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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】P2023103644
(43)【公開日】2023-07-27
(54)【発明の名称】微細藻類の培養方法及び微細藻類の培養装置
(51)【国際特許分類】
C12N 1/12 20060101AFI20230720BHJP
C12N 1/00 20060101ALI20230720BHJP
C12M 1/00 20060101ALI20230720BHJP
【ＦＩ】
C12N1/12 A
C12N1/00 B
C12M1/00 E
【審査請求】未請求
【請求項の数】18
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022004280
(22)【出願日】2022-01-14
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成３０年度、国立研究開発法人科学技術振興機構、研究成果展開事業、産学共創プラットフォーム共同研究推進プログラム「低ＣＯ２と低環境負荷を実現する微細藻バイオリファイナリーの創出」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】000006035
【氏名又は名称】三菱ケミカル株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】599011687
【氏名又は名称】学校法人 中央大学
(74)【代理人】
【識別番号】100165179
【弁理士】
【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100152146
【弁理士】
【氏名又は名称】伏見 俊介
(74)【代理人】
【識別番号】100140774
【弁理士】
【氏名又は名称】大浪 一徳
(72)【発明者】
【氏名】安保 貴永
(72)【発明者】
【氏名】中原 禎仁
(72)【発明者】
【氏名】山村 寛
【テーマコード（参考）】
4B029
4B065
【Ｆターム（参考）】
4B029AA02
4B029BB04
4B029CC01
4B029DB16
4B065AA83X
4B065BC07
4B065BC12
4B065CA03
4B065CA41
4B065CA50
(57)【要約】
【課題】大気への二酸化炭素の拡散を抑制しつつ、効率よく微細藻類を培養できる微細藻類の培養方法及び微細藻類の培養装置の提供。
【解決手段】微細藻類の培養方法及び培養装置１であって、微細藻類の培養方法では、培養液Ｓ中の微細藻類の濃度（α）及び培養液Ｓに溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方の値に応じて、培養液Ｓ中の炭酸物質の濃度を調整しながら微細藻類を培養する。微細藻類の培養装置１は、培養液Ｓを収容する培養槽１０と、培養液Ｓ中の微細藻類の濃度（α）及び培養液Ｓに溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方を測定する測定手段２０と、培養液Ｓ中の微細藻類の濃度（α）及び培養液Ｓに溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方の値に応じて、培養液Ｓ中の炭酸物質の濃度を調整する調整手段３０とを備える。
【選択図】図１
【解決手段】微細藻類の培養方法及び培養装置１であって、微細藻類の培養方法では、培養液Ｓ中の微細藻類の濃度（α）及び培養液Ｓに溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方の値に応じて、培養液Ｓ中の炭酸物質の濃度を調整しながら微細藻類を培養する。微細藻類の培養装置１は、培養液Ｓを収容する培養槽１０と、培養液Ｓ中の微細藻類の濃度（α）及び培養液Ｓに溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方を測定する測定手段２０と、培養液Ｓ中の微細藻類の濃度（α）及び培養液Ｓに溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方の値に応じて、培養液Ｓ中の炭酸物質の濃度を調整する調整手段３０とを備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
微細藻類の培養方法であって、
培養液中の微細藻類の濃度（α）及び前記培養液に溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方の値に応じて、前記培養液中の炭酸物質の濃度を調整しながら前記微細藻類を培養する、微細藻類の培養方法。
培養液中の微細藻類の濃度（α）及び前記培養液に溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方の値に応じて、前記培養液中の炭酸物質の濃度を調整しながら前記微細藻類を培養する、微細藻類の培養方法。
【請求項2】
前記培養液に溶存するガスの濃度（β）が、炭酸物質の濃度及び酸素の濃度のいずれか一方又は両方である、請求項１に記載の微細藻類の培養方法。
【請求項3】
気体状の二酸化炭素を前記培養液に溶解させて、前記培養液中の炭酸物質の濃度を調整する、請求項１又は２に記載の微細藻類の培養方法。
【請求項4】
非多孔質膜を用いる方法又は加圧溶解による方法により、前記気体状の二酸化炭素を前記培養液に溶解させる、請求項３に記載の微細藻類の培養方法。
【請求項5】
前記非多孔質膜が、高分子膜である、請求項４に記載の微細藻類の培養方法。
【請求項6】
二酸化炭素を含む排ガスを利用して、前記気体状の二酸化炭素を前記培養液に溶解させる、請求項３～５のいずれか一項に記載の微細藻類の培養方法。
【請求項7】
前記排ガスが、石炭火力発電所、ごみ焼却場、セメント工場及び製鉄所から選択される１つ以上より排出される排ガスである、請求項６に記載の微細藻類の培養方法。
【請求項8】
前記微細藻類が、ユーグレナ、シュードコリシスチス及びスピルリナから選択される１種以上である、請求項１～７のいずれか一項に記載の微細藻類の培養方法。
【請求項9】
閉鎖系で前記微細藻類を培養する、請求項１～８のいずれか一項に記載の微細藻類の培養方法。
【請求項10】
微細藻類の培養装置であって、
培養液を収容する培養槽と、
前記培養液中の微細藻類の濃度（α）及び前記培養液に溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方を測定する測定手段と、
前記培養液中の前記微細藻類の濃度（α）及び前記培養液に溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方の値に応じて、前記培養液中の炭酸物質の濃度を調整する調整手段と、を備える、微細藻類の培養装置。
培養液を収容する培養槽と、
前記培養液中の微細藻類の濃度（α）及び前記培養液に溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方を測定する測定手段と、
前記培養液中の前記微細藻類の濃度（α）及び前記培養液に溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方の値に応じて、前記培養液中の炭酸物質の濃度を調整する調整手段と、を備える、微細藻類の培養装置。
【請求項11】
前記培養液に溶存するガスの濃度（β）が、炭酸物質の濃度及び酸素の濃度のいずれか一方又は両方である、請求項１０に記載の微細藻類の培養装置。
【請求項12】
気体状の二酸化炭素を前記培養液に溶解させて、前記培養液中の炭酸物質の濃度を調整する、請求項１０又は１１に記載の微細藻類の培養装置。
【請求項13】
非多孔質膜を用いる方法又は加圧溶解による方法により、前記気体状の二酸化炭素を前記培養液に溶解させる、請求項１２に記載の微細藻類の培養装置。
