JP2004058010A - 生分解性樹脂製成形物を含む有機廃棄物の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、生分解性樹脂成形物を含む有機廃棄物を効率的に嫌気性生分解処理する方法を提供すること。
【解決手段】ポリカプロラクトン製ゴミ袋などの生分解性樹脂製の成形物を含む有機廃棄物を嫌気性生分解法にて処理する方法において、該生分解性樹脂製成形物を含む有機廃棄物に、リパーゼなどの生分解性樹脂分解酵素またはその酵素を生成する微生物を添加し前処理することを特徴とする生分解性樹脂製成形物を含む有機廃棄物の処理方法。
【選択図】　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生分解性樹脂成形物を含む有機廃棄物の嫌気性生分解法による処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、排出されている有機廃棄物のうち、生ゴミだけでも年間二千トン以上にも達し、そのほとんどは焼却処理されている。しかしながら焼却処理に関しては、環境汚染、埋め立て地などの最終処分場の残余容積、処理費用の高騰で見直す動きがあり、循環型社会形成に向けての取組みが進められている。その一つの取組みとして、生ゴミや農畜産系廃棄物を高温好気的発酵処理により肥料や堆肥などの原材料へ再利用するコンポスト処理が注目を集めている。ところが都市型の生ゴミについては、肥料や堆肥への適性やそれを受入れる農業のキャパシティの面でコンポスト処理では問題があるので、バイオガス取得による循環系を形成する、メタン発酵処理法が注目されている。
【０００３】
一方、生分解性樹脂は、プラスチック廃棄物の処理問題に対応して、低エネルギーで循環型回収が可能な生物学的分解処理法が適用可能な樹脂として、種々の用途開発が進められている。その一例として生分解性樹脂製の生ゴミ回収袋が挙げられるが、この生ゴミ回収袋はそのままコンポスト化施設に投入しても、生ゴミと共にそのままコンポスト化できるというメリットがあり、普及が期待されている。更には生ゴミの有する臭気を抑制するという働きもあることが知られている（特開２０００−２３９０８５等）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
都市型生ゴミの回収において生分解性樹脂製の生ゴミ回収袋を使用して生ゴミと共に生物学的分解を行うことが期待されるが、メタン発酵処理法に代表される嫌気性生分解条件では、コンポスト化施設等のような高温好気発酵処理と異なり、生分解性樹脂の分解挙動が著しく劣ることが報告されている。例えばＪ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．８６（２００１）ｐ１１３では、比較的生分解性が高いとされる化学合成系生分解性樹脂ポリカプロラクトン（以下ＰＣＬと略す）でも分解は非常に遅いことが報告されている。一方、生分解の速いポリヒドロキシブチレート（以下ＰＨＢと略す）の場合は成形性に劣ることが知られている（工業材料Ｖｏｌ．４９　Ｎｏ．１０（２００１）６２頁等）。
本発明は、生分解性樹脂製成形物を含む有機廃棄物を効率的に嫌気性生分解処理する方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記問題点を解決するため鋭意研究を重ねた結果、生分解性樹脂製生ゴミ袋等の成形物を含む有機廃棄物に生分解性樹脂分解酵素を添加し、生分解性樹脂を分解、若しくは崩壊させることによりメタン発酵処理法においても生分解性樹脂を生ゴミ処理袋として適用できることを見い出した。
すなわち本発明は、生分解性樹脂製成形物を含む有機廃棄物を嫌気性生分解法にて処理する方法において、該生分解性樹脂製成形物を含む有機廃棄物に、生分解性樹脂分解酵素またはその酵素を生成する微生物を添加し前処理することを特徴とする生分解性樹脂製成形物を含む有機廃棄物の処理方法である。
【０００６】
また、本発明の好ましい態様は生分解性樹脂製成形物がポリエステル系樹脂又はセルロース系樹脂より選ばれた樹脂を成形したものであることを特徴とする上記の生分解性樹脂製成形物を含む有機廃棄物の嫌気性生分解処理方法である。
