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

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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。