ2・６Ｈ2Ｏ）、ホウ酸（Ｈ3ＢＯ3）等）、ビタミン類、アミノ酸類、核酸類等の微量栄養素が含有される。微量栄養素は、それを含む天然の栄養物、例えば酵母エキス，麦芽エキス等であってもよい。それら微量栄養素の含有により水素細菌の生育、増殖を促進することも可能である。特に、好ましくは、リン酸水素ナトリウム（Ｎａ2ＨＰＯ4）及びリン酸二水素ナトリウム（ＫＨ2ＰＯ4）や、重炭酸ナトリウム（ＮａＨＣＯ3）を培養液１５に含むことにより、ｐＨ緩衝能を持たせることができる。即ち、溶存した二酸化炭素や水素細菌の産生物によるｐＨ低下を防止し、ｐＨ低下による水素細菌の菌体の生育、増殖の阻害を防止する。
培養液１５は、主に無機塩を含むものであり、リン酸塩、アンモニウム塩、硝酸塩等の窒素源や、リン酸イオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、鉄イオン、マンガンイオン、硫酸イオン、カルシウムイオン等の無機イオン類を含有する。
具体的には、例えば、硫酸アンモニウム（（ＮＨ4）2ＳＯ4）、リン酸二水素カリウム（ＫＨ2ＰＯ4）、リン酸水素二カリウム（Ｋ2ＨＰＯ4）、硫酸マグネシウム水和物（ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ）、硫酸第一鉄（ＦｅＳＯ4・７Ｈ2Ｏ）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏ）、塩化鉄（ＦｅＣｌ2・４Ｈ2Ｏ）、塩化ニッケル等を含有する。また必要に応じ微量元素（例えば、硫酸亜鉛（ＺｎＳＯ4・７Ｈ2Ｏ）、硫酸銅（ＣｕＳＯ4・５Ｈ2Ｏ）、硫酸マンガン（ＭｎＳＯ4・５Ｈ2Ｏ）、酸化モリブテン（ＭｏＯ3）、モリブテン酸ナトリウム（Ｎａ2ＭｏＯ4・２Ｈ2Ｏ）、塩化コバルト（ＣｏＣｌ2・６Ｈ2Ｏ）、塩化ニッケル（ＮｉＣｌ2・６Ｈ2Ｏ）、ホウ酸（Ｈ3ＢＯ3）等）、ビタミン類、アミノ酸類、核酸類等の微量栄養素が含有される。微量栄養素は、それを含む天然の栄養物、例えば酵母エキス，麦芽エキス等であってもよい。それら微量栄養素の含有により水素細菌の生育、増殖を促進することも可能である。特に、好ましくは、リン酸水素ナトリウム（Ｎａ2ＨＰＯ4）及びリン酸二水素ナトリウム（ＫＨ2ＰＯ4）や、重炭酸ナトリウム（ＮａＨＣＯ3）を培養液１５に含むことにより、ｐＨ緩衝能を持たせることができる。即ち、溶存した二酸化炭素や水素細菌の産生物によるｐＨ低下を防止し、ｐＨ低下による水素細菌の菌体の生育、増殖の阻害を防止する。
【0104】
ハウジング１１内に収容する培養液１５の量は、水素や二酸化炭素の処理量等によって適宜設定されるが、ハウジング１１内において培養液１５は、細菌担体１３の下方の一部が浸漬する所定の水位、例えば、細菌担体１３の高さ（長さ）の１/１０以下の水位で収容され、細菌担体１３に担持された水素細菌が培養液１５に流出し難いようにしている。
【0105】
これより、本実施の形態のリアクタ部１０では、そのハウジング１１内に水素細菌の培養液１５が所定の水位で充填され、更に、水素細菌を担持した細菌担体１３が、その下方の一部が培養液１５中に浸漬するように設置されており、ハウジング１１内に設置した細菌担体１３が培養液１５を吸い上げて湿潤状態され、細菌担体１３に担持された水素細菌が培養液１５中の水分及び栄養基質を摂取できるようにしている。
【0106】
ところで、本実施の形態のリアクタ部１０では、ハウジング１１の室内温度、室内湿度、室内圧力が管理される。このとき、ハウジング１１の室内温度、室内湿度、室内圧力等の情報をセンサで検出しコンピュータ制御とすることも可能である。例えば、ハウジング内１１の培養液１５が充填されていない上部空間（ヘッドスペース）の温度を検出する温度センサや、湿度を検出する湿度センサや、圧力を検出する圧力センサを配設し、それら温度センサ、湿度センサ、圧力センサの出力が、マイクロコンピュータからなる制御装置２５に入力される（図４参照）。更に、温度センサ、湿度センサ、圧力センサからの情報入力されたマイクロコンピュータからなる制御装置２５の出力は、空調装置や排気部４０に入力され、空調装置による温度制御や、排気部４０によってハウジング１１の室内の内気を室外に排気するその排気量の制御に使用される。
【0107】
空調装置は、温度エネルギの発生源であり、空調装置によりハウジング１１の室内の温度が水素細菌の生育、増殖に最適な所定の範囲内、例えば、２５～７５℃の範囲内、好ましくは、２５～５０℃の範囲内に制御される。なお、ハウジング１１内の温度は、水素細菌の属種により生育の最適温度は異なるため、水素細菌の属種により適宜好適な範囲に設定される。
【0108】
また、温度制御により、ハウジング１１の室内の湿度を所定の範囲内、例えば、３０％～８０％範囲内に制御することが可能となる。特に、こうした湿度制御により、ハウジング１１内の細菌担体１３を湿潤状態に維持し、所定の温度下で湿潤状態にある細菌担体１３上での水素細菌の培養を可能としている。なお、温度制御によって湿度制御が可能であるが、所定の範囲の温度制御で所定の湿度が得られない場合、加湿装置等によって湿度制御を行ってもよい。即ち、ハウジング１１内の温度及び湿度情報が入力されたマイクロコンピュータからなる制御装置２５の出力を加湿装置に入力するようにしてもよい。加湿装置は、水蒸気を発生するものであり、加湿装置によっても、ハウジング１１の室内の湿度を所定の範囲に制御できるようにして、ハウジング１１内の細菌担体１３を湿潤状態に維持するようにしてもよい。また、培養液１５を補充、追加することでもハウジング１１の室内の湿度を所定の範囲に制御できるようにしてもよい。このとき、ハウジング１１内の温度及び湿度情報が入力されたマイクロコンピュータからなる制御装置２５の出力を培養液１５が収容された貯留部２７に入力し、制御装置２５のプログラム制御で貯留部２７の培養液１５をハウジング１１内に補充、追加するようにしてもよい。
【0109】
更に、本発明を実施する場合には、工場からの廃熱の温度エネルギを利用して温度制御してもよい。また、排気部４０は、後述するように、ファン、ブロア等の作動によりハウジング１１の室内の内気を室外に排気するものであり、圧力センサからの情報入力でファン、ブロア等の運転制御によるハウジング１１の内気の排気により、ハウジング１１の室内の圧力を所定の範囲に制御することが可能となる。
【0110】
こうして、リアクタ部１０のハウジング１１の室内は、マイクロコンピュータからなる制御装置２５のプログラム制御或いはマイクロコンピュータ等の電気エネルギを使用しない管理によって所定の温度及び湿度に維持されることにより、所定の温度下で湿潤状態にある細菌担体１３上での水素細菌の培養を可能とし、水素細菌による水素や二酸化炭素の継続的な消費を可能とする。また、リアクタ部１０のハウジング１１の室内の圧力も、マイクロコンピュータからなる制御装置２５のプログラム制御或いはマイクロコンピュータ等の電気エネルギを使用しない管理によって一定に制御されることにより、ハウジング１１内の増圧を抑え、高圧による水素細菌の不活性化、増殖の停止を防止して、水素及び二酸化炭素の継続的な消費を可能とする。
【0111】
更に、リアクタ部１０では、ハウジング１１内の培養液１５中にｐＨセンサを設置してｐＨセンサにより培養液１５のｐＨを検出しｐＨを管理してもよい。このとき、ｐＨセンサで検出したｐＨの情報をマイクロコンピュータからなる制御装置２５に入力するようにしてもよい。マイクロコンピュータからなる制御装置２５に入力されたｐＨの情報を、培養液１５の補充または無機塩等の栄養基質成分の補充やｐＨの中和に使用することができる。
【0112】
