宗安寺とみずの森

　　
　　
彦根藩二代当主である井伊直孝公をお寺の門前で手招き雷雨から救ったと
伝えられる"招き猫"と、井伊軍団のシンボルとも言える赤備え。（戦国時
代の軍団編成の一種で、あらゆる武具を朱塗りにした部隊編のこと）の兜
（かぶと）を合体させて生まれたキャラクタ。

♞ 17日は、宗安寺にて4年ぶりのリアル施餓鬼供養合にて先祖供養をお
こない、18日は、草津市立水生植物園で開催されている「牧野富太郎と水
生植物～ムジナモの発見～」を参観。係員の-説明をお聞きししたが開花
をみることあたわず。また、8月の大人気イベント「パラグアイオニバスに
乗ってみよう！」のパラグアイオニバスは日に日に大きくなえい、現在直
径120cm ほどになっているというが、平日とありイベントはみることでき
ず、園内を参観（小白鳥の写真展も開催）。立派な施設をゆっくりと堪能
でき、たが、毎年1度は彼女とデートしたい場所である。

　　

オールメタネーションシステム概論 ③

１．特開2022-152517 メタン製造装置株式会社豊田中央研究所他
【概要】下図１のごとく、タン製造装置は、原料ガスとしての二酸化炭素
と水素とからメタンを生成する触媒を収容する反応器と、反応器に接続さ
れ、触媒との熱交換に用いられる熱媒体を反応器に供給する熱媒体供給部
と、反応器に供給される原料ガスの流量と熱媒体の流量とを制御する流量
制御部と、を備え、流量制御部は、原料ガスの流量を現流量から第１流量
へと増加させると共に、熱媒体の流量を現流量から第２流量へと増加させ
る場合に、熱媒体の流量が現流量から前記第２流量へと変化している間に
原料ガスの増加を完了させ、反応器に供給されるＨ2とＣＯ2とを含む原料
ガスの増減に合わせて、生成するメタンの流量をより早く変化させる。

図１．本発明の一実施形態としてのメタン製造装置の概略ブロック図

【符号の説明】１０…第１反応器１０ｉ…第１反応器の入口１０ｏ…第
１反応器の出口１１…触媒１２，２２…温度センサ（触媒温度検出部）
１３…熱媒流路１４…第１凝縮器１５…ポンプ（熱媒体供給部、流量制
御部）２０…第２反応器２０ｉ…第２反応器の入口２０ｏ…第２反応器
の出口２３…熱媒流路２４…第２凝縮器２５…絞り弁（流量制御部）
２６…バイパス流路３０…制御部（流量制御部）１００…メタン製造装
置Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４…温度曲線ＦCH4…メタンの生成流量ＦCO2
…ＣＯ2の流量ＦH2…Ｈ2の流量Ｆheat…熱媒の流量Ｌcat…触媒の全長
ＭＦＣ１，ＭＦＣ２…マスフローコントローラ（流量制御部）Ｎ…絞り弁
の開度ＴM，ＴZ1，ＴZ2，ＴZ3…触媒の温度Ｔgas…原料ガスの流量の増
加完了までの時間Ｔheat…熱媒の流量の増加完了までの時間Ｕheat_up…
熱媒増加時の流量の変更速度Ｕheat_down…熱媒減少時の流量の変更速度
Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３…触媒の位置ＺM…温度の検出位置ｆ…周波数 Δｔ…
制御周期
【特許請求の範囲】
【請求項１】メタン製造装置であって、原料ガスとしての二酸化炭素と
水素とからメタンを生成する触媒を収容する反応器と、前記反応器に接続
され、前記触媒との熱交換に用いられる熱媒体を前記反応器に供給する熱
媒体供給部と、前記反応器に供給される前記原料ガスの流量と前記熱媒体
の流量とを制御する流量制御部と、を備え、前記流量制御部は、前記原
料ガスの流量を現流量から第１流量へと増加させると共に、前記熱媒体の
流量を現流量から第２流量へと増加させる場合に、前記熱媒体の流量が現
流量から前記第２流量へと変化している間に、前記原料ガスの増加を完了
させる、メタン製造装置。
【請求項２】請求項１に記載のメタン製造装置であって、前記流量制御
部は、前記熱媒体の流量の増加を完了させるまでの時間を、前記原料ガス
の流量の増加を完了させるまでの時間の１０倍よりも大きくする、メタン
製造装置。【請求項３】請求項１または請求項２に記載のメタン製造装
置であって、前記流量制御部が、前記熱媒体の流量を現流量から前記第２
流量へと増加させる場合の、前記熱媒体の流量の変更速さの絶対値を第１
絶対値としたとき、前記流量制御部は、前記原料ガスの流量を現流量から
第３流量へと減少させると共に、前記熱媒体の流量を現流量から前記第４
流量へと減少させる場合に、前記熱媒体の流量の変更速さの絶対値である
第２絶対値を、前記第１絶対値よりも大きくする、メタン製造装置。
【請求項４】請求項３に記載のメタン製造装置であって、前記流量制御
部は、前記第２絶対値を、前記第１絶対値の１０倍よりも大きくする、メ
タン製造装置。
【請求項５】請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のメタン
製造装置であって、さらに、前記触媒の温度を検出する触媒温度検出部を
備え、前記流量制御部は、前記触媒温度検出部により検出された前記触媒
の温度を用いて、前記原料ガスの流量を増加させる場合の前記熱媒体の流
量の変更速さを決定する、メタン製造装置。
【請求項６】請求項５に記載のメタン製造装置であって、前記反応器は、
一方の端面から前記原料ガスが供給されて、他方の端面からメタンを含む
ガスが排出される管状を有し、前記流量制御部は、前記触媒温度検出部
により前記触媒の温度が検出される位置が、前記反応器内に収容された前記
触媒のうちの前記一方の端面側である場合には、検出された前記触媒の温
度が高いほど、前記熱媒体の流量を増加させる場合の流量の変更速さを増
加させ、前記触媒温度検出部により前記触媒の温度が検出される位置が、
前記反応器内に収容された前記触媒のうちの前記他方の端面側である場合
には、検出された前記触媒の温度が高いほど、前記熱媒体の流量を増加さ
せる場合の流量の変更速さを低下させるメタン製造装置めのシステムおよ
び方法ＣＯ選択酸化反応に用いられる。

