成果報告書詳細
管理番号20140000000091
タイトル*平成25年度中間年報 バイオマスエネルギー技術研究開発 戦略的次世代バイオマスエネルギー利用技術開発事業(次世代技術開発) 微細藻類の改良による高速培養と藻体濃縮の一体化方法の研究開発
公開日2014/5/2
報告書年度2013 - 2013
委託先名株式会社IHI 国立大学法人神戸大学 株式会社ネオ・モルガン研究所
プロジェクト番号P10010
部署名新エネルギー部
和文要約1. 高速増殖型ボツリオコッカスのラボ培養で確認した有用特性を維持した上での屋外太陽光下スケールアップ(-1000L)培養技術の確立
 全面曝気とレースウェイの攪拌方式を24-26Lスケールでの太陽光による屋外培養にて比較した結果、両者で増殖速度に大きな差は見られなかったため、全面曝気方式のポンドで屋外培養を実施した。光源は太陽光のみとし、曇天や雨天、夜間の照度低下時においても人工光の照射は一切行なわなかったが、140Lからスタートした屋外培養は1000Lを大幅に超えるスケールまで培養が成功した。増殖速度はその培養期間中安定して目標値(増殖速度8g/m2/d)を達成した。高速増殖型ボツリオコッカスの静置時に藻体の浮上する特性を生かした低コスト・低エネルギーでの藻体濃縮技術を確立するため、藻体が浮上する培養条件を検討したが、浮上する特性は屋外培養期間を通して維持された。培養後の藻体を静置することにより藻体が目標値まで濃縮されることが確認できたため、遠心分離を用いずに藻体濃縮を行うプロセスが実現可能となった。オイル含有率50%以上が得られる培養条件を明らかにした。また、この藻体を濃縮したスラリーからウェットな状態で溶媒によるオイル抽出を可能にするため、攪拌条件等を検討した結果、抽出効率が目標値以上となる条件を見出した。
2. 不均衡変異導入ライブラリーの作製と、ここからの有用株(大型化、比重の改良、多糖分泌減少の3点)の獲得
 粒径拡大、浮上特性、多糖分泌低減3つの有用形質をそれぞれ有する株をそれぞれ5株取得した。得られた変異株は、屋外条件下での安定性も確認した。平成25年度は、それらの性質を併せ持つ多重変異株の取得を目指し、平成24年度に得られた変異株(単一特性株)を元に同様の変異導入を行い、多重変異株の取得を行った。その結果、複数の特性を有する株を数株取得することに成功した。
3. 遺伝子組換えによる高速増殖型ボツリオコッカス形質転換系の確立
 パーティクルガンの打ち込み条件等を検討した結果、高速増殖型ボツリオコッカスへのパーティクル導入条件を決定することが出来た。一方、打ち込み後に、形成していた細胞群体から単細胞が放出される現象が見られ、パーティクルガンによる打ち込みの影響と考えている。そのため遺伝子組換え法の開発には、この単細胞の高速増殖型ボツリオコッカスの回復培養手法を確立する事が必要であることがわかった。
英文要約Title: Development of integrated method for high speed cultivation and algal cell concentration (FY2012-FY2013) FY2013Annual Report

HGBb, abbreviation for the Hyper-Growth Botryococcus braunii, which has been improved without genetic recombination technique, is a phototrophic algae strain with unprecedented growth speed and high hydrocarbon oil concentration.
There were three objects for these two years project. The first object was to establish the open environment cultivation with the integrated harvesting and concentration process in the 1000L-scale pond by sole sunlight. This object also includes the validation of the oil extraction process from the concentrated HGBb in wet condition at low cost. The second was to improve the strain ability, which reduces the overall production costs from biological aspect. And the last was to develop the gene insertion methodology for HGBb cells for the genetic recombination aspired in the near future. The following results are accomplishment made in the second year;

1. HGBb had been cultivated for a long term in the open-pond by only sole sunlight. This cultivation was accomplished in the scale over 1000L at the stable growth rate of 8 g/m2 d under the open environment condition in Japanese fall season without any artificial light. These cultivation studies in the open pond will be continued to evaluate the mutant strain suggested in section 2. Mutant with floatation ability was cultivated in open pond to develop the integrated harvest and concentration process. The mutant used for the purpose has been imparted through our improvement in the first year of the project. We were able to confirm the stable floating activity throughout the project period. This process now allows us to concentrate the algae and reduce the energy necessary for the centrifuge. We have also discovered the cultivation condition to harvest HGBb with 50 percent or higher oil concentration in dry algae and conditions to extract oil from wet HGBb for targeted recovery rate.
2. We have achieved the additional characteristics of HGBb like additional floating activity, colony size increase and diminution of polysaccharide in the first year. Combining these characters, we developed several strains with integrated characteristics in the second year of the project.
3. The gene introduction method by using a particle gun carrying the plasmid has been tried to determine availability of genetic recombination. However the particles pushed the single cells out of colony, which made recombination difficult in some part. We would need to develop the method to recover these single cells to make the genetic recombination technique more firm and concrete in the next step.
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