特に、培養液１５に溶存した二酸化炭素や水素細菌の産生物によるｐＨ低下は、水素細菌の水素や二酸化炭素等の取り込み、即ち、生育、増殖に影響するから、培養液１５の補充または無機塩等の栄養基質成分の補充やｐＨの中和成分の添加、補充により、培養液１５のｐＨを所定の範囲、例えば、ｐＨ２．０～１２．０、好ましくは、ｐＨ４．０～９．５、より好ましくは、ｐＨ６．５～７．５に制御、維持するのが好ましい。
このとき、培養液１５のｐＨ情報が入力されたマイクロコンピュータからなる制御装置２５の出力を、培養液１５、無機塩等の栄養基質成分、またはｐＨの中和成分を収容した貯留部２７に入力し、制御装置２５のプログラム制御により貯留部２７から培養液１５、無機塩等の栄養基質成分、またはｐＨの中和成分が培養液１５に添加、補充されるようしてもよい。なお、ｐＨの中和成分としては、例えば、アンモニア等が使用できる。アンモニアであれば、水素細菌によって資化された培養液１５中の消費された窒素源を補うこともできる。
このとき、培養液１５のｐＨ情報が入力されたマイクロコンピュータからなる制御装置２５の出力を、培養液１５、無機塩等の栄養基質成分、またはｐＨの中和成分を収容した貯留部２７に入力し、制御装置２５のプログラム制御により貯留部２７から培養液１５、無機塩等の栄養基質成分、またはｐＨの中和成分が培養液１５に添加、補充されるようしてもよい。なお、ｐＨの中和成分としては、例えば、アンモニア等が使用できる。アンモニアであれば、水素細菌によって資化された培養液１５中の消費された窒素源を補うこともできる。
【0113】
また、リアクタ部１０では、ハウジング１１内に水位センサを設置してその水位センサにより培養液１５の水位を検出し、管理してもよい。このとき、水位センサで検出した水位の情報をマイクロコンピュータからなる制御装置２５に入力するようにして培養液１５の量を管理してもよい。マイクロコンピュータからなる制御装置２５に入力された水位の情報を、培養液１５の補充に使用することができる。培養液１５の水位の低下は、水素、二酸化炭素等の基質の溶解量の低下、水素細菌の水分、栄養基質の不足等を招き、水素細菌の水素や二酸化炭素等の基質の取り込み、即ち、生育、増殖に影響するから、ハウジング１１内で培養液１５の水位が所定以下に減少したら、培養液１５を追加、補充するのが好ましい。なお、水素や二酸化炭素の処理量等に応じてハウジング内１１に収容される培養液１５の量、水位等が決定される。
このとき、培養液１５の水位情報が入力されたマイクロコンピュータからなる制御装置２５の出力を、培養液１５を収容した貯留部２７に入力し、制御装置２５のプログラム制御により貯留部２７から培養液１５が培養液１５に添加、補充されるようしてもよい。
このとき、培養液１５の水位情報が入力されたマイクロコンピュータからなる制御装置２５の出力を、培養液１５を収容した貯留部２７に入力し、制御装置２５のプログラム制御により貯留部２７から培養液１５が培養液１５に添加、補充されるようしてもよい。
【0114】
更に、培養液１５の無機塩等の栄養基質は水素細菌により消費されるから、適宜、栄養基質の成分も補うようにしてもよい。例えば、ハウジング１１内の培養液１５の窒素濃度等を培養液１５中に設置した窒素濃度センサにより検出し、管理してもよい。このとき、その窒素濃度等の情報をマイクロコンピュータからなる制御装置２５に入力して窒素濃度等を管理してもよい。マイクロコンピュータからなる制御装置２５に入力された窒素濃度等の情報を、培養液１５の栄養基質成分の補充に使用して、培養液１５の窒素量等を所定濃度に制御することができる。このとき、培養液１５の窒素濃度等の情報が入力されたマイクロコンピュータからなる制御装置２５の出力を、窒素源等を収容した貯留部２７に入力し、制御装置２５のプログラム制御により貯留部２７から窒素源等が培養液１５に添加、補充されるようしてもよい。
【0115】
加えて、こうして水素細菌を担持した細菌担体１３及び培養液１５を収容したリアクタ部１０のハウジング１１内には、循環扇、ファン、ブロワー等の内気循環手段２１を配設し、それら内気循環手段２１によって、ハウジング１１の室内の内気を循環させるのが好ましい。これより、後述の基質ガス供給部３０から供給された水素、二酸化炭素等の基質ガスが水素細菌に消費されることなく後述の排気部４０から排出されることを防止できる。また、内気循環手段２１によって、ハウジング１１の室内に気流が生じることより、後述の基質ガス供給部３０から供給された水素、二酸化炭素等の基質ガスが万遍なくハウジング１１の室内に行きわたり、水分との接触効率（接触頻度）を高めることができる。このため、ハウジング１１内の循環系の気流は停止することなく、常に動作させるのが好ましい。
【0116】
更に、リアクタ部１０のハウジング１１内の培養液１５においても、攪拌羽等の攪拌手段２３によって、例えば、攪拌速度５０ｒｐｍ～１５００ｒｐｍで攪拌されるようにするのが好ましい。これにより、後述する基質ガス供給部３０から供給された水素、二酸化炭素等の基質ガスが培養液１５に溶解しやすくなり、水素細菌による水素及び二酸化炭素の消費効率を高めることができる。
【0117】
更に、本実施の形態の環境浄化装置１には、リアクタ部１０に接続し、リアクタ部１０のハウジング１１内に水素（Ｈ2）及び二酸化炭素（ＣＯ2）を供給する基質ガス供給部３０が設けられている。また、必要に応じ、即ち、水素細菌が好気的に水素を酸化するものでは、基質ガス供給部３０で酸素（Ｏ2）も供給する。ここでは、好気的に水素を酸化する水素細菌、即ち、酸素を電子受容体として利用する水素細菌を用いる例で説明する。
図１に示すように、本実施の形態の基質ガス供給部３０は、工場等から排出された副生水素等を含んだ水素排ガス３１Ｇを供給する水素排ガス供給部３１と、工場等から排出された二酸化炭素等を含んだ燃焼排ガス３２Ｇと、ハウジング１１の室外の外気、即ち、空気３３Ｇを供給する空気供給部３３とから構成され、それら水素排ガス供給部３１、燃焼排ガス３２及び空気供給部３３にてハウジング１１内のヘッドスペース（気相空間）に水素、二酸化炭素及び酸素の基質ガスを供給する。
図１に示すように、本実施の形態の基質ガス供給部３０は、工場等から排出された副生水素等を含んだ水素排ガス３１Ｇを供給する水素排ガス供給部３１と、工場等から排出された二酸化炭素等を含んだ燃焼排ガス３２Ｇと、ハウジング１１の室外の外気、即ち、空気３３Ｇを供給する空気供給部３３とから構成され、それら水素排ガス供給部３１、燃焼排ガス３２及び空気供給部３３にてハウジング１１内のヘッドスペース（気相空間）に水素、二酸化炭素及び酸素の基質ガスを供給する。
【0118】
水素排ガス供給部３１は、例えば、化学製品を製造する化学工場等から排出された副生水素等を含んだ水素排ガス３１Ｇをハウジング１１内のヘッドスペース（気相空間）に供給する供給路であり、工場等から接続されるパイプライン等の管路３１ａ及びハウジング１１内に副生水素等を含んだ水素排ガス３１Ｇを送り込むファン（送風機、ブロア）Ｆ31等から構成される。
工場等から排出された副生水素とは、例えば、苛性ソーダ、塩素ガス、エチレン等の製造時、コークスの精製時、石油精製時、化学製品を製造する際のシリコーンの脱水素縮合反応時、化学エッジング処理時、ダイカスト処理時等で副次的に生産される水素である。
これら化学製品等の製造時に副次的に生産された副生水素を含む水素排ガス３１Ｇには、副生水素ガスの他、燃焼によるまたは副次的な二酸化炭素ガスが含まれていることもある。
工場等から排出された副生水素とは、例えば、苛性ソーダ、塩素ガス、エチレン等の製造時、コークスの精製時、石油精製時、化学製品を製造する際のシリコーンの脱水素縮合反応時、化学エッジング処理時、ダイカスト処理時等で副次的に生産される水素である。
