特許 7422998 光合成生物の育成方法、及び光合成生物の育成設備

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-19

(45)【発行日】2024-01-29

(54)【発明の名称】光合成生物の育成方法、及び光合成生物の育成設備

(51)【国際特許分類】

   A01G 7/02 20060101AFI20240122BHJP

   B01D 53/62 20060101ALI20240122BHJP

   B01D 53/78 20060101ALI20240122BHJP

   B01D 53/14 20060101ALI20240122BHJP

   C12N 1/12 20060101ALN20240122BHJP

【ＦＩ】

A01G7/02

B01D53/62 ZAB

B01D53/78

B01D53/14 210

B01D53/14 220

C12N1/12 B

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020026909

(22)【出願日】2020-02-20

(65)【公開番号】P2021129521

(43)【公開日】2021-09-09

【審査請求日】2023-01-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000133032

【氏名又は名称】株式会社タクマ

(73)【特許権者】

【識別番号】301021533

【氏名又は名称】国立研究開発法人産業技術総合研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100141586

【弁理士】

【氏名又は名称】沖中 仁

(72)【発明者】

【氏名】藤川 宗治

(72)【発明者】

【氏名】藤平 弘樹

(72)【発明者】

【氏名】宍田 健一

(72)【発明者】

【氏名】金久保 光央

(72)【発明者】

【氏名】牧野 貴至

(72)【発明者】

【氏名】河野 雄樹

【審査官】星野 浩一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０８７０９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２３０８０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１６６４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２２６８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２５３８７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５３４７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１０６９６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０１５０４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０８３７７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ０１Ｇ ７／０２

Ｂ０１Ｄ ５３／６２

Ｂ０１Ｄ ５３／７８

Ｂ０１Ｄ ５３／１４

Ｃ１２Ｎ １／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

二酸化炭素含有ガスを吸収材に接触させる接触工程と、
二酸化炭素を吸収した前記吸収材が圧送される再生塔において、当該吸収材に対し、ストリッピングガスとして空気を供給するストリッピング工程と、
前記吸収材から放散された二酸化炭素と、当該二酸化炭素の希釈用空気を兼ねる、前記ストリッピングガスとして用いた空気との混合ガスを、光合成生物を収容する育成室へと供給する混合ガス供給工程と、
を包含し、
前記ストリッピング工程において、前記ストリッピングガスとして用いる空気は、ブロアの作動により前記再生塔に供給される光合成生物の育成方法。

【請求項2】

前記育成室内の二酸化炭素の濃度が６００～２０００ｐｐｍとなるように、前記ストリッピング工程での空気供給量を調整する空気供給量調整工程をさらに包含する請求項１に記載の光合成生物の育成方法。

【請求項3】

二酸化炭素含有ガスを吸収材に接触させて当該ガス中の二酸化炭素を前記吸収材に吸収させる吸収塔と、
二酸化炭素を吸収した前記吸収材が圧送される再生塔において、当該吸収材に対し、ストリッピングガスとして空気を供給する空気供給手段と、
光合成生物を収容する育成室と、
前記吸収材から放散された二酸化炭素と、当該二酸化炭素の希釈用空気を兼ねる、前記ストリッピングガスとして用いた空気との混合ガスを、前記育成室へと供給する混合ガス供給手段と、
を備え、
前記空気供給手段は、ブロアを備え、当該ブロアの作動により、前記ストリッピングガスとして用いる空気を前記再生塔に供給する光合成生物の育成設備。

【請求項4】

前記育成室内の二酸化炭素の濃度が６００～２０００ｐｐｍとなるように、前記空気供給手段の空気供給量を調整する空気供給量調整手段をさらに備える請求項３に記載の光合成生物の育成設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、植物や植物プランクトン、藻類等の光合成を行う光合成生物の育成方法、及び光合成生物の育成設備に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、二酸化炭素は地球温暖化の主原因として問題視され、世界的にも排出を抑制する動きが活発化している。このため、燃焼排ガスやプロセス排ガスの二酸化炭素を大気中に放出せずに回収し、回収した二酸化炭素を有効利用することが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

【0003】

特許文献１には、二酸化炭素の回収方法として、二酸化炭素含有ガスをアミン系の吸収液に吸収させ、水蒸気ストリッピングにより吸収液から二酸化炭素を放散させ、二酸化炭素含有蒸気から相分離器で水分を除去して、９５～９９．９％程度の高濃度の二酸化炭素を回収することが開示されている。なお、特許文献１には、二酸化炭素の用途として、野菜の成長改善の用途が含まれることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２００２／０６４２３８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１において、水蒸気ストリッピングによる二酸化炭素の放散工程では、吸収液の温度上昇に要する熱エネルギー、吸収液から二酸化炭素を放出するのに要する熱エネルギー、吸収液の水分蒸発による熱損失を補うための熱エネルギー等が必要である。このため、吸収した二酸化炭素の放散に要するエネルギーが大きく、エネルギーコストが嵩む。なお、吸収液の加熱による二酸化炭素の放散についても、同様の問題がある。

