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高い炭酸ガス固定能力を持つ微生物の水素酸化細菌を検討対象とし、水素・炭酸ガス・酸素よりなる混合ガス基質を用いて、その基本培養特性を検討し、酸素供給が増殖の律速因子になり易いことを明らかにした。この結果は、炭酸ガス固定速度を高めるには酸素供給速度を高めることの必要性を示しているが、通常の操作条件おけるこの細菌の最適ガス組成は水素と酸素の混合比がいわゆる爆発限界内にあり、単純に酸素濃度を上げることは安全操作の点から好ましくない。
そこで、基質ガス中の酸素濃度を3%以下の爆発限界外とし、なおかつ、酸素移動速度を格段に高める方法として培地中に酸素運搬体を添加する培養を試みた。酸素運搬体として、水素細菌の増殖に対する阻害を示さないフルオカーボン(パーフルオロトリブチルアミン)を検討した。培養液体積に対する酸素運搬体の添加率を種々変えて検討した結果、酸素運搬体の添加率が65%以下では殆ど影響が認められなかったが、65%を越えると効果はは顕著になり、90%添加で20培近い増殖速度が得られた。この結果は、酸素運搬体が連続相である分散相であるかに関係し、培地と酸素運搬体の界面積が支配因子であった。
一方、フルオロカーボンは高価であり、炭酸ガス固定プロセスとして成り立つためには、より安価で毒性のない酸素運搬体が必要であるため、種々のアルコール類と炭化水素類について検討を行なった結果、n-デカン、n-ヘキサデカン、n-ヘプタデカンがフルオカーボンの代替となりうることを見いだした。
以上の結果から、適切な酸素運搬体を用いることによって、爆発範囲を回避した安全な条件下で、高い増殖速度の水素細菌培養による炭酸ガス固定が可能なことが明らかになり、バイオリアクターの形式、最適条件についての知見が得られた。

【研究分担者】
本多裕之	名古屋大学	工学部	助教授	(Kakenデータベース)