これら化学製品等の製造時に副次的に生産された副生水素を含む水素排ガス３１Ｇには、副生水素ガスの他、燃焼によるまたは副次的な二酸化炭素ガスが含まれていることもある。
【0119】
また、燃焼排ガス供給部３２は、例えば、工場等から排出された二酸化炭素を含んだ燃焼排ガス３２Ｇをハウジング１１内のヘッドスペース（気相空間）に供給する供給路であり、工場等から接続されるパイプライン等の管路３２ａ及びハウジング１１内に二酸化炭素等を含んだ燃焼排ガス３２Ｇを送り込むファン（送風機、ブロア）Ｆ32等から構成される。
工場等から排出された二酸化炭素を含んだ燃焼排ガス３２Ｇとは、工場等で燃料を燃焼させたときに生じるガスで、燃料の燃焼で生じる二酸化炭素を含んだものである。この燃焼排ガス３２Ｇには、燃焼に使用されなかった酸素（余剰酸素）が含まれていることもある。
工場等から排出された二酸化炭素を含んだ燃焼排ガス３２Ｇとは、工場等で燃料を燃焼させたときに生じるガスで、燃料の燃焼で生じる二酸化炭素を含んだものである。この燃焼排ガス３２Ｇには、燃焼に使用されなかった酸素（余剰酸素）が含まれていることもある。
【0120】
更に、空気供給部３３は、ハウジング１１の室外の空気（外気）３３Ｇをハウジング１１内のヘッドスペース（気相空間）に供給する供給路であり、ファン（送風機、ブロア）Ｆ33を設けハウジング１１の室外の空気３３Ｇを吸気する構成であればよい。空気３３Ｇには、当然、酸素、二酸化炭素及び水素の各ガスが含まれている。
【0121】
なお、リアクタ部１０のハウジング１１内に水素排ガス３１Ｇ、燃焼排ガス３２Ｇ、空気３３Ｇを供給する各ファン（送風機、ブロア）Ｆ31,Ｆ32,Ｆ33は、インバータ制御による回転数制御等によって風量制御が自在なものを用いてもよい。例えば、工場の生産が止まる夜間等、排ガスの供給量の変動等に対応して、各ガスの供給量の調節を行うことで、水素細菌の生育に好適なガス環境濃度の調節を可能とする。また、各ガスの供給量が少なくて済むときには、回転速度を落としてエネルギ消費の節約（省エネ運転）を可能とする。
【0122】
こうして、本実施の形態の基質ガス供給部３０では、主に副生水素を含んだ水素排ガス３１Ｇを供給する水素排ガス供給部３１の構成と、主に二酸化炭素を含んだ燃焼排ガス３２Ｇを供給する燃焼排ガス供給部３２の構成と、空気３３を供給する空気供給部３３の構成とを有し、ハウジング１１内のヘッドスペース（気相空間）に水素排ガス３１Ｇ、燃焼排ガス３２Ｇ及び空気３３Ｇの供給により水素、二酸化炭素及び酸素を供給している。
【0123】
基質ガス供給部３０では、ハウジング１１内の水素濃度が、好ましくは、２０～９０％、より好ましくは、５０～９０％、更に好ましくは、７０～９０％、酸素濃度が、好ましくは、５～６０％、より好ましくは、５～４０％、更に好ましくは、５～２５％、二酸化炭素濃度が、好ましくは、５～６０％、より好ましくは、５～４０％、更に好ましくは、５～２５％の範囲内となるように供給する。
【0124】
水素、二酸化炭素及び酸素の供給源である工場等から排出された排ガス３１Ｇ，３２Ｇやハウジング１１の室外の空気３３Ｇは、それを直接供給してもよいし、フィルタ等による不純物の除去処理や、滅菌処理を行ったものを供給してもよいし、濃縮・分離器等により水素、二酸化炭素または酸素ガスが濃縮、高濃度化されたものを供給してもよい。即ち、必要に応じ、基質ガス供給部３０では、水素排ガス供給部３１の構成や、燃焼排ガス供給部３２の構成や、空気供給部３３の構成において、不純物や雑菌を除去したり水素、二酸化炭素、酸素の各分圧（濃度、純度）を高めたりするために、各種フィルタ、濃縮装置、分離装置（分離膜）等を配設し、フィルタ等による不純物の除去処理や、滅菌処理を行ったものをハウジング１１内に供給してもよいし、濃縮・分離器等により水素、二酸化炭素または酸素ガスが濃縮、高濃度化されたものをハウジング１１内に供給してもよい。
【0125】
例えば、工場からの副生水素を含む水素排ガス３１Ｇまたは空気３３Ｇ中に含まれる水素を分離、濃縮する手段としては圧力スイング吸着法（Pressure Swing Adsorption、ＰＳＡ）や、水素を選択的に透過する高分子膜やパラジウム合金膜等を用いた水素分離膜法、深冷分離法等がある。また、工場からの水素排ガス３１Ｇや燃焼排ガス３２Ｇまたは空気３３Ｇ中に含まれる二酸化炭素を分離、濃縮する手段としては、二酸化炭素を選択的に吸収できるアルカリ性溶液を用いた化学吸収法、二酸化炭素を選択的に透過する高分子膜やセラミック膜等を用いた膜分離法、圧力スイング吸着法、深冷分離法等がある。更に、工場からの燃焼排ガス３２Ｇや空気３３Ｇ中に含まれる酸素を分離、濃縮する手段としては、ゼオライト等を用いた吸着法、深冷分離法、高分子膜やセラミック膜等の膜分離法等がある。
また、例えば、燃焼排ガス３２Ｇ中に還元力の強い一酸化炭素（ＣＯ）が多く含まれる場合等には、水素細菌の増殖を阻害する可能性もある。この場合には、一酸化炭素を除去した排ガス３２Ｇの供給が望ましい。なお、リアクタ部１０へのそれら排ガス３１Ｇ，３２Ｇの供給や空気３３Ｇの供給は、バッチ式で行うこともできるが、水素細菌の生育、増殖や、水素細菌による二酸化炭素、酸素の消費効率等から、連続的に行うことが好ましい。
また、例えば、燃焼排ガス３２Ｇ中に還元力の強い一酸化炭素（ＣＯ）が多く含まれる場合等には、水素細菌の増殖を阻害する可能性もある。この場合には、一酸化炭素を除去した排ガス３２Ｇの供給が望ましい。なお、リアクタ部１０へのそれら排ガス３１Ｇ，３２Ｇの供給や空気３３Ｇの供給は、バッチ式で行うこともできるが、水素細菌の生育、増殖や、水素細菌による二酸化炭素、酸素の消費効率等から、連続的に行うことが好ましい。
【0126】
更に、本実施の形態の環境浄化装置１には、ハウジング１１の室内の圧力を調節する圧力調節部として、リアクタ部１０に接続し、ハウジング１１の室内の内気を室外に排出する排気部４０が設けられている。
本実施の形態の排気部４０は、ハウジング１１の上方でハウジング１１の室内の内気を室外に排出する排出路であり、ファン（送風機、ブロア）Ｆ41を設けハウジング１１の室内の内気を吸気し室外に排出する構成であればよい。ハウジング１１の室内に吸気ダクト等を設けてもよい。
本実施の形態の排気部４０は、ハウジング１１の上方でハウジング１１の室内の内気を室外に排出する排出路であり、ファン（送風機、ブロア）Ｆ41を設けハウジング１１の室内の内気を吸気し室外に排出する構成であればよい。ハウジング１１の室内に吸気ダクト等を設けてもよい。
【0127】
こうしたハウジング１１の室内の内気を室外に排出する排気部４０を設けることにより、ハウジング内の気圧を一定の範囲内に制御自在として、水素細菌による水素及び二酸化炭素の消費を維持できる。なお、ハウジング１１の室内の内気の排出は、連続的に行うこともできるし、間欠的であってもよく、特に、ハウジング１１の室内の圧力の所定以上に上昇したときに、ファン（送風機、ブロア）Ｆ41を作動させハウジング１１の室内の内気を室外に排出するようにしてもよい。これにより、未利用の水素、二酸化炭素、及び酸素のハウジング１１の室外への排出量を抑え、供給された水素、二酸化炭素、及び酸素を無駄なく有効に利用して水素細菌の培養を維持できる。
【0128】
