JP2000302801A

JP2000302801A - コンポスト製造用副資材およびコンポスト製造方法

Info

Publication number: JP2000302801A
Application number: JP11112129A
Authority: JP
Inventors: Ayako Shimoide; 綾子下出; Koichi Uemura; 康一植村; Katsuyuki Mukai; 克之向井
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 1999-04-20
Filing date: 1999-04-20
Publication date: 2000-10-31
Anticipated expiration: 2019-04-20
Also published as: JP4401472B2

Abstract

(57)【要約】【課題】通気性改良性と保形性に優れたコンポスト製
造用副資材およびそれを用いたコンポストの製造方法を
提供する。【解決手段】ミクロフィブリル化セルロースを５０ｗ
ｔ％以上含有し、粒径が２ｍｍ〜５０ｍｍの粒形物であ
ることを特徴とするコンポスト製造用副資材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セルロース系原料
を使用したコンポスト製造用副資材およびそれを用いた
コンポスト製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】日本で消費される古紙は上質古紙であ
り、古紙から作成される製品のほとんどが紙製品であ
る。板紙（段ボール、紙器用板紙、建築原紙など）では
その８７．８％が、また紙（新聞用紙、印刷情報用紙、
包装用紙、衛生用紙など）ではその２７．２％が、古紙
を原料としている（１９９６年古紙再生促進センター調
べ）。紙として再生困難な雑古紙やシュレッダーで細断
された紙は、再利用先が無く、せっかく回収されたもの
も焼却処分に回されることが多い。また、行政のリサイ
クル推進と市民意識の高まりにより、古紙回収量が増加
しているが、古紙の需要は変わらないので在庫が増える
一方であり、余剰在庫の問題が深刻化している。そのう
え、包装用紙製品は、２０００年度に施行される容器包
装リサイクル法の対象となるので、古紙、特に雑古紙の
発生量が増えることは確実であり、紙以外の古紙利用先
の開発が望まれている。

【０００３】紙以外の古紙利用先として、パルプモール
ド、紙型パレット、紙製シートパレット、セルロースフ
ァイバー、コンクリート型枠、再生紙マルチ、家畜敷
料、固形燃料、熱圧成形材、覆土代替材などがある。こ
れら、紙以外への古紙利用は、紙への再利用率に比べる
と、わずかであり、古紙の紙以外への利用の可能性を広
げることが求められている。

【０００４】古紙の再利用先の一つとして、雑古紙やシ
ュレッダーで細断された紙をコンポスト化、もしくは、
コンポスト製造用副資材として用いることが試みられて
いる（Biocycle,vol.33,54-58,1992、コンポスト化技術
p89技報堂出版）。一般にコンポスト用副資材として、
おがくず、木材チップ、稲わら、もみ殻などが、使われ
ているが、これらは、最近入手が困難になっているた
め、その代替物としても、注目されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コンポ
スト製造用副資材として紙を用いる場合、水分調整材、
炭素資材として優れているが、保形性が弱く、通気性改
良材としての効果が乏しいという欠点を持っている。特
開平７−１９５４８０号公報、特開平７−１９５４８１
号公報には、雑古紙を解繊して綿状にすることで、吸水
性、通気性に優れたコンポスト製造用副資材を得られる
ことが開示されている。これにおいても、綿状のため、
保形性に弱く、吸水後は、その通気性能力が低下すると
いう問題点があった。

【０００６】また、紙自体は生分解性であるが、コンポ
スト製造においては、主発酵（一次発酵）では、ほとん
ど分解せず、後発酵（二次発酵）での分解に時間がかか
ることが知られている。従って、紙をコンポスト製造用
副資材として用いる場合には二次発酵の時間を十分にと
る必要があり、処理期間が長くなっていた。処理期間を
短くするためには、一次発酵した後に副資材を取り除く
方法がある。しかし、紙や紙の綿状物では、保形性がな
いので、処理された廃棄物との分離ができず、結果とし
て、処理期間を短くすることができなかった。

【０００７】本発明は、通気性と保形性に優れるコンポ
スト製造用副資材およびそれを用いたコンポスト製造方
法を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な課題を解決するために鋭意検討した結果、ミクロフィ
ブリル化セルロースを含有した粒形物が、保形性がよ
く、処理された廃棄物と分離が可能なコンポスト製造用
副資材となることを見いだし、本発明に到達した。

