昆布からの Rhodobacter sphaeroides RV を用いた水素生産に関する研究
日大生産工（院）○本多 徹 （株）マイクロテック・ニチオン 伊東康平
日大生産工 神野 英毅
1.緒言
近年、CO
2排出による地球温暖化と途上国のエネ ルギー需要による化石燃料の枯渇が大きな問題と なっている。現在、化石燃料の代替となる新しい 持続可能エネルギーの研究が盛んに行われており、
その一つとして水素をエネルギーに利用する方法 が注目されている。また、水素は燃料電池によっ て電気を作り出すことができる環境対応型のエネ ルギーとして注目を浴びている
1)。しかし、バイ オマスを用いた水素生産は、実用化の進むバイオ エタノールがそうであるように、食料との競合が 問題となる。例えば、アメリカを中心として研究 が盛んに行われていたトウモロコシからのバイオ エタノール生産がある。これにより、食品として の価値が高騰し大きな問題となった
2)。またバイ オマス生育のための農地転用などの土地問題が大 きな障害となると考えられる。
そこで、我々は海洋での成育可能な昆布に着目 し、これを原料としたバイオ水素生産の研究を行 っている。昆布は穀物類などに比べ短期間で収穫 でき、養殖場所の確保が容易である。さらに、森 林が年間に吸収する CO
2量の約三倍の量を昆布は 生育期に吸収することが報告されている。また、
食料として昆布を消費するのは、世界的にみて日 本及び中国などごく一部であり、食料との競合が 少ないため、バイオエネルギー源に適していると 考えられる。これらのことから、昆布をバイオエ ネルギーの原料として用い、さらに、生産された バイオエネルギーを社会で用いることで多量の
CO
2を削減できると考えている。
2.目的
海洋で養殖した昆布から水素生産を目的とし、
低分子化を行いバイオエネルギー源としての使用 を目指した。また、原料より高収率で水素を回収 し、得られた水素を燃料電池と組み合わせること により社会で新エネルギーとして使用できるよう な環境調和型水素生産プロセスの構築を目的とす る。
3.実験方法
3.1 昆布粉砕溶液作製方法
バイオマスとして生産された東京湾産昆布を用 いて、切断した乾燥昆布を回転刃式ホモジナイザ
（ヒスコトロン NS-56 マイクロテック・ニチオ ン,Fig. 1）を使用し 1%昆布破砕液に調整した。
Fig. 1 ヒスコトロン NS-56 マイクロテック・ニチオン 3.2 セルラーゼによる昆布低分子化方法 和光純薬工業(株)製の Tricoderma vivide 由来 セルラーゼを使用して昆布の低分子化を行った。
方法としては前項で作製した昆布破砕液にセルラ ーゼを 0.05、0.1、0.15%になるように加え、30℃
恒温条件下で攪拌酵素分解反応を行った。(Fig.
2)
Study on hydrogen production from seaweed by Rhodobacter sphaeroides RV.
Toru Honda, and Hideki Kohno,
3.2-1 分析方法
糖の分析は Somogyi-Nelson 法を用いた。また、
HPLC を用いての有機酸濃度、糖濃度変化の分析を 行った。
3.3 アルギン酸リアーゼによる昆布破砕液分解 3.3-1 使用菌体
アルギン酸リアーゼ産生菌である Alteromonas macleodii と Pseudoalteromonas haloplanktis を 用いた。
3.3-2 培養方法
それぞれ、マリン培地を用いて好気条件下で攪 拌培養を行い、アルギン酸分解実験で使用するた めに拡大培養を行った。
3.3-3 アルギン酸分解実験
昆布破砕液 30mℓと濃度を変化させた菌体培養 液を混合し、 30℃条件下で攪拌分解反応を行った。
一定時間ごとにサンプリングを行い菌体濃度(OD)、
糖濃度、有機酸濃度を測定した。
3.4 水素発生実験 3.4-1 使用菌体
発酵菌として乳酸発酵を行うカビの一種である Rhizopus oryzae (以下 R.oryzae )と光合成細菌で ある Rhodobacter sphaeroides RV（以下 RV）を用 いた。
3.4-2 培養方法
RV は嫌気明条件下において培養を行い、3 日お きに拡大培養をいった。 R.oryzae は好気条件下に おいて攪拌培養を行い、4 日おきに拡大培養を行 った。
3.4-3 水素発生実験
拡大培養を行ったそれぞれの菌を集菌懸濁し、
OD 値調整後、ルー瓶の片面に Fig. 3 のように固 定化をした。発酵培地は 3. 2 で低分子化を行った 昆布破砕液を用いて、水素発生実験を行った。
4.結果
セルラーゼによる昆布破砕液の低分子化実験結 果を Fig. 4 に示した。分解反応開始後 150 分くら
いから分解が確認されおよそ 300 分で分解が終了 した。またセルラーゼ量に比例して分解糖濃度が 変化することが判明した。
アルギン酸リアーゼ分泌菌を用いた分解につい ては 40～50 分で糖濃度のピークが確認された。
また、 R.oryzae を用いた乳酸発酵の結果を Fig.
5 に示した。96 時間で乳酸濃度のピークがみられ 最大濃度としては 15mＭであった。(Fig. 5)
Fig. 2 攪拌分解
Fig. 3 固定化方法
Fig. 4 セルラーゼ分解結果
Fig. 5 乳酸発酵結果
【参考文献】
1) バイオマスハンドブック(社)日本エネルギー 学会編(2002)p.190
2) 矢田 美恵子、川口 博子、佐々木 健： “廃 棄物のバイオコンバージョン－有機酸性廃棄 物のリサイクル” 、地人書館、東京(1996)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 時間時間時間
時間 （（（（m i n））））
濃度濃度濃度濃度（（（（M））））
セルラーゼ0.05% セルラーゼ0.1% セルラーゼ0.15%
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0 24 48 72 96 120
時間（ｈ）
濃度（ｍM）
0.3 0.4 0.5 0.6