このとき、排気部４０では、ハウジング１１の室内の内気を室外に排出する排気路（排気管路）を分岐し、その分岐した一方に、循環系のファン（送風機、ブロア）Ｆ42を配設し、そのファン（送風機、ブロア）Ｆ42の出力をリアクタ部１０のハウジング１１内に入力する構成とする循環路４２を形成してもよい。即ち、排気部４０は、ハウジング１１から排出された内気の一部を大気中に排出する大気排出路４１の構成と、ハウジング１１から排出された内気の一部を循環系のファン（送風機、ブロア）Ｆ42を用いてハウジング１１の室内に戻して循環させる循環路４２の構成としてもよい。このような排気部４０では、ハウジング１１から排出された内気排気量のうち、大気排出路４１から大気に排出させる大気排気量との差が循環路４２からハウジング１１内に供給される。但し、ハウジング１１の室内の圧力が所定値を上回る場合には、循環系のファン（送風機、ブロア）Ｆ42の動作を停止し、或いは、循環系のファン（送風機、ブロア）Ｆ42を常に動作させても、循環量よりも、排気部４０から大気中に排出される内気の排出量を絶対的に大きくし、ハウジング１１内の内気が所定の気圧に維持できるようにする。
なお、循環路４１のハウジング１１内への入力は、基質ガス供給部３０の構成、例えば、空気供給部３３の構成にまとめてよいし、それとは別にしてもよい。
なお、循環路４１のハウジング１１内への入力は、基質ガス供給部３０の構成、例えば、空気供給部３３の構成にまとめてよいし、それとは別にしてもよい。
【0129】
こうしたハウジング１１から排出された内気の一部を再びハウジング１１内に供給する循環路４２の形成により、例えば、副生水素を含んだ水素排ガス供給部３１からの水素の供給量に変動があり、ハウジング１１内への水素供給量が少なくなったときでも、未利用の水素の大気中への排出を抑えて無駄なく有効に利用して水素細菌の増殖を維持し、排ガス３１Ｇ，３２Ｇの組成や供給量による影響を少なくして、ガス効率の低下を防止することが可能となる。また、循環路４２を常に動作させている場合には、ハウジング１１の室内の内気が循環する気流が形成されるから、水素、二酸化炭素及び酸素の基質ガスと水分との接触効率（接触頻度）を高めることができる。
【0130】
このように構成された本実施の形態の環境浄化装置１によれば、基質ガス供給部３０の水素排ガス供給部３１に設けたファン（送風機、ブロア）Ｆ31の駆動により、水素排ガス供給部３１からリアクタ部１０のハウジング１１室内のヘッドスペース（気相空間）に水素や二酸化炭素を含んだ水素排ガス３１Ｇが供給され、また、基質ガス供給部３０の燃焼排ガス供給部３２に設けたファン（送風機、ブロア）Ｆ32の駆動により、燃焼排ガス供給部３２からリアクタ部１０のハウジング１１室内のヘッドスペース（気相空間）に二酸化炭素や酸素を含んだ燃焼排ガス３２Ｇが供給され、更に、基質ガス供給部３０の空気供給部３３に設けたファン（送風機、ブロア）Ｆ33の駆動により、空気供給部３３からリアクタ部１０のハウジング１１室内のヘッドスペース（気相空間）に酸素、二酸化炭素及び水素を含んだ空気３３Ｇが供給される。
【0131】
そして、リアクタ部１０のハウジング１１内には、水素細菌の培養液１５が所定の水位で充填され、更に、水素細菌を担持した細菌担体１３の下方の一部が培養液１５に浸漬した状態で設置されており、細菌担体１３が培養液１５を吸水して湿潤状態にあるから、ハウジング１１の室内に供給された水素排ガス３１Ｇ、燃焼排ガス３２Ｇ、及び空気３３Ｇに含まれている水素、酸素及び二酸化炭素は、培養液１５や細菌担体１３中の水分やハウジング１１内のヘッドスペース（気相空間）の湿気の水分に溶け、それらガスが溶存した水分を細菌担体１３上の水素細菌が摂取することにより、水素細菌に取り込まれることになる。
【0132】
即ち、好気的に水素を酸化する水素細菌によれば、資化した酸素を電子受容体として用いて遊離の水素を好気的に酸化し（資化し）、更に、その反応によって生じるエネルギを使用して炭素源の二酸化炭素（炭酸ガス）を資化し、また、培養液１５中の無機塩等の無機栄養基質も資化して、生育、増殖するものであるから、ハウジング１１の室内に供給された水素、二酸化炭素及び酸素、また、無機塩等の無機栄養基質の存在下で、酸素を利用して水素を好気的に酸化し、更に、その酸化エネルギを利用して二酸化炭素を吸収し、炭酸固定を行うことで、生育、増殖する。なお、好気的に水素を酸化する水素細菌では、好気呼吸で二酸化炭素も生じるが、呼吸による発生量は炭酸固定量より少ないものである。
【0133】
こうして本実施の形態の環境浄化装置１によれば、細菌担体１３に担持させた水素細菌が水素及び二酸化炭素を消費するから、副生水素等の水素ガスを利用して周囲環境の二酸化炭素の削減化を図ることが可能である。
副生水素を燃料電池等として有効利用する場合には発電量の安定性や燃料電地スタックを劣化させる等の電池の品質問題があるのに対し、このように細菌担体１３に担持させた水素細菌の培養により水素及び二酸化炭素の消費を行うもの、即ち、副生水素を水素細菌に消費させるものでは、供給されたガスに含まれた二酸化炭素や水素を水素細菌が選択的に使用するものであるから、副生水素を含んだ水素排ガス３１Ｇの水素の純度が低かったり、ガス組成や供給量が不安定で変動があったりしても、燃料電池等のような品質の問題が生じ難い。水素の純度が低く、供給量が不安定な水素排ガス３１Ｇでも、それに含まれる副生水素を利用して二酸化炭素を消費する環境浄化に有効活用することができる。
副生水素を燃料電池等として有効利用する場合には発電量の安定性や燃料電地スタックを劣化させる等の電池の品質問題があるのに対し、このように細菌担体１３に担持させた水素細菌の培養により水素及び二酸化炭素の消費を行うもの、即ち、副生水素を水素細菌に消費させるものでは、供給されたガスに含まれた二酸化炭素や水素を水素細菌が選択的に使用するものであるから、副生水素を含んだ水素排ガス３１Ｇの水素の純度が低かったり、ガス組成や供給量が不安定で変動があったりしても、燃料電池等のような品質の問題が生じ難い。水素の純度が低く、供給量が不安定な水素排ガス３１Ｇでも、それに含まれる副生水素を利用して二酸化炭素を消費する環境浄化に有効活用することができる。
【0134】
特に、本実施の形態の環境浄化装置１は、水素細菌等の化学独立栄養細菌によって水素及び二酸化炭素を消費するものであり、藻類、シアノバクテリア等の光合成微生物による光合成を利用した二酸化炭素の消費、つまり、光合成を利用した炭素固定を行う場合と異なり、十分な光を得るための大規模で広大な受光面積、設置面積を必要としない。このため、明所、暗所を問わず設置できるうえ、小型化が可能であり、省スペース及び低コストで水素及び二酸化炭素を処理できる。殊に、炭素固定を行う独立栄養細菌のなかでも水素細菌は、光エネルギ（光合成）を利用した炭素固定に比べ、炭素固定を行うエネルギ効率が良くて、増殖速度が速い種属もあり、炭素固定効率を高くできるため、水素及び二酸化炭素の消費効率を高くできる。
【0135】
更に、水素細菌であれば、その培養に特殊な栄養基質も必要なく、入手容易な安価な材料で済む。特に、本実施の形態では、湿潤状態とした細菌担体１３上で水素細菌を培養するものであるから、基質ガス溶解のためのバブリング等を含め液体管理に多大なエネルギを必要とする液体培養と比較し、省エネ設計を可能とする。また、培養液１５のｐＨ等の成分変動の影響が少なく、菌体量を多くする（菌体濃度を高める）ことが可能であり、水素細菌や培養液１５の交換頻度の手間が少なくて済み、水素細菌による水素及び二酸化炭素の消費効率も高くできる。
加えて、水素細菌では栄養要求も単純であり、細菌担体１３上で水素細菌を担持して培養しているうえ、水素が高濃度で存在する培養条件下では、リアクタ部１０でコンタミによる雑菌の繁殖も生じ難く、有害物も排出しないから、メンテナンスや管理が容易で、培養液１５の廃棄処理も複雑化しない。即ち、水素濃度が高い環境では、他の菌の生育も抑えられ、水素細菌を優先的に培養できるから、排ガス３１Ｇ，３２Ｇや空気３３Ｇのフィルタ除菌等は必ずしも必要ではなく、基質ガス供給部３０を簡易な構成にできる。
故に、本実施の形態の環境浄化装置１によれば、省エネ設計が可能で、維持コストも低コストで済み、管理も容易である。
