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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】P2024038825
(43)【公開日】2024-03-21
(54)【発明の名称】有機化合物合成システム及び有機化合物の製造方法
(51)【国際特許分類】
C12M 1/04 20060101AFI20240313BHJP
【ＦＩ】
C12M1/04
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022143127
(22)【出願日】2022-09-08
(71)【出願人】
【識別番号】000000158
【氏名又は名称】イビデン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000914
【氏名又は名称】弁理士法人ＷｉｓｅＰｌｕｓ
(72)【発明者】
【氏名】大野 勝也
(72)【発明者】
【氏名】横田 晃章
【テーマコード（参考）】
4B029
【Ｆターム（参考）】
4B029AA02
4B029BB02
4B029CC01
4B029DB19
(57)【要約】
【課題】 水素酸化細菌を用いて有機化合物を製造するにあたり、人間や水素酸化細菌にとって有害な化学物質を用いることなく、ＣＯ２の濃度が高められたＣＯ２濃縮ガスを使用して効率よく有機化合物を合成することのできる、有機化合物合成システムを提供する。
【解決手段】 圧力吸着変動法を用いてＣＯ２を濃縮するＣＯ２濃縮手段と、水素を貯蔵する水素貯蔵手段と、水を含む反応媒体及び水素酸化細菌を収納し、前記水素酸化細菌が前記反応媒体中でＣＯ２及び水素を利用して有機化合物を合成する反応を行う生物反応手段と、を備える有機化合物合成システム。
【選択図】 図１
【解決手段】 圧力吸着変動法を用いてＣＯ２を濃縮するＣＯ２濃縮手段と、水素を貯蔵する水素貯蔵手段と、水を含む反応媒体及び水素酸化細菌を収納し、前記水素酸化細菌が前記反応媒体中でＣＯ２及び水素を利用して有機化合物を合成する反応を行う生物反応手段と、を備える有機化合物合成システム。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
圧力吸着変動法を用いてＣＯ２を濃縮するＣＯ２濃縮手段と、
水素を貯蔵する水素貯蔵手段と、
水を含む反応媒体及び水素酸化細菌を収納し、前記水素酸化細菌が前記反応媒体中でＣＯ２及び水素を利用して有機化合物を合成する反応を行う生物反応手段と、を備える有機化合物合成システム。
水素を貯蔵する水素貯蔵手段と、
水を含む反応媒体及び水素酸化細菌を収納し、前記水素酸化細菌が前記反応媒体中でＣＯ２及び水素を利用して有機化合物を合成する反応を行う生物反応手段と、を備える有機化合物合成システム。
【請求項2】
前記有機化合物は、ヒドロキシアルカン酸、ポリヒドロキシアルカン酸、タンパク質、アミノ酸、糖類、カルボン酸、及びケトンからなる群から選択された少なくとも１種である、請求項１に記載の有機化合物合成システム。
【請求項3】
前記生物反応手段に供給するＯ２を貯蔵するためのＯ２貯蔵手段をさらに備える、請求項１又は２に記載の有機化合物合成システム。
【請求項4】
ＣＯ２を含む気体を圧力吸着変動法を用いたＣＯ２濃縮手段により濃縮してＣＯ２濃縮ガスを製造するＣＯ２濃縮工程と、
前記ＣＯ２濃縮ガスと、水素貯蔵手段に貯蔵された水素とを、水を含む反応媒体及び水素酸化細菌を収納する生物反応手段に導入し、前記反応媒体中で前記水素酸化細菌により有機化合物を合成する有機化合物合成工程と、を行う有機化合物の製造方法。
前記ＣＯ２濃縮ガスと、水素貯蔵手段に貯蔵された水素とを、水を含む反応媒体及び水素酸化細菌を収納する生物反応手段に導入し、前記反応媒体中で前記水素酸化細菌により有機化合物を合成する有機化合物合成工程と、を行う有機化合物の製造方法。
【請求項5】
前記有機化合物は、ヒドロキシアルカン酸、ポリヒドロキシアルカン酸、タンパク質、アミノ酸、糖類、カルボン酸、及びケトンからなる群から選択された少なくとも１種である、請求項４に記載の有機化合物の製造方法。
【請求項6】
前記有機化合物合成工程において、前記生物反応手段にさらにＯ２を供給して有機化合物を合成する請求項４又は５に記載の有機化合物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機化合物合成システム及び有機化合物の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、Ｃｕｐｒｉａｖｉｄｕｓ菌種等の水素酸化細菌を用いてＣＯ２、Ｈ２、Ｏ２から有機化合物を製造することが開示されている。
このような技術はＣＯ２削減に寄与し、畜産や養殖を伴わない新たなタンパク質の供給手段を提供するものとして期待されている。
このような技術はＣＯ２削減に寄与し、畜産や養殖を伴わない新たなタンパク質の供給手段を提供するものとして期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特表２０２０－５０６７０８号公報
【特許文献2】国際公開第２０２１／２１４３４５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に開示されたような技術を用いて実際にＣＯ２を削減し有機化合物を製造するシステムを構築することを考える場合、火力発電所やコージェネレーションシステムから排出される排気ガスや大気中のＣＯ２を用いることが想定される。しかし、実際には排気ガスや大気に含まれるＣＯ２の濃度は低く、ＣＯ２の濃度が低い排気ガスや大気を、水素酸化細菌を含む反応媒体中にそのまま吹き込んでも、有機化合物を合成する反応の反応効率が低く、実用的ではないという問題がある。
【0005】
また、特許文献２には、酸素、水素および二酸化炭素を基質として、水素酸化細菌により、脂肪酸等を合成するにあたり、燃焼ガス中の二酸化炭素をアミン溶液に吸着させた後、これを加熱（一般的には１１０～１３０℃）することにより二酸化炭素を開放して純化してもよいことが記載されている。
しかし、アミン溶液を加熱することで、アミンが放散されて二酸化炭素の中に混入し、バイオリアクタ内の水素酸化細菌を失活させてしまったり、水素酸化細菌が合成する脂肪酸等の有機化合物に有害なアミンが蓄積してしまうなどの問題があった。
しかし、アミン溶液を加熱することで、アミンが放散されて二酸化炭素の中に混入し、バイオリアクタ内の水素酸化細菌を失活させてしまったり、水素酸化細菌が合成する脂肪酸等の有機化合物に有害なアミンが蓄積してしまうなどの問題があった。
