発刊・体裁・価格
発刊 2021年10月7日 定価 63,800円 (税込(消費税10％））
体裁 B5判 324ページ ISBN 978-4-86502-219-3 →詳細、申込方法はこちらを参照
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本書のポイント
★設備や部材、屋内外での大量生産技術、低コスト化や高効率化、コンタミ等のトラブル対応etc藻類ビジネスに必要な技術論を解説！
★世界的な脱炭素化や環境問題対応の中、藻類に寄せられる期待とビジネスチャンスは？
★藻類ビジネスを取り巻く市場動向とその可能性
⇒市場規模とその金額、国内外の研究開発状況、既存ビジネスや技術へどのように関わってくるのか？
関連するサプライチェーンやプレーヤーは？どこにビジネスチャンスがあるのか？
★屋内外での藻類培養と実用化に必要な要素技術
・藻類の採取、培地準備、培養株のスクリーニング育種方法
・屋内外での大量培養技術（環境要因、培養株の選定基準、用いる装置、生産量、管理方法など）
・屋内培養における環境設計（光環境、培養器形状、溶存酸素濃度）、実用プラントの設計例や仕様を紹介
・コンタミ等の培養時のトラブル例とその予防＆対策
・培養環境の性能評価方法（温度、光、CO2の濃度など）
・藻類を培養したそのあとは？ 濃縮、乾燥、成分抽出、成分分析と評価技術
⇒ゲノム編集やAIを利用した生産システムなど、最新技術の動向までカバー。
有用成分の向上手法、生産性と成分含有量の兼ね合い、採算性確保のためのアプローチなど商業化を踏まえた部分まで解説致します
★藻類活用に向けた各分野での取り組み例と事業化検討
【CO2固定化、残渣の飼料利用、大規模水素生産、タンパク質／EPA摂取源としての食品利用、バイオプラスチック合成、下水処理利用、マイクロプラスチック除去etc】
⇒藻類バイオマスの生産／加工コスト試算、各用途での実証試験結果と併せて実用化の可能性と課題、今後の展望について解説致します
★研究開発で終わらせないために…ビジネス成功に繋げるポイント
⇒長年藻類の研究と商品開発に携わった経験を基に解説する、基礎研究から事業成功までの道のり
社外のプレーヤーとの関わり方は？社内体制の構築や研究の進め方は？
採算性を意識した出口イメージ、事業化に至らないよく見られる理由、内製化のすすめ など
執筆者一覧（敬称略）
・細川聡子（東京大学大学院）
・河野重行（東京大学大学院）
・竹中裕行（マイクロアルジェコーポレーション(株)）
・山口裕司（マイクロアルジェコーポレーション(株)）
・鷲見芳彦（夢マネジメント）
・前田義昌（東京農工大学大学院）
・和賀健太郎（東京農工大学大学院）
・松本光史（電源開発(株)）
・田中剛（東京農工大学大学院）
・増田篤稔（玉川大学大学院）
・尾﨑達郎（花王(株)）
・松﨑巧実（(株)ちとせ研究所）
・庄野暢晃（(株)ちとせ研究所）
・星野孝仁（(株)ちとせ研究所）
・笠原堅（(株)ちとせ研究所）
・藤田朋宏（(株)ちとせ研究所）
・寺村浩（(株)ちとせ研究所）
・野村純平（(株)ちとせ研究所）
・ホアン シャンティン（(株)ちとせ研究所）
・神田英輝（名古屋大学大学院）
・林雅弘（宮崎大学）
・鏡味麻衣子（横浜国立大学大学院）
・古橋賢一（東京大学大学院）
・佐藤剛毅（パナック(株)）
・大田昌樹（東北大学大学院）
・野村俊尚（理化学研究所）
・増田正夫（高砂熱学工業(株)）
・笠井宏朗（北里大学）
・櫻井英博（神奈川大学）
・北島正治（神奈川大学）