【０００９】すなわち、本発明の第一は、ミクロフィブ
リル化セルロースを含有し、粒径が２〜５０ｍｍの粒形
物であることを特徴とするコンポスト製造用副資材を要
旨とするものである。また、本発明の第二は、前記コン
ポスト製造用副資材を用いることを特徴とするコンポス
ト製造方法を要旨とするものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明におけるミクロフィブリル化セルロースとは、パ
ルプ繊維を微細繊維化し、高い懸濁液安定性（非常に低
い固形分濃度でも安定な分散性を示す）と高い粘性を示
す状態のセルロースのことを言う。ここでいう、パルプ
は、クラフトパルプ、サルファイトパルプなど木材から
化学処理して得られる化学パルプ、また、レファイナ
ー、グラインダーなどの機械的処理によってパルプ化さ
れたセミケミカルパルプ、古紙から再生された再生パル
プなどが例示できる。これらの中で、コスト面および古
紙のリサイクル促進の面からも再生パルプを用いること
が望ましい。

【００１１】再生パルプとは、ダンボール、茶模造紙、
雑誌、台紙、地券、ボール、新聞、上白、カード、特
白、中白、白マニラ、切符、模造などの古紙から、一般
的な再生紙製造工程を経て得られる。古紙は、まず、パ
ルパーなどによる離解工程、ついで、スクリーン、クリ
ーナーなどによる粗選、精選工程、さらに、フローテー
ション法などによる脱墨工程を経たのち、脱水される。
これらの工程において利用される方法は、古紙の種類や
品質に応じて、適宜選択使用される。

【００１２】本発明におけるミクロフィブリル化セルロ
ースを得るには、上記したパルプ繊維を微細繊維化する
ことで得ることができるし、また市販されているものを
利用してもよい。市販されているものとしては、ダイセ
ル化学工業社製のセリッシュ（商標名）などが挙げられ
る。

【００１３】パルプ繊維を微細繊維化する方法として
は、特に限定されないが、パルプ繊維から媒体攪拌ミル
処理、振動ミル処理、高圧均質化装置での処理、石臼式
粉砕処理などが挙げられる。

【００１４】媒体攪拌ミル処理は、固定した粉砕容器に
挿入した攪拌機を高速で回転させて、容器内に入れたガ
ラスビーズやアルミナビーズのような媒体と再生パルプ
繊維を攪拌し、再生パルプ繊維をミクロフィブリル化す
る方法である。また、振動ミル処理は、粉砕容器を高速
振動させて、容器内のビーズ、ボール、ロッド等によっ
て、再生パルプ繊維をミクロフィブリル化する方法であ
る。高圧均質化装置による処理は、再生パルプ繊維をス
ラリー状にし、これに高い圧力をかけて小径オリフィス
の間を通過させて、粉砕、分散化させる方法である。石
臼式粉砕処理は、少なくとも一方が回転する一対の砥石
で構成される石臼式粉砕機を用い、砥石の対向間隙を処
理対象が通過するときに発生する衝撃、遠心力、剪断力
により処理対象物をする砕く原理のものであり、パルプ
繊維は、砥石の対向間隙を通過するときに切断されてミ
クロフィブリル化することになる方法である。

【００１５】いずれの方法を用いても、パルプ繊維をミ
クロフィブリル化することが可能であるが、これらの中
で石臼式粉砕機を用いる方法が好ましい。媒体攪拌ミル
および振動ミルを用いる方法では、ガラスビースやアル
ミナビーズ、ボール等の媒体を必要とするので、粉砕後
に媒体を取り除くという手間がかかる。また、高圧均質
化装置を用いる方法では、パルプをスラリー状態にする
必要があるため、前処理として、一度、パルプを粉砕し
なければならない。石臼式粉砕機を用いる方法では、再
生パルプを粉砕することなく、水で離解した状態で処理
することが可能であり、また、粉砕後も脱水のみで媒体
と分離する手間を必要としない。