２．特開2022-076978 燃料電池から排出されるオフガスを処理するため
のシステムおよび方法三菱重工業株式会社
【一部抜粋】
選択酸化触媒としては、酸化物触媒、白金族金属（Ｐｔ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐ
ｄなど）系触媒、その他の貴金属系触
媒、光触媒等などを挙げることができる。ＣＯ選択酸化触媒の具体例とし
ては、Ｒｕ／Ａｌ2Ｏ3、Ｒｕ／Ｃ、Ｒｈポルフィリン／Ｃ、Ｃｏx－Ｆｅ2
Ｏ、Ｃｏ3Ｏ4、Ｃｕ／ＣｅＯ2－ＺｒＯ2、Ｎｉ／ＣｅＯ2－ＺｒＯ2、Ｃｏ
／ＣｅＯ2－ＺｒＯ2、Ｆｅ／ＣｅＯ2－ＺｒＯ2、Ｐｔ／Ａｌ2Ｏ3、ＣｕＭ
ｎ2Ｏ4、ＣｕＺｎＯ、Ｐｔ／ＳｉＯ2，Ｐｄ／Ａｌ2Ｏ3、Ｐｔ／ＳｎＯ2、
Ｐｄ／ＣｅＯ2、Ｐｔ／ＴｉＯ2、ＰｄＣｌ2－ＣｕＣｌ2／Ｃ、Ａｕ／Ｔｉ
Ｏ2、Ａｕ／Ｆｅ2Ｏ3などを挙げることができる。ＣＯ選択酸化触媒として、
粉末、顆粒、ペレット、平板、波板、コルゲート、ハニカムなどの形状の
ものを適宜用いることができる。ＣＯ選択酸化触媒は、Ｃ、Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ
Ｏ2、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2などの担体に，Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄなどの酸
化機能を有する元素を担持してなるものであってもよい。ＣＯ選択酸化触
媒は、反応器の内腔に装填もしくは充填してもよいし、反応器の内腔の内
壁に付着させてもよい。

３．特表2023-525958 タン富化ガスを生成するためのプロセスヒタチ
　ゾーセンイノヴァシュマックゲー・エム・ベー・ハー
【概要】メタン富化ガスの生成プロセスであって、以下のステップ：バイ
オリアクターであって、ガスを供給するための少なくとも１つの装置と、バ
イオリアクター内で生成されたメタン富化ガスを取り出すための少なくと
も１つの出口とを備えるバイオリアクターを用意するステップと、バイオ
リアクターから取り出されたメタン富化ガス中の二酸化炭素の割合を決定
するための装置を用意するステップと、バイオリアクターから取り出され
たメタン富化ガス中の二酸化炭素の割合の目標値Ｓを指定するステップと、
二酸化炭素含有ガスをバイオリアクターに供給するステップと、水素含有
ガスをバイオリアクターに供給するステップと、バイオリアクター内でメ
タン富化ガスを形成するステップと、バイオリアクター内で形成されたメ
タン富化ガスをバイオリアクターから取り出すステップと、バイオリアク
ターから取り出されたメタン富化ガス中の二酸化炭素の割合の実際値を決
定するステップと、目標値Ｓと決定された実際値とを比較するステップと
、決定された実際値が指定された目標値Ｓに対応するように、供給された
二酸化炭素含有ガスの量を調整。