【0006】

また、特許文献１において、回収される二酸化炭素の濃度は、１００％に近い高濃度である。光合成生物の成長促進に効果的な育成雰囲気の二酸化炭素の濃度は、高濃度である必要はない。このため、回収した二酸化炭素を光合成生物の育成促進に適用する場合、回収した高濃度の二酸化炭素を空気で希釈することになる。従って、育成促進ガスの生成に手間がかかるという問題がある。

【0007】

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、吸収した二酸化炭素の放散に要するエネルギーを低く抑えることができるとともに、光合成生物の育成促進ガスを簡易に生成することができる光合成生物の育成方法、及び光合成生物の育成設備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】

【0008】

上記課題を解決するための本発明に係る光合成生物の育成方法の特徴構成は、
二酸化炭素含有ガスを吸収材に接触させる接触工程と、
二酸化炭素を吸収した前記吸収材に対し、ストリッピングガスとして空気を供給するストリッピング工程と、
前記吸収材から放散された二酸化炭素と、前記ストリッピングガスとして用いた空気との混合ガスを、光合成生物を収容する育成室へと供給する混合ガス供給工程と、
を包含することにある。

【0009】

本構成の光合成生物の育成方法によれば、二酸化炭素含有ガスを吸収材に接触させる接触工程が行われる。これにより、ガス中の二酸化炭素が吸収材に吸収される。また、二酸化炭素を吸収した吸収材に対し、ストリッピングガスとして空気を供給するストリッピング工程が行われる。これにより、吸収材から二酸化炭素が放散される。そして、吸収材から放散された二酸化炭素と、ストリッピングガスとして用いた空気との混合ガスを、育成促進ガスとして、光合成生物が収容された育成室へと供給する混合ガス供給工程が行われる。本構成の光合成生物の育成方法においては、吸収材に対し、空気をストリッピングガスとして供給することで二酸化炭素を放散するようにされている。従って、水蒸気ストリッピングによる二酸化炭素の放散や、加熱による二酸化炭素の放散と比べて、吸収した二酸化炭素の放散に要するエネルギーを低く抑えることができる。また、本構成の光合成生物の育成方法においては、吸収材から放散された二酸化炭素と、ストリッピングガスとして用いた空気との混合ガスが、育成促進ガスとして、光合成生物が収容された育成室へと供給される。このように、ストリッピングガスとして用いた空気が、ストリッピングで放散した二酸化炭素の希釈用空気を兼ねるようにされているので、放散後の二酸化炭素に空気を別途添加して希釈する工程を省略することができ、光合成生物の育成促進ガスを簡易に生成することができる。

【0010】

本発明に係る光合成生物の育成方法において、
前記育成室内の二酸化炭素の濃度が６００～２０００ｐｐｍとなるように、前記ストリッピング工程での空気供給量を調整する空気供給量調整工程をさらに包含することが好ましい。

【0011】

本構成の光合成生物の育成方法によれば、育成促進ガス中の二酸化炭素の濃度が６００～２０００ｐｐｍとなるようにストリッピング工程での空気供給量を調整する空気供給量調整工程が行われるので、光合成生物の育成室内の二酸化炭素濃度が６００～２０００ｐｐｍとなり、育成室内での作業者の安全が確保されるとともに、光合成生物の育成を効果的に促進することができる。

【0012】

次に、上記課題を解決するための本発明に係る光合成生物の育成設備の特徴構成は、
二酸化炭素含有ガスを吸収材に接触させて当該ガス中の二酸化炭素を前記吸収材に吸収させる吸収塔と、
二酸化炭素を吸収した前記吸収材に対し、ストリッピングガスとして空気を供給する空気供給手段と、
光合成生物を収容する育成室と、
前記吸収材から放散された二酸化炭素と、前記ストリッピングガスとして用いた空気との混合ガスを、前記育成室へと供給する混合ガス供給手段と、
を備えることにある。