【0006】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、水素酸化細菌を用いて有機化合物を製造するにあたり、人間や水素酸化細菌にとって有害な化学物質を用いることなく、ＣＯ２の濃度が高められたＣＯ２濃縮ガスを使用して効率よく有機化合物を合成することのできる、有機化合物合成システム及び有機化合物の製造方法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】
【0007】
本発明の有機化合物合成システムは、圧力吸着変動法を用いてＣＯ２を濃縮するＣＯ２濃縮手段と、水素を貯蔵する水素貯蔵手段と、水を含む反応媒体及び水素酸化細菌を収納し、前記水素酸化細菌が前記反応媒体中でＣＯ２及び水素を利用して有機化合物を合成する反応を行う生物反応手段と、を備える。
【0008】
本発明の有機化合物合成システムは、圧力吸着変動法を用いてＣＯ２を濃縮するＣＯ２濃縮手段を備える。圧力吸着変動法を用いたＣＯ２濃縮手段によりＣＯ２を濃縮することができる。有機化合物を合成する原料としてＣＯ２濃縮ガスを使用しても水素酸化細菌の活性に悪影響を与えることはない。また、ＣＯ２濃縮手段においてアミン等の人間や水素酸化細菌にとって有害な化学物質を用いる必要がない。そのため、圧力吸着変動法を用いて効率的にＣＯ２を濃縮するＣＯ２濃縮手段を備えることによって、水素酸化細菌を失活させることなく、タンパク質などの有機化合物の生産効率を改善した有機化合物合成システムとすることができる。
【0009】
本発明の有機化合物合成システムにおいて、前記有機化合物は、ヒドロキシアルカン酸、ポリヒドロキシアルカン酸、タンパク質、アミノ酸、糖類、カルボン酸、及びケトンからなる群から選択された少なくとも１種であることが好ましい。
これらの有機化合物は、水素酸化細菌により好適に合成可能な有機化合物である。
これらの有機化合物は、水素酸化細菌により好適に合成可能な有機化合物である。
【0010】
本発明の有機化合物合成システムは、前記生物反応手段に供給するＯ２を貯蔵するためのＯ２貯蔵手段をさらに備えることが好ましい。
水素酸化細菌として好気性細菌を使用する場合は、生物反応手段内の環境を好気性環境とすることが好ましいので、Ｏ２貯蔵手段からＯ２を生物反応手段内に供給することにより、好気性環境下において有機化合物の合成を行うことができる。
水素酸化細菌として好気性細菌を使用する場合は、生物反応手段内の環境を好気性環境とすることが好ましいので、Ｏ２貯蔵手段からＯ２を生物反応手段内に供給することにより、好気性環境下において有機化合物の合成を行うことができる。
【0011】
本発明の有機化合物の製造方法は、ＣＯ２を含む気体を圧力吸着変動法を用いたＣＯ２濃縮手段により濃縮してＣＯ２濃縮ガスを製造するＣＯ２濃縮工程と、前記ＣＯ２濃縮ガスと、水素貯蔵手段に貯蔵された水素とを、水を含む反応媒体及び水素酸化細菌を収納する生物反応手段に導入し、前記反応媒体中で前記水素酸化細菌により有機化合物を合成する有機化合物合成工程と、を行う。
【0012】
本発明の有機化合物の製造方法では、ＣＯ２を含む気体を圧力吸着変動法を用いたＣＯ２濃縮手段により濃縮してＣＯ２濃縮ガスを製造するＣＯ２濃縮工程を行う。ＣＯ２濃縮工程によりＣＯ２濃縮ガスを得ることができ、得られたＣＯ２濃縮ガスを使用することにより効率よく有機化合物を合成することができる。
【0013】
本発明の有機化合物の製造方法において、前記有機化合物は、ヒドロキシアルカン酸、ポリヒドロキシアルカン酸、タンパク質、アミノ酸、糖類、カルボン酸、及びケトンからなる群から選択された少なくとも１種であることが好ましい。
これらの有機化合物は、水素酸化細菌により好適に合成可能な有機化合物である。
これらの有機化合物は、水素酸化細菌により好適に合成可能な有機化合物である。
【0014】
本発明の有機化合物の製造方法では、前記有機化合物合成工程において、前記生物反応手段にさらにＯ２を供給して有機化合物を合成することが好ましい。
生物反応手段にさらにＯ２を供給することにより、好気性環境下において好気性細菌を使用した有機化合物の合成を行うことができる。
生物反応手段にさらにＯ２を供給することにより、好気性環境下において好気性細菌を使用した有機化合物の合成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【0016】
（発明の詳細な説明）
以下、本発明の有機化合物合成システム及び有機化合物の製造方法について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
以下、本発明の有機化合物合成システム及び有機化合物の製造方法について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
【0017】
本発明の有機化合物合成システムは、圧力吸着変動法を用いてＣＯ２を濃縮するＣＯ２濃縮手段と、水素を貯蔵する水素貯蔵手段と、水を含む反応媒体及び水素酸化細菌を収納し、前記水素酸化細菌が前記反応媒体中でＣＯ２及び水素を利用して有機化合物を合成する反応を行う生物反応手段と、を備える。
【0018】
また、本発明の有機化合物の製造方法は、ＣＯ２を含む気体を圧力吸着変動法を用いたＣＯ２濃縮手段により濃縮してＣＯ２濃縮ガスを製造するＣＯ２濃縮工程と、前記ＣＯ２濃縮ガスと、水素貯蔵手段に貯蔵された水素とを、水を含む反応媒体及び水素酸化細菌を収納する生物反応手段に導入し、前記反応媒体中で前記水素酸化細菌により有機化合物を合成する有機化合物合成工程と、を行う。
【0019】
以下、本発明の有機化合物合成システムを用いて、本発明の有機化合物の製造方法を実施する具体的な形態についてまとめて説明する。
【0020】
圧力吸着変動法を用いてＣＯ２を濃縮するＣＯ２濃縮手段及びＣＯ２濃縮工程について説明する。
圧力吸着変動法（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ：ＡＳＰ法）では、ＣＯ２を含む気体からＣＯ２を高濃度で分離するため、吸着塔にＣＯ２を含む気体を通して吸着剤にＣＯ２を選択的に吸着させ、ＣＯ２以外の成分は吸着塔の外に排出する。吸着剤に充分にＣＯ２を吸着させた後、真空ポンプを用いて吸着塔内の圧力を下げて吸着剤に吸着しているＣＯ２を吸着剤から分離してＣＯ２を回収する。ＣＯ２を吸着剤から分離することにより吸着剤が再生される。
ＣＯ２を含む気体を圧力吸着変動法を用いたＣＯ２濃縮手段により濃縮してＣＯ２濃縮ガスを製造する工程が、本発明の有機化合物の製造方法におけるＣＯ２濃縮工程である。