・佐藤剛（神奈川大学）
・井上和仁（神奈川大学）
・寺井良治（(株)イービス藻類産業研究所）
・位地正年（環境・バイオ・プラスチックリサーチ）
・山﨑廉予（土木研究所）
・小倉淳（長浜バイオ大学）
・田端裕正（長浜バイオ大学）
・芝上基成（産業技術総合研究所）
・加世田国与士（うちらぼ）
目次
第１章 ビジネスとしての可能性と市場動向
はじめに
１．藻類が注目される理由
２．微細藻類：そのメリットと重要性、種類
３．藻類ビジネスの海外国内及び国内の市場動向
４．既存事業との関係性、国の動き（補助金など）
５．微細藻類に関わるサプライチェーン、関連プレーヤー
６．今後の展望
おわりに
第２章 微細藻類の培養プロセスと基本システム
(培養株の単離、有用培養株のスクリーニング育種)
はじめに
１．微細藻類採集のための培地(培養液) の準備
１．１ 微細藻類のスクリーニング培地
１．１．１ 培地調製のためのストック液
１．１．２ 培地の準備
２．微細藻類試料の採集
２．１ 浮遊性藻類の採集
２．２ 付着性藻類の採集
２．３ 気生藻類と陸生藻類(土壌藻類) の採集
２．４ 堆積物の採集
２．５ 予備培養
３．培養株の単離
３．１ ピペット洗浄法
３．２ 希釈法
３．３ 寒天希釈法
４．有用培養株のスクリーニング育種
４．１ 細胞濃度の測定
４．２ スクリーニング育種
４．２．１ 種々培養条件下でのスクリーニング育種
４．２．２ 変異原物質を用いた突然変異の誘発によるスクリーニング育種法
４．２．３ 遺伝子組換えによるスクリーニング育種法
５．培養株の維持管理
おわりに
第３章 大量培養生産・効率化・安定化・低コスト化の実務
第１節 産業化の視点から見た微細藻類
１．地球環境・資源を創生した微細藻類
２．微細藻類が活躍する３つの産業領域
２．１ レッド領域：健康
２．２ グリーン領域：農業・水産・環境
２．３ ホワイト領域：工業・エネルギー
３．実用化への3つの課題
３．１ 製品価格と供給量
３．２ 産業化プロセスとバリューチェーン
３．３ 産業コンソーシアム
４．未来へ向けて
第２節 屋外での大量生産(大型化) 技術
はじめに
１．屋外培養に供される微細藻類
２．屋外培養に用いる培養装置
３．屋外培養における水資源の確保
４．屋外培養における栄養塩の確保
５．屋外培養における培養管理方法
６．屋外培養における微細藻類の濃縮・回収方法
７．コンタミネーションに対する対策
８．技術的な課題と展望
おわりに
第３節 室内大量培養装置設計に関する環境項目の解説
はじめに
１．微細藻類培養技術に関する基礎的知見
１．１ 培養に影響をおよぼす環境要因
１．２ 光環境
１．３ 溶存ガス環境
２．培養における環境因子の定量方法
２．１ 培養槽外郭周辺の光環境設計計算
２．２ 培養槽内の光環境計測と培養器形状
２．２．１ 光透過測定装置と結果
２．２．２ 解析
２．２．３ 効率の良い培養槽の考え方
２．２．４ 応用計算の事例紹介と解説
２．３ 培養内におけるガス挙動
２．３．１ 培養槽内における溶存酸素濃度動態について
２．３．２ 培養槽を用いた溶存酸素動態の検討事例
３．実用プラントにおける餌料用微細藻類培養システム開発
３．１ 培養槽条件と設計と性能
３．２ 実用プラントシステム
第４節 安定生産に向けたアプローチ
第１項 有用成分の生産性向上 ―脂肪酸鎖長・不飽和度の改変―
１．中鎖脂肪酸の生産性向上
１．１ ラウリン系油脂を取り巻く環境
１．２ 藻類株の選定およびNannochloropsis の油脂合成経路の同定