加えて、水素細菌では栄養要求も単純であり、細菌担体１３上で水素細菌を担持して培養しているうえ、水素が高濃度で存在する培養条件下では、リアクタ部１０でコンタミによる雑菌の繁殖も生じ難く、有害物も排出しないから、メンテナンスや管理が容易で、培養液１５の廃棄処理も複雑化しない。即ち、水素濃度が高い環境では、他の菌の生育も抑えられ、水素細菌を優先的に培養できるから、排ガス３１Ｇ，３２Ｇや空気３３Ｇのフィルタ除菌等は必ずしも必要ではなく、基質ガス供給部３０を簡易な構成にできる。
故に、本実施の形態の環境浄化装置１によれば、省エネ設計が可能で、維持コストも低コストで済み、管理も容易である。
【0136】
更に、本実施の形態の環境浄化装置１によれば、水素、二酸化炭素等を資化する水素細菌では、その菌体内或いは菌体外に、培養液１５に所定の栄養基質を含んだ条件下、貧栄養条件下、形質転換体等で、酸（例えば、ポリヒドロキシアルカン酸（ＰＨＡ）、ポリヒドロキシ酪酸（ＰＨＢ）、４－ヒドロキシ安息香酸（ＰＨＢＡ）、ヒドロキシイソブチル酸、ヒドロキシ酪酸、メチルクエン酸、乳酸、カルボン酸、酢酸等）、多糖類、アミノ酸・ペプチド・蛋白質（例えば、リジン、アルギニン、トリプトファン，メチオニン、シアノフィシン、有機リン加水分解酵素等）、脂肪酸（例えば、直鎖飽和脂肪酸等）、アミン、エステル（例えば、ラクトン、リン酸エステル等）、核酸、酵素、ビタミン類、生理活性物質、バイオプラスチック（ポリエステル等）等の有機資源を産生することもできるから、培養した水素細菌の菌体を回収して、その菌体から上述の酸、蛋白質、バイオプラスチック（ポリエステル等）等の有用資源を抽出、分離することで、酸や蛋白質等の有用資源を供給することも可能である。即ち、水素を酸化したエネルギで温室効果ガスである二酸化炭素を炭酸固定すると共に、それらを有用資源に変換することも可能である。
【0137】
そして、本実施の形態の環境浄化装置１によれば、細菌担体１３上の水素細菌が飽和状態となった際には、ハウジング１１内から細菌担体１３を収納したカートリッジ１７を取り出し、新たに水素細菌が担持された細菌担体１３を収納したカートリッジ１７と交換することで、水素細菌により水素及び二酸化炭素を持続的に消費することが可能である。
回収した細菌担体１３は、それを所定の溶液に投入、攪拌する等の処理を行い、所定の溶液中に水素細菌の菌体を回収し、更に、洗浄、滅菌（除菌）等すれば、再度、新たな水素細菌を担持する細菌担体１３として再利用することもできる。特に、上述したように、細菌担体１３（１３-1，１３-2,・・・,１３-n）を所定間隔で配置してカートリッジ１７に設置、固定するものでは、細菌担体１３（１３-1，１３-2,・・・,１３-n）同士の接触摩擦による摩耗もないから、繰り返しの利用に適する。よって、環境浄化装置１の維持も低コストで済む。また、このとき回収した水素細菌の菌体の一部を、細菌担体１３に接種する種菌として利用してもよい。細菌担体１３から回収された水素細菌を含んだ溶液は滅菌（除菌）処理して廃棄することも可能であるし、それを遠心分離し、得られた沈殿物を適宜抽出処理することにより、有用資源を得ることも可能である。
回収した細菌担体１３は、それを所定の溶液に投入、攪拌する等の処理を行い、所定の溶液中に水素細菌の菌体を回収し、更に、洗浄、滅菌（除菌）等すれば、再度、新たな水素細菌を担持する細菌担体１３として再利用することもできる。特に、上述したように、細菌担体１３（１３-1，１３-2,・・・,１３-n）を所定間隔で配置してカートリッジ１７に設置、固定するものでは、細菌担体１３（１３-1，１３-2,・・・,１３-n）同士の接触摩擦による摩耗もないから、繰り返しの利用に適する。よって、環境浄化装置１の維持も低コストで済む。また、このとき回収した水素細菌の菌体の一部を、細菌担体１３に接種する種菌として利用してもよい。細菌担体１３から回収された水素細菌を含んだ溶液は滅菌（除菌）処理して廃棄することも可能であるし、それを遠心分離し、得られた沈殿物を適宜抽出処理することにより、有用資源を得ることも可能である。
【0138】
ところで、上記実施の形態では、水素、二酸化炭素及び酸素の供給源として水素排ガス３１Ｇ、燃焼排ガス３２Ｇ及び空気３３Ｇを供給する事例で説明したが、本発明を実施する場合には、水素、二酸化炭素及び酸素の供給源は、それらに限定されず、他の供給源を追加してもよいし、水素、二酸化炭素及び酸素を供給できれば、燃焼排ガス３２Ｇの供給源を省略することもできるし、他の供給源を使用してもよい。例えば、副生水素の処理量によっては、燃焼排ガス３２Ｇの供給を省略してもよく、水素排ガス３１Ｇ及び空気３３Ｇの供給源のみで、水素、二酸化炭素及び酸素を供給してもよい。また、水素の供給源としては、例えば、工場等で天然ガスや石油等の化石燃料から水蒸気改質または部分酸化改質で製造された水素ガスや、水の電気分解により製造された水素ガスや、メタノールまたはエタノールの改質で製造された水素ガス等を供給することもできる。更に、二酸化炭素の供給源としては、例えば、製鉄時や石油化学製品の製造時、或いはその他の製品を製造する際に、副次的に発生する二酸化炭素を含む排ガスを供給することもできる。加えて、酸素の供給源としては、水の電気分解等で副次的に発生する酸素を含み、工場等から排出される排ガスを供給することもできる。
また、例えば、培養液１５中に炭酸水素ナトリウム等の炭酸塩（炭酸水素イオン、炭酸イオン）を含有させ、それを水素細菌の二酸化炭素源として利用してもよい。水素排ガス３１Ｇ、燃焼排ガス３２Ｇ、空気３３Ｇ等の水素、二酸化炭素及び酸素の供給源であるガスは、予め混合し、水素、二酸化炭素及び酸素の混合ガスをハウジング１１内に供給するようにしてもよい。
また、例えば、培養液１５中に炭酸水素ナトリウム等の炭酸塩（炭酸水素イオン、炭酸イオン）を含有させ、それを水素細菌の二酸化炭素源として利用してもよい。水素排ガス３１Ｇ、燃焼排ガス３２Ｇ、空気３３Ｇ等の水素、二酸化炭素及び酸素の供給源であるガスは、予め混合し、水素、二酸化炭素及び酸素の混合ガスをハウジング１１内に供給するようにしてもよい。
【0139】
また、上記実施の形態では、水素排ガス３１Ｇ、燃焼排ガス３２Ｇ及び空気３３をハウジング１１の室内上方の気相（ヘッドスペース）に供給する事例で説明したが、本発明を実施する場合には、図５に示した本実施の形態の変形例１に係る環境浄化装置１００として説明するように、水素排ガス３１Ｇ、燃焼排ガス３２Ｇ及び空気３３Ｇをハウジング１１へ送り込み、ポンプまたはコンプレッサＰ31，Ｐ32,Ｐ33による圧縮を介してハウジング１１内の培養液１５中に配設した散気管３１ｂ，３２ｂ，３３ｂから水素排ガス３１Ｇ、燃焼排ガス３２Ｇ及び空気３３Ｇを培養液１５中に供給するようにしてもよい。
なお、以下で説明する変形例１及び変形例２に係る環境浄化装置１００，２００においては、基質ガス供給部３０以外の構成は、上記実施の形態の説明と同じであるから、ここでは重複する説明は省略し、相違する点のみ説明する。また、図５及び図６においては、上記実施の形態で説明した貯留部２７等は、省略してある。
なお、以下で説明する変形例１及び変形例２に係る環境浄化装置１００，２００においては、基質ガス供給部３０以外の構成は、上記実施の形態の説明と同じであるから、ここでは重複する説明は省略し、相違する点のみ説明する。また、図５及び図６においては、上記実施の形態で説明した貯留部２７等は、省略してある。
【0140】
図５に示すように、本変形例１に係る基質ガス供給部３０では、水素排ガス３１Ｇ、燃焼排ガス３２Ｇ及び空気３３Ｇをハウジング１１内の培養液１５中に供給する供給路である。