【請求項14】
前記非多孔質膜が、高分子膜である、請求項１３に記載の微細藻類の培養装置。
【請求項15】
二酸化炭素を含む排ガスを利用して、前記気体状の二酸化炭素を前記培養液に溶解させる、請求項１２～１４のいずれか一項に記載の微細藻類の培養装置。
【請求項16】
前記排ガスが、石炭火力発電所、ごみ焼却場、セメント工場及び製鉄所から選択される１つ以上より排出される排ガスである、請求項１５に記載の微細藻類の培養装置。
【請求項17】
前記微細藻類が、ユーグレナ、シュードコリシスチス及びスピルリナから選択される１種以上である、請求項１０～１６のいずれか一項に記載の微細藻類の培養装置。
【請求項18】
前記培養槽が、フォトバイオリアクター型水槽である、請求項１０～１７のいずれか一項に記載の微細藻類の培養装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、微細藻類の培養方法及び微細藻類の培養装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、微細藻類等の光合成微生物を原料として生産されるバイオ燃料が、化石燃料に代わるエネルギー源として注目されている。また、微細藻類には多くの栄養素を含むものがあり、そのような微細藻類は食品や化粧品等にも利用される。
このような背景のもとに、微細藻類を培養する方法が検討されている。
微細藻類の培養は、培養液に二酸化炭素を気体の状態で供給して行われるのが一般的である（例えば、特許文献１、２参照）。
このような背景のもとに、微細藻類を培養する方法が検討されている。
微細藻類の培養は、培養液に二酸化炭素を気体の状態で供給して行われるのが一般的である（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平８－１７３１３９号公報
【特許文献2】特開２０１４－１１７２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１、２に記載の培養方法では、二酸化炭素の供給量が過剰となる場合があり、微細藻類が消費しきれなかった余剰な二酸化炭素は大気へ拡散されることから非効率である。
本発明は、大気への二酸化炭素の拡散を抑制しつつ、効率よく微細藻類を培養できる微細藻類の培養方法及び微細藻類の培養装置を提供することを目的とする。
本発明は、大気への二酸化炭素の拡散を抑制しつつ、効率よく微細藻類を培養できる微細藻類の培養方法及び微細藻類の培養装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、下記の態様を有する。
［１］ 微細藻類の培養方法であって、
培養液中の微細藻類の濃度（α）及び前記培養液に溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方の値に応じて、前記培養液中の炭酸物質の濃度を調整しながら前記微細藻類を培養する、微細藻類の培養方法。
［２］ 前記培養液に溶存するガスの濃度（β）が、炭酸物質の濃度及び酸素の濃度のいずれか一方又は両方である、前記［１］の微細藻類の培養方法。
［３］ 気体状の二酸化炭素を前記培養液に溶解させて、前記培養液中の炭酸物質の濃度を調整する、前記［１］又は［２］の微細藻類の培養方法。
［４］ 非多孔質膜を用いる方法又は加圧溶解による方法により、前記気体状の二酸化炭素を前記培養液に溶解させる、前記［３］の微細藻類の培養方法。
［５］ 前記非多孔質膜が、高分子膜である、前記［４］の微細藻類の培養方法。
［６］ 二酸化炭素を含む排ガスを利用して、前記気体状の二酸化炭素を前記培養液に溶解させる、前記［３］～［５］のいずれかの微細藻類の培養方法。
［７］ 前記排ガスが、石炭火力発電所、ごみ焼却場、セメント工場及び製鉄所から選択される１つ以上より排出される排ガスである、前記［６］の微細藻類の培養方法。
［８］ 前記微細藻類が、ユーグレナ、シュードコリシスチス及びスピルリナから選択される１種以上である、前記［１］～［７］のいずれかの微細藻類の培養方法。
［９］ 閉鎖系で前記微細藻類を培養する、前記［１］～［８］のいずれかの微細藻類の培養方法。
［１］ 微細藻類の培養方法であって、
培養液中の微細藻類の濃度（α）及び前記培養液に溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方の値に応じて、前記培養液中の炭酸物質の濃度を調整しながら前記微細藻類を培養する、微細藻類の培養方法。
［２］ 前記培養液に溶存するガスの濃度（β）が、炭酸物質の濃度及び酸素の濃度のいずれか一方又は両方である、前記［１］の微細藻類の培養方法。
［３］ 気体状の二酸化炭素を前記培養液に溶解させて、前記培養液中の炭酸物質の濃度を調整する、前記［１］又は［２］の微細藻類の培養方法。
［４］ 非多孔質膜を用いる方法又は加圧溶解による方法により、前記気体状の二酸化炭素を前記培養液に溶解させる、前記［３］の微細藻類の培養方法。
［５］ 前記非多孔質膜が、高分子膜である、前記［４］の微細藻類の培養方法。
［６］ 二酸化炭素を含む排ガスを利用して、前記気体状の二酸化炭素を前記培養液に溶解させる、前記［３］～［５］のいずれかの微細藻類の培養方法。
［７］ 前記排ガスが、石炭火力発電所、ごみ焼却場、セメント工場及び製鉄所から選択される１つ以上より排出される排ガスである、前記［６］の微細藻類の培養方法。
［８］ 前記微細藻類が、ユーグレナ、シュードコリシスチス及びスピルリナから選択される１種以上である、前記［１］～［７］のいずれかの微細藻類の培養方法。
［９］ 閉鎖系で前記微細藻類を培養する、前記［１］～［８］のいずれかの微細藻類の培養方法。
【0006】
［１０］ 微細藻類の培養装置であって、
培養液を収容する培養槽と、
前記培養液中の微細藻類の濃度（α）及び前記培養液に溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方を測定する測定手段と、
前記培養液中の前記微細藻類の濃度（α）及び前記培養液に溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方の値に応じて、前記培養液中の炭酸物質の濃度を調整する調整手段と、を備える、微細藻類の培養装置。
［１１］ 前記培養液に溶存するガスの濃度（β）が、炭酸物質の濃度及び酸素の濃度のいずれか一方又は両方である、前記［１０］の微細藻類の培養装置。
［１２］ 気体状の二酸化炭素を前記培養液に溶解させて、前記培養液中の炭酸物質の濃度を調整する、前記［１０］又は［１１］の微細藻類の培養装置。
［１３］ 非多孔質膜を用いる方法又は加圧溶解による方法により、前記気体状の二酸化炭素を前記培養液に溶解させる、前記［１２］の微細藻類の培養装置。
［１４］ 前記非多孔質膜が、高分子膜である、前記［１３］の微細藻類の培養装置。
［１５］ 二酸化炭素を含む排ガスを利用して、前記気体状の二酸化炭素を前記培養液に溶解させる、前記［１２］～［１４］のいずれかの微細藻類の培養装置。
［１６］ 前記排ガスが、石炭火力発電所、ごみ焼却場、セメント工場及び製鉄所から選択される１つ以上より排出される排ガスである、前記［１５］の微細藻類の培養装置。
［１７］ 前記微細藻類が、ユーグレナ、シュードコリシスチス及びスピルリナから選択される１種以上である、前記［１０］～［１６］のいずれかの微細藻類の培養装置。
［１８］ 前記培養槽が、フォトバイオリアクター型水槽である、前記［１０］～［１７］のいずれかの微細藻類の培養装置。
培養液を収容する培養槽と、
前記培養液中の微細藻類の濃度（α）及び前記培養液に溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方を測定する測定手段と、
前記培養液中の前記微細藻類の濃度（α）及び前記培養液に溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方の値に応じて、前記培養液中の炭酸物質の濃度を調整する調整手段と、を備える、微細藻類の培養装置。