３．特表2023-525958 メタン富化ガスを生成するためのプロセスヒタチ
　ゾーセンイノヴァシュマックゲー・エム・ベー・ハー
【概要】メタン富化ガスの生成プロセスであって、以下のステップ：バイ
オリアクターであって、ガスを供給するための少なくとも１つの装置と、
バイオリアクター内で生成されたメタン富化ガスを取り出すための少なく
とも１つの出口とを備えるバイオリアクターを用意するステップと、バイ
オリアクターから取り出されたメタン富化ガス中の二酸化炭素の割合を決
定するための装置を用意するステップと、バイオリアクターから取り出さ
れたメタン富化ガス中の二酸化炭素の割合の目標値Ｓを指定するステップ
と、二酸化炭素含有ガスをバイオリアクターに供給するステップと、水素
含有ガスをバイオリアクターに供給するステップと、バイオリアクター内
でメタン富化ガスを形成するステップと、バイオリアクター内で形成され
たメタン富化ガスをバイオリアクターから取り出すステップと、バイオリ
アクターから取り出されたメタン富化ガス中の二酸化炭素の割合の実際値
を決定するステップと、目標値Ｓと決定された実際値とを比較するステッ
プと、決定された実際値が指定された目標値Ｓに対応するように、供給さ
れた二酸化炭素含有ガスの量を調整。

【特許請求の範囲】
【請求項１】メタン富化ガスの生成プロセスであって、以下のステップ
：ａ）バイオリアクターであって、－ガスを供給するための少なくと
も１つの装置と、－前記バイオリアクター内で生成されたメタン富化ガ
スを取り出すための少なくとも１つの出口とを備えるバイオリアクター
を用意するステップと、ｂ）前記バイオリアクターから取り出されたメ
タン富化ガス中の二酸化炭素の割合を決定するための装置を用意するステ
ップと、ｃ）前記バイオリアクターから取り出されたメタン富化ガス中の
二酸化炭素の割合の目標値Ｓを指定するステップと、ｄ）二酸化炭素含有
ガスを前記バイオリアクターに供給するステップと、ｅ）水素含有ガスを
前記バイオリアクターに供給するステップと、ｆ）前記バイオリアクター
内でメタン富化ガスを形成するステップと、ｇ）前記バイオリアクター内
で形成されたメタン富化ガスを前記バイオリアクターから取り出すステッ
プと、ｈ）前記バイオリアクターから取り出されたメタン富化ガス中の二
酸化炭素の割合の実際値を決定するステップと、ｉ）ステップｃ）で指定
された前記目標値Ｓとステップｈ）で決定された前記実際値とを比較する
ステップと、ｊ）ステップｈ）で決定された前記実際値がステップｃ）で
指定された前記目標値Ｓに対応するように、ステップｄ）で供給された二
酸化炭素含有ガスの量を調整し、かつ／またはステップｅ）で供給された
水素含有ガスの量を調整するステップとを含む、プロセスにおいて、前記
バイオリアクターから取り出されたメタン富化ガス中の二酸化炭素の割合
について、ステップｃ）で指定された前記目標値Ｓが０体積％＜Ｓ≦５体
積％の条件を満たすことを特徴とする、プロセス。
【請求項２】前記バイオリアクターから取り出されたメタン富化ガス中の
二酸化炭素の割合について、ステップｃ）で指定された前記目標値Ｓが０
体積％＜Ｓ≦４体積％の条件を満たすことを特徴とする、請求項１記載の
プロセス。
【請求項３】前記バイオリアクターから取り出されたメタン富化ガス中の
二酸化炭素の割合について、ステップｃ）で指定された前記目標値Ｓが０
体積％＜Ｓ≦２体積％の条件を満たすことを特徴とする、請求項１記載の
プロセス。
【請求項４】前記バイオリアクターから取り出されたメタン富化ガス中
の二酸化炭素の割合について、ステップｃ）で指定された前記目標値Ｓが
０体積％＜Ｓ≦１．５体積％の条件を満たすことを特徴とする、請求項１
記載のプロセス。
【請求項５】前記バイオリアクターから取り出されたメタン富化ガス中の
二酸化炭素の割合について、ステップｃ）で指定された前記目標値Ｓが
０．１体積％≦Ｓ≦５体積％の条件を満たすことを特徴とする、請求項１
記載のプロセス。
【請求項６】前記バイオリアクターから取り出されたメタン富化ガス中の
二酸化炭素の割合について、ステップｃ）で指定された前記目標値Ｓが０．１
体積％≦Ｓ≦４体積％の条件を満たすことを特徴とする、請求項１記載の
プロセス。
【請求項７】前記バイオリアから取り出されたメタン富化ガス中の二酸
化炭素の割合について、ステップｃ）で指定された前記目標値Ｓが０．１
体積％≦Ｓ≦２体積％の条件を満たすことを特徴とする、請求項１記載の
プロセス。
【請求項８】前記バイオリアクターから取り出されたメタン富化ガス中の
二酸化炭素の割合について、ステップｃ）で指定された前記目標値Ｓが
０．１体積％≦Ｓ≦１．５体積％の条件を満たすことを特徴とする、請求
項１記載のプロセス。
【請求項９】前記バイオリアクターから取り出されたメタン富化ガス中の
二酸化炭素の割合について、ステップｃ）で指定された前記目標値Ｓが
０．５体積％≦Ｓ≦５体積％の条件を満たすことを特徴とする、請求項１
記載のプロセス。
【請求項１０】前記バイオリアクターから取り出されたメタン富化ガス中
の二酸化炭素の割合について、ステップｃ）で指定された前記目標値Ｓが
０．５体積％≦Ｓ≦４体積％の条件を満たすことを特徴とする、請求項１
記載のプロセス。
【請求項１１】前記バイオリアクターから取り出されたメタン富化ガス
中の二酸化炭素の割合について、ステップｃ）で指定された前記目標値Ｓ
が０．５体積％≦Ｓ≦２体積％の条件を満たすことを特徴とする、請求項
１記載のプロセス。
【請求項１２】前記バイオリアクターから取り出されたメタン富化ガス
中の二酸化炭素の割合について、ステップｃ）で指定された前記目標値Ｓ
が０．５体積％≦Ｓ≦１．５体積％の条件を満たすことを特徴とする、請
求項１記載のプロセス。
【請求項１３】ガスを供給するための少なくとも２つの装置を用意する
ことを特徴とし、ここで、二酸化炭素含有ガスを供給するための少なくと
も１つの装置と、水素含有ガスを供給するための少なくとも１つの装置と
を用意する、請求項１から１２までのいずれか１項記載のプロセス。
【請求項１４】前記二酸化炭素含有ガスを供給するための装置および／
または前記水素含有ガスを供給するための装置が流量調整装置であること
を特徴とする、請求項１から１３までのいずれか１項記載のプロセス。
【請求項１５】ステップｊ）における前記調整を、もっぱら、ステップ
ｉ）において行われた前記比較に基づいて行うことを特徴とする、請求項
１から１４までのいずれか１項記載のプロセス。
【請求項１６】ステップｉ）の前記比較とステップｊ）の前記調整とを、
プロセッサユニットによって行うことを特徴とする、請求項１から１５ま
でのいずれか１項記載のプロセス。