１．３ Nannochloropsis 由来acyl-ACP thioesterase (NoTE) の基質特異性改変
１．４ 改変型NoTE および内性TAG 合成経路遺伝子の発現強化
２．EPA の生産性向上
２．１ PUFA を取り巻く環境
２．２ Nannochloropsis のEPA 合成経路の同定
２．３ 内性desaturase の発現強化
２．４ ACP の細胞内局在の改変
３．Nannochloropsis のセルフクローニング技術の開発
４．今後の展望
第２項 微細藻類培養槽の低コスト化へのアプローチ
はじめに
１．屋外での培養槽内の光環境
２．光計測器の種類と培養液中の光環境
３．培養液中の光環境の詳細
４．培養槽の性能指標
５．屋外培養についての提言
第３項 安定的な藻類生産に向けた合理的なアプローチと取り組み事例の紹介
はじめに
１．藻類による物質生産
２．藻類種・株の選抜における評価指標
３．バイオマス生産性vs 物質含有量
４．藻類種・株の選定における考え方
５．藻類の安価な大量生産に向けた取り組み
６．微生物培養におけるコンボリューショナルデータの現状と課題
７．コンボリューショナルデータを取得するセンサの概要と新規開発の取り組み
８．AI の開発
９．AI による培養制御試験の実施
10．藻類培養におけるコンボリューショナルデータとAI の活用
おわりに
第５節 微細藻類の濃縮・乾燥・油脂抽出技術
はじめに
１．微細藻類からの油脂抽出における問題
１．１ 水分と規模
１．２ 濃縮
１．３ 乾燥
１．４ 抽出操作
２．ジメチルエーテル
３．DME 抽出装置の構成と消費エネルギー
３．１ 装置の基本構成
３．２ 消費エネルギー
４．DME による微細藻類からの油脂の抽出
おわりに
第６節 藻類の濃縮と乾燥技術( ユーグレナの工業化を例に)
はじめに
１．藻類の濃縮
１．１ 遠心分離
１．２ デカンテーション
１．３ 膜濾過・フィルタープレス
１．４ 凝集分離・浮上分離
２．藻類の乾燥
２．１ スプレードライ
２．２ フリーズドライ
２．３ ドラムドライ
第７節 藻類大量培養におけるトラブル
第１項 コンタミネーションのトラブル例と対応
はじめに
１．コンタミネーション
１．１ 藻類の寄生生物や捕食者の混入
１．１．１ 菌類
１．１．２ アメーバ(Amoeba)
１．１．３ その他の生物( 細菌類・ウイルス・動物)
１．２ 検出方法
１．２．１ 顕微鏡観察
１．２．２ 分子生物学的手法
１．２．３ Single spore PCR
１．３ 単離培養方法
１．３．１ 直接単離法
１．３．２ 釣菌法・寒天重層法・希釈培養法
１．４ 毒性評価
１．５ 対処方法
１．５．１ 早期収穫
１．５．２ 化学的対処法
１．５．３ 物理的対処法
１．５．４ 生態学的対処法
おわりに
第２項 群体性緑藻の培養プロセスでの課題
はじめに
１．特殊環境下での培養
２．オープンポンドで優占種となるために
２．１ 藻体濃度と光透過率
２．２ 群体性緑藻の培養
第８節 培養藻類の評価・分析
はじめに
１．藻類含有成分の定量分析
１．１ 培養後の湿潤藻類の乾燥前処理について
１．２ 脂質・脂肪酸の定量分析
１．２．１ 藻類細胞内蓄積型脂質・脂肪酸の定量分析
１．２．２ 藻類細胞外分泌型脂質・脂肪酸の定量分析
１．３ 藻類細胞内蓄積型タンパク質の定量分析
第９節 微細藻類におけるゲノム編集技術・評価手法
はじめに
１．ゲノム編集技術の概要
２．微細藻類を対象としたゲノム編集技術
２．１ ゲノム編集用ツールの形態
２．２ ゲノム編集ツールの細胞内導入