［１１］ 前記培養液に溶存するガスの濃度（β）が、炭酸物質の濃度及び酸素の濃度のいずれか一方又は両方である、前記［１０］の微細藻類の培養装置。
［１２］ 気体状の二酸化炭素を前記培養液に溶解させて、前記培養液中の炭酸物質の濃度を調整する、前記［１０］又は［１１］の微細藻類の培養装置。
［１３］ 非多孔質膜を用いる方法又は加圧溶解による方法により、前記気体状の二酸化炭素を前記培養液に溶解させる、前記［１２］の微細藻類の培養装置。
［１４］ 前記非多孔質膜が、高分子膜である、前記［１３］の微細藻類の培養装置。
［１５］ 二酸化炭素を含む排ガスを利用して、前記気体状の二酸化炭素を前記培養液に溶解させる、前記［１２］～［１４］のいずれかの微細藻類の培養装置。
［１６］ 前記排ガスが、石炭火力発電所、ごみ焼却場、セメント工場及び製鉄所から選択される１つ以上より排出される排ガスである、前記［１５］の微細藻類の培養装置。
［１７］ 前記微細藻類が、ユーグレナ、シュードコリシスチス及びスピルリナから選択される１種以上である、前記［１０］～［１６］のいずれかの微細藻類の培養装置。
［１８］ 前記培養槽が、フォトバイオリアクター型水槽である、前記［１０］～［１７］のいずれかの微細藻類の培養装置。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、大気への二酸化炭素の拡散を抑制しつつ、効率よく微細藻類を培養できる微細藻類の培養方法及び微細藻類の培養装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明に係る微細藻類の培養方法及び微細藻類の培養装置の一実施形態を挙げ、図１、２を適宜参照しながら詳述する。
なお、以下の説明で用いる各図面は、その特徴をわかりやすくするために、便宜上、特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等は実際とは異なる場合がある。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
また、図２おいて、図１と同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
なお、以下の説明で用いる各図面は、その特徴をわかりやすくするために、便宜上、特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等は実際とは異なる場合がある。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
また、図２おいて、図１と同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
【0010】
本発明において、微細藻類とは、合成機能を有する単細胞生物であり、体長（細胞の長径）が１００μｍ以下のものをいう。
本発明で培養される微細藻類としては特に制限されないが、例えば藍藻類、原核緑藻類、紅藻類、灰色藻類、クリプト藻類、渦鞭毛藻類、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（緑色鞭藻類）、クロララクニオン藻類、ミドリムシ藻類（ユーグレナ）、プラシノ藻類、緑藻類、車軸藻類などが挙げられる。これらの中でも、多くの栄養素を含み、食品、化粧品等に好適に利用できる観点から、ユーグレナ、緑藻類の一種であるシュードコリシスチス、藍藻類の一種であるスピルリナが好ましい。
本発明で培養される微細藻類としては特に制限されないが、例えば藍藻類、原核緑藻類、紅藻類、灰色藻類、クリプト藻類、渦鞭毛藻類、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（緑色鞭藻類）、クロララクニオン藻類、ミドリムシ藻類（ユーグレナ）、プラシノ藻類、緑藻類、車軸藻類などが挙げられる。これらの中でも、多くの栄養素を含み、食品、化粧品等に好適に利用できる観点から、ユーグレナ、緑藻類の一種であるシュードコリシスチス、藍藻類の一種であるスピルリナが好ましい。
【0011】
また、本発明において、炭酸物質とは、二酸化炭素（ＣＯ２）、炭酸（Ｈ２ＣＯ３）、炭酸水素イオン（重炭酸イオン）（ＨＣＯ３
－）、炭酸イオン（ＣＯ３
２－）の総称である。
【0012】
本発明の微細藻類の培養方法及び微細藻類の培養装置は、温室効果ガスの排出を軽減できる観点から、二酸化炭素を含む排ガスを利用して微細藻類を培養することが好ましい。
微細藻類の培養に利用する排ガスとしては、石炭火力発電所、ごみ焼却場、セメント工場、製鉄所等の化石燃料を使用する施設から排出される排ガスが挙げられる。
排ガスには、二酸化炭素（ＣＯ２）、酸素（Ｏ２）、窒素（Ｎ２）、二酸化窒素（ＮＯ２）等の窒素酸化物（ＮＯｘ）、二酸化硫黄（ＳＯ２）等の硫黄酸化物（ＳＯｘ）などが含まれる。また、排ガスは、これらのガス成分に加えて、ばいじん、重金属等の有害成分を含むこともある。
排ガスに含まれるガス成分のうち、二酸化炭素（ＣＯ２）、窒素酸化物（ＮＯｘ）及び硫黄酸化物（ＳＯｘ）が微細藻類の主な有用成分である。
微細藻類の培養に利用する排ガスとしては、石炭火力発電所、ごみ焼却場、セメント工場、製鉄所等の化石燃料を使用する施設から排出される排ガスが挙げられる。
排ガスには、二酸化炭素（ＣＯ２）、酸素（Ｏ２）、窒素（Ｎ２）、二酸化窒素（ＮＯ２）等の窒素酸化物（ＮＯｘ）、二酸化硫黄（ＳＯ２）等の硫黄酸化物（ＳＯｘ）などが含まれる。また、排ガスは、これらのガス成分に加えて、ばいじん、重金属等の有害成分を含むこともある。
排ガスに含まれるガス成分のうち、二酸化炭素（ＣＯ２）、窒素酸化物（ＮＯｘ）及び硫黄酸化物（ＳＯｘ）が微細藻類の主な有用成分である。
【0013】
【0014】
培養槽１０は、培養液Ｓを収容する槽である。
培養槽１０としては、微細藻類の培養を閉鎖系で行う場合は閉鎖系の培養槽を用い、微細藻類の培養を開放系で行う場合は開放系の培養槽を用いればよい。
ここで、「閉鎖系」とは、培養槽内の環境が培養槽の外の環境と遮断されていることを意味する。培養液Ｓに供給された二酸化炭素等の有用成分が水面から気相へ放出されにくい点、培養槽の外の環境に微細藻類の培養が影響を受けにくい点、ゴミ等の異物混入を防止できる点などから、微細藻類の培養を閉鎖系で行うことが好ましい。
培養槽１０としては、微細藻類の培養を閉鎖系で行う場合は閉鎖系の培養槽を用い、微細藻類の培養を開放系で行う場合は開放系の培養槽を用いればよい。
ここで、「閉鎖系」とは、培養槽内の環境が培養槽の外の環境と遮断されていることを意味する。培養液Ｓに供給された二酸化炭素等の有用成分が水面から気相へ放出されにくい点、培養槽の外の環境に微細藻類の培養が影響を受けにくい点、ゴミ等の異物混入を防止できる点などから、微細藻類の培養を閉鎖系で行うことが好ましい。
【0015】
閉鎖系の培養槽としては、例えばフォトバイオリアクター型水槽などが挙げられる。
フォトバイオリアクター型水槽としては、例えば平板型水槽、チューブ型水槽、太陽光集光型水槽、内部照射型水槽などが挙げられる。
開放系の培養槽としては、例えばレースウェイ型水槽などが挙げられる。また、培養槽１０に代えて、池などで微細藻類の培養を行ってもよい。
フォトバイオリアクター型水槽としては、例えば平板型水槽、チューブ型水槽、太陽光集光型水槽、内部照射型水槽などが挙げられる。
開放系の培養槽としては、例えばレースウェイ型水槽などが挙げられる。また、培養槽１０に代えて、池などで微細藻類の培養を行ってもよい。
【0016】
培養槽１０に収容される培養液Ｓとしては、培養する微細藻類の種類に応じて適宜、決定すればよい。
【0017】
測定手段２０は、培養液Ｓ中の微細藻類の濃度（α）及び培養液Ｓに溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方を測定する手段である。