圧力吸着変動法（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ：ＡＳＰ法）では、ＣＯ２を含む気体からＣＯ２を高濃度で分離するため、吸着塔にＣＯ２を含む気体を通して吸着剤にＣＯ２を選択的に吸着させ、ＣＯ２以外の成分は吸着塔の外に排出する。吸着剤に充分にＣＯ２を吸着させた後、真空ポンプを用いて吸着塔内の圧力を下げて吸着剤に吸着しているＣＯ２を吸着剤から分離してＣＯ２を回収する。ＣＯ２を吸着剤から分離することにより吸着剤が再生される。
ＣＯ２を含む気体を圧力吸着変動法を用いたＣＯ２濃縮手段により濃縮してＣＯ２濃縮ガスを製造する工程が、本発明の有機化合物の製造方法におけるＣＯ２濃縮工程である。
【0021】
ＣＯ２濃縮手段は、圧力吸着変動法によるＣＯ２濃縮工程を行うための装置であり、吸着塔を備える。また、吸着塔に接続された真空ポンプを備える。
ＣＯ２濃縮手段が備える吸着塔は１つであっても複数であってもよい。吸着塔を複数備える場合、ある１つの吸着塔でＣＯ２の吸着剤に吸着させている間に、他の吸着塔では吸着剤に吸着しているＣＯ２を吸着剤から分離してＣＯ２を回収し、吸着剤を再生する。ＣＯ２の吸着を行う吸着塔とＣＯ２の回収を行う吸着塔を順次入れ替えることによって、連続的にＣＯ２の濃縮を行うことができる。
ＣＯ２濃縮手段が備える吸着塔は１つであっても複数であってもよい。吸着塔を複数備える場合、ある１つの吸着塔でＣＯ２の吸着剤に吸着させている間に、他の吸着塔では吸着剤に吸着しているＣＯ２を吸着剤から分離してＣＯ２を回収し、吸着剤を再生する。ＣＯ２の吸着を行う吸着塔とＣＯ２の回収を行う吸着塔を順次入れ替えることによって、連続的にＣＯ２の濃縮を行うことができる。
【0022】
ＣＯ２濃縮手段により得られるＣＯ２濃縮ガス中のＣＯ２濃度が９０％以上であることが好ましく、９５％以上であることがより好ましく、９９％以上であることがより好ましい。ＣＯ２濃度がより高いＣＯ２濃縮ガスを後の生物反応手段に導入すると、有機化合物の合成が効率よく進むため好ましい。
【0023】
ＣＯ２濃縮手段に導入する、ＣＯ２を含む気体としては、大気の他、工場、コージェネレーションシステム、発電所等の事業所から排出される排ガスを使用することができる。ＣＯ２濃縮手段に導入する気体に含まれるＣＯ２の濃度が高いと圧力吸着変動法によるＣＯ２濃縮工程により、ＣＯ２濃度がより高いＣＯ２濃縮ガスが得られる。そのため、ＣＯ２濃度が１．０％以上である気体をＣＯ２濃縮手段に導入することが好ましい。
また、排ガスは、ＣＯ２濃縮手段に導入する前に、コールドトラップ装置によって冷却して排ガス中の水分濃度を低下させておくことが望ましい。排ガスは、１００℃以上と高温であることがあり、高温の排ガスによりコンプレッサーやＣＯ２濃縮手段が故障したり、劣化することを防ぐためである。また、水分はＣＯ２濃縮手段の吸着能を劣化させるおそれがあるため、水分濃度を減らしておくことが好ましい。
水分濃度は２％以下に減らすことが好ましい。
また、排ガスは、ＣＯ２濃縮手段に導入する前に、コールドトラップ装置によって冷却して排ガス中の水分濃度を低下させておくことが望ましい。排ガスは、１００℃以上と高温であることがあり、高温の排ガスによりコンプレッサーやＣＯ２濃縮手段が故障したり、劣化することを防ぐためである。また、水分はＣＯ２濃縮手段の吸着能を劣化させるおそれがあるため、水分濃度を減らしておくことが好ましい。
水分濃度は２％以下に減らすことが好ましい。
【0024】
圧力吸着変動法に用いる吸着剤としては、公知の吸着剤を用いることができる。吸着剤としては固体のものが望ましい。固体の吸着剤は、圧力変動により放散されることがなく、水素酸化細菌を含む培養槽に混入することがない。このため、水素酸化細菌を失活させたり、水素酸化細菌が合成する有機化合物に蓄積して汚染させることがなく、水素酸化細菌を用いた有機化合物の合成に使用する吸着剤として適している。
吸着剤としては、ゼオライト（モレキュラーシーブを含む)、シリカ（シリカゲル）、活性炭、ＭＯＦ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋｓ：金属有機構造体）が挙げられる。ＭＯＦとは、金属と有機リガンドが相互作用することで高比表面積をもつ多孔質配位ネットワークを持つ材料である。
吸着剤としては、ゼオライト（モレキュラーシーブを含む)、シリカ（シリカゲル）、活性炭、ＭＯＦ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋｓ：金属有機構造体）が挙げられる。ＭＯＦとは、金属と有機リガンドが相互作用することで高比表面積をもつ多孔質配位ネットワークを持つ材料である。
【0025】
これらのなかではゼオライトを使用することが好ましい。ゼオライトの種類としては、ゼオライト３Ａ、ゼオライト４Ａ、ゼオライト５Ａ及びゼオライト１３Ｘ等が挙げられる。
圧力吸着変動法は、５０℃以下の温度、望ましくは３０℃以下で操作されることが望ましい。
圧力吸着変動法は、５０℃以下の温度、望ましくは３０℃以下で操作されることが望ましい。
【0026】
ＣＯ２濃縮工程において圧力吸着変動法によるＣＯ２濃縮を行う際の運転条件としては、例えば以下のようにすることができる。
ＣＯ２濃縮手段への流入流量１．０Ｌ／ｍｉｎ以上、１０．０Ｌ／ｍｉｎ以下
ＣＯ２濃縮手段からの流出流量０．０１Ｌ／ｍｉｎ以上、０．５Ｌ／ｍｉｎ以下
非吸着ガス流量０．５０Ｌ／ｍｉｎ以上、９．９９Ｌ／ｍｉｎ以下
ＣＯ２濃縮手段への流入流量１．０Ｌ／ｍｉｎ以上、１０．０Ｌ／ｍｉｎ以下
ＣＯ２濃縮手段からの流出流量０．０１Ｌ／ｍｉｎ以上、０．５Ｌ／ｍｉｎ以下
非吸着ガス流量０．５０Ｌ／ｍｉｎ以上、９．９９Ｌ／ｍｉｎ以下
【0027】
ＣＯ２濃縮手段は、水素酸化細菌の活性に影響を与えないものであれば、圧力吸着変動法によるＣＯ２濃縮工程を行うための装置に加え、他の方法によるＣＯ２濃縮を行う装置をさらに備えていてもよい。
【0028】
ＣＯ２を含む気体に含まれるＣＯ２濃度が低い場合、圧力吸着変動法以外の方法によるＣＯ２濃縮を行い、ＣＯ２濃度をある程度高くしてから圧力吸着変動法によるＣＯ２濃縮手段にＣＯ２を含む気体を導入するようにしてもよい。
【0029】
水素貯蔵手段としては水素を貯蔵した水素ボンベを使用することができる。
【0030】
生物反応手段は、水を含む反応媒体及び水素酸化細菌を収納する。生物反応手段では、水素酸化細菌が反応媒体中でＣＯ２及び水素を利用して有機化合物を合成する反応を行う。
【0031】
生物反応手段は、有機化合物を合成する反応を行う培養槽を使用することができる。培養槽には担体が設けられ、担体に水素酸化細菌が担持されて収納されることが好ましい。
担体としては、セラミックス、ポリウレタン、ポリエチレンを用いることができる。
担体としては、セラミックス、ポリウレタン、ポリエチレンを用いることができる。
【0032】