本変形例１において、工場等から排出された副生水素を含んだ水素排ガス３１Ｇを供給する水素排ガス供給部３１は、主に、工場等から接続されるパイプラインや配管等の管路３１ａと、管路３１ａの途中に配設されハウジング１１に副生水素等を含んだ水素排ガス３１Ｇを送り込むファン（送風機、ブロア）Ｆ31と、同じく管路３１ａの途中に配設されファン（送風機、ブロア）Ｆ31から送風された空気を圧縮しハウジング１１内の培養液１５中に配設した散気管３１ｂに送り込むポンプまたはコンプレッサＰ31と、ハウジング１１内の培養液１５に配設した散気管３１ｂとから構成される。
本変形例１において、工場等から排出された副生水素を含んだ水素排ガス３１Ｇを供給する水素排ガス供給部３１は、主に、工場等から接続されるパイプラインや配管等の管路３１ａと、管路３１ａの途中に配設されハウジング１１に副生水素等を含んだ水素排ガス３１Ｇを送り込むファン（送風機、ブロア）Ｆ31と、同じく管路３１ａの途中に配設されファン（送風機、ブロア）Ｆ31から送風された空気を圧縮しハウジング１１内の培養液１５中に配設した散気管３１ｂに送り込むポンプまたはコンプレッサＰ31と、ハウジング１１内の培養液１５に配設した散気管３１ｂとから構成される。
【0141】
このような本変形例１に係る水素排ガス供給部３１によれば、化学製品を製造する化学工場等から排出された副生水素を含む水素排ガス３１Ｇは、管路３１ａを介し、ファン（送風機、ブロア）Ｆ31及びポンプまたはコンプレッサＰ31によってハウジング１１内の培養液１５中に配設した散気管３１ｂに圧送され、散気管３１ｂから微細気泡化されて培養液１５中に噴出される。
【0142】
また、本変形例１において、工場等から排出された二酸化炭素を含んだ燃焼排ガス３２Ｇを供給する燃焼排ガス供給部３２も、主に、工場等から接続されるパイプライン、配管等の管路３２ａと、管路３２ａの途中に配設されハウジング１１に二酸化炭素等を含んだ燃焼排ガス３２Ｇを送り込むファン（送風機、ブロア）Ｆ32と、同じく管路３２ａの途中に配設されファン（送風機、ブロア）Ｆ32から送風された空気を圧縮しハウジング１１内の培養液１５中に配設した散気管３２ｂに送り込むポンプまたはコンプレッサＰ32と、ハウジング１１内の培養液１５に配設した散気管３２ｂとから構成される。
【0143】
このような本変形例１に係る燃焼排ガス供給部３２によれば、工場等から排出された二酸化炭素を含む燃焼排ガス３２Ｇも、管路３２ａを介し、ファン（送風機、ブロア）Ｆ32及びポンプまたはコンプレッサＰ32によってハウジング１１内の培養液１５中に配設した散気管３２ｂに圧送され、散気管３２ｂから微細気泡化されて培養液１５中に噴出される。
【0144】
更に、本変形例１において、ハウジング１１の室外の外気、即ち、空気３３Ｇを供給する空気供給部３３は、外気中から取り入れた空気をハウジング１１内の培養液１５中に配設した散気管３３ｂに送り込むポンプまたはコンプレッサＰ33と、ポンプまたはコンプレッサＰ33からの空気３３Ｇを散気管３３ｂに送り込む配管等の管路３３ａと、ハウジング１１内の培養液１５に配設した散気管３３ｂとから構成される。
【0145】
このような本変形例１に係る空気供給部３３によれば、ハウジング３１の室外の外気である空気３３Ｇは、管路３３ａを介し、ポンプまたはコンプレッサＰ33によってハウジング１１内の培養液１５中に配設した散気管３３ｂに圧送され、散気管３３ｂから微細気泡化されて培養液１５中に噴出される。
【0146】
こうして、本変形例１に係る環境浄化装置１００の基質ガス供給部３０では、管路３１ａを介し、ファン（送風機、ブロア）Ｆ31及びポンプまたはコンプレッサＰ31を用いた圧送によってハウジング１１内の培養液１５中に配設した散気管３１ｂから副生水素等を含む水素排ガス３１Ｇを培養液１５中に噴出させて供給する水素排ガス供給部３１の構成と、管路３２ａを介し、ファン（送風機、ブロア）Ｆ32及びポンプまたはコンプレッサＰ32を用いた圧送によってハウジング１１内の培養液１５中に配設した散気管３２ｂから二酸化炭素等を含む燃焼排ガス３２Ｇを培養液１５中に噴出させて供給する燃焼排ガス供給部３２の構成と、管路３３ａを介しポンプまたはコンプレッサＰ33を用いた圧送によってハウジング１１内の培養液１５中に配設した散気管３３ｂから空気３３Ｇを培養液１５中に噴出させて供給する空気供給部３３の構成とを有し、ハウジング１１内に収容された培養液１５中に水素排ガス３１Ｇ、燃焼排ガス３２Ｇ及び空気３３Ｇの供給により水素細菌に資化させる水素、二酸化炭素及び酸素を供給している。
【0147】
こうした本変形例１に係る環境浄化装置１００では、ハウジング１１内の培養液１５中に直接水素、二酸化炭素及び酸素を供給するものであり、特に、ポンプまたはコンプレッサＰ31，Ｐ32，Ｐ33を用いて圧送された排ガス３１Ｇ，３２Ｇ及び空気３３Ｇを散気管３１ｂ，３２ｂ，３３ｂから微細気泡化して培養液１５中に噴出させるものであるから、水（培養液１５）への溶解効率を高めることができる。よって、供給量に大きな変動があり供給されるガス量が極端に少なくなるときでも、そのガスの水分への溶解効率を高めて、水素細菌の消費効率の低下、生育、増殖の停止を抑えることができる。
なお、本変形例１では、散気管３１ｂ，３２ｂ，３３ｂを用いたエアレーションで培養液１５に流動が生じ、攪拌されることになるから、攪拌羽等の攪拌手段２３を省略することも可能である。
なお、本変形例１では、散気管３１ｂ，３２ｂ，３３ｂを用いたエアレーションで培養液１５に流動が生じ、攪拌されることになるから、攪拌羽等の攪拌手段２３を省略することも可能である。
【0148】
ところで、本変形例１では、水素、二酸化炭素、酸素の基質ガスの供給は、散気管３１ｂ，３２ｂ，３３ｂからの噴出とする説明としたが、本発明を実施する場合には、それに限定されず、水素、二酸化炭素及び酸素の培養液１５中への供給は、気体透過性膜やエゼクタ等を用い培養液１５中に供給することも可能である。
【0149】
また、本発明を実施する場合には、水への溶解性が比較的低い水素を多く含む水素排ガス３１Ｇのみ培養液１５中に供給し、水への溶解度が高い二酸化炭素及び高濃度になると水素細菌の増殖を阻害する恐れのある酸素を含む燃焼排ガス３２Ｇ及び空気３３Ｇは、ハウジング１１内のヘッドスペース（気相空間）に供給するようにしてもよい。これにより、水素排ガス３１Ｇによる水素供給量に変動があっても、水素の水への溶解効率を高め、各ガスの溶解バランスを維持し、水素細菌の消費効率の低下、生育、増殖の停止を抑えることができる。
【0150】
更に、本発明を実施する場合には、図６に示した本実施の形態の変形例２に係る環境浄化装置２００として、水素排ガス３１Ｇ、燃焼排ガス３２Ｇ及び空気３３Ｇを、水を収容した混合タンク３５で混合し、吸湿させた混合ガス３５ＧをポンプＰ35等を介してハウジング１１へ送り込み、ハウジング１１内のヘッドスペース（気相空間）に供給するようにしてもよい。
【0151】
即ち、本変形例２に係るガス基質供給部３０においては、ファン（送風機、ブロア）Ｆ31を配設した管路３１ａを介して工場等から排出された副生水素を含んだ水素排ガス３１Ｇを混合タンク３５の水中に入力する水素排ガス供給部３１を形成し、また、ファン（送風機、ブロア）Ｆ32を配設した管路３２ａを介して工場等から排出された二酸化炭素を含んだ燃焼排ガス３２Ｇを混合タンク３５の水中に入力する燃焼排ガス供給部３２を形成し、更に、ファン（送風機、ブロア）Ｆ33を用い酸素や二酸化炭素を含んだ空気ガス３３Ｇを混合タンク３５の水中に入力する空気ガス供給部３３を形成し、所定量の水を収容した混合タンク３５の水中に水素排ガス３１Ｇ、燃焼排ガス３２Ｇ及び空気３３Ｇを混合する。そして、配管等の管路３５ａで混合タンク３５とハウジング１１の間を接続し、混合タンク３５のヘッドスペース（気相空間）から、水素排ガス３１Ｇ、燃焼排ガス３２Ｇ及び空気３３Ｇが混合し湿気を含んだ混合ガス３５ＧをポンプＰ35を用いて管路３５ａ介しハウジング１１のヘッドスペース（気相空間）に供給する。