測定手段２０は、モニター２１と、モニター２１に接続された、目的物質の濃度を検出するセンサ２２とを備える。
センサ２２の検出部は、培養液Ｓ中に浸漬されている。
測定手段２０は、モニター２１と、モニター２１に接続された、目的物質の濃度を検出するセンサ２２とを備える。
センサ２２の検出部は、培養液Ｓ中に浸漬されている。
【0018】
なお、本明細書において、培養液Ｓ中の微細藻類の濃度（α）を測定する測定手段を「第一の測定手段」ともいい、培養液Ｓに溶存するガスの濃度（β）を測定する測定手段を「第二の測定手段」ともいう。すなわち、本発明の第一の態様の微細藻類の培養装置は、第一の測定手段及び第二の測定手段のいずれか一方又は両方を備える。
【0019】
測定手段２０が第一の測定手段である場合、センサ２２は、培養液Ｓ中の微細藻類の濃度（α）を検出するセンサである。
測定手段２０が第二の測定手段である場合、センサ２２は、培養液Ｓに溶存するガスの濃度（β）を検出するセンサである。
培養液Ｓに溶存するガスの濃度（β）としては、炭酸物質の濃度及び酸素の濃度のいずれか一方又は両方が挙げられる。
第二の測定手段としては、例えば隔膜式の溶存炭酸ガス計又は溶存酸素計等が挙げられる。
測定手段２０が第二の測定手段である場合、センサ２２は、培養液Ｓに溶存するガスの濃度（β）を検出するセンサである。
培養液Ｓに溶存するガスの濃度（β）としては、炭酸物質の濃度及び酸素の濃度のいずれか一方又は両方が挙げられる。
第二の測定手段としては、例えば隔膜式の溶存炭酸ガス計又は溶存酸素計等が挙げられる。
【0020】
微細藻類の培養装置が第一の測定手段及び第二の測定手段の両方を備える場合、培養液Ｓ中の微細藻類の濃度（α）を検出するセンサと、培養液Ｓに溶存するガスの濃度（β）を検出するセンサとは、１つのモニター２１に接続されていてもよいし、それぞれの別のモニター２１に接続されていてもよい。
【0021】
調整手段３０は、培養液Ｓ中の微細藻類の濃度（α）及び培養液Ｓに溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方の値に応じて、培養液Ｓ中の炭酸物質の濃度を調整する手段である。
図１に示す調整手段３０は、弁３１と、ガス分離膜３２１とを備える。
図１に示す調整手段３０は、弁３１と、ガス分離膜３２１とを備える。
【0022】
弁３１は、モニター２１に接続され、かつ、後述の排ガスライン３３１に設けられている。
弁３１としては、例えば電磁弁、電動弁、エアー駆動弁、手動弁等が挙げられる。
弁３１としては、例えば電磁弁、電動弁、エアー駆動弁、手動弁等が挙げられる。
【0023】
ガス分離膜３２１は、排ガスから有用成分を分離しつつ、排ガスから分離した有用成分を培養液Ｓ中に供給する供給手段である。
ガス分離膜３２１は、排ガスから有用成分を分離できるものであれば特に制限されず、多孔質膜であってもよいし、非多孔質膜であってもよい。また、高分子膜であってもよいし、セラミックス、金属等の無機系材料からなる分離膜であってもよい。中でも、ガス分離膜３２１としては、多孔質の高分子膜又は非多孔質の高分子膜が好ましい。
特に、ガス分離膜３２１が非多孔質膜であれば、排ガスが有害成分を含んでいる場合、排ガスから有害成分を分離することなく、すなわち、有害成分を培養液Ｓ側に透過せずに、排ガスから有用成分を分離して培養液Ｓ中に供給することができる。
なお、排ガスが有害成分を含んでいない場合、あるいは、排ガスが有害成分を含んでいても、有害成分の大きさ（粒子径等）よりも細孔の孔径が小さい場合は、ガス分離膜３２１として多孔質膜を用いてもよい。
ガス分離膜３２１は、排ガスから有用成分を分離できるものであれば特に制限されず、多孔質膜であってもよいし、非多孔質膜であってもよい。また、高分子膜であってもよいし、セラミックス、金属等の無機系材料からなる分離膜であってもよい。中でも、ガス分離膜３２１としては、多孔質の高分子膜又は非多孔質の高分子膜が好ましい。
特に、ガス分離膜３２１が非多孔質膜であれば、排ガスが有害成分を含んでいる場合、排ガスから有害成分を分離することなく、すなわち、有害成分を培養液Ｓ側に透過せずに、排ガスから有用成分を分離して培養液Ｓ中に供給することができる。
なお、排ガスが有害成分を含んでいない場合、あるいは、排ガスが有害成分を含んでいても、有害成分の大きさ（粒子径等）よりも細孔の孔径が小さい場合は、ガス分離膜３２１として多孔質膜を用いてもよい。
【0024】
非多孔質膜は、高分子材料、例えばポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、フッ素系樹脂及びシリコーン系樹脂から選ばれる１種以上を含む材料からなる高分子膜であることが好ましい。特に、排ガスから有用成分を効率よく分離して、充分な量の有用成分を培養液Ｓ中に供給できる観点から、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂及びシリコーン系樹脂から選ばれる１種以上を含む材料からなることが好ましい。
多孔質膜は、高分子材料、例えばポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂及びフッ素系樹脂から選ばれる１種以上を含む材料からなる高分子膜であることが好ましい。
多孔質膜は、高分子材料、例えばポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂及びフッ素系樹脂から選ばれる１種以上を含む材料からなる高分子膜であることが好ましい。
【0025】
ガス分離膜３２１は、単層構造であってもよいし、複層構造であってもよい。ガス分離膜３２１が複層構造である場合、例えば２層の多孔質層と、その間に設けられた１層の非多孔質層を含む複層構造が好ましい。
【0026】
ガス分離膜３２１の平均膜厚は、０．７～１．３μｍが好ましく、０．８～１．２μｍがより好ましい。ガス分離膜３２１の平均膜厚が上記下限値以上であれば、製造時に欠陥が発生することなく、安定的に生産することが可能になる。ガス分離膜３２１の平均膜厚が上記上限値以下であれば、有用成分の透過性を良好に維持できる。
ガス分離膜３２１の平均膜厚は、ガス分離膜３２１の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、この画像を解析してガス分離膜３２１の膜厚を複数箇所（５箇所以上）で測定し、その平均値を求めたものである。
ガス分離膜３２１の平均膜厚は、ガス分離膜３２１の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、この画像を解析してガス分離膜３２１の膜厚を複数箇所（５箇所以上）で測定し、その平均値を求めたものである。
【0027】
ガス分離膜３２１の形態としては特に制限されず、中空糸膜、平膜など、用途に応じた形状をとすることができる。中でも、中空糸膜が好ましい。
また、ガス分離膜３２１には、ガス分離膜３２１を補強するための支持体（例えば、編紐や組紐等の繊維状物）を設けてもよい。例えばガス分離膜３２１の形態が中空糸膜である場合、中空状の支持体上に非多孔質膜又は多孔質膜を形成したものをガス分離膜３２１としてもよい。
また、ガス分離膜３２１には、ガス分離膜３２１を補強するための支持体（例えば、編紐や組紐等の繊維状物）を設けてもよい。例えばガス分離膜３２１の形態が中空糸膜である場合、中空状の支持体上に非多孔質膜又は多孔質膜を形成したものをガス分離膜３２１としてもよい。
【0028】
ガス分離膜３２１は、培養槽１０に収容された培養液Ｓに浸漬している。
図示例のガス分離膜３２１は、中空糸膜であり、分離膜モジュール３２の状態で、培養液Ｓに浸漬している。
図示例の分離膜モジュール３２は、複数のガス分離膜３２１で構成されたシート状物３２２と、一対のハウジング３２３とを備えている。
図示例のガス分離膜３２１は、中空糸膜であり、分離膜モジュール３２の状態で、培養液Ｓに浸漬している。
図示例の分離膜モジュール３２は、複数のガス分離膜３２１で構成されたシート状物３２２と、一対のハウジング３２３とを備えている。