反応媒体は、水を含み、水素酸化細菌の培養に悪影響を与えない限りにおいて水以外の溶媒を含んでいてもよい。水以外の溶媒としてはアルコール（メタノール、エタノール等）が挙げられる。
【0033】
反応媒体には、独立栄養培地を含んでいてもよい。独立栄養培地に含まれていてもよい成分としては、アンモニア、アンモニウム（例えば、塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）、硫酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳＯ４）、クエン酸鉄アンモニウム）、硝酸塩（例えば、硝酸カリウム（ＫＮＯ３））、尿素、又は有機窒素源などの窒素源；リン酸塩（例えば、リン酸二水素ナトリウム（ＮａＨ２ＰＯ４）、リン酸水素二ナトリウム（Ｎａ２ＨＰＯ４）、リン酸二水素カリウム（ＫＨ２ＰＯ４）、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）、ジチオリン酸カリウム（Ｋ３ＰＳ２Ｏ２）、オルトリン酸カリウム（Ｋ３ＰＯ４）、リン酸水素二カリウム（Ｋ２ＨＰＯ４））；硫酸塩（例えば、硫酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳＯ４）、硫酸マグネシウム・七水和物（ＭｇＳＯ４・７Ｈ２Ｏ））；酵母抽出物；キレート鉄；カリウム塩（例えば、ヨウ化カリウム（ＫＩ）、臭化カリウム（ＫＢｒ））；並びに他の無機塩、無機質、微量栄養素（例えば、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、又は塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）又は炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、硫酸マンガン・七水和物（ＭｎＳＯ４・７Ｈ２Ｏ）又は塩化マンガン（ＭｎＣｌ２）、塩化第二鉄・六水和物（ＦｅＣｌ３・６Ｈ２Ｏ）、硫酸第一鉄・七水和物（ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ）、又は塩化第一鉄・四水和物（ＦｅＣｌ２・４Ｈ２Ｏ）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）又は炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）、硫酸亜鉛（ＺｎＳＯ４）又は塩化亜鉛（ＺｎＣｌ２）、モリブデン酸アンモニウム（ＮＨ４ＭｏＯ４）又はモリブデン酸ナトリウム・二水和物（Ｎａ２ＭｏＯ４・２Ｈ２Ｏ）、硫酸第一銅（ＣｕＳＯ４）又は塩化銅・二水和物（ＣｕＣｌ２・２Ｈ２Ｏ）、塩化コバルト・六水和物（ＣｏＣｌ２・６Ｈ２Ｏ）、塩化アルミニウム・六水和物（ＡｌＣｌ３・６Ｈ２Ｏ）、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）、ホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）、塩化ニッケル・六水和物（ＮｉＣｌ２・６Ｈ２Ｏ）、塩化スズ・一水和物（ＳｎＣｌ２・Ｈ２Ｏ）、塩化バリウム・二水和物（ＢａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ）、セレン酸銅・五水和物（ＣｕＳｅＯ４・５Ｈ２Ｏ）又は亜セレン酸ナトリウム（Ｎａ２ＳｅＯ３）、メタバナジン酸ナトリウム（ＮａＶＯ３）、クロム塩のうちの１つ以上の無機塩）を挙げることができる。
【0034】
独立栄養培地に含まれていてもよい好適な無機塩としては、硫酸アンモニウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素カリウム、硫酸マグネシウム・七水和物、炭酸水素ナトリウム、クエン酸鉄アンモニウム、塩化第二鉄・六水和物、塩化アンモニウム、塩化カルシウム、塩化ニッケル・六水和物等が挙げられる。
また、水素酸化細菌は、従属栄養培地を用いて培養することにより増殖されていてもよい。従属栄養培地に使用される栄養成分としては、ＢＡＣＴＯ ＹＥＡＳＴ ＥＸＴＲＡＣＴ、トリプトン、牛肉エキス等が挙げられる。
また、水素酸化細菌は、従属栄養培地を用いて培養することにより増殖されていてもよい。従属栄養培地に使用される栄養成分としては、ＢＡＣＴＯ ＹＥＡＳＴ ＥＸＴＲＡＣＴ、トリプトン、牛肉エキス等が挙げられる。
【0035】
水素酸化細菌としては、好気性細菌又は嫌気性細菌を使用することができる。
好気性細菌を使用する場合は、生物反応手段に空気又はＯ２を供給することが好ましい。
嫌気性細菌を使用する場合は、空気又はＯ２に代えて硝酸イオン等を酸素原子の供給源として利用することができる。
好気性細菌を使用する場合は、生物反応手段に空気又はＯ２を供給することが好ましい。
嫌気性細菌を使用する場合は、空気又はＯ２に代えて硝酸イオン等を酸素原子の供給源として利用することができる。
【0036】
好気性細菌である水素酸化細菌としては、Ａｃｉｄｖｏｒａｘ ｆａｃｉｌｉｓ，Ａｃｈｒｏｍｏｂａｃｔｅｒ ｘｙｌｏｓｏｘｉｄａｎｓ，Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ ｌａｔｕｓ，Ｃｕｐｒｉａｖｉｄｕｓ ｎｅｃａｔｏｒ，Ａｎｃｙｌｏｂａｃｔｅｒ ａｑｕａｔｉｃｕｓ，Ａｑｕａｓｐｉｒｉｌｌｕｍ ａｕｔｏｔｒｏｐｈｉｃｕｍ，Ａｚｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ ｌｉｐｏｆｅｒｕｍ，Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｊａｐｏｎｉｃｕｍ，Ｄｅｒｘｉａ ｇｕｍｍｏｓａ，Ｈｙｄｒｏｇｅｎｏｐｈａｇａ ｐａｌｌｅｒｏｎｉｉ，Ｈｙｄｒｏｇｅｎｏｐｈａｇａ ｆｌａｖａ，Ｈｙｄｒｏｇｅｎｏｐｈａｇａ ｐｓｅｕｄｏｆｌａｖａ，Ｐａｒａｃｏｃｃｕｓ ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｎｓ，Ｖａｒｉｏｖｏｒａｘ ｐａｒａｄｏｘｕｓ，Ｘａｎｔｈｏｂａｃｔｅｒ ａｕｔｏｔｒｏｐｈｉｃｕｓ，Ｘａｎｔｈｏｂａｃｔｅｒ ｆｌａｖｕｓ，Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｈｙｄｒｏｇｅｎｏｖｏｒａ，Ｈｙｄｒｏｇｅｎｏｐｈｉｌｕｓ ｔｈｅｒｍｏｌｕｔｅｏｌｕｓ，Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ ｓｐ．