【0013】

本構成の光合成生物の育成設備によれば、吸収塔において二酸化炭素含有ガスを吸収材に接触させることにより、ガス中の二酸化炭素が吸収材に吸収される。二酸化炭素を吸収した吸収材に対し、ストリッピングガスとして空気が空気供給手段によって供給されると、吸収材から二酸化炭素が放散される。そして、混合ガス供給手段は、吸収材から放散された二酸化炭素と、ストリッピングガスとして用いた空気との混合ガスを、育成促進ガスとして、光合成生物が収容された育成室へと供給する。本構成の光合成生物の育成設備においては、吸収材に対し、空気をストリッピングガスとして供給することで二酸化炭素を放散するようにされている。従って、水蒸気ストリッピングによる二酸化炭素の放散や、加熱による二酸化炭素の放散と比べて、吸収した二酸化炭素の放散に要するエネルギーを低く抑えることができる。また、本構成の光合成生物の育成設備においては、吸収材から放散された二酸化炭素と、ストリッピングガスとして用いた空気との混合ガスが、育成促進ガスとして、光合成生物が収容された育成室へと供給される。このように、ストリッピングガスとして用いた空気が、ストリッピングで放散した二酸化炭素の希釈用空気を兼ねるようにされているので、放散後の二酸化炭素に空気を別途添加して希釈する手段を省略することができ、光合成生物の育成促進ガスを簡易に生成することができる。

【0014】

本発明に係る光合成生物の育成設備において、
前記育成室内の二酸化炭素の濃度が６００～２０００ｐｐｍとなるように、前記空気供給手段の空気供給量を調整する空気供給量調整手段をさらに備えることが好ましい。

【0015】

本構成の光合成生物の育成設備によれば、育成促進ガス中の二酸化炭素の濃度が６００～２０００ｐｐｍとなるように空気供給手段の空気供給量を調整する空気供給量調整手段をさらに備えるので、光合成生物の育成室内の二酸化炭素濃度が６００～２０００ｐｐｍとなり、育成室内での作業者の安全が確保されるとともに、光合成生物の育成を効果的に促進することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、本発明に係る光合成生物の育成設備の概略構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明について、図１を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態では、ごみ焼却施設で発生した燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を回収し、回収した二酸化炭素を利用して、育成室の植物や植物プランクトン、藻類等の光合成を行う光合成生物の育成を促進する光合成生物の育成設備を例に挙げて説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施形態や図面に記載される構成に限定されることは意図しない。

【0018】

＜光合成生物の育成設備の全体構成＞
図１は、本発明に係る光合成生物の育成設備の概略構成を示すブロック図である。図１に示される育成設備１は、主として、吸収塔１１、再生塔１３、空気供給手段１５、空気供給量調整手段１７、混合ガス供給手段１９、及び育成ハウス２１を備えている。

【0019】

＜吸収塔＞
吸収塔１１は、塔内のアミン溶液（吸収材）に燃焼排ガス（二酸化炭素含有ガス）を気液接触可能に構成されている。吸収塔１１の下部に導入された燃焼排ガスは、塔内でアミン溶液と気液接触し、燃焼排ガス中の二酸化炭素がアミン溶液に吸収される。なお、吸収塔１１に導入される燃焼排ガスに対しては、予め、ごみ焼却施設における図示されない排ガス処理設備において、ダストや重金属類、ＳＯ_ｘ、ＮＯ_ｘ、ダイオキシン類等を除去する排ガス処理が施されている。

【0020】

二酸化炭素が除去された燃焼排ガスは、吸収塔１１の上部から抜き出され、系外に排出される。一方、二酸化炭素を吸収したアミン溶液は、吸収塔１１の下部から抜き出され、ポンプ３１によって再生塔１３へと圧送される。

【0021】

＜再生塔＞
再生塔１３は、吸収塔１１において二酸化炭素を吸収したアミン溶液に対し空気によりストリッピングすることで二酸化炭素を放散させて、二酸化炭素を吸収可能な状態にアミン溶液を再生する。必要に応じて、ごみ焼却施設や排ガス処理設備等の廃熱を用いて再生塔１３を加熱して、二酸化炭素の放散を促進させることができる。

【0022】

＜空気供給手段＞
空気供給手段１５は、ブロア４１と、ブロア４１から再生塔１３へと延設される空気供給管４３とを備え、ブロア４１の作動により、ストリッピングガスとして用いる空気を、空気供給管４３を介して再生塔１３へと供給するように構成されている。

【0023】

＜空気供給量調整手段＞
空気供給量調整手段１７は、空気供給管４３に介設される流量制御弁４５と、育成ハウス２１の育成室２１ａ内の二酸化炭素濃度を計測する二酸化炭素濃度計４７とを備え、二酸化炭素濃度計４７によって計測される育成室２１ａ内の二酸化炭素濃度に基づいて、流量制御弁４５により空気供給管４３を流れる空気の流量を制御し、空気供給手段１５の空気供給量を調整するように構成されている。