【0152】
こうして、本変形例２に係るガス基質供給部３０においては、混合タンク３５の水に水素排ガス３１Ｇ、燃焼排ガス３２Ｇ及び空気３３Ｇを入力し、攪拌羽等の攪拌手段３９で攪拌させながら溶解させ、その混合タンク３５内のヘッドスペース（気相空間）における吸湿した混合ガス３５Ｇをハウジング１１のヘッドスペース（気相空間）に供給するものであり、混合タンク３５内で水素排ガス３１Ｇ、燃焼排ガス３２Ｇ及び空気３３Ｇを混合し、吸湿させてからハウジング１１のヘッドスペース（気相空間）に供給するものである。
【0153】
こうした本実施の形態の変形例２に係る環境浄化装置２００によれば、含水率の高い湿気を含んだ水素、二酸化炭素及び酸素の混合ガス３５Ｇがハウジング１１のヘッドスペース（気相空間）に供給されることで、細菌担体１３がより湿りやすくなり、水分に溶解した水素、二酸化炭素及び酸素が細菌担体１３上の水素細菌に取り込まれやすくなる。よって、水素及び二酸化炭素の消費効率を上げることが可能となる。
【0154】
なお、本発明を実施する場合には、水素、二酸化炭素及び酸素の混合ガス３５Ｇは、上記変形例１のときと同様に、散気管を介してハウジング１１内の培養液１５中に供給するようにしてもよい。
【0155】
以上説明してきたように、上記実施の形態の環境浄化装置１及びその変形例１，２に係る環境浄化装置１００，２００は、化学独立栄養細菌としての水素細菌、及び、無機塩を含有した水素細菌の培養液１５をハウジング１１内に含んだリアクタ部１０と、リアクタ部１０のハウジング１１内に水素細菌の基質として水素（Ｈ2）、二酸化炭素（ＣＯ2）及び酸素（Ｏ2）を供給する基質ガス供給部３０と、リアクタ部１０のハウジング１１の室内の圧力を調節する圧力調節部としての排気部４０とを具備するものである。
【0156】
したがって、上記実施の形態の環境浄化装置１及びその変形例１，２に係る環境浄化装置１００，２００によれば、無機塩を含んだ水素細菌の培養液１５と、培養液１５等からの湿気を含み水素細菌を担持した細菌担体１３とをハウジング１１内に収容したリアクタ部１０に水素、二酸化炭素及び酸素が供給されることで、ハウジング１１内の水分に水素、二酸化炭素及び酸素が溶解し、水素、二酸化炭素及び酸素が溶解した水分を吸湿した細菌担体１３上に担持された水素細菌が、酸素のある好気的な条件下で、即ち、水分に溶解した酸素を電子受容体に用いることで、水分に溶解した（遊離）水素を酸化できる。更に、細菌担体１３上の水素細菌は、水素を酸化したときのエネルギを用いて、水分に溶解した二酸化炭素を資化、還元して炭酸同化（炭素固定）を行うことができる。また、排気部４０によりハウジング１１内の圧力が一定に維持されるようハウジング１１内の内気を排出できるから、ハウジング１１内の増圧による水素細菌の不活性化、増殖の停止を抑え、水素及び二酸化炭素の消費効率を高めることができる。
【0157】
こうして、副生水素ガス等の水素排ガスを利用し周囲環境の二酸化炭素の削減化を図ることが可能な環境浄化装置１，１００，２００となる。特に、副生水素ガスを燃料電池等として有効利用するときには発電量の安定性や燃料電地スタックを劣化させる等の電池の品質問題があるのに対し、副生水素ガスを水素細菌に利用させるものでは、不純物が含まれていても、また、供給量が不安定であっても、燃料電池等のような品質の問題が生じ難い。水素ガスの純度が低く、供給量が不安定な副生水素ガスでも、その水素を利用して二酸化炭素を消費する環境浄化に有効活用することができる。
【0158】
また、上記実施の形態の環境浄化装置１及びその変形例１，２に係る環境浄化装置１００，２００によれば、水素細菌を使用した炭酸同化であり、光合成細菌とは異なり、二酸化炭素の還元、即ち、炭酸同化に光エネルギを要するものでないから、省スペース、コンパクトな設計で水素及び二酸化炭素を消費できる。
【0159】
特に、上記実施の形態の環境浄化装置１及びその変形例１，２に係る環境浄化装置１００，２００によれば、水素、二酸化炭素及び酸素が溶解する水分を含む細菌担体１３上で水素細菌を培養するものであるから、液体培養と比較し、省エネ化が可能である。また、培養液１５のｐＨ等の成分変動の影響が少なく、菌体量を多くする（菌体濃度を高める）ことが可能である。よって、水素細菌や培養液１５の交換頻度が少なくて済み、メンテナンス性に優れ使い勝手が良く、結果的に、水素及び二酸化炭素の消費効率を高めることが可能である。更に、細菌担体１３上での水素細菌の培養であれば、水素細菌を担持した細菌担体１３の個数の制御により、水素、二酸化炭素等の基質の供給量の変動に対応して消費効率を高くできる。
【0160】
ところで、上記実施の形態やその変形例１，２は、化学独立栄養細菌としての水素細菌、及び、無機塩を含んだ水素細菌の培養液１５と培養液１５をハウジング１１内に含み、ハウジング１１の室内の圧力が一定に維持されるようハウジング１１の内気を排出自在とし、また、ハウジング１１から排出された内気の一部をハウジング１１内に戻して循環させているリアクタ部１０に対し、そのハウジング１１内に、水素細菌の基質としての水素（Ｈ2）、二酸化炭素（ＣＯ2）及び酸素（Ｏ2）を供給する環境浄化方法の発明と捉えることもできる。
【0161】
したがって、上記実施の形態及びその変形例１，２に係る環境浄化方法によれば、無機塩を含んだ水素細菌の培養液１５と、培養液１５等からの湿気を含み水素細菌を担持した細菌担体１３とをハウジング１１内に収容したリアクタ部１０に対し水素、二酸化炭素及び酸素が供給されることで、ハウジング１１内の水分に水素、二酸化炭素及び酸素が溶解し、水素、二酸化炭素及び酸素が溶解した湿気を含む細菌担体１３上に担持された水素細菌が、酸素のある好気的な条件下で、即ち、水分に溶解した酸素を電子受容体に用いることで、水分に溶解した（遊離）水素を酸化できる。更に、細菌担体１３上の水素細菌は、水素を酸化したときのエネルギを用いて、水分に溶解した二酸化炭素を資化、還元して炭酸同化（炭素固定）を行うことができる。
【0162】
このとき、リアクタ部１０では、ハウジング１１内の圧力が一定に維持されるようハウジング１１の内気が排出自在とされているから、ハウジング１１内の増圧による水素細菌の不活性化、増殖の停止を抑え、水素及び二酸化炭素の消費効率を高めることができる。更に、ハウジング１１から排出された内気の一部をハウジング１１内に戻して循環させているから、例えば、副生水素ガスを含んだ水素排ガスからの水素の供給量が変動し水素供給量が少なくなったときでも、未利用の水素ガスの大気中への排出が抑えられ、水素ガスを無駄なく有効に利用して水素細菌の増殖を維持できるようにすることが可能となる。
【0163】
こうして、上記実施の形態及びその変形例１，２に係る環境浄化方法によれば、副生水素ガス等の水素排ガスを利用し周囲環境の二酸化炭素の削減化を図ることが可能である。特に、副生水素ガスを燃料電池等として有効利用するときには発電量の安定性や燃料電地スタックを劣化させる等の電池の品質問題があるのに対し、副生水素ガスを水素細菌に利用させるものでは、不純物が含まれていても、また、供給量が不安定であっても、燃料電池等のような品質の問題が生じ難い。水素ガスの純度が低く、供給量が不安定な副生水素ガスでも、その水素を利用して二酸化炭素を消費する環境浄化に有効活用することができる。
特に、水素細菌を使用した炭酸同化は、光合成細菌とは異なり、二酸化炭素の還元、即ち、炭酸同化に光エネルギを要するものでないから、省スペース、コンパクトな設計で水素及び二酸化炭素を消費できる。