，Ｐｓｅｕｄｏｎｏｃａｒｄｉａ ａｕｔｏｔｒｏｐｈｉｃａ，Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｇｏｒｄｏｎａｅ，Ｎｏｃａｒｄｉａ ｏｐａｃａ，Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｔｕｓｃｉａｅ，Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｃｈｌｅｇｅｌｉｉ，Ｈｙｄｒｏｇｅｎｏｂａｃｔｅｒ ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓ，Ｈｙｄｒｏｇｅｎｏｂａｃｔｅｒ ｈａｌｏｐｈｉｌｕｓ，Ｈｙｄｒｏｇｅｎｏｂａｃｔｅｒ ａｃｉｄｏｐｈｉｌｕｓ，Ｃａｌｄｅｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｈｙｄｒｏｇｅｎｏｐｈｉｌｕｍ，Ａｑｕｉｆｅｘ ｐｙｒｏｐｈｉｌｕｓ，Ｈｙｄｒｏｇｅｎｏｖｉｂｒｉｏ ｍａｒｉｎｕｓが挙げられる。これらの細菌は、ＣＯ２、Ｈ２、Ｏ２を使用して有機化合物（タンパク質、３－ヒドロキシ酪酸及びその集合体であるポリヒドロキシ酪酸（ＰＨＢ）等）を合成する。
【0037】
嫌気性細菌である水素酸化細菌としては、Ａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｗｏｏｄｉｉ ＤＳＭ １０３０，Ａｃｅｔｏｈａｌｏｂｉｕｍ ａｒａｂａｔｉｃｕｍ ＤＳＭ ５５０１，Ｃａｒｂｏｘｙｄｏｔｈｅｒｍｕｓ ｈｙｄｒｏｇｅｎｏｆｏｒｍａｎｓ Ｚ－２９０１，Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ａｃｅｔｉｃｕｍ ＤＳＭ １４９６，Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ａｕｔｏｅｔｈａｎｏｇｅｎｕｍ ＤＳＭ １００６１，Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｃａｒｂｏｘｉｄｉｖｏｒａｎｓ Ｐ７，Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｌｊｕｎｇｄａｈｌｉｉ ＤＳＭ １３５２８，Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｓｃａｔｏｌｏｇｅｎｅｓ ＡＴＣＣ ２５７５５，Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｓｔｉｃｋｌａｎｄｉｉ ＤＳＭ ５１９，Ｅｕｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｌｉｍｏｓｕｍ ＫＩＳＴ６１２，Ｅｕｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｌｉｍｏｓｕｍ ＳＡ１１，Ｍｏｏｒｅｌｌａ ｔｈｅｒｍｏａｃｅｔｉｃａ ＡＴＣＣ ３９０７３，Ｍｏｏｒｅｌｌａ ｔｈｅｒｍｏａｃｅｔｉｃａ ＤＳＭ ５２１，Ｍｏｏｒｅｌｌａ ｔｈｅｒｍｏａｃｅｔｉｃａ ＤＳＭ ２９５５，Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｄｉｆｆｉｃｉｌｅ ６３０，Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｄｉｆｆｉｃｉｌｅ ＣＤ１９６，Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｄｉｆｆｉｃｉｌｅ Ｍ１２０，Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｄｉｆｆｉｃｉｌｅ ６３０，Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｄｉｆｆｉｃｉｌｅ ６３０ Ｄｅｌｔａｅｒｍ，Ｔｈｅｒｍａｃｅｔｏｇｅｎｉｕｍ ｐｈａｅｕｍ ＤＳＭ １２２７０，Ｔｈｅｒｍｏａｎａｅｒｏｂａｃｔｅｒ ｋｉｖｕｉ ＬＫＴ－１，Ｔｒｅｐｏｎｅｍａ ｐｒｉｍｉｔｉａ ＺＡＳ－２が挙げられる。
これらの細菌は、ＣＯ２、ＣＯ、Ｈ２を使用して有機化合物を合成する。
これらの嫌気性細菌が合成する有機化合物としては、酢酸、エタノール、アセテート、１－ブタノール、ブチレート、２，３－ブタンジオール、ブタジエン、メチルエチルケトン（２－ブタノン）、エチレン、アセトン、イソプロパノール、脂質、３－ヒドロキシプロピオネート（３－ＨＰ）、テルペン、イソプレン、脂肪酸、２－ブタノール、１，２－プロパンジオール、１－プロパノール、１－ヘキサノール、１－オクタノール、コリスメート由来生成物、３－ヒドロキシブチレート、１，３－ブタンジオール、１，４－ブタンジオール、２－ヒドロキシイソブチレート又は２－ヒドロキシイソ酪酸、イソブチレン、アジピン酸、１，３－ヘキサンジオール、３－メチル－２－ブタノール、２－ブテン－１－オール、イソバレレート、イソアミルアルコール、およびモノエチレングリコールのうちの１つ以上が挙げられる。
これらの細菌は、ＣＯ２、ＣＯ、Ｈ２を使用して有機化合物を合成する。
これらの嫌気性細菌が合成する有機化合物としては、酢酸、エタノール、アセテート、１－ブタノール、ブチレート、２，３－ブタンジオール、ブタジエン、メチルエチルケトン（２－ブタノン）、エチレン、アセトン、イソプロパノール、脂質、３－ヒドロキシプロピオネート（３－ＨＰ）、テルペン、イソプレン、脂肪酸、２－ブタノール、１，２－プロパンジオール、１－プロパノール、１－ヘキサノール、１－オクタノール、コリスメート由来生成物、３－ヒドロキシブチレート、１，３－ブタンジオール、１，４－ブタンジオール、２－ヒドロキシイソブチレート又は２－ヒドロキシイソ酪酸、イソブチレン、アジピン酸、１，３－ヘキサンジオール、３－メチル－２－ブタノール、２－ブテン－１－オール、イソバレレート、イソアミルアルコール、およびモノエチレングリコールのうちの１つ以上が挙げられる。
【0038】
水素酸化細菌はＣＯ２及びＨ２を使用して有機化合物を合成する。
合成する有機化合物は、ヒドロキシアルカン酸、ポリヒドロキシアルカン酸、タンパク質、アミノ酸、糖類、カルボン酸、及びケトンからなる群から選択された少なくとも１種であることが好ましい。
ヒドロキシアルカン酸としては３－ヒドロキシ酪酸（３ＨＢ）が挙げられ、ポリヒドロキシアルカン酸としては３－ヒドロキシ酪酸の集合体であるポリヒドロキシ酪酸（ＰＨＢ）が挙げられる。
合成する有機化合物は、ヒドロキシアルカン酸、ポリヒドロキシアルカン酸、タンパク質、アミノ酸、糖類、カルボン酸、及びケトンからなる群から選択された少なくとも１種であることが好ましい。