４．特開２００１－２１１８９４水素資化メタン菌からのビタミンＢ
１２の生産方法　科学技術振興事業団
【特許請求の範囲】
【請求項１】消化汚泥から得た中温メタン菌をＨ2 ／ＣＯ2 を培地として
馴化を行い、馴化メタン菌を微量金属要素の無機栄養塩包括担体上で固定
床バイオリアクターにより増殖させ、石炭ガスおよびバイオガスの少くと
も１種に水素を加えた混合ガスを資化させてメタンに改質させると同時に、
菌体外生成物として発酵液に中存在するコバラミンをシアン化カリウムを
用いてシアノコバラミンとして回収することを特徴とするビタミンＢ12の
生産方法。
【請求項２】消化汚泥から得た中温メタン菌をＨ2 ／ＣＯ2 を培地とし
て馴化を行い、馴化メタン菌を微量金属要素含有の限外濾過膜併用懸濁培
養リアクターにより増殖させ、限外濾過膜の透過液中に含まれる細胞外コ
バラミンをシアン化カリウムを用いてシアノコバラミンとして回収し、石
炭ガスおよびバイオガスの少くとも１種に水素を加えた混合ガスを資化させ
るためにメタン菌を限外濾過膜から培養液中に戻して培養することを特徴と
するビタミンＢ12の生産方法。
【請求項３】微量金属濃度を標準組成の１０～１０００倍とする請求項１
または２の方法。
【請求項４】水素資化メタン菌の培地の微量金属塩の濃度のうち、Ｃｏ／
Ｆｅ比を標準組成比より１０～１００倍にする請求項１または２の方法。
【請求項５】固定床または縣濁型バイオリアクターの底部に多孔性セラミ
ックスを介して陰極部を上部に陽極部を下部に置き、直流電圧印加し、培
養液中の水を電気分解することによって、発生する水素を微量要素強化担
体固定床または膜複合型メタン発酵バイオリアクターへ利用し、酸素を大
気放出することを特徴とするメタン発酵方法。
【請求項６】菌体外生産物であるコバラミンをシアン化カリウムによって
シアノコバラミンとして抽出した残液に直流電圧を印加し、電気分解を行
い、これらから得られた水素を一酸化炭素や二酸化炭素を含む石炭ガスや
バイオガスに供給し、膜複合バイオリアクターや固定床リアクターによっ
てメタネーションを行うことを特徴とするガスの改質法。
✔　驚きますね。２０年前に提案さえていたとは。