特に、水素細菌を使用した炭酸同化は、光合成細菌とは異なり、二酸化炭素の還元、即ち、炭酸同化に光エネルギを要するものでないから、省スペース、コンパクトな設計で水素及び二酸化炭素を消費できる。
【0164】
更に、上記実施の形態及びその変形例１，２に係る環境浄化方法によれば、水素、二酸化炭素及び酸素を溶解する水分を含む細菌担体１３上で水素細菌を培養するものであるから、液体培養と比較し、省エネ化が可能である。また、培養液１５のｐＨ等の成分変動の影響が少なく、菌体量を多くする（菌体濃度を増やす）ことが可能である。よって、水素細菌や培養液１５の交換頻度が少なくて済み、メンテナンス性に優れ使い勝手が良く、結果的に、水素及び二酸化炭素の消費効率を高めることが可能である。
【0165】
また、上記実施の形態の環境浄化装置１及びその変形例１，２に係る環境浄化装置１００，２００並びに環境浄化方法は、基質ガス供給部３０の水素の供給源が、副生水素ガスを含む水素排ガス３１Ｇ及び空気３３Ｇであるから、低コストの水素利用で、環境中または燃焼排ガス中の二酸化炭素の削減化を図ることできる。
【0166】
上記実施の形態の環境浄化装置１及びその変形例１，２に係る環境浄化装置１００，２００並びに環境浄化方法は、基質ガス供給部３０の二酸化炭素の供給源が、二酸化炭素を含む燃焼排ガス３２Ｇや、副生二酸化炭素を含む水素排ガス３１Ｇや、空気３３Ｇであるから、燃焼排ガス中の二酸化炭素の消費であれば、大気中への二酸化炭素の排出を抑えることができ、また、空気中の二酸化炭素の消費であれば、空気中の二酸化炭素の削減を図ることができる。
【0167】
上記実施の形態の環境浄化装置１及びその変形例１，２に係る環境浄化装置１００，２００並びに環境浄化方法は、基質ガス供給部３０の酸素の供給源が、余剰酸素を含む燃焼排ガス３２Ｇや空気３３Ｇであるから、低コストの酸素利用で、環境中または燃焼排ガス中の二酸化炭素の削減化を図ることができる。
【0168】
更に、上記実施の形態の環境浄化装置１及びその変形例１，２に係る環境浄化装置１００，２００は、排気部４０から排出されたハウジング１１の内気の一部をハウジング１１内に循環させる循環路４２を具備するから、例えば、副生水素ガスを含んだ水素排ガス３１Ｇからの水素の供給量が変動し水素供給量が少なくなったときでも、未利用の水素ガスの大気中への排出が抑えられ、水素ガスを無駄なく有効に利用して水素細菌の増殖の維持を可能とする。
【0169】
加えて、上記実施の形態の環境浄化装置１及びその変形例１，２に係る環境浄化装置１００，２００並びに環境浄化方法は、細菌担体１３が、通気性を有し、かつ、その一部が培養液１５に浸漬されて培養液１５を吸い上げる吸水性を有するものであるから、ハウジング１１内に供給された水素、二酸化炭素及び酸素と、細菌担体１３上の水分との接触効率（接触頻度）や、水素、二酸化炭素及び酸素を含んだ湿気と細菌担体１３上の細菌との接触効率（接触頻度）を高くできる。よって、水素及び二酸化炭素の消費効率を高くできる。
【0170】
また、上記実施の形態の環境浄化装置１及びその変形例１，２に係る環境浄化装置１００，２００並びに環境浄化方法において、細菌担体１３の複数個が通気性及び通水性のあるカートリッジ１７に収納されていると、細菌担体１３の交換が容易にでき、細菌担体１３のまとめた運搬が容易で取扱いやすい。
【0171】
更に、上記実施の形態の環境浄化装置１及びその変形例１，２に係る環境浄化装置１００，２００並びに環境浄化方法において、細菌担体１３が、カーボン、セラミック、または珪藻土の何れからなる多孔質材料を含んだものであると、水素細菌を高濃度に保持できるうえ、ハウジング１１内に供給された水素、二酸化炭素及び酸素と細菌担体１３上の水分との接触効率（接触頻度）や、水素、二酸化炭素及び酸素を含んだ湿気と細菌担体１３上の細菌との接触効率（接触頻度）を高くでき、水素及び二酸化炭素の消費効率を高くできる。
【0172】
特に、上記実施の形態の環境浄化装置１及びその変形例１，２に係る環境浄化装置１００，２００並びに環境浄化方法において、細菌担体１３が、親水性繊維と多孔質材料の抄紙体からなるものであると、水素、二酸化炭素及び酸素と細菌担体１３上の水分との接触効率（接触頻度）や、水素、二酸化炭素及び酸素を含んだ湿気と細菌担体１３上の細菌との接触効率（接触頻度）を高くでき、水素及び二酸化炭素の消費効率を高くできる。
【0173】
また、上記実施の形態の環境浄化装置１及びその変形例１，２に係る環境浄化装置１００，２００並びに環境浄化方法において、細菌担体１３が、ハニカム構造等の貫通状の多孔構造を有するものであると通気性が良く、水素、二酸化炭素及び酸素と細菌担体１３上の水分との接触効率（接触頻度）や、水素、二酸化炭素及び酸素を含んだ湿気と細菌担体１３上の細菌との接触効率（接触頻度）を高くでき、水素及び二酸化炭素の消費効率を高くできる。また、強度を高くできるから、長期の再利用にも好適となる。
【0174】
ところで、上記実施の形態及び変形例では、化学独立栄養細菌として、好気的条件で水素を酸化し、その酸化エネルギを利用して二酸化炭素を固定（消費）する水素細菌を使用する例で説明したが、本発明を実施する場合には、二酸化炭素や硝酸イオン（ＮＯ3
-）を電子受容体として利用し嫌気的に水素を酸化し二酸化炭素を同化する水素細菌を使用してもよい。係る水素細菌の場合には、基質供給部３０から酸素を供給することなく、ハウジング１１内を嫌気条件とする。即ち、酸素を基質として供給しないものとなる。
更に、本発明を実施する場合には、水素及び二酸化炭素を消費するものであれば、化学独立栄養細菌として水素細菌の使用に限定されるものではなく、その他の水素資化性の化学独立栄養細菌であってもよい。
更に、本発明を実施する場合には、水素及び二酸化炭素を消費するものであれば、化学独立栄養細菌として水素細菌の使用に限定されるものではなく、その他の水素資化性の化学独立栄養細菌であってもよい。
【0175】
また、上記実施の形態及び変形例では、水素細菌が担持された細菌担体１３は、ハウジング１１の底部にカートリッジ１７等を介して設置し、その一部がハウジング１１内に収容した培養液１５に浸漬され、培養液１５を吸い上げることによって細菌担体１３が培養液１５の湿気を含み湿潤状態とされるものであるが、本発明を実施する場合には、細菌担体１３を培養液１５中に浮遊させるものであってもよいし、細菌担体１３の全体を培養液１５中に浸漬させるものであってもよく、更には、細菌担体１３を用いることなく培養液１５中で水素細菌１３を培養させる液体培養の形態であってもよい。
【0176】
なお、本発明を実施するに際しては、環境浄化装置１，１００，２００のその他の部分の構成、成分、配合、製造方法等については、上記実施例に限定されるものではない。
また、本発明の実施の形態及び実施例で挙げている数値は、その全てが臨界値を示すものではなく、実施に好適な好適値を示すものであるから、上記数値を許容値内で若干変更してもその実施を否定するものではない。
また、本発明の実施の形態及び実施例で挙げている数値は、その全てが臨界値を示すものではなく、実施に好適な好適値を示すものであるから、上記数値を許容値内で若干変更してもその実施を否定するものではない。
【符号の説明】
【0177】
１，１００，２００ 環境浄化装置
１０ リアクタ部
１１ ハウジング
１３ 細菌担体
１５ 培養液
１７ カートリッジ
３０ 基質供給部
４０ 排気部（圧力調整部）
４２ 循環路
１０ リアクタ部
１１ ハウジング
１３ 細菌担体
１５ 培養液
１７ カートリッジ
３０ 基質供給部
４０ 排気部（圧力調整部）
４２ 循環路
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】