【００１６】本発明で用いられるミクロフィブリル化セ
ルロースは、粘度が２００ｍＰａ・ｓ以上で、懸濁液の
安定性が７０以上となることが好ましく、粘度が４００
ｍＰａ・ｓ以上で、懸濁液の安定性が９５以上となるこ
とがさらに好ましい。ここで、粘度は、（株）トキメッ
クのＢ型粘度計Ｂ８Ｌ形を用いて、２重量％水懸濁液濃
度、室温２５℃、ローター回転数３０ｒｐｍで測定した
値であり、また懸濁液の安定性は、０．５重量％懸濁液
を調製して１００ｍＬメスシリンダーに入れ減圧により
脱気し、２５℃で１時間静置した後に沈降しないで懸濁
状態となっている容量の割合をパーセントで表した値で
ある。粘度が２００ｍＰａ・ｓ未満、懸濁液安定性が７
０未満であればミクロフィブリル化が不充分となり、そ
の結果、得られるミクロフィブリル化セルロースの吸水
量が劣るので好ましくない。

【００１７】得られたミクロフィブリル化セルロース
は、必要に応じて、水分率を測定し、乾燥処理を行った
後に粒径が２〜５０ｍｍとなるように造粒する。水分率
は、粒形物が形成できる範囲であればよく、具体的には
５０〜９９％が好ましく、さらに８５〜９５％が好まし
い。水分率が５０％未満では水分が少なく、ぱさくつの
で粒形物が作りにくい。また９９％を超えると水分が多
過ぎ柔らか過ぎてべとついたり粒形を保持するのが難し
くなったりするので好ましくない。水分率を調整するに
は、遠心分離機、フィルタープレスなどで行えばよい。

【００１８】粒形物の粒径が２ｍｍ未満であると発酵処
理後に処理物との分離が困難であり、５０ｍｍを超える
と通気性の改良という面で良好ではないために好ましく
ない。造粒方法はとくに限定するものではないが、ペレ
タイザーや揺動式造粒機などにより造粒して、乾燥固化
する。乾燥は、自然乾燥、減圧乾燥、加温乾燥などで行
えばよく、特に限定されるものではない。

【００１９】粒形物中のミクロフィブリル化セルロース
の含有量は、５０ｗｔ％以上にする必要がある。５０ｗ
ｔ％未満では保形性が保てなくなる。好ましくは７０ｗ
ｔ％以上である。ミクロフィブリル化セルロースの他に
は、吸水力を強化するために、カルボキシメチルセルロ
ース架橋体、アミノ酸重合体、セルロースグラフト重合
体、ポリアクリル酸塩、デンプンアクリルニトリル重合
体、ＰＶＡ無水マレイン酸、イソブチレンマレイン酸重
合体架橋物などの吸水剤を混合してもよい。またその他
に、絹、羊毛、レーヨン、木綿、麻、ポリーε―カプロ
ラクタム、ポリ乳酸などの繊維や、紙を綿状に解繊した
ものを造粒時に混合してもよい。また、これらの繊維シ
ートの両面にミクロフィブリル化セルロースを積層し、
細断することで粒形物としてもよい。

【００２０】また、コンポスト過程において、一次発酵
後に副資材と処理廃棄物を分離する際に、副資材がコン
ポストへ混入することがあり得るので、ミクロフィブリ
ル化セルロースに混合するものとしては、生分解性であ
ることが望ましい。

【００２１】上記した造粒方法の他に、ミクロフィブリ
ル化セルロースを発泡形成した後、細断し、２〜５０ｍ
ｍの粒形物としてもよい。発泡体を得る方法としては、
例えば、ゲル状化したミクロフィブリル化セルロース
に、水溶液に不溶もしくは難溶性の結晶物、ワックス類
やＨＬＢ（親水性親油性比）化の低い界面活性剤、昇華
物質などを添加し、金型に注入後、加熱凝固させ、適宜
添加物を除去する方法を用いることができる。

【００２２】本発明の第一のコンポスト製造用副資材
は、前記した粒形物からなるものである。次に本発明の
第二のコンポスト製造方法について説明する。ミクロフ
ィブリル化セルロースを含有した粒形物を用いたコンポ
スト製造方法は、副資材としてミクロフィブリル化セル
ロースを含有した粒形物を使用する以外は、従来どおり
副資材を用いて行われるコンポスト製造方法と同様に行
えばよい。処理を行う発酵槽の形式としては、特に限定
されるものではなく、野積、ロータリーキルン、オーガ
ー、多段、サイロ、ビン式などの形式の堆肥化装置の
他、小型の撹拌装置付きの堆肥化装置などが好適に使用
できる。例えば、発酵処理に関しては、廃棄物中に、通
常多量の微生物が付着しているため、種菌や種コンポス
トを加えなくても処理することができる。特に、副資材
として、ミクロフィブリル化セルロースを含有した粒形
物を繰り返し、用いる場合には、付着した発酵菌によっ
て速やかに処理が進む。しかし、発酵菌の付着が少ない
時点では、種菌や種コンポストを加えることにより処理
速度を上げることができる。