５．特表2002-538960 有機物質含有廃水の処理方法及び装置バイオレッ
　クス株式会社
【概要】ヒドロキシラジカルを含むラジカル反応による有機汚染物質の酸
化的分解による、該汚染物質を含有する廃水の新規な処理方法が開示され
ている。本方法は、廃水を、管状直胴部材（６）及び正極として作用する
二酸化チタンの内面層を有し、該管状直胴部材の上流端に接続された角錘
台又は円錐台型管状部材（１）と該錐台型管状部材に関して同軸線上に保
持された負極ロッド（４）とからなるラジカル発生部とを包含してなる廃
水処理導管（６）内を通過させること及び特定の周波数において矩形波形
を有するパルス直流電圧を印加することを包含する。廃水処理効率は、該
管状直胴部の下流端に接続された上記と同様の錐台型管状部材（７）及び
それに配設されたパルス超音波を発振するための超音波発振器（８）から
なる超音波部を設けることにより向上させることができる。

図７．本発明の廃水処理装置を含むシステムを示す系統図

本発明装置における正極と負極は、周波数１０ｋＨｚ～１５０ｋＨｚで矩
形波形の直流パルスを発生することができる電源に接続され、両極間に電
流密度５μＡ／ｃｍ2～５０ｍＡ／ｃｍ2の範囲で電圧勾配０．２～６ｋＶ
／ｃｍを生じさせる。これらのパラメーターは、本発明方法による廃水処
理の高効率を確保するのに重要である。

５．特表2008-538281 炭素質材料から合成燃料を製造するためのバイオリ
　アクター及び方法ジオシンフューエルズ・リミテッド・ライアビリテ
　ィ・カンパニー
【概要】
本発明は、炭素質材料を生物分解（またはバイオデグレード（biodegrade）
）して、合成燃料、例えば合成油、アルコールおよび／もしくは気体状燃
料とするためのバイオリアクターおよびその方法である。
　潜在的な燃料源としてのメタンの価値は、長い間認められてきており、
活用されてきている。しかしながら、天然ガスの現行価格が熱量単位（Ｂ
ＴＵ）に関して石油と同程度であるため、しばしば石油油田産物の副生成
物
であった低価格の燃料源から、それを目的として採掘する価値のある燃料
源へと発展した。天然ガスの価値の向上は、石油埋蔵量の世界的な供給の
収縮および石炭を燃料とする発電所に課せられたより厳格な環境的規制を
含む多くの要因によって駆動されてきている。例えば、石炭から電気を生
成することは、天然ガスから電気を生成することの２倍も二酸化炭素を放
出する。石炭を燃焼させると水銀蒸気も生成するが、それは世界的な水銀
汚染の２０パーセント以上に寄与すると見積もられている。さらに、石炭
を燃焼させると、ヒ素化合物および二酸化イオウを放出し得る。

　よりきれいに燃焼する燃料に対する需要がますます高まることだけでは
なく、特に石油埋蔵量が激減（または枯渇）と知られているように、石油
に対する世界的な需要がその価格をより高めるように駆動し続けることに
よっても、天然ガスおよび合成天然ガスなどのメタンを含有するガスへの
需要は、将来的に増大し続けることになると考えられる。水素燃料電池が
商業化されるにつれて、メタンへの需要も増大することになると考えられ
る。それは、水素を生成させるための最も安価なプロセスが、触媒の存在
下で、メタンおよび水を、水素および二酸化炭素へ化学的に転化させるこ
とを伴っているためである。
　天然ガスへの需要を満足するために、米国は、今日では、１日あたり少
なくとも約２０億立方フートの液化天然ガス（「ＬＮＧ」）を輸入してい
る。液化天然ガスを輸入することは、少なくとも２つの著しい問題点を有
している。第１の問題点は、液化天然ガスの輸入コストが高いことである。
　第２の問題点は、今日の世界的環境において、主要な港に設置された大
規模な液化天然ガスターミナルを所有することは、そのようなターミナル
がテロリストの攻撃対象となり得るために危険であるということである。
しかしながら、テロが生じない場合においてさえ、そのようなターミナル
は爆発の重要な危険を伴っている。
　一般に、よりきれいに燃焼する燃料およびメタンガスに対して世界的に
高まりつつある需要のため、メタンを含む気体状燃料の代替物源が必要と
されている。その結果として、メタンを含む気体状燃料および／もしくは
液状合成燃料、例えば合成石油を製造するための経済的な技術が、重要な
市場価値を有することになっている。石炭またはコークスから得られる人
工的ガスは、暖房用燃料として用いるため、米国において、１９世紀後半
および２０世紀の最初の数十年間に幅広く使用された。米国においてなら
びに世界のその他のいくつかの領域において、一見無尽蔵とも見える天然
ガスの供給が、大きな有用性を有するため、合成ガスは段階的に急速に廃
止された。天然ガスの使用は、一方で、米国において、１９４０年から
１９７０年との間で、７３０％増大した。この期間に、米国のガス産業は
、３１３兆立方フートの天然ガスを生産した。しかしながら、世界の中で、
天然ガスが不足する地域では、製造されたガスが使用され続けた。