ヒドロキシアルカン酸としては３－ヒドロキシ酪酸（３ＨＢ）が挙げられ、ポリヒドロキシアルカン酸としては３－ヒドロキシ酪酸の集合体であるポリヒドロキシ酪酸（ＰＨＢ）が挙げられる。
【0039】
本発明の有機化合物合成システムは生物反応手段に供給するＯ２を貯蔵するためのＯ２貯蔵手段をさらに備えることが好ましい。Ｏ２貯蔵手段としては酸素を貯蔵した酸素ボンベを使用することができる。
【0040】
また、本発明の有機化合物の製造方法では、有機化合物合成工程において、生物反応手段にさらにＯ２を供給して有機化合物を合成することが好ましい。Ｏ２の供給には、Ｏ２貯蔵手段から供給されるＯ２を使用することができる。また、大気を生物反応手段に供給することによりＯ２を供給してもよい。
【0041】
また、生物反応手段は、培養槽中の気体を回収して再利用する培養ガス回収手段を備えることが好ましい。培養槽中において使用されなかった水素をそのまま排出すると水素が無駄になるので、水素が多く含まれる培養槽中の気体（以下、培養ガスともいう）を回収し、培養槽に再度戻すようにすることで、水素を効率よく使用することができる。また、培養槽から回収したガスについて分離膜を通す等の処理を行い水素を他の成分と分離して、水素の濃度を高めたうえで培養槽に戻すようにしてもよい。
【0042】
図１は、有機化合物合成システムの構成例を示す模式図である。
有機化合物合成システム１は、生物反応手段としての培養槽３０を備えている。培養槽３０にはＣＯ２濃縮手段１０、水素貯蔵手段２０としての水素ボンベ、酸素貯蔵手段４０としての酸素ボンベが接続されており、培養槽３０に対してそれぞれＣＯ２、Ｈ２、Ｏ２を供給できるようになっている。
培養槽３０には反応媒体及び水素酸化細菌を含む培養液６０が収納されている。培養槽３０の大きさは特に限定されるものではなく、試験用、量産用といった用途に応じて設定すればよい。
有機化合物合成システム１は、生物反応手段としての培養槽３０を備えている。培養槽３０にはＣＯ２濃縮手段１０、水素貯蔵手段２０としての水素ボンベ、酸素貯蔵手段４０としての酸素ボンベが接続されており、培養槽３０に対してそれぞれＣＯ２、Ｈ２、Ｏ２を供給できるようになっている。
培養槽３０には反応媒体及び水素酸化細菌を含む培養液６０が収納されている。培養槽３０の大きさは特に限定されるものではなく、試験用、量産用といった用途に応じて設定すればよい。
【0043】
ＣＯ２濃縮手段１０には、ＣＯ２を含む気体が導入され、ＣＯ２濃度がより高いＣＯ２濃縮ガスとされる。そして、ＣＯ２濃縮ガスが培養槽３０に導入される。
水素貯蔵手段２０からはＨ２が培養槽３０に導入される。
酸素貯蔵手段４０からはＯ２が培養槽３０に導入される。
酸素貯蔵手段を使用せずに空気としてＯ２を培養槽３０に導入してもよい。
また、培養ガスが回収されて培養ガス回収手段５０に導入され、再度培養槽３０に戻されることにより、とくにＨ２が効率よく使用される。
水素貯蔵手段２０からはＨ２が培養槽３０に導入される。
酸素貯蔵手段４０からはＯ２が培養槽３０に導入される。
酸素貯蔵手段を使用せずに空気としてＯ２を培養槽３０に導入してもよい。
また、培養ガスが回収されて培養ガス回収手段５０に導入され、再度培養槽３０に戻されることにより、とくにＨ２が効率よく使用される。
【0044】
培養槽３０では、水素酸化細菌がＣＯ２、Ｈ２、Ｏ２を原料として有機化合物を合成する反応が行われる。水素酸化細菌の培養が進むと、培養液内の有機化合物の含有量が増える。
培養液の６００ｎｍにおける吸光度（ＯＤ６００）を測定することで培養の進み具合を推定することができ、吸光度が高くなるほど培養が進んでいることになる。
培養液の６００ｎｍにおける吸光度（ＯＤ６００）を測定することで培養の進み具合を推定することができ、吸光度が高くなるほど培養が進んでいることになる。
【0045】
初期の水素酸化細菌の仕込み量、及びＣＯ２、Ｈ２、Ｏ２の濃度を適当な濃度に調整することで培養速度を高めることができる。
培養時に培養槽に導入する各ガスの流量は例えば下記の通りとすることができる。
ＣＯ２：１００～１０００ｍＬ／ｍｉｎ
Ｈ２：５００～２０００ｍＬ／ｍｉｎ
Ｏ２：１００～１０００ｍＬ／ｍｉｎ
空気としてＯ２を導入する場合はＯ２としての流量が上記範囲となるように空気の流量を調製するとよい。
培養時に培養槽に導入する各ガスの流量は例えば下記の通りとすることができる。
ＣＯ２：１００～１０００ｍＬ／ｍｉｎ
Ｈ２：５００～２０００ｍＬ／ｍｉｎ
Ｏ２：１００～１０００ｍＬ／ｍｉｎ
空気としてＯ２を導入する場合はＯ２としての流量が上記範囲となるように空気の流量を調製するとよい。
【0046】
培養時の温度は特に限定されず、使用する水素酸化細菌の培養に適した温度で設定すればよい。例えば２５～３５℃とすることができる。また、培養の時間も特に限定されるものではないが、例えば３０～８０時間とすることができる。
【0047】
また、培養が進むと培養液のｐＨが低くなる（酸性側に偏る）ことがあるので、その場合はアンモニア水等のアルカリ成分を加えてｐＨを調整することが好ましい。ｐＨは６．５０～６．７５付近に調整することが好ましい。
【0048】
培養が進み培養液におけるＯＤ６００の数値の上昇が鈍くなった時点で培養を終了し、培養液中の成分を回収する。
図２は、培養液中の成分の回収の例について示す模式図である。
培養液を遠心分離して、液体部分（上清）を得る。上清を乾燥して水溶性固形物を得る。水溶性固形物からは糖類や他の水溶性の有機化合物が得られる。
遠心分離した固体部分を乾燥した乾燥物を精製することでタンパク質及びその他の有機化合物が得られる。
図２は、培養液中の成分の回収の例について示す模式図である。
培養液を遠心分離して、液体部分（上清）を得る。上清を乾燥して水溶性固形物を得る。水溶性固形物からは糖類や他の水溶性の有機化合物が得られる。
遠心分離した固体部分を乾燥した乾燥物を精製することでタンパク質及びその他の有機化合物が得られる。
【0049】
本明細書には以下の事項が開示されている。
【0050】
本開示（１）は、圧力吸着変動法を用いてＣＯ２を濃縮するＣＯ２濃縮手段と、
水素を貯蔵する水素貯蔵手段と、
水を含む反応媒体及び水素酸化細菌を収納し、前記水素酸化細菌が前記反応媒体中でＣＯ２及び水素を利用して有機化合物を合成する反応を行う生物反応手段と、を備える有機化合物合成システムである。
水素を貯蔵する水素貯蔵手段と、
水を含む反応媒体及び水素酸化細菌を収納し、前記水素酸化細菌が前記反応媒体中でＣＯ２及び水素を利用して有機化合物を合成する反応を行う生物反応手段と、を備える有機化合物合成システムである。
【0051】
本開示（２）は、前記有機化合物は、ヒドロキシアルカン酸、ポリヒドロキシアルカン酸、タンパク質、アミノ酸、糖類、カルボン酸、及びケトンからなる群から選択された少なくとも１種である、本開示（１）に記載の有機化合物合成システムである。