【0029】
シート状物３２２は、複数のガス分離膜３２１同士が一定間隔離れて配置されている。なお、ガス分離膜３２１が複数束ねられて分離膜束を形成し、複数の分離膜束同士が一定間隔離れて配置されてシート状物３２２を形成していてもよい。
シート状物３２２の長手方向の両端は、一対のハウジング３２３内に挿入されて支持されている。
一対のハウジング３２３は、シート状物３２２の両端が挿入、固定される略中空状の部材であり、図１に示す例では、第１のハウジング３２３ａ及び第２のハウジング３２３ｂから構成される。すなわち、シート状物３２２は、第１のハウジング３２３ａと第２のハウジング３２３ｂとの間で保持される。
シート状物３２２の長手方向の両端は、一対のハウジング３２３内に挿入されて支持されている。
一対のハウジング３２３は、シート状物３２２の両端が挿入、固定される略中空状の部材であり、図１に示す例では、第１のハウジング３２３ａ及び第２のハウジング３２３ｂから構成される。すなわち、シート状物３２２は、第１のハウジング３２３ａと第２のハウジング３２３ｂとの間で保持される。
【0030】
第１のハウジング３２３ａには排ガスライン３３１が接続され、弁３１で流量が制御された排ガスが第１のハウジング３２３ａの内部に供給されるように構成されている。一方、第２のハウジング３２３ｂには排出ライン３３２が接続され、排ガスから分離されなかった、すなわちガス分離膜３２１を透過しなかった残りのガス成分（以下、「オフガス」ともいう。）が排出されるように構成されている。
そして、分離膜モジュール３２は、排ガスが第１のハウジング３２３ａを介して複数のガス分離膜３２１の中空部内に送り込まれ、排ガスから有用成分を分離し、培養液Ｓ中に有用成分を供給するように構成される。すなわち、図１に示すように、排ガスに含まれる有用成分（ＣＯ２、ＮＯｘ及びＳＯｘ等）は、ガス分離膜３２１を透過して培養液Ｓ中に拡散される。ガス分離膜３２１を用いることで、排ガスに含まれる気体状の二酸化炭素等の有用成分が、培養液Ｓに溶解しつつ、拡散する。
また、分離膜モジュール３２は、排ガスから分離されなかった、すなわちガス分離膜３２１を透過しなかったオフガスが第２のハウジング３２３ｂを介して培養槽１０の系外へ排出されるように構成される。オフガスは、主に、Ｎ２、Ｏ２である。排ガスが有害成分を含む場合、ガス分離膜３２１として非多孔質膜を用いるか、有害成分の大きさ（粒子径等）よりも細孔の孔径が小さい多孔質膜を用いれば、有害成分もオフガスと共に培養槽１０の系外へ排出される。
そして、分離膜モジュール３２は、排ガスが第１のハウジング３２３ａを介して複数のガス分離膜３２１の中空部内に送り込まれ、排ガスから有用成分を分離し、培養液Ｓ中に有用成分を供給するように構成される。すなわち、図１に示すように、排ガスに含まれる有用成分（ＣＯ２、ＮＯｘ及びＳＯｘ等）は、ガス分離膜３２１を透過して培養液Ｓ中に拡散される。ガス分離膜３２１を用いることで、排ガスに含まれる気体状の二酸化炭素等の有用成分が、培養液Ｓに溶解しつつ、拡散する。
また、分離膜モジュール３２は、排ガスから分離されなかった、すなわちガス分離膜３２１を透過しなかったオフガスが第２のハウジング３２３ｂを介して培養槽１０の系外へ排出されるように構成される。オフガスは、主に、Ｎ２、Ｏ２である。排ガスが有害成分を含む場合、ガス分離膜３２１として非多孔質膜を用いるか、有害成分の大きさ（粒子径等）よりも細孔の孔径が小さい多孔質膜を用いれば、有害成分もオフガスと共に培養槽１０の系外へ排出される。
【0031】
［微細藻類の培養方法］
以下、本発明の第一の態様の微細藻類の培養方法の一例について説明する。なお、以下に説明する微細藻類の培養方法は、図１に示す微細藻類の培養装置１を用いた微細藻類の培養方法の一例である。
本実施形態の微細藻類の培養方法では、培養液Ｓ中の微細藻類の濃度（α）及び培養液Ｓに溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方の値に応じて、培養液Ｓ中の炭酸物質の濃度を調整しながら、微細藻類を培養する。
具体的には、以下の通りである。
以下、本発明の第一の態様の微細藻類の培養方法の一例について説明する。なお、以下に説明する微細藻類の培養方法は、図１に示す微細藻類の培養装置１を用いた微細藻類の培養方法の一例である。
本実施形態の微細藻類の培養方法では、培養液Ｓ中の微細藻類の濃度（α）及び培養液Ｓに溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方の値に応じて、培養液Ｓ中の炭酸物質の濃度を調整しながら、微細藻類を培養する。
具体的には、以下の通りである。
【0032】
まず、測定手段２０により、培養液Ｓ中の微細藻類の濃度（α）及び培養液Ｓに溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方の値を測定する。
なお、測定手段２０にて培養液Ｓに溶存する炭酸物質の濃度を測定する場合、培養液ＳのｐＨが３以下のときは、培養液Ｓ中の炭酸物質の全てが二酸化炭素として培養液Ｓ中に存在しているので、このままの状態で培養液Ｓに溶存する二酸化炭素の濃度を測定すればよい。
一方、培養液ＳのｐＨが３超のときは、培養液Ｓ中で二酸化炭素、炭酸、炭酸水素イオン（重炭酸イオン）、炭酸イオンが混在していることとなる。特に、培養液ＳのｐＨが７以上であるとき、炭酸物質の全てが炭酸水素イオン（重炭酸イオン）又は炭酸イオンとして存在している。このような場合は、培養液ＳのｐＨを３以下に調整して、培養液Ｓ中の炭酸物質の全てを二酸化炭素にした状態で、培養液Ｓに溶存する二酸化炭素の濃度を測定してもよい。また、培養液Ｓを爆気して炭酸物質を二酸化炭素として培養液Ｓから放出し、放出した二酸化炭素を回収してその濃度を測定してもよい。
なお、測定手段２０にて培養液Ｓに溶存する炭酸物質の濃度を測定する場合、培養液ＳのｐＨが３以下のときは、培養液Ｓ中の炭酸物質の全てが二酸化炭素として培養液Ｓ中に存在しているので、このままの状態で培養液Ｓに溶存する二酸化炭素の濃度を測定すればよい。
一方、培養液ＳのｐＨが３超のときは、培養液Ｓ中で二酸化炭素、炭酸、炭酸水素イオン（重炭酸イオン）、炭酸イオンが混在していることとなる。特に、培養液ＳのｐＨが７以上であるとき、炭酸物質の全てが炭酸水素イオン（重炭酸イオン）又は炭酸イオンとして存在している。このような場合は、培養液ＳのｐＨを３以下に調整して、培養液Ｓ中の炭酸物質の全てを二酸化炭素にした状態で、培養液Ｓに溶存する二酸化炭素の濃度を測定してもよい。また、培養液Ｓを爆気して炭酸物質を二酸化炭素として培養液Ｓから放出し、放出した二酸化炭素を回収してその濃度を測定してもよい。
【0033】
次いで、培養液Ｓ中の微細藻類の濃度（α）及び培養液Ｓに溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方の値に応じて、石炭火力発電所、ごみ焼却場、セメント工場、製鉄所等の化石燃料を使用する施設から排出される排ガスを、排ガスライン３３１及び第１のハウジング３２３ａを介してガス分離膜３２１の中空部内に送り込む。このとき、調整手段３０の弁３１の開閉を制御して、排ガスの供給量を調節する。例えば、培養初期の段階では、培養液Ｓの微細藻類の濃度（α）は低く、培養液Ｓに溶存する酸素の濃度も低い傾向にあるため、このような場合には、排ガスの供給量を減らせばよい。一方、培養が進むと、培養液Ｓの微細藻類の濃度（α）が高く、培養液Ｓに溶存する酸素の濃度も高く（あるいは、炭酸物質の濃度が低い）傾向にあるため、このような場合には、排ガスの供給量を増やせばよい。
【0034】
ガス分離膜３２１に送り込まれた排ガスをガス分離膜３２１によって分離する。具体的には、排ガスに含まれる有用成分をガス分離膜３２１によって排ガスから分離し、分離した有用成分を培養液Ｓ中に供給する。ガス分離膜３２１は培養槽１０に収容された培養液Ｓに浸漬しているので、ガス分離膜３２１を透過した有用成分は直接、培養液Ｓ中に拡散される。その際、気泡が発生しにくいので、気体状の二酸化炭素等の有用成分が培養液Ｓに溶解しやすい。排ガスの供給量を調節することで、培養液Ｓ中の炭酸物質の濃度を調整できる。