　歴史的に、石炭のガス化は、その分解およびガス化を生じさせるために
熱分解、炭化またはレトルト処理(retorting）によって石炭を加熱するこ
とを含んでいた。ガス化プロセスから得られるガスは、一般に、一酸化炭
素、二酸化炭素、メタンおよび水素を種々の濃度で含有しており、各成分
の濃度は使用したガス化技術に応じて変動し得る。従って、これらの加熱
をベースとするガス化技術において、ガス化は主要な工程であるが、石炭
から製造されたまたは合成天然ガス（「ＳＮＧ」（synthetic natural gas)を生じさ
せる全体のプロセスの一部の工程であることを理解する必要がある。更に
そのようなプロセスは、ガス化工程に加えて、一般に、ガスコンディショ
ニング（gas conditioning）、ガス浄化、メタン生成および副産物処理プロ
セスを含む。さらに、石炭ガス化工程からの生成物ガスを、メタン合成に
必要とされている純度の程度まで浄化することは、ガス中の種々のおよび
大量の不純物のために、困難を伴う。既知の加熱ガス化技術を用いる石
炭ガス化のもう１つの問題点は、ガス化プロセスが非常に吸熱的プロセス
であることであって、プロセスの熱要求は、熱を加えることによってカバ
ーすることが必要とされ、例えば、酸素によって石炭を部分燃焼させて供
給される直接的な熱、または外部の燃料源から供給される間接的な熱によ
り達成できる。
　いずれにせよ、ガス化の前に石炭の中に含まれていた全体的なエネルギ
ー価値の重要な部分は、石炭をガス化するために消費される。最終的に
加熱をベースとするガス化プロセスは、動物または植物排出物についてま
ったく利用性を示していないが、それらはいずれも炭素質材料の重要で再
生可能なリソースである。有機物をメタンへ生物学的に転化（または転化
）させることは、長年研究されてきた。有機物をメタンおよび二酸化炭素
へ分解すること（即ち、メタン生成分解（degradation）は、限られた酸素
またはその他の電子受容体環境（electron acceptor environments）に限って
生じる。このプロセスは、湿地、水田、泥炭沼および反芻動物の腸パイプ
などに広範囲に及んでおり、地球規模での炭素サイクルに重要な役割を果
たしている。実際に、全体の生物学的メタン生成によるメタンの生産は、
１年あたり５億トンと見積もられており、これによってメタンは第２の最
も豊富な温室効果ガスとなっている。

【発明の開示➲解決課題】
メタン生成分解（Methanogenic degradation）は、有酸素分解と比べてより
遅く、エネルギー生成がより少ないが、好気的分解はメタンを生成しない。
さらに重要なことは、メタン生成転化（methanogenic conversion）は同じ
有機炭素化合物を水および二酸化炭素へ、好気的に完全に分解する場合に
放出されるエネルギーの約１５％放出する。これは、エネルギーの残りの
８５％が生成するメタンの中に蓄えられ、その後に酸化される。
　メタン生成細菌（Methanogens）は、嫌気的または無酸素的（anoxic）環
境においてメタンを生成する古細菌（Archaea）の群で、それらは偏性嫌
気性菌で、それらの環境における分子状またはイオン性の酸素に耐えるこ
とができない。それらは、細菌、原生動物、昆虫および草食動物、例えば
牛などを含めて、他の有機体と相互依存関係を形成する。それらは、メタ
ンを生成のエネルギー源とし、それら有機体と二酸化炭素とによって生み
出された簡単な有機化合物、例えばホルメート、アセテート、メチルアミ
ンおよびいくつかのアルコールを用いる。
　メタン生成細菌は発酵性の有機体に依存し、それらがエネルギーを依存
する簡単な有機の基材を生成し、発酵性の微生物も同様にメタン生成細菌
に依存して、それらが生成する有機化合物および水素を取り去り、エネル
ギーを向上させる。この相互依存は共生的協力（syntrophic cooperation）と
称され、この協力的な関係におき、発酵性の微生物種は、長鎖有機炭素分
子をＨ２とＣ－１およびＣ－２化合物へ発酵させ、メタン生成細菌に供給。
この発酵プロセスは、生成したＨ２とＣ－１およびＣ－２化合物により抑
制され、水素およびＣ－１およびＣ－２化合物をメタンに転化（または転
化）する際に、水素およびＣ－１およびＣ－２化合物を除去により、発酵
種に寄与する。結果として、共生的に協力している嫌気性生物は、複雑な
有機物をメタンおよび二酸化炭素へ、元々の有機物に含まれていたエネル
ギー価値をあまり損失することなく、協力転化する。分子生物学における
最近の進歩は、この複雑であるが広範囲に及ぶ自然のプロセスの、より良
好な理解をもたらした（参考文献割愛）。、

大規模で、低コストで、比較的効率的な、堆積バイオリアクターは、世界
中のオイルシェールおよびオイルサンドの資源中の数兆バレルの油を開放
することができた。そのようなバイオリアクターは、植物および動物の排
出物などの再生可能な資源、ならびに、石炭などその他の再生不可能な資
源を含めて、その他の有機炭素質材料のバイオガス化に用いることが可能
であった。そのようなバイオリアクター内で生成した合成燃料（例えばメ
タン、アルコールおよび／もしくは合成石油）は、今世紀の残りのエネル
ギー不足の世界の燃料となり得る。【００２０】以上のことを考慮する
と、本発明の目的の１つは、有機炭素質材料を合成燃料へ転化するために
用いる新たなバイオリアクターの構成を提供することである。もう１つの
目的は、有機炭素質材料を合成燃料へ転化するための新しい方法を提供す
ることである。