【0052】
本開示（３）は、前記生物反応手段に供給するＯ２を貯蔵するためのＯ２貯蔵手段をさらに備える、本開示（１）又は（２）に記載の有機化合物合成システムである。
【0053】
本開示（４）は、ＣＯ２を含む気体を圧力吸着変動法を用いたＣＯ２濃縮手段により濃縮してＣＯ２濃縮ガスを製造するＣＯ２濃縮工程と、
前記ＣＯ２濃縮ガスと、水素貯蔵手段に貯蔵された水素とを、水を含む反応媒体及び水素酸化細菌を収納する生物反応手段に導入し、前記反応媒体中で前記水素酸化細菌により有機化合物を合成する有機化合物合成工程と、を行う有機化合物の製造方法である。
前記ＣＯ２濃縮ガスと、水素貯蔵手段に貯蔵された水素とを、水を含む反応媒体及び水素酸化細菌を収納する生物反応手段に導入し、前記反応媒体中で前記水素酸化細菌により有機化合物を合成する有機化合物合成工程と、を行う有機化合物の製造方法である。
【0054】
本開示（５）は、前記有機化合物は、ヒドロキシアルカン酸、ポリヒドロキシアルカン酸、タンパク質、アミノ酸、糖類、カルボン酸、及びケトンからなる群から選択された少なくとも１種である、本開示（４）に記載の有機化合物の製造方法である。
【0055】
本開示（６）は、前記有機化合物合成工程において、前記生物反応手段にさらにＯ２を供給して有機化合物を合成する本開示（４）又は（５）に記載の有機化合物の製造方法である。
【実施例0056】
以下、本発明をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【0057】
（実施例１）
ＪＦＥ技報Ｎｏ．３２（２０１３年８月）に準じて、圧力吸着変動法を用いたＣＯ２濃縮手段として金属製カラム内にゼオライトを封入したＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）試験装置を用意した。ゼオライトとしては、ＮａＸ型および／又はＮａ－Ｍｏｒｄｅｎｉｔｅ型を使用できる。事業所のコージェネレーションからの排ガス（温度１５０℃、ＣＯ２濃度１．２％、水分濃度８％）を一旦、冷水（４℃）にてコールドトラップして、排ガスの温度を２０℃とし、水分濃度を２％以下まで減らした。この冷却した排ガスをコンプレッサーを介して大気圧（１気圧）を超える圧力で加圧しながらＰＳＡ装置に導入し、ゼオライトにＣＯ２を吸着させた。ゼオライトに吸着されなかったＮ２等のガスは、大気中に放出される。ついで、ＰＳＡ装置につなげた真空ポンプを用いて大気圧（1気圧）以下に減圧することで、ＰＳＡ装置のゼオライトに吸着したＣＯ２を離脱、ＰＳＡ装置から排出させ、ＣＯ２を濃縮することで、ＣＯ２濃度９０．０％のＣＯ２濃縮ガスを得た。ＣＯ２濃縮ガスは、ガス捕集袋に封入した。
水素酸化細菌としてＣｕｐｒｉａｖｉｄｕｓ ｎｅｃａｔｏｒ（タンパク質量０．０８ｇ）を含み、溶媒が水であり、無機塩を含む培養液を培養槽（１０Ｌ）に仕込み、ＣＯ２濃縮ガス、水素ガス、及び空気（Ｏ２を含むガス）を培養槽に導入してバブリングし、水素酸化細菌の培養を７２時間行った。
培養液は以下の無機塩を含む。
硫酸アンモニウム ４．３ｇ／Ｌ
リン酸水素二ナトリウム １．８５ｇ／Ｌ
リン酸二水素カリウム １．７６ｇ／Ｌ
硫酸マグネシウム・七水和物 ０．５ｇ／Ｌ
炭酸水素ナトリウム ０．５ｇ／Ｌ
クエン酸アンモニウム ０．１ｇ／Ｌ
培養温度は３０℃とした。
培養時の各ガスの流量は以下の通りである。
ＣＯ２：３００ｍＬ／ｍｉｎ
Ｈ２：８００ｍＬ／ｍｉｎ
空気：１０００ｍＬ／ｍｉｎ（Ｏ２としては２００ｍＬ／ｍｉｎ）
ＪＦＥ技報Ｎｏ．３２（２０１３年８月）に準じて、圧力吸着変動法を用いたＣＯ２濃縮手段として金属製カラム内にゼオライトを封入したＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）試験装置を用意した。ゼオライトとしては、ＮａＸ型および／又はＮａ－Ｍｏｒｄｅｎｉｔｅ型を使用できる。事業所のコージェネレーションからの排ガス（温度１５０℃、ＣＯ２濃度１．２％、水分濃度８％）を一旦、冷水（４℃）にてコールドトラップして、排ガスの温度を２０℃とし、水分濃度を２％以下まで減らした。この冷却した排ガスをコンプレッサーを介して大気圧（１気圧）を超える圧力で加圧しながらＰＳＡ装置に導入し、ゼオライトにＣＯ２を吸着させた。ゼオライトに吸着されなかったＮ２等のガスは、大気中に放出される。ついで、ＰＳＡ装置につなげた真空ポンプを用いて大気圧（1気圧）以下に減圧することで、ＰＳＡ装置のゼオライトに吸着したＣＯ２を離脱、ＰＳＡ装置から排出させ、ＣＯ２を濃縮することで、ＣＯ２濃度９０．０％のＣＯ２濃縮ガスを得た。ＣＯ２濃縮ガスは、ガス捕集袋に封入した。
水素酸化細菌としてＣｕｐｒｉａｖｉｄｕｓ ｎｅｃａｔｏｒ（タンパク質量０．０８ｇ）を含み、溶媒が水であり、無機塩を含む培養液を培養槽（１０Ｌ）に仕込み、ＣＯ２濃縮ガス、水素ガス、及び空気（Ｏ２を含むガス）を培養槽に導入してバブリングし、水素酸化細菌の培養を７２時間行った。
培養液は以下の無機塩を含む。
硫酸アンモニウム ４．３ｇ／Ｌ
リン酸水素二ナトリウム １．８５ｇ／Ｌ
リン酸二水素カリウム １．７６ｇ／Ｌ
硫酸マグネシウム・七水和物 ０．５ｇ／Ｌ
炭酸水素ナトリウム ０．５ｇ／Ｌ
クエン酸アンモニウム ０．１ｇ／Ｌ
培養温度は３０℃とした。
培養時の各ガスの流量は以下の通りである。
ＣＯ２：３００ｍＬ／ｍｉｎ
Ｈ２：８００ｍＬ／ｍｉｎ
空気：１０００ｍＬ／ｍｉｎ（Ｏ２としては２００ｍＬ／ｍｉｎ）
【0058】
培養後の培養液（８Ｌ）を遠心分離して上清と固体部分に分離した。
上清を乾燥して水溶性固形物７２ｇを得た。
固体部分を乾燥して乾燥物１６０ｇを得た。
水溶性固形物を分析したところ、無機塩３２．０ｇ、３－ヒドロキシ酪酸（３ＨＢ）８．０ｇ、糖９．６ｇ（グルコース８．０ｇ、ラムノース１．６ｇ）が同定された。その他２２．４ｇの成分は同定できなかった。
乾燥物を分析したところ、タンパク質１２８．０ｇ、３－ヒドロキシ酪酸（３ＨＢ）９．６ｇ、ポリヒドロキシ酪酸（ＰＨＢ）２２．４ｇが同定された。
上清を乾燥して水溶性固形物７２ｇを得た。
固体部分を乾燥して乾燥物１６０ｇを得た。
水溶性固形物を分析したところ、無機塩３２．０ｇ、３－ヒドロキシ酪酸（３ＨＢ）８．０ｇ、糖９．６ｇ（グルコース８．０ｇ、ラムノース１．６ｇ）が同定された。その他２２．４ｇの成分は同定できなかった。
乾燥物を分析したところ、タンパク質１２８．０ｇ、３－ヒドロキシ酪酸（３ＨＢ）９．６ｇ、ポリヒドロキシ酪酸（ＰＨＢ）２２．４ｇが同定された。
【0059】
上記の生成物の同定は以下のように行った。
糖は多糖類になっているので７２％硫酸で室温１時間撹拌し、４％硫酸オートクレーブ（１２１℃）１時間で加水分解してＨＰＬＣで測定した。