排ガスから分離されなかった、すなわちガス分離膜３２１を透過しなかった残りのガス成分（オフガス）を第２のハウジング３２３ｂを介して培養槽１０の系外へ排出する。
排ガスから分離されなかった、すなわちガス分離膜３２１を透過しなかった残りのガス成分（オフガス）を第２のハウジング３２３ｂを介して培養槽１０の系外へ排出する。
【0035】
微細藻類の培養条件としては特に限定されず、培養する微細藻類の種類に応じて決定すればよい。
微細藻類の培養は、閉鎖系で行ってもよいし、開放系で行ってもよい。培養液Ｓに供給された有用成分が水面から気相へ放出されにくい点、培養槽の外の環境に微細藻類の培養が影響を受けにくい点、ゴミ等の異物混入を防止できる点などから、微細藻類の培養を閉鎖系で行うことが好ましい。
また、排ガスが有害成分を含んでいる場合は、排ガスから有害成分を分離することなく、すなわち、有害成分を培養液Ｓ側に透過せずに、排ガスから有用成分を分離して培養液Ｓ中に供給することが好ましい。
培養温度は４～４０℃が好ましく、１５～３５℃がより好ましい。
微細藻類に照射する光は太陽光でもよいし、人工光でもよい。
微細藻類の培養は、閉鎖系で行ってもよいし、開放系で行ってもよい。培養液Ｓに供給された有用成分が水面から気相へ放出されにくい点、培養槽の外の環境に微細藻類の培養が影響を受けにくい点、ゴミ等の異物混入を防止できる点などから、微細藻類の培養を閉鎖系で行うことが好ましい。
また、排ガスが有害成分を含んでいる場合は、排ガスから有害成分を分離することなく、すなわち、有害成分を培養液Ｓ側に透過せずに、排ガスから有用成分を分離して培養液Ｓ中に供給することが好ましい。
培養温度は４～４０℃が好ましく、１５～３５℃がより好ましい。
微細藻類に照射する光は太陽光でもよいし、人工光でもよい。
【0036】
［作用効果］
以上説明した、本発明の第一の態様の微細藻類の培養方法及び微細藻類の培養装置では、培養液中の微細藻類の濃度（α）及び培養液に溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方を測定することにより、微細藻類の培養状態を判定し、培養の進み具合に応じて最適な量の二酸化炭素を供給でき、培養液中の二酸化炭素の濃度を最適な濃度で維持できるので、二酸化炭素の供給量が過剰となりにくい。
よって、本発明の第一の態様の微細藻類の培養方法及び微細藻類の培養装置であれば、大気への二酸化炭素の拡散を抑制しつつ、効率よく微細藻類を培養できる。
特に、石炭火力発電所、ごみ焼却場、セメント工場、製鉄所等の化石燃料を使用する施設から排出される排ガスを二酸化炭素の供給源として利用すれば、温室効果ガスの排出を軽減できる。
以上説明した、本発明の第一の態様の微細藻類の培養方法及び微細藻類の培養装置では、培養液中の微細藻類の濃度（α）及び培養液に溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方を測定することにより、微細藻類の培養状態を判定し、培養の進み具合に応じて最適な量の二酸化炭素を供給でき、培養液中の二酸化炭素の濃度を最適な濃度で維持できるので、二酸化炭素の供給量が過剰となりにくい。
よって、本発明の第一の態様の微細藻類の培養方法及び微細藻類の培養装置であれば、大気への二酸化炭素の拡散を抑制しつつ、効率よく微細藻類を培養できる。
特に、石炭火力発電所、ごみ焼却場、セメント工場、製鉄所等の化石燃料を使用する施設から排出される排ガスを二酸化炭素の供給源として利用すれば、温室効果ガスの排出を軽減できる。
【0037】
本発明により培養された微細藻類は、例えば食品、化粧品、バイオ燃料などに利用される。
特に、有害成分を含んだ排ガスを微細藻類の培養に利用する場合、排ガスから有害成分を分離することなく、すなわち、有害成分を培養液側に透過せずに、排ガスから有用成分を分離して培養液中に供給して培養された微細藻類は、食品、化粧品などの原料として好適である。
特に、有害成分を含んだ排ガスを微細藻類の培養に利用する場合、排ガスから有害成分を分離することなく、すなわち、有害成分を培養液側に透過せずに、排ガスから有用成分を分離して培養液中に供給して培養された微細藻類は、食品、化粧品などの原料として好適である。
【0038】
なお、図示例の微細藻類の培養装置１は、１つの培養槽１０を備えているが、複数の培養槽を設置して微細藻類を同時に培養してもよい。
複数の培養槽を設置する場合、各培養槽では、同じ種類の微細藻類を培養してもよいし、異なる種類の微細藻類を培養してもよい。また、少なくとも１つの培養槽では培養を閉鎖系で行い、残りの培養槽では培養を開放系で行ってもよい。
また、図示例の微細藻類の培養装置１では、１つの培養槽１０に、１つの分離膜モジュール３２が浸漬しているが、培養槽１０の大きさに応じて、複数の分離膜モジュール３２を浸漬させてもよい。
複数の培養槽を設置する場合、各培養槽では、同じ種類の微細藻類を培養してもよいし、異なる種類の微細藻類を培養してもよい。また、少なくとも１つの培養槽では培養を閉鎖系で行い、残りの培養槽では培養を開放系で行ってもよい。
また、図示例の微細藻類の培養装置１では、１つの培養槽１０に、１つの分離膜モジュール３２が浸漬しているが、培養槽１０の大きさに応じて、複数の分離膜モジュール３２を浸漬させてもよい。
【0039】
また、第一の態様では、培養液Ｓの炭酸物質の濃度を調整するに際して、非多孔質膜等のガス分離膜３２１を用いて気体状の二酸化炭素を培養液Ｓに溶解させているが、加圧溶解による方法で気体状の二酸化炭素を培養液Ｓに溶解させてもよい。具体的には、培養槽１０の気相部に二酸化炭素を充填して培養槽１０を密閉し、培養槽１０内を加圧することで気体状の二酸化炭素を培養液Ｓに溶解させてもよい。
さらに、排ガスに代えて、気体状の二酸化炭素を直接、培養液Ｓに供給してもよいし、炭酸塩（例えば炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等）及び重炭酸塩（例えば重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム等）のいずれか一方又は両方を直接又は水溶液の状態で、培養液Ｓに供給してもよい。ただし、培養液Ｓ中の炭酸物質の濃度を制御しやすい観点で、気体状の二酸化炭素を培養液Ｓに溶解させて供給することが好ましく、非多孔質膜等のガス分離膜３２１を用いる方法又は加圧溶解による方法がより好ましい。その中でも、効率よく二酸化炭素を培養液Ｓに溶解できる観点から、非多孔質膜等のガス分離膜３２１を用いる方法が特に好ましい。
さらに、排ガスに代えて、気体状の二酸化炭素を直接、培養液Ｓに供給してもよいし、炭酸塩（例えば炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等）及び重炭酸塩（例えば重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム等）のいずれか一方又は両方を直接又は水溶液の状態で、培養液Ｓに供給してもよい。ただし、培養液Ｓ中の炭酸物質の濃度を制御しやすい観点で、気体状の二酸化炭素を培養液Ｓに溶解させて供給することが好ましく、非多孔質膜等のガス分離膜３２１を用いる方法又は加圧溶解による方法がより好ましい。その中でも、効率よく二酸化炭素を培養液Ｓに溶解できる観点から、非多孔質膜等のガス分離膜３２１を用いる方法が特に好ましい。
【0040】
「第二の態様」
［微細藻類の培養装置］
図２に、本発明の第二の態様の微細藻類の培養装置の一例を示す。
図２に示す微細藻類の培養装置２は、培養槽１０と、測定手段２０と、調整手段３０と、溶解手段４０とを備える。
図２に示す調整手段３０は、弁３１を備える。この弁３１は、モニター２１に接続され、かつ、後述の溶解液供給ライン４２に設けられている。
［微細藻類の培養装置］