　下図１．５の如くスタックされた粒状物バイオリアクターを用いて、生
物分解可能な炭素質材料から燃料を製造する方法を提供する。生物分解可
能な炭素質材料を含む粒状物から、スタックされた粒状物バイオリアクタ
ーが形成される。スタックされた粒状物バイオリアクター内の生物分解可
能な炭素質材料は、好気的に及び／若しくは嫌気的に１種若しくはそれ以
上の合成燃料にバイオコンバートされ、リアクターから収集される。この
方法によって製造される合成燃料は、合成石油、アルコール及び／若しく
はメタンを含む気体状燃料を含み得る。好ましくは、方法は、好気的バイ
オトリートフェーズに続いて嫌気性の生物転化反応フェーズを行う。嫌気
性、及び好ましくは好気的分解を実施するためのスタックされた粒状物バ
イオリアクターも開示する。

図１．炭素質材料から合成燃料を取り出すための、生物分解発電所および
　それに対応するバイオリアクターおよび関連設備を示す模式図

　図１は生物分解発電所（biodegradation power plant）１０を模式的に
示している。発電所１０は、スタックされた粒状物バイオリアクター（
bioreactor）２０を含んでいる。この態様例において、バイオリアクター
２０は、複数のスタックされた粒状物を含む堆積物３０と、堆積物３０を
覆うガス不透過性のバリヤ３６とを有する。バリヤ３６は、バイオリアク
ター２０を嫌気性モードで操作することができるように設けられている。
バイオリアクター２０を嫌気性モードで操作しない場合には、バリヤ３６
は不要である。
　スタックされた粒状物バイオリアクター２０は、生物分解可能な炭素質
材料を含む粒状物を、堆積物３０を形成するように積み重ねること（また
は堆積させること）によって形成することができる。スタックされた粒状
物バイオリアクター２０は好気的におよび／もしくは嫌気的にバイオトリ
ートされて、バイオリアクター２０内の炭素質材料が合成燃料へ転化され、
得られる合成燃料は、例えば液体収集システム３２および／もしくは気体
収集システム３３を用いて、バイオリアクターから収集される。　
　バイオリアクター２０の中で処理された生物分解可能な炭素質材料は、
例えば、オイルサンド、炭素質岩石、アスファルト、アスファルト油、廃
油、ビチューメン、タール、ピッチ、ケロゲン、ゴムおよび農業排出物を
含むことができる。本発明の方法およびバイオリアクターで処理するこ
とができる炭素質岩石材料は、例えば多種多様な石炭およびオイルシェー
ルを含む。低グレードの石炭は、固定された炭素の含量が少なく、より高
い水素濃度を有しおよび一般に生物分解が容易であるために、特に好まし
い。従って、石炭は、歴青炭（bituminous coal）またはそれ以下の変成
ランク、亜炭（lignite coal）またはそれ以下の変成ランクおよび泥炭（
peat）またはそれ以下の変成ランクを有することが好ましい。
　本発明の方法でおよびバイオリアクター内で、天然のおよび合成のアス
ファルトを処理することができ、従って、路面からはがれたアスファルト
を処理する代替手段および新しい用途を提供することができる。同様に、
刻まれたタイヤまたは破砕されたタイヤを、本発明の方法およびバイオリ
アクター内において、ゴムのソースとして用いることができる。農業排出
物には動物および植物の両方の排出物を含んでおり、その有用な例には、
肥料、樹皮、トウモロコシ穂軸、木の実の殻、木製副産物および農作物副
産物、果実排出物、ワラ、発酵排出物および粉末化した工場排出物などが
ある。
　本発明の方法を実施するために、多種多様のスタックされた粒状物バイ
オリアクターを使用することができる。実際に、金属鉱石の堆積生物浸出
（heap bioleaching）に用いられた多くの堆積バイオリアクターの構成は、
本発明において使用するために適応することができる。さらに、バイオリ
アクター２０を形成するために用いられた粒状物の寸法と粒子寸法分布は、
炭素質材料の大部分がバイオトリートメントを実施するために用いられる
微生物にさらされるように選ばれることが好ましい。粒状物の寸法と粒子
寸法分布は、バイオリアクター２０の空隙体積が約１５％に等しいかまた
はそれより大きいように、または約２０％に等しいかまたはそれより大き
いように選択されることが好ましい。バイオリアクター２０の空隙体積は
約１５％～３５％の範囲であることが好ましく、約２０％～３５％の範囲
であることがより好ましい。空隙体積は、バイオリアクターの全体にわた
って実質的に均一であることも望ましい。
好気的にバイオトリートされるバイオリアクター２０について、堆積物
の中で酸素および液体を移動させるために良好な浸透性が必要とされるの
で、上述した範囲のより高い側の空隙体積が一般に必要とされる。専らま
たは主として嫌気的にバイオトリートされるバイオリアクターには、同等