【0024】

空気供給量調整手段１７によって供給量が調整された空気は、ストリッピングガスとして、再生塔１３内のアミン溶液中に吹き込まれる。これにより、アミン溶液から二酸化炭素が放散される。二酸化炭素を放散したアミン溶液は、再生塔１３の下部から抜き出され、ポンプ３３により吸収塔１１の上部へと圧送され、吸収塔１１において二酸化炭素を吸収するための吸収材として再利用される。

【0025】

再生塔１３内には、ストリッピングガスとして吹き込まれた空気と、この空気によるストリッピングによってアミン溶液から放散された二酸化炭素とが混合状態で存在している。再生塔１３内の空気と二酸化炭素との混合ガスは、再生塔１３の上部から抜き出され、混合ガス供給手段１９により育成ハウス２１へと送られる。

【0026】

＜混合ガス供給手段＞
混合ガス供給手段１９は、再生塔１３と育成ハウス２１とを接続する混合ガス供給管５１を備え、混合ガス供給管５１に介設されるブロア５３の作動により、再生塔１３内の空気と二酸化炭素との混合ガスを、混合ガス供給管５１を介して育成ハウス２１へと供給するように構成されている。

【0027】

＜育成ハウス＞
育成ハウス２１は、光合成生物６０を収容する育成室２１ａを区画形成する構造物である。育成ハウス２１の一例としては、例えば、鋼管によって骨組を構成し、骨組を覆う合成樹脂製のフィルムで外壁を構成した、いわゆるビニールハウスが挙げられる。

【0028】

［接触工程］
以上に述べた光合成生物の育成設備１では、吸収塔１１において、二酸化炭素を含有する燃焼排ガスをアミン溶液に接触させる。これにより、燃焼排ガス中の二酸化炭素がアミン溶液に吸収される。二酸化炭素を吸収したアミン溶液は、吸収塔１１の下部から抜き出され、ポンプ３１によって再生塔１３へと圧送される。

【0029】

［ストリッピング工程］
再生塔１３においては、二酸化炭素を吸収したアミン溶液に対し、ストリッピングガスとしての空気を、空気供給手段１５によって供給する。これにより、アミン溶液から二酸化炭素が放散される。

【0030】

［混合ガス供給工程］
そして、アミン溶液から放散された二酸化炭素と、ストリッピングガスとして用いた空気との混合ガス（育成促進ガス）を、混合ガス供給手段１９によって育成室２１ａへと供給する。これにより、育成室２１ａ内の光合成生物６０に育成促進ガスが供給される。

【0031】

［空気供給量調整工程］
育成室２１ａ内の雰囲気中（栽培地の雰囲気中）の二酸化炭素濃度は、二酸化炭素濃度計４７によって計測されている。その計測値が、６００～２０００ｐｐｍとなるように、流量制御弁４５により空気供給管４３を流れる空気の流量を制御し、ストリッピング工程での空気供給手段１５の空気供給量を調整する。これにより、育成室２１ａ内の雰囲気中の二酸化炭素濃度が６００～２０００ｐｐｍとなり、育成室２１ａ内での作業者の安全が確保されるとともに、光合成生物６０の育成を効果的に促進することができる。

【0032】

育成設備１を用いた上記の光合成生物６０の育成方法においては、アミン溶液に対し、空気をストリッピングガスとして供給することで二酸化炭素を放散するようにされている。従って、水蒸気ストリッピングによる二酸化炭素の放散や、加熱による二酸化炭素の放散と比べて、吸収した二酸化炭素の放散に要するエネルギーを低く抑えることができる。

【0033】

また、育成設備１を用いた上記の光合成生物６０の育成方法においては、アミン溶液から放散された二酸化炭素と、ストリッピングガスとして用いた空気との混合ガスが、育成促進ガスとして、光合成生物６０が収容された育成室２１ａへと供給される。このように、ストリッピングガスとして用いた空気が、ストリッピングで放散した二酸化炭素の希釈用空気を兼ねるようにされているので、放散後の二酸化炭素に空気を別途添加して希釈する工程を省略することができ、光合成生物の育成促進ガスを簡易に生成することができる。

【0034】

上記実施形態では、吸収材として、アミン化合物の水溶液であるアミン溶液を用いた例を示したが、二酸化炭素を吸収可能な吸収液であればよく、特にアミン溶液に限定されるものではない。また、吸収材として、例えば、各種アミンを担持してなるアミン系固体吸収材を用いてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0035】

本発明の光合成生物の育成方法、及び光合成生物の育成設備は、例えば、植物や植物プランクトン、藻類等の光合成を行う光合成生物の育成の用途において利用可能である。

【符号の説明】

【0036】

１ 光合成生物の育成設備
１１ 吸収塔
１３ 再生塔
１５ 空気供給手段
１７ 空気供給量調整手段
１９ 混合ガス供給手段
２１ａ 育成室
６０ 光合成生物

【図1】