図２に、本発明の第二の態様の微細藻類の培養装置の一例を示す。
図２に示す微細藻類の培養装置２は、培養槽１０と、測定手段２０と、調整手段３０と、溶解手段４０とを備える。
図２に示す調整手段３０は、弁３１を備える。この弁３１は、モニター２１に接続され、かつ、後述の溶解液供給ライン４２に設けられている。
【0041】
溶解手段４０は、水に炭酸物質を溶解させて溶解液Ｗを得る手段である。
図２に示す溶解手段４０は、二酸化炭素を含む排ガスを利用し、排ガスに含まれる二酸化炭素を水に溶解させて溶解液Ｗを得る手段である。
図２に示す溶解手段４０は、溶解槽４１と、ガス分離膜３２１と、溶解液供給ライン４２とを備える。
図２に示す溶解手段４０は、二酸化炭素を含む排ガスを利用し、排ガスに含まれる二酸化炭素を水に溶解させて溶解液Ｗを得る手段である。
図２に示す溶解手段４０は、溶解槽４１と、ガス分離膜３２１と、溶解液供給ライン４２とを備える。
【0042】
溶解槽４１は、溶解液Ｗを得るための槽である。排ガスを供給する前の溶解槽４１には、予め供給された水が収容されており、溶解槽４１に収容された水に二酸化炭素が溶解することで、溶解液Ｗが得られる。
溶解液供給ライン４２は、溶解槽４１内で得られた溶解液Ｗを培養槽１０に供給する配管である。
溶解液供給ライン４２は、溶解槽４１内で得られた溶解液Ｗを培養槽１０に供給する配管である。
【0043】
ガス分離膜３２１としては、第一の態様の説明において先に例示したガス分離膜が挙げられる。
ガス分離膜３２１は、溶解槽４１に予め供給された水に浸漬している。なお、溶解液Ｗが得られた後には、ガス分離膜３２１は溶解液Ｗに浸漬していることになる。
図示例のガス分離膜３２１は、中空糸膜であり、分離膜モジュール３２の状態で、溶解槽４１に予め供給された水（又は溶解槽４１内で得られた溶解液Ｗ）に浸漬している。
図示例の分離膜モジュール３２は、複数のガス分離膜３２１で構成されたシート状物３２２と、一対のハウジング３２３とを備えている。
シート状物３２２及び一対のハウジング３２３は、それぞれ第一の態様の説明において先に例示したシート状物３２２及び一対のハウジング３２３と同様であるため、その説明を省略する。
ガス分離膜３２１は、溶解槽４１に予め供給された水に浸漬している。なお、溶解液Ｗが得られた後には、ガス分離膜３２１は溶解液Ｗに浸漬していることになる。
図示例のガス分離膜３２１は、中空糸膜であり、分離膜モジュール３２の状態で、溶解槽４１に予め供給された水（又は溶解槽４１内で得られた溶解液Ｗ）に浸漬している。
図示例の分離膜モジュール３２は、複数のガス分離膜３２１で構成されたシート状物３２２と、一対のハウジング３２３とを備えている。
シート状物３２２及び一対のハウジング３２３は、それぞれ第一の態様の説明において先に例示したシート状物３２２及び一対のハウジング３２３と同様であるため、その説明を省略する。
【0044】
なお、図示例の分離膜モジュール３２は、排ガスが第１のハウジング３２３ａを介して複数のガス分離膜３２１の中空部内に送り込まれ、排ガスから有用成分を分離し、予め溶解槽４１に供給された水中に有用成分を供給するように構成される。すなわち、図２に示すように、排ガスに含まれる有用成分（ＣＯ２、ＮＯｘ及びＳＯｘ等）は、ガス分離膜３２１を透過して、予め溶解槽４１に供給された水に拡散され、溶解液Ｗが得られる。ガス分離膜３２１を用いることで、排ガスに含まれる気体状の二酸化炭素等の有用成分が、予め溶解槽４１に供給された水に溶解しつつ、拡散する。
また、分離膜モジュール３２は、排ガスから分離されなかった、すなわちガス分離膜３２１を透過しなかった残りのガス成分（オフガス）が第２のハウジング３２３ｂを介して溶解槽４１の系外へ排出されるように構成される。
また、分離膜モジュール３２は、排ガスから分離されなかった、すなわちガス分離膜３２１を透過しなかった残りのガス成分（オフガス）が第２のハウジング３２３ｂを介して溶解槽４１の系外へ排出されるように構成される。
【0045】
［微細藻類の培養方法］
以下、本発明の第二の態様の微細藻類の培養方法の一例について説明する。なお、以下に説明する微細藻類の培養方法は、図２に示す微細藻類の培養装置２を用いた微細藻類の培養方法の一例である。
本実施形態の微細藻類の培養方法では、培養液Ｓ中の微細藻類の濃度（α）及び培養液Ｓに溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方の値に応じて、培養液Ｓ中の炭酸物質の濃度を調整しながら、微細藻類を培養する。
具体的には、以下の通りである。
以下、本発明の第二の態様の微細藻類の培養方法の一例について説明する。なお、以下に説明する微細藻類の培養方法は、図２に示す微細藻類の培養装置２を用いた微細藻類の培養方法の一例である。
本実施形態の微細藻類の培養方法では、培養液Ｓ中の微細藻類の濃度（α）及び培養液Ｓに溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方の値に応じて、培養液Ｓ中の炭酸物質の濃度を調整しながら、微細藻類を培養する。
具体的には、以下の通りである。
【0046】
まず、測定手段２０により、培養液Ｓ中の微細藻類の濃度（α）及び培養液Ｓに溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方の値を測定する。
具体的な測定方法は、第一の態様と同様であるため、その説明を省略する。
具体的な測定方法は、第一の態様と同様であるため、その説明を省略する。
【0047】
別途、石炭火力発電所、ごみ焼却場、セメント工場、製鉄所等の化石燃料を使用する施設から排出される排ガスを、排ガスライン３３１及び第１のハウジング３２３ａを介してガス分離膜３２１の中空部内に送り込む。なお、溶解槽４１には、分離膜モジュール３２が浸漬する程度の量の水を予め供給しておく。
ガス分離膜３２１に送り込まれた排ガスをガス分離膜３２１によって分離する。具体的には、排ガスに含まれる有用成分をガス分離膜３２１によって排ガスから分離し、分離した有用成分を溶解槽４１内にて水に溶解させ、溶解液Ｗを得る。ガス分離膜３２１は予め溶解槽４１に供給された水に浸漬しているので、ガス分離膜３２１を透過した有用成分は直接、水中に拡散される。その際、気泡が発生しにくいので、有用成分が水に溶解しやすい。
排ガスから分離されなかった、すなわちガス分離膜３２１を透過しなかった残りのガス成分（オフガス）を第２のハウジング３２３ｂを介して溶解槽４１の系外へ排出する。
ガス分離膜３２１に送り込まれた排ガスをガス分離膜３２１によって分離する。具体的には、排ガスに含まれる有用成分をガス分離膜３２１によって排ガスから分離し、分離した有用成分を溶解槽４１内にて水に溶解させ、溶解液Ｗを得る。ガス分離膜３２１は予め溶解槽４１に供給された水に浸漬しているので、ガス分離膜３２１を透過した有用成分は直接、水中に拡散される。その際、気泡が発生しにくいので、有用成分が水に溶解しやすい。
排ガスから分離されなかった、すなわちガス分離膜３２１を透過しなかった残りのガス成分（オフガス）を第２のハウジング３２３ｂを介して溶解槽４１の系外へ排出する。
【0048】
ガス分離膜３２１への排ガスの供給量は、培養液Ｓ中の微細藻類の濃度（α）及び培養液Ｓに溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方の値に応じて、調整してもよい。
次いで、培養液Ｓ中の微細藻類の濃度（α）及び培養液Ｓに溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方の値に応じて、溶解液供給ライン４２を介して、溶解液Ｗを培養槽１０に供給する。このとき、調整手段３０の弁３１の開閉を制御して、溶解液Ｗの供給量を調整する。例えば、培養初期の段階では、培養液Ｓの微細藻類の濃度（α）は低く、培養液Ｓに溶存する酸素の濃度も低い傾向にあるため、このような場合には、溶解液Ｗの供給量を減らせばよい。一方、培養が進むと、培養液Ｓの微細藻類の濃度（α）が高く、培養液Ｓに溶存する酸素の濃度も高く（あるいは、炭酸物質の濃度が低い）傾向にあるため、このような場合には、溶解液Ｗの供給量を増やせばよい。排ガス及び溶解液Ｗの供給量を調節することで、培養液Ｓ中の炭酸物質の濃度を調整できる。