また、本発明の好ましい態様は生分解性樹脂分解酵素がリパーゼ、エステラーゼ、セルラーゼより選ばれた酵素であることを特徴とする上記の生分解性樹脂製成形物を含む有機廃棄物の嫌気性生分解処理方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明における生分解性樹脂とは、コンポスト化施設、活性汚泥、土壌あるいは水系等の自然環境下で生化学的に分解される樹脂である。本発明の生分解性樹脂は、微生物産生系、化学合成系、天然系に分けることができる。微生物生産系の生分解性樹脂としては、ＰＨＢやＰＨＢとパラヒドロキシバリレート（以下ＰＢＶと略す）の共重合体を挙げることが出来る。
【０００８】
化学合成系の生分解性樹脂としては、ポリ乳酸（以下ＰＬＡと略す）、ＰＣＬ、ポリブチレンサクシネート（以下ＰＢＳと略す）、ポリブチレンアジペート／サクシネート（ＰＢＳＡ）、ポリブチレンサクシーネート・カーボネート変性タイプ、ポリエチレンサクシネート（ＰＥＳ）、ポリブチレンサクシネート／テレフタレート（ＰＢＳＴ）、ポリブチレンアジペート／テレフタレート（ＰＢＡＴ）、ポリブチレンスクシネート／アジペート／テレフタレート（ＰＢＳＡＴ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等を挙げることができる。これらの共重合品やブレンド品も含まれる。
天然系としては、修飾デンプン、酢酸セルロース、キトサン等やこれらと化学合成系や微生物産生系の生分解性樹脂とのブレンド品が含まれる。
【０００９】
本発明における上記生分解性樹脂製の成形物とは、例えば、生ゴミ処理袋をはじめとする使用後に回収や再利用が困難な用途の成形物であり、例えば、水切りネット、コップ、生鮮食品用トレイ、即席食品容器、ファーストフード容器、弁当箱や飲食店等の使い捨て箸、ナイフ、フォークなど食品分野での用途や、紙おむつ、生理用品など衛生用品の用途や衣服、クッション材、宿泊施設等の備品が挙げられる。また、環境中で使用される例としては、マルチフィルム、移植用苗ポット、釣り糸、魚網、疑似餌等を挙げることができる。
【００１０】
本発明に使用する生分解性樹脂分解酵素としては、処理する生分解性樹脂の種類に依存するが、例えばＰＨＢ等に対しては、ＰＨＢデポリメラーゼ、３ＨＢ−オリゴマーハイドロラーゼが挙げられ、ＰＬＡに対してはプロティナーゼ　Ｋ等が挙げられる。その他のポリエステルについては、リパーゼ、エステラーゼ等の添加が好ましい。また、デンプン、セルロース、キトサンについてはそれぞれ、アミラーゼ、セルラーゼ、キトサナーゼを添加するが、ブレンド品についてはそれぞれのコンポーネントに対する分解酵素を複数添加することが好ましい。またマンガンペルオキシダーゼ（特開平６−２９６９４９）、クチナーゼ（特開２００２−６５３００）等も樹脂分解能を有しているのでこれらを上記酵素群と組合わせても良い。
【００１１】
また、本発明においては、生分解性樹脂分解酵素に限らず、これらの酵素を生産する微生物の菌体を使用しても良い。上述の酵素を生産する微生物はもちろん、樹脂を分解すると報告されている微生物、例えば、Ａｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒ属細菌（特許第１１６８１６０）、Ａｍｙｃｏｌａｔｏｐｓｉｓ属放線菌（特開平９−２５２７９１）、Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ属細菌、Ｃｏｍａｍｏｎａｓ属細菌（特許第２９７１７５７）、Ｔｒｉｃｈｏｓｐｏｒｏｎ属酵母（特許第３０５４７０２）、Ｂａｃｉｌｌｕｓ属細菌（特開平１１−１５８３１８）、Ｂａｃｔｅｏｒｉｄｅｓ属細菌（特開平６−２５３８６５）、Ｍｉｃｒｏｂｉｓｐｏｒａ属放線菌（特開２００１−２２６５１８）、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属細菌（特許第２６００１１５、特許第１００２０６４）、Ｓａｃｃｈａｒｏｐｏｌｙｓｐｏｒａ属放線菌（特開２００１−１２８６６７）等を使用することができる。
【００１２】
本発明における嫌気性生分解法としては、メタン発酵、乳酸発酵、水素発酵等有機物の生分解法が挙げられるが、メタン発酵が代表的である。メタン発酵は下水汚泥、屎尿、家畜糞尿、剪定枝や生ゴミ等の有機系廃棄物を嫌気発酵させ、バイオガスを得るもので、その中に約６０％存在するメタンガス（他は炭酸ガス）を回収利用することを目的とした技術である。乳酸発酵は有機系廃棄物に、乳酸菌を接種して乳酸発酵さしめ、発酵産物である乳酸を回収するものであり、得られる乳酸は良質の肥料成分として、またＰＬＡの合成原料として使用できる。また水素発酵は有機系廃棄物をある条件で嫌気発酵させ、得られる水素ガスを回収する技術であり、将来的な技術とされる（第３６回日本水環境学会年会講演集（２００２年）４０７頁）。
