消化液培地の最適化

64 岸ほか，消化液を用いた微細藻類培養とバイオガス精製

±0.47 L d^-1で一定とした。混合ガスはガスバッグから

エアポンプ（HIBLOW, KP-6035S, TECHNO TAKAT-SUKI）を使用して供給した。吸収塔は塔上部から下部 へ塔内の液分を30 mL min^-1の速度で常時循環させて 撹拌した。

培養槽から吸収塔への供給には、藻類細胞に対す るCO2阻害を防止するため、中空糸膜（マイクローザ

® MFラボモジュール PSP-103, 旭化成）を用いて濾過し た濾液を供給した。培養槽側面下部からチューブを延 ばして中空糸膜を接続し、内部を濡れ空気0.5 L min^-1 で通気を行いエアリフトの形式で内部に培養液を流動 させた。2槽間の液循環速度は、運転0日目から9日 目までを4 L d^-1、9日目から14日目までを2 L d^-1、14日 目から20日目までを1 L d^-1（L/G比はそれぞれ0.54、 0.27、0.14）と段階的に変化させた。

2.2.2. 測定項目

培養槽では波長750 nmにおける光学密度および乾 燥重量を、吸収塔では供給ガスと精製ガスのガス組成 を、そして両槽でpHおよびDIC濃度を測定した。光 学密度は紫外可視分光光度計（UV-2450, 島津）、培養 槽内のpHには卓上型pHメーター（D-51, HORIBA）、

吸収塔内のpHにはpHロガー（17SD, SATO TECH [pH 電極: InPro 3030/325, Mettler Toledo]）を用いて測定 を行った。乾燥重量は、粒子保持能 0.7 µmのガラス 繊維濾紙（GF/F 25mm, Whatman）上に捕集し純水で 洗浄した試料を60℃のドライオーブン（DG-82, YAM-ATO）で1日以上乾燥させた後、精密電子天秤（UMX 2, Mettler Toledo）で計量を行った。DIC濃度は、試料 を孔径 0.7 µmのガラス繊維濾紙（GF/F 25mm, What-man）で濾過後、TOC計（TOC-V CSH, 島津）のDIC 測定メソッドを用いて塩酸処理後の試料に曝気をし、

揮散したCO2量を計測することにより定量した。ガス 組成は、ガスクロマトグラフィー（GC-2014, 島津 [分析 カラム: Shincarbon-ST 6.0 m × 3.0 mm I.D, キャリア ガス: ヘリウム]）を用いて測定した。

3. 結　果

Fig 2. Growth curves of Chlorella sorokiniana under different (a) anaerobic digestion effluent (ADE) con-tent, (b) initial pH, and (c) initial dissolved inorganic carbon (DIC) concentrations. Growths are expressed in optical density at 750 nm (OD750) with means ±standard deviation (N = 3).

でC培地と同等の最 終OD750が 確認された（Fig.

3b）。特にMn添加区ではC培地の最大比増殖速度 1.1±0.1 d^-1に近い0.83±0.03 d^-1と最も高い値が 得られた。一方で、Mgに加えてFe、Zn、Co、Moを 添加した試験区では、単独添加試験と同様に、消化 液区よりも低いか、あるいはほとんど増殖が見られな かった。

3.2. 2 槽循環型ガス精製プロセスを用いた CO2

　　　 ガス回収

消化液培地のpHは平均8.39±0.15、培養槽内の pHは平均9.56±0.10で実験期間を通して比較的安定 し、培養槽のpHが供給培地よりも約1程度高い値が 維持された（Fig. 4a）。一方、吸収塔内のpHはL/G 比0.5条件で8.20±0.34と、 L/G比0.3および0.1条 件の7.82±0.09、7.79±0.13と比較して有意に高かっ た（p < 0.01）。

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Fig 3. Growth curves of Chlorella sorokiniana in diluted anaerobic digestion effluent (ADE) with various metal supplementing conditions; (a) only PIV trace metals; and (b) combinations of Mg and PIV metals.

Growths are expressed in optical density at 750 nm (OD750) with means ±standard deviation (N = 3).

Growth in C medium was added in each figure as a control.

培養槽内の乾燥重量は、L/G比0.5、0.3、0.1条 件でそれぞれ390±56、295±60、468±150 mg L^-1

であり（Fig. 4b）、若干の変動がみられた。特にL/G

比0.3条件と0.1条件にかけては有意に増加した（p

< 0.05）。DIC濃度は、実験期間を通して安定しており、

消化液培地が平均値1308±48 mg L^-1、培養槽内が 1093±41 mg L^-1、吸収塔内が1288±45 mg L^-1で あり、常に培養槽内のDIC濃度が消化液培地よりも 低く、吸収塔で消化液培地とほぼ等しくなっていた。

乾燥重量の値より算出した生産速度は平均206± 138 mg L^-1 d^-1、炭素固定速度は94.3±71.5 mgC L^-1 d^-1となった。

供給ガスの組成は、N2ガスが64±2%、CO2ガス

が34±2%、O2ガスが1±1%であった（Fig. 5a）。精 製ガスでは、L/G比が0.5、0.3、0.1と減少するにつ れてCO2ガス割合がそれぞれ0.32±0.21%、2.3± 0.71%、3.2±1.1%と緩やかに上昇し（Fig. 5b）、L/

G比0.5条件のみ有意に低かった（p < 0.01）。各条 件のCO2回収率は99±0.7%、94±2%、91±2%で あった。一方、精製ガス中のO2ガスはそれぞれ14.4

±4.1%、 8.0±0.7%、8.5±1.2%と、L/G比0.5条件 と比較して0.3および0.1の条件で有意に低くなった（p

< 0.01）。

Fig 4. Two-phase CO2 recovery and algal culture (a) pH and (b) algal cell dry weight. Liquid to gas (L/G) ratio was changed from 0.5 to 0.1 in two steps.

4. 考　察