２．３ ゲノム編集株の選抜および純系株の単離
２．４ 遺伝子型の評価手法
２．５ 表現型の評価手法
３．課題と今後の展望
おわりに
第１０節 培養槽の性能評価
はじめに
１．培養環境の調整についての基本操作
１．１ 通気ガス中の二酸化炭素濃度と培地pH の関係
１．２ 溶存二酸化炭素の解離状態と培地pH の関係
２．細胞増殖速度に与える各種培養条件の影響
おわりに
第４章 ビジネスモデル検討と事業化に向けた取り組み
第１節 藻類バイオマスの産業利用を検討する上で
はじめに
１．藻類バイオマスの産業利用
１．１ 開放型培養設備を用いた藻類バイオマスの生産コスト
１．１．１ 2016 年NREL 報告書において、経済性評価に用いられたモデルの概要
１．１．２ 2016 年NREL 報告書における藻類バイオマス生産コスト試算結果
１．２ 閉鎖型培養設備を用いた藻類バイオマスの生産コスト
１．２．１ 2019 年NREL 報告書において、経済性評価に用いられたモデルの概要
１．２．２ 2019 年NREL 報告書における藻類バイオマス生産コスト試算結果
１．３ 藻類バイオマスの加工コスト
１．３．１ 2020 年NREL 報告書において、経済性評価に用いられたモデルの概要
１．３．２ 2020 年NREL 報告書におけるバイオ燃料およびポリオール生産コスト試算結果
１．４ 米国における藻類由来の燃料製造に関する経済性評価に関するまとめ
２．株式会社ちとせ研究所取り組み紹介
２．１ 大規模藻類培養の実証
２．２ MATSURIプロジェクト
第２節 ビジネスへの藻類活用例および事業化を目指した取り組み
第１項 微細藻類を活用したバイオ燃料生産におけるCO2 固定化と廃熱利用の実験事例
はじめに
１．藻類バイオ燃料生産におけるCO2 固定化
２．実験方法
２．１ 実験条件
２．２ 実験方法
３．実験結果と考察
３．１ 夏期の実験結果
３．２ 秋期の実験結果
３．３ 冬期の実験結果
３．４ 総合的な評価
おわりに
第２項 微細藻類の有用物質抽出残渣を利用した水産飼料
はじめに
１．油脂生産微細類の油脂抽出残渣を利用した水産飼料
１．１ 油脂生産微細藻類
１．２ 油脂抽出残渣配合飼料によるニジマスの成長効果
１．３ 油脂配合飼料による色上げ効果
１．４ マナマコ種苗用配合飼料への油脂抽出残渣の利用
２．アスタキサンチン生産微細藻類の抽出残渣をモデルとした検討
２．１ 油脂抽出残渣含まれる濾過助剤の影響
２．２ 残留エタノールの影響
２．３ 微粉末化試験
２．４ 有用物質抽出残渣を配合した飼料によるナマコ種苗の成長
２．５ 今後の課題
おわりに
第３項 海面を利用したシアノバクテリアによる光合成的大規模水素生産の構想と実現に向けた課題
はじめに
１．計画の要点
１．１ 水素生産に利用するシアノバクテリアの特性：光合成により水素を生産できる
１．２ 経済性確保のためには、光合成生物を利用した大規模な太陽光エネルギー変換の開発が必要
１．２．１ 人類のエネルギー消費量と太陽光エネルギー
１．２．２ 太陽光エネルギーは莫大であり、生産の場として海面を構想
１．３ 大規模生産の必要性
１．４ エネルギー収支がプラスであること
１．４．１ 栄養塩類のコスト削減
１．４．２ 低廉なバイオリアクターの必要性
２．構想する光生物学的水素大量生産システムの説明
２．１ 利用する生物とその反応：シアノバクテリアのニトロゲナーゼを利用
２．１．１ ニトロゲナーゼを利用した水素生産系の説明
３．構想実現に向けた研究の現状