のレベルの浸透性は必要とされないが、そのようなバイオリアクターの浸
透性は重要であり続ける。これは、ｐＨおよび温度の制御、精密な低レベ
ルの酸素制御および堆積物中での好気性条件への効率的な転換などのため
に、そのようなバイオリアクター内では浸透性がまだ必要とされているた
めである。堆積物内での液体の好適な移送を許容して、バイオリアクター
のすべての領域に接種材料（inoculum）および栄養材料（nutrients）が到
達することができるように、浸透性は必要とされる。さらに、１トンの石
炭は、０．５トンものメタンガスを製造することが可能である。それは、
約１０００倍の体積膨脹である。従って、このガス状の合成燃料が排出さ
れ得るように、バイオリアクターが適切な浸透性を有することは重要であ
る。
　スタックされた粒状物バイオリアクター２０をバイオトリートするため
に、１種又はそれ以上の培養物を使用することができ、各培養物は１つの
タイプの微生物を含んでもよいし、または種々のタイプの微生物を含んで
もよい。一般に、培養物は、種々の培養物の群を含むことになり得る。さ
らに、バイオリアクター２０内で炭素質材料をバイオトリートするために
用いられる微生物は、好気性微生物、通性嫌気性微生物または嫌気性微生
物であってよく、これらを時間の経過と共に変更することもできる。例え
ば、特に好ましい態様例において、バイオトリートメント（生物処理
（biotreatment)）は、好気性微生物分解プロセスとして開始され、その
後、嫌気性微生物分解プロセスへ転化される。しかしながら、その他の実
施において、好気的バイオトリートのみ、または嫌気的バイオトリートの
みを実施することが望ましいこともあり得る。　　
　好気的バイオトリートを実施することになっている場合には、堆積物３
０を形成しながら、またはそのすぐ後に、バイオリアクター２０の中で処
理されることになる、生物分解可能な炭素質材料を生物分解することがで
きる微生物コンソーシアムを、堆積物３０に埋め込む（または接種する）
ことが好ましい。例えば、接種材料は、粒状物がスタックされて、好まし
くはコンベヤスタックされて堆積物３０を形成する際に、粒状物の上に噴
霧することができる。別法として、堆積物３０を形成するように配置され
た粒状物の各層には、粒状物の別の層を配置する前に、接種材料を噴霧す
ることができる。さらに、堆積物３０を形成するために、以下に記載する
ような被覆粒状物または凝集物を使用する場合には、粒状物形成プロセス
との間に、接種も行われることになる。上述した接種技術は、排他的なも
のではなく、当業者であれば、本明細書の開示事項から、バイオリアクタ
ーを形成するために使用した粒状物上にすでに存在している野生株の微生
物菌種を用いることを含めて、バイオリアクター２０に接種するには多種
多様の方法があることを理解するであろう。【
　バイオリアクター２０の中で炭素質材料を嫌気的にバイオトリートす
る場合には、微生物の新しい培養物が嫌気的にバイオリアクターの中に導
入されおよび、バイオリアクターの全体にわたって効率的に分散されるよ
うに、バイオリアクター２０が構成されることが好ましい。このことは、
例えば微生物および栄養材料の供給部４０と、油／水分離器３７から回収
された水６６とに連絡している潅漑システム（irrigation system）３４
を通して達成することができる。本発明の態様において、潅漑システム３
４は、ガス不透過性バリヤ３６が堆積物３０上に可能な限り接近して配置
されるような、ドリップ（drip）潅漑システムであることが好ましい。潅
漑システム３４は、堆積物３０の全体が潅漑され得るように、堆積物３０
の頂部に隣接して配置されることが好ましい。しかしながら、堆積物の全
体にわたって種々の深さに埋められたエミッタ６１を有し、潅漑システム
の種々の部分を独立して制御して、バイオリアクター２０の中でのプロセ
ス制御を向上させることも望ましい。
　以下の表１に挙げられた細菌は、石炭、オイルシェールおよびオイルサ
ンドなどの化石燃料内で見出された炭化水素化合物材料を、好気的に生物
分解するために用いることができる。さらに、これらの天然資源と関連す
ることが見出された野生株の菌種を用いることができる。堆肥パイル内で
見出される典型的な微生物は、バイオリアクター２０の中で農業排出物お
よび有機排出物を好気的に生物分解するために使用することができる。好
気的または通性沼地（lagoon）から誘導される接種材料を使用することも
できる。
（表１）長鎖炭化水素化合物を分解することができる好気性微生物および
通性嫌気性微生物

図５．複数のバイオリアクターを形成するためのプロセスの模式図

※　紙面の都合上、本件は割愛。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　この項つづく

風蕭々と碧いの時