なお、培養槽１０への溶解液Ｗの供給量が増えて、培養液Ｓの量が培養槽１０の容量を超える場合には、培養液Ｓを培養槽１０から抜き出して液量を調節することが好ましい。
微細藻類の培養条件等は、第一の態様と同様であるため、その説明を省略する。
次いで、培養液Ｓ中の微細藻類の濃度（α）及び培養液Ｓに溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方の値に応じて、溶解液供給ライン４２を介して、溶解液Ｗを培養槽１０に供給する。このとき、調整手段３０の弁３１の開閉を制御して、溶解液Ｗの供給量を調整する。例えば、培養初期の段階では、培養液Ｓの微細藻類の濃度（α）は低く、培養液Ｓに溶存する酸素の濃度も低い傾向にあるため、このような場合には、溶解液Ｗの供給量を減らせばよい。一方、培養が進むと、培養液Ｓの微細藻類の濃度（α）が高く、培養液Ｓに溶存する酸素の濃度も高く（あるいは、炭酸物質の濃度が低い）傾向にあるため、このような場合には、溶解液Ｗの供給量を増やせばよい。排ガス及び溶解液Ｗの供給量を調節することで、培養液Ｓ中の炭酸物質の濃度を調整できる。
なお、培養槽１０への溶解液Ｗの供給量が増えて、培養液Ｓの量が培養槽１０の容量を超える場合には、培養液Ｓを培養槽１０から抜き出して液量を調節することが好ましい。
微細藻類の培養条件等は、第一の態様と同様であるため、その説明を省略する。
【0049】
［作用効果］
以上説明した、本発明の第二の態様の微細藻類の培養方法及び微細藻類の培養装置では、培養液中の微細藻類の濃度（α）及び培養液に溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方を測定することにより、微細藻類の培養状態を判定し、培養の進み具合に応じて最適な量の二酸化炭素を供給でき、培養液中の二酸化炭素の濃度を最適な濃度で維持できるので、二酸化炭素の供給量が過剰となりにくい。
よって、本発明の第二の態様の微細藻類の培養方法及び微細藻類の培養装置であれば、大気への二酸化炭素の拡散を抑制しつつ、効率よく微細藻類を培養できる。
特に、石炭火力発電所、ごみ焼却場、セメント工場、製鉄所等の化石燃料を使用する施設から排出される排ガスを二酸化炭素の供給源として利用すれば、温室効果ガスの排出を軽減できる。
以上説明した、本発明の第二の態様の微細藻類の培養方法及び微細藻類の培養装置では、培養液中の微細藻類の濃度（α）及び培養液に溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方を測定することにより、微細藻類の培養状態を判定し、培養の進み具合に応じて最適な量の二酸化炭素を供給でき、培養液中の二酸化炭素の濃度を最適な濃度で維持できるので、二酸化炭素の供給量が過剰となりにくい。
よって、本発明の第二の態様の微細藻類の培養方法及び微細藻類の培養装置であれば、大気への二酸化炭素の拡散を抑制しつつ、効率よく微細藻類を培養できる。
特に、石炭火力発電所、ごみ焼却場、セメント工場、製鉄所等の化石燃料を使用する施設から排出される排ガスを二酸化炭素の供給源として利用すれば、温室効果ガスの排出を軽減できる。
【0050】
なお、図示例の微細藻類の培養装置２は、１つの培養槽１０を備えているが、複数の培養槽を設置して微細藻類を同時に培養してもよい。
複数の培養槽を設置する場合、各培養槽では、同じ種類の微細藻類を培養してもよいし、異なる種類の微細藻類を培養してもよい。また、少なくとも１つの培養槽では培養を閉鎖系で行い、残りの培養槽では培養を開放系で行ってもよい。
複数の培養槽を設置する場合、各培養槽では、同じ種類の微細藻類を培養してもよいし、異なる種類の微細藻類を培養してもよい。また、少なくとも１つの培養槽では培養を閉鎖系で行い、残りの培養槽では培養を開放系で行ってもよい。
【0051】
また、第二の態様では、非多孔質膜等のガス分離膜３２１を用いて気体状の二酸化炭素を水に溶解させて溶解液Ｗを調製しているが、加圧溶解による方法で気体状の二酸化炭素を水に溶解させて溶解液Ｗを調製してもよい。具体的には、溶解槽４１の気相部に二酸化炭素を充填して溶解槽４１を密閉し、溶解槽４１内を加圧することで気体状の二酸化炭素を水に溶解させて溶解液Ｗを調製してもよい。
さらに、排ガスに代えて、気体状の二酸化炭素を直接、溶解槽４１に供給して溶解液Ｗを調製してもよいし、炭酸塩（例えば炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等）及び重炭酸塩（例えば重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム等）のいずれか一方又は両方を直接又は水溶液の状態で、溶解槽４１に供給して溶解液Ｗを調製してもよい。ただし、溶解液Ｗ中の炭酸物質の濃度を制御しやすい観点で、気体状の二酸化炭素を水に溶解させて溶解液Ｗを調製することが好ましい。その中でも、効率よく二酸化炭素を水に溶解できる観点から、非多孔質膜等のガス分離膜３２１を用いる方法が特に好ましい。
さらに、排ガスに代えて、気体状の二酸化炭素を直接、溶解槽４１に供給して溶解液Ｗを調製してもよいし、炭酸塩（例えば炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等）及び重炭酸塩（例えば重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム等）のいずれか一方又は両方を直接又は水溶液の状態で、溶解槽４１に供給して溶解液Ｗを調製してもよい。ただし、溶解液Ｗ中の炭酸物質の濃度を制御しやすい観点で、気体状の二酸化炭素を水に溶解させて溶解液Ｗを調製することが好ましい。その中でも、効率よく二酸化炭素を水に溶解できる観点から、非多孔質膜等のガス分離膜３２１を用いる方法が特に好ましい。
【0052】
また、弁３１を排ガスライン３３１に設けてもよい。この場合、培養液Ｓ中の微細藻類の濃度（α）及び培養液Ｓに溶存するガスの濃度（β）のいずれか一方又は両方の値に応じて、石炭火力発電所、ごみ焼却場、セメント工場、製鉄所等の化石燃料を使用する施設から排出される排ガスを、排ガスライン３３１及び第１のハウジング３２３ａを介してガス分離膜３２１の中空部内に送り込む。このとき、調整手段３０の弁３１の開閉を制御して、排ガスの供給量を調整する。例えば、培養初期の段階では、培養液Ｓの微細藻類の濃度（α）は低く、培養液Ｓに溶存する酸素の濃度も低い傾向にあるため、このような場合には、排ガスの供給量を減らし、溶解液Ｗ中の二酸化炭素等の有用成分の濃度が低くなるように設定すればよい。一方、培養が進むと、培養液Ｓの微細藻類の濃度（α）が高く、培養液Ｓに溶存する酸素の濃度も高く（あるいは、炭酸物質の濃度が低い）傾向にあるため、このような場合には、排ガスの供給量を増やし、溶解液Ｗ中の二酸化炭素等の有用成分の濃度が高くなるように設定すればよい。
【符号の説明】
【0053】
１ 微細藻類の培養装置
２ 微細藻類の培養装置
１０ 培養槽
２０ 測定手段
２１ モニター
２２ センサ
３０ 調整手段
３１ 弁
３２ 分離膜モジュール
３２１ ガス分離膜
３２２ シート状物
３２３ ハウジング
３２３ａ 第１のハウジング
３２３ｂ 第２のハウジング
３３１ 排ガスライン
３３２ 排出ライン
４０ 溶解手段
４１ 溶解槽
４２ 溶解液供給ライン
Ｓ 培養液
Ｗ 溶解液
２ 微細藻類の培養装置
１０ 培養槽
２０ 測定手段
２１ モニター
２２ センサ
３０ 調整手段
３１ 弁
３２ 分離膜モジュール
３２１ ガス分離膜
３２２ シート状物
３２３ ハウジング
３２３ａ 第１のハウジング
３２３ｂ 第２のハウジング
３３１ 排ガスライン
３３２ 排出ライン
４０ 溶解手段
４１ 溶解槽
４２ 溶解液供給ライン
Ｓ 培養液
Ｗ 溶解液
【図1】
【図2】