海洋深層水を利用した微細藻類培養フォトバイオリアクターの開発

利用海洋深层水开发微藻培养光生物反应器

基本信息

批准号：
18656254
负责人：
佐藤徹
金额：
$ 2.11万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

海洋深層水を用いた微細藻類の培養を提案する。培養には、光合成のための太陽光とCO2や、成長・増殖のための栄養塩を効率よく供給するフォトバイオリアクターを用い、培地には海洋深層水を利用して、コストを低減する。本研究では、二相流CFDに藻類成長モデルを組み込むことで、実際に培養実験を行うことなく、リアクターの開発が可能となるヴァーチャルフォトバイオリアクターを開発する。研究期間の1年目にヴァーチャルフォトバイオリアクターを開発する。2年目に、これを用いて藻類の生長を予測し、さらに検証のため、実際に培養実験を行う。初年度は、フラッシングライト効果を表現できる光合成モデルを非構造格子対応の二相流CFDコードに組み込み、ヴァーチャルフォトバイオリアクターを作成した。同時に、海洋深層水を培地に使用することを考慮して、連続的な培地供給・収穫型の新しいリアクター形状を考案した。最終年度である今年度は、初年度に開発したヴァーチャルフォトバイオリアクターを用いて選定したリアクター形状を製作し、微細藻類の培養実験を行った。藻類は、近年発見されたシュードコリティスシスを用いた。この藻類はバイオ燃料(軽油)を体内で生産するため、通常のバイオ燃料と比べて、化学的に燃料を抽出する過程が不要であるため、CO2削減コストは小さいと考えられる。この培養実験結果から、藻類の成長速度を求め、これを用いて今回開発したバイオリアクターのCO2削減に関する費用対効果に関するフィージビリティースタディーを行った。その結果、GO2固定のコストは約6千円/トンとなり、太陽光発電とほぼ同等なコストでCO2削減が可能であることがわかった。

我们建议使用深海水培养微藻。该培养物使用光生反应器，可有效地提供阳光和二氧化碳，以进行光合作用和养分以供生长和生长，而深海水则用作降低成本的培养基。在这项研究中，我们将开发一个虚拟的光生反应器，该虚拟光生反应器可以通过将藻类生长模型纳入两相流量CFD，而无需实际进行培养实验。研究期的第一年将开发虚拟的光生反应器。在第二年，这用于预测藻类的生长，为了进一步验证，实际上进行了培养实验。在第一年，我们使用光合模型创建了一个虚拟光生反应器，该模型可以在两相流量CFD代码中表达闪光灯效应，该代码支持非结构性晶格。同时，考虑到将深海水用作培养基，我们设计了一种新的反应器形状，并具有连续的培养基供应和收获。今年，即最后的一年，我们使用了第一年开发的虚拟光生反应器选择了反应器形状，并进行了微藻类的培养实验。藻类使用伪炎，最近被发现。由于这种藻类在体内产生生物燃料（饮食油），因此与常规生物燃料相比，不需要化学提取燃料的过程，并且降低二氧化碳成本被认为很小。根据该培养实验的结果，确定了藻类的生长速率，并对这次生物反应器中二氧化碳降低的成本效益进行了可行性研究。结果，固定GO2的成本约为6,000日元/吨，发现可以以与太阳能发电几乎相同的成本来实现CO2降低。