【００１３】
生分解性樹脂成形体を含む有機廃棄物に生分解性樹脂分解酵素を投入して、生分解性樹脂成形体を分解、若しくは崩壊させる前処理は、メタン発酵を主とする嫌気性処理槽（メタン発酵槽）内で直接行っても良く、また前処理としてメタン発酵槽とは別の前処理槽内で行い、処理物をメタン発酵槽内に投入しても良い。
生分解性樹脂成形物を生分解性樹脂分解酵素で分解する前処理は、一般的な酵素が作用する条件である中性から弱アルカリ性（ｐＨ６〜８．５）、および中温域（３０〜４５℃）に保持して行うことが望ましい。しかしながらより酸性域やアルカリ性域でも、エステル結合の加水分解が促進されるので、もし酵素がこれらの条件で作用するなら生分解性ポリエステル樹脂の分解、若しくは崩壊が加速される。また酵素がより高温域（４５〜７０℃）で作用するなら生分解性樹脂のＴｇと処理温度の差は直接的に分解速度に影響を与えるため、高温で処理することが望ましい。また前処理をメタン発酵槽内で直接行う場合には、メタン発酵処理温度の４５〜７０℃に保持することが望ましい。
【００１４】
生分解性樹脂分解酵素による生分解性樹脂成形体の処理は、メタン発酵に先立ち独立して行うことが一般的であるが、メタン発酵処理と同時に行うこともできる。また前記の場合、例えば好気可溶化処理を導入したメタン発酵プロセスでは、有機廃棄物の可溶化工程で生分解樹脂分解処理が開始され、その後非スラリー除去を経て酸生成工程を経てメタン発酵槽で処理されることが一般的である。
【００１５】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
（参考例１）
ＰＣＬ樹脂（数平均分子量７０，０００）２０ｇを８０ｍｌのクロロホルムに溶解後、太佑機械（株）製アプリケーターを用いて約１５０μｍの厚さにキャストした。本フィルムを１００℃、１０分間加熱乾燥させた後、室温で放置し約３０μｍの厚さのフィルムを作製した。本フィルム　５ｇを５％　リパーゼ溶液（東洋紡製ＬＰＬ−３１１）　１００ｍｌに浸漬して、溶液を攪拌しつつ３７℃で２４時間インキュベートした。
２４時間後に目視で観察したその結果、ＰＣＬフィルムは完全に形状が崩壊し、スラリー状の沈殿を形成した。
【００１６】
（実施例１）
参考例１で作製したＰＣＬフィルムを溶断シール器で袋状に加工し（２０ｃｍ×２０ｃｍ）、含水させたドッグフードを使用した模擬生ゴミ　３００ｇを包んだ袋を袋ごと５％　リパーゼ溶液　１０００ｍｌ中に入れて３７℃、２４時間攪拌した。得られた液を１ｍｍメッシュ網でろ過後、更に３７℃、２４時間攪拌した。１ｍｍメッシュ網にはフィルム片は残存していなかった。ろ過液を１Ｌ　ガラス製リアクターで３７℃でメタン発酵せしめた。その結果、本処理装置１５日間の運転でＣＯＤ除去率８５％と、生分解性フィルムを使用しない時の運転状況と変わらないことが確認された。
【００１７】
（比較例１）
参考例１で作製したＰＣＬフィルムを溶断シール器で袋状に加工し（２０ｃｍ×２０ｃｍ）、含水させたドッグフードを使用した模擬生ゴミ　３００ｇを包んだ袋を袋ごとイオン交換水　１０００ｍｌ中に入れて３７℃、２４時間攪拌した。
２４時間後に目視で観察したその結果、ＰＣＬフィルム製の袋は完全に形状を保持しており、メタン発酵のリアクターに供することができなかった。
【００１８】
【発明の効果】
従来、有機廃棄物の嫌気性生分解処理を行う際に生分解性樹脂製成形物が有機廃棄物に混入した場合、生分解性樹脂製成形物の生分解が遅いために混入させることができなかった。しかし、本発明によれば、混入させても嫌気性生分解処理が可能になる。そのため、例えば、生分解性樹脂製の生ゴミ処理袋を使用することによって、都市型生ゴミを効率的に嫌気性生分解処理することができるので社会的に大きなメリットを生み出すことが出来る。

Claims (3)

1. 生分解性樹脂製成形物を含む有機廃棄物を嫌気性生分解法にて処理する方法において、該生分解性樹脂製成形物を含む有機廃棄物に、生分解性樹脂分解酵素またはその酵素を生成する微生物を添加し前処理することを特徴とする生分解性樹脂製成形物を含む有機廃棄物の処理方法。
2. 生分解性樹脂製成形物がポリエステル系樹脂又はセルロース系樹脂を成形したものであることを特徴とする請求項１記載の処理方法。
3. 生分解性樹脂分解酵素がリパーゼ、エステラーゼ、セルラーゼより選ばれた酵素であることを特徴とする請求項１記載の処理方法。