糖類の分析には下記の装置を用いた。
ＬＣ装置
装置名：株式会社島津製作所製ＬＣ－２０Ａ
カラム：シグマアルドリッチ製ＴＳＫｇｅｌ（登録商標）Ｓｕｇａｒ ＡＸＩ ４．６ｘ１５０ｍｍ
移動相：０．５ｍｏｌ／Ｌ ホウ酸緩衝液
糖は多糖類になっているので７２％硫酸で室温１時間撹拌し、４％硫酸オートクレーブ（１２１℃）１時間で加水分解してＨＰＬＣで測定した。
糖類の分析には下記の装置を用いた。
ＬＣ装置
装置名：株式会社島津製作所製ＬＣ－２０Ａ
カラム：シグマアルドリッチ製ＴＳＫｇｅｌ（登録商標）Ｓｕｇａｒ ＡＸＩ ４．６ｘ１５０ｍｍ
移動相：０．５ｍｏｌ／Ｌ ホウ酸緩衝液
【0060】
ＰＨＢと３ＨＢはＬＣ－ＭＳ／ＭＳ装置で測定した。
ＰＨＢはＮａＯＨで加水分解して３ＨＢのモノマーとして塩酸で中和してから検量線を作成して定量した。
５０ｍｌ遠心管に１ＮのＮａＯＨ溶液５ｍｌ、試料を適量（最大１０ｍｌ）加え、蒸留水で一定量（１５ｍｌ）とした後、ウォーターバス沸騰水中で適宜撹拌を行い加熱分解した。分解終了後、４０ｍｌ程度まで蒸留水を加えて冷却し、放冷後、（１＋１）塩酸でｐＨを３以下に調整し、５０ｍｌにメスアップした。その試料を０．２μｍＤＩＳＭＩＣでろ過し、ＬＣ分析試料とした。
ＰＨＢはＮａＯＨで加水分解して３ＨＢのモノマーとして塩酸で中和してから検量線を作成して定量した。
５０ｍｌ遠心管に１ＮのＮａＯＨ溶液５ｍｌ、試料を適量（最大１０ｍｌ）加え、蒸留水で一定量（１５ｍｌ）とした後、ウォーターバス沸騰水中で適宜撹拌を行い加熱分解した。分解終了後、４０ｍｌ程度まで蒸留水を加えて冷却し、放冷後、（１＋１）塩酸でｐＨを３以下に調整し、５０ｍｌにメスアップした。その試料を０．２μｍＤＩＳＭＩＣでろ過し、ＬＣ分析試料とした。
【0061】
ＰＨＢ及び３ＨＢの分析には下記の装置を用いた。
ＬＣ－ＭＳ／ＭＳ装置
（ＬＣ部：ＤＩＯＮＥＸ Ｕｌｔｉｍａｔｅ３０００、ＭＳ／ＭＳ部：Ｑ Ｅｘａｃｔｉｖｅ Ｆｏｃｕｓ：サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社）
カラム＝Ａｃｌａｉｍ ＰＲ－ＭＳ２．１ｍｍφ×１５０ｍｍ（サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社）
溶媒＝２％アセトニトリル／酢酸水→１０％アセトニトリル／酢酸水
カラム温度：４０℃
注入量：２μｌ
流速：０．２５ｍｌ／ｍｉｎ
ＬＣ－ＭＳ／ＭＳ装置
（ＬＣ部：ＤＩＯＮＥＸ Ｕｌｔｉｍａｔｅ３０００、ＭＳ／ＭＳ部：Ｑ Ｅｘａｃｔｉｖｅ Ｆｏｃｕｓ：サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社）
カラム＝Ａｃｌａｉｍ ＰＲ－ＭＳ２．１ｍｍφ×１５０ｍｍ（サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社）
溶媒＝２％アセトニトリル／酢酸水→１０％アセトニトリル／酢酸水
カラム温度：４０℃
注入量：２μｌ
流速：０．２５ｍｌ／ｍｉｎ
【0062】
図３は、ＰＨＢ及び３ＨＢのＬＣ－ＭＳ／ＭＳ測定のチャートである。
上段の「アルカリ処理前」のチャートがＰＨＢを含むＬＣチャートであり、「アルカリ処理後」のチャートがＮａＯＨで加水分解して３ＨＢのモノマーとした後のＬＣチャートである。
下段が「アルカリ処理後」のチャートにおける保持時間（Ｒ．Ｔ）３．２９ｍｉｎのピークに対応するＭＳスペクトルチャートであり、分子量１０３．０４は３ＨＢの分子量（ＭＳ－値）に対応する。
上段の「アルカリ処理前」のチャートがＰＨＢを含むＬＣチャートであり、「アルカリ処理後」のチャートがＮａＯＨで加水分解して３ＨＢのモノマーとした後のＬＣチャートである。
下段が「アルカリ処理後」のチャートにおける保持時間（Ｒ．Ｔ）３．２９ｍｉｎのピークに対応するＭＳスペクトルチャートであり、分子量１０３．０４は３ＨＢの分子量（ＭＳ－値）に対応する。
【0063】
以上の結果から、事業所からの排ガスを濃縮して得られたＣＯ２濃縮ガスを用いて、タンパク質等の有機化合物を製造できることが分かった。
【0064】
（実施例２、３）
水素酸化細菌の培養時におけるＣＯ２ガスの流量を変化させて培養を行った。
実施例２では１５０ｍＬ／ｍｉｎ、実施例３では６００ｍＬ／ｍｉｎとした。
実施例１～３において、培養においてＯＤ６００の値が２０から６０に増加するまでに要する時間を倍化時間とし、倍化時間を比較した。倍化時間が短いほど水素酸化細菌の培養が速く進むことを意味する。
実施例１～３での培養時におけるＣＯ２ガスの流量と倍化時間の関係は以下の通りであった。
実施例１：ＣＯ２ガスの流量３００ｍＬ／ｍｉｎ、倍化時間１０．８時間
実施例２：ＣＯ２ガスの流量１５０ｍＬ／ｍｉｎ、倍化時間１３．３時間
実施例３：ＣＯ２ガスの流量６００ｍＬ／ｍｉｎ、倍化時間１２．８時間
水素酸化細菌の培養時におけるＣＯ２ガスの流量を変化させて培養を行った。
実施例２では１５０ｍＬ／ｍｉｎ、実施例３では６００ｍＬ／ｍｉｎとした。
実施例１～３において、培養においてＯＤ６００の値が２０から６０に増加するまでに要する時間を倍化時間とし、倍化時間を比較した。倍化時間が短いほど水素酸化細菌の培養が速く進むことを意味する。
実施例１～３での培養時におけるＣＯ２ガスの流量と倍化時間の関係は以下の通りであった。
実施例１：ＣＯ２ガスの流量３００ｍＬ／ｍｉｎ、倍化時間１０．８時間
実施例２：ＣＯ２ガスの流量１５０ｍＬ／ｍｉｎ、倍化時間１３．３時間
実施例３：ＣＯ２ガスの流量６００ｍＬ／ｍｉｎ、倍化時間１２．８時間
【0065】
実施例２に対して実施例１ではＣＯ２ガスの流量が２倍であり、倍化時間が短くなった（培養が速く進んだ）。
一方、実施例２に対して実施例３ではＣＯ２ガスの流量が４倍であったが、実施例１よりも倍化時間が長くなった（培養が遅くなった）。この原因は明確ではないが、水素酸化細菌の量に対してＣＯ２の量が過剰すぎるか、過剰量のＣＯ２が他のガス（Ｈ２、Ｏ２）の溶解を阻害している可能性が考えられた。
一方、実施例２に対して実施例３ではＣＯ２ガスの流量が４倍であったが、実施例１よりも倍化時間が長くなった（培養が遅くなった）。この原因は明確ではないが、水素酸化細菌の量に対してＣＯ２の量が過剰すぎるか、過剰量のＣＯ２が他のガス（Ｈ２、Ｏ２）の溶解を阻害している可能性が考えられた。
【符号の説明】
【0066】
１ 有機化合物合成システム
１０ ＣＯ２濃縮手段
２０ 水素貯蔵手段
３０ 培養槽（生物反応手段）
４０ 酸素貯蔵手段
５０ 培養ガス回収手段
６０ 培養液
１０ ＣＯ２濃縮手段
２０ 水素貯蔵手段
３０ 培養槽（生物反応手段）
４０ 酸素貯蔵手段
５０ 培養ガス回収手段
６０ 培養液
【図1】
【図2】
【図3】