【００２３】発酵槽内の含水率は、極端に低くなると、
微生物活性が低下するため、散水などをして発酵槽内の
含水率を常に４０〜８０％に保っておくことが好まし
い。発酵が進行すると、処理物の温度上昇が起こり、５
０〜６０℃前後にまで達し、その後しだいに処理物の温
度は下降してくる。

【００２４】本発明のコンポスト製造方法においては、
この一次発酵が終了した時点でミクロフィブリル化セル
ロースを含有した粒形物を分離することが可能である。
処理物からミクロフィブリル化セルロースを含有した粒
形物を分離する方法としては、特に限定されるものでは
ないが、振動ふるいによって行うことが最も容易であ
る。分離されたミクロフィブリル化セルロースを含有し
た粒形物は、再利用することができる。セルロースで出
来ているため、すべてを分離する必要はないが、多量の
粒形物が残ると、次に行う２次発酵の期間が長くなった
り、施肥後に土中の窒素飢餓を引き起こしたりする可能
性があるため好ましくない。また、再利用することによ
り処理コストの抑制が可能となるため、分離することが
望ましい。

【００２５】本発明の副資材と分離された廃棄処理物
は、含水率を４０〜６０％に調整し、さらに二次発酵さ
せることが好ましい。こうして得られたコンポストは、
堆肥、飼料あるいは土壌改良材として有用である。

【００２６】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明する。なお、ミクロフィブリル化セルロースの粘度お
よび懸濁液安定性は、上述した方法により測定し、粒形
物についての吸水量は以下の方法で測定した。

【００２７】参考例１〔吸水量の測定〕試料０．５ｇを９．５ｃｍ×７ｃｍの２５０メッシュの
ナイロン製袋に入れ、これを純水１Ｌ中に浸漬した。３
時間後、これを引き上げてつり上げ、１０分間水切りを
行った後、試料の重量を測定した。試料１ｇ当たり吸水
した純水の重量（ｇ）をもって、吸水量とした。

【００２８】実施例１雑古紙より再生したパルプを５ｋｇを５００Ｌのイオン
交換水中で沸騰してから一時間放置した。室温に戻した
後、石臼式粉砕機（セレンディピターＭＫＣＡ６−３
型：増幸産業株式会社製）で、炭化珪素製の直径１５０
ｍｍの砥石を使用し、砥石回転数１６００ｒｐｍ、砥石
間隙０．０５ｍｍの条件で処理を行った。この処理によ
り、得られたミクロフィブリル化セルロースの粘度は、
６００ｍＰａ・ｓであり、懸濁液安定性は、９８であっ
た。得られたスラリーを遠心分離機により脱水した。こ
のミクロフィブリル化セルロースの水分率は９０％であ
り、乾燥後直径１０ｍｍとなるように（乾燥後重量が１
ｇ）ペレタイザーを用いて造粒し、６０℃で一晩乾燥
後、直径約１０ｍｍのミクロフィブリル化セルロースを
含有した粒形物を得た。この粒形物の吸水量は、０．５
ｇ／ｇであった。

【００２９】おから（含水率約８０％）５ｋｇと種堆肥
１ｋｇに、上記の方法によって調製したミクロフィブリ
ル化セルロースを含有した粒形物（直径約１０ｍｍ）を
５ｋｇ加え、含水率を７０％に調整した。これを家庭用
生ゴミ処理機（三洋電機社製、商品名：ゴミナイス）を
用いて、２４時間発酵処理した。処理物を投入後、温度
の上昇が起こり、８時間後に最大６０℃まで到達し、良
好な発酵が進行した。温度はその後、５０〜６０℃の間
を３日間保った後、徐々に下降し６日後には、４０℃と
なった。４ｍｍ径のふるいにて、ミクロフィブリル化セ
ルロースを含有した粒形物を分離した。分離されたミク
ロフィブリル化セルロースを含有した粒形物は、形が良
く保たれていた。分離後、処理物は二次発酵槽にて下部
より通気を行い発酵処理を行った。処理物の温度は、３
日後には最大温度である４０℃となり、その後徐々に低
下して３日後には、３２℃となった。また、分離された
ミクロフィブリル化セルロースを含有した粒形物を用い
て再度おからの処理を行ったところ、一回目と同様に良
好に処理を行うことが可能であった。