３．１ シアノバクテリアの遺伝子工学的改良―水素再吸収活性抑制のために
取り込み型ヒドロゲナーゼ活性を遺伝子工学的に除去
３．２ 今後の方針：有望野生株の選抜
３．３ 低コストバイオリアクターとして水素低透過性のプラスチックフィルムの利用を提案
４．将来の大規模な水素生産の場として海面利用の構想と実現への道筋
４．１ 構想
４．２ 実現のための必要条件
おわりに
第４項 微細藻類の食品利用可能性と事業化に向けた課題
１．微細藻類の食品活用の背景
１．１ 人口増加に伴う食糧問題
１．２ 水産資源と海洋環境問題
１．３ 微細藻類の有為性
１．４ タンパク質とオメガ3 摂取の必要性
２．微細藻類による食品への利用可能性 ～ナンノクロロプシスを事例に～
２．１ ナンノクロロプシスとは
２．２ ナンノクロロプシスのEPA
２．３ ナンノクロロプシスの生産
３．今後の課題と展望 ～ナンノクロロプシスを事例に～
３．１ 課題
３．２ 展望
第５項 微細藻類を利用したバイオプラスチックの生産技術の開発
はじめに
１．微細藻類を利用したバイオプラスチックの分子設計と実用特性の実証
２．藻類バイオマスを使ったバイオプラスチックの生産プロセスの開発
３．今後の展望と課題
第６項 下水処理場における微細藻類活用
１．下水道事業の政策動向
２．水処理と藻類の関わり
３．微細藻類培養における下水道資源の有用性
３．１ 栄養塩類を含む水資源
３．２ CO2 排出と無機炭素の活用
４．下水道資源を活用した藻類培養
４．１ 培養藻類の活用
４．２ 下水道資源を活用した藻類培養技術の実証試験
５．下水処理場での藻類培養による環境影響
５. １ 下水道事業における気候変動緩和政策
５．２ 下水処理場での藻類培養技術の導入による環境影響評価
６．下水道事業の抱える課題と微細藻類培養技術の活用
６．１ 人口減少に伴う汚水人口の減少
６．２ 電力消費量の多さ
６．３ 放流水質の問題
７．下水処理場における藻類培養の今後
第７項 マイクロプラスチック問題の実態と除去の取り組み
１．SDGs 課題としてのプラスチック問題
２．マイクロプラスチックとは
３．さまざまな環境で見つかるマイクロプラスチック
４．モニタリングと分析手法
５．生分解性プラスチックの開発とマイクロプラスチックへの影響
６．マイクロプラスチックが生物に与える影響
７．マイクロプラスチックの人体への影響
８．マイクロプラスチックを除去する試み
９．微細藻類を用いたマイクロプラスチック除去技術
10．プラスチックゴミ問題に関する社会的取り組み
第３節 一気通貫の「藻( も) のづくり」
１．藻( も) のづくりへの参入の経緯
２．「藻( も) のづくり」に必要なこと
３．一気通貫型の「藻( も) のづくり」
４．とりあえず内製化のすゝめ
おわりに
第４節 中小企業のための「ゼロから始める藻類研究・藻類ビジネス」
～ブランディングに終わらせない研究活動、イメージで終わらせない商品開発～
はじめに
１．ゼロから始める藻類ビジネス
１．１ 藻類研究の手はじめに
１．２ 藻類探索と基礎研究
２．応用研究へのステップアップ
２．１ ジレンマを乗り越えるリーダーシップ
２．２ アウトプットを意識した機能解析
３．藻類ビジネスを成功させるために
３．１ オリジナリティ
３．２ 地域性と地域行政とのかかわり
３．３ 藻類の特性と商品の特性
３．４ 研究機関とのかかわり
３．５ パートナー企業とのかかわり
３．６ 社内でのかかわり
３．６．１ 研究と経営のマッチング
３．６．２ 営業活動を意識した研究開発
おわりに
あとがき