【００３０】実施例２雑古紙より再生したパルプを３ｋｇを３００Ｌのイオン
交換水中で沸騰してから一時間放置した。室温に戻した
後、石臼式粉砕機（セレンディピターＭＫＣＡ６−３
型：増幸産業株式会社製）で、炭化珪素製の直径１５０
ｍｍの砥石を使用し、砥石回転数１６００ｒｐｍ、砥石
間隙０．２００ｍｍの条件で処理を行った。得られたス
ラリーを遠心分離により脱水した。この脱水されたミク
ロフィブリル化セルロースの水分率は９０％であった。
また粘度は、４００ｍＰａ・ｓであり、懸濁液安定性
は、９５であった。

【００３１】一方、カルボキシメチルセルロース架橋体
を以下のようにして調製した。雑古紙より再生したパル
プ１００ｇを、４．５Ｌイソプロパノール、０．５Ｌ純
水に加え、溶液が均一になるまで攪拌した。５５ｇの水
酸化ナトリウムを１００ｍＬの純水で溶かしてから、反
応溶液に少しずつ、攪拌しながら添加した。反応溶液を
７２℃に昇温後、３時間カルボキシメチル化反応を行っ
た。架橋剤として、エピクロルヒドリンを１０．３ｍＬ
加え、さらに３．５時間反応した。反応後、反応溶液を
酢酸で中性としてから、８０％メタノールで洗浄し、次
いで１００％メタノールで洗浄した。充分な洗浄後、減
圧乾燥したのち、家庭用ミキサーで粉砕し、カルボキシ
メチルセルロース架橋体を得た。

【００３２】このカルボキシメチルセルロース架橋体
を、上記したミクロフィブリル化セルロースを乾燥後、
１ｗｔ％となるように均一に混合した。混合後、ペレタ
イザーを用いて、乾燥後に直径約１０ｍｍとなるよう
（乾燥後重量が１ｇ）造粒し、６０℃で３晩乾燥して粒
形物を得た。この粒形物の吸水力は、３．０ｇ／ｇあっ
た。

【００３３】おから（含水率約８０％）５ｋｇと種堆肥
１ｋｇに、上記の方法によって調製したミクロフィブリ
ル化セルロースを含有した粒形物（直径約１０ｍｍ）を
３ｋｇ加え、含水率を７０％に調整した。これを家庭用
生ゴミ処理機（三洋電機社製、商品名：ゴミナイス）を
用いて、２４時間発酵処理した。処理物を投入後、温度
の上昇が起こり、８時間後に最大６０℃まで到達し、良
好な発酵が進行した。温度はその後、５０〜６０℃の間
を３日間保った後徐々に下降し、４日後には、４０℃と
なった。４ｍｍ径のふるいにて、ミクロフィブリル化セ
ルロースを含有した粒形物を分離した。分離されたミク
ロフィブリル化セルロースを含有した粒形物は、形が良
く保たれていた。分離後、処理物は二次発酵槽にて下部
より通気を行い、発酵処理を行った。処理物の温度は、
３日後には最大温度である４０℃となり、その後徐々に
低下して２日後には、３２℃となった。また、分離され
たミクロフィブリル化セルロースを含有した粒形物を用
いて再度おからの処理を行ったところ、一回目と同様に
良好に処理を行うことが可能であった。

【００３４】

【発明の効果】本発明のコンポスト製造用副資材は、通
気性改良性および保形性に優れており、一次発酵後に廃
棄物と分離できるので二次発酵の時間を短縮することが
できる。一次発酵後に廃棄物と分離されたミクロフィブ
リル化セルロースを含有した粒形物は、再利用すること
が可能である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ミクロフィブリル化セルロースを５０ｗ
ｔ％以上含有し、粒径が２ｍｍ〜５０ｍｍの粒形物であ
ることを特徴とするコンポスト製造用副資材。
【請求項２】請求項１記載のコンポスト製造用副資材
を用いることを特徴とするコンポスト製造方法。