JP2018029584A - 紙供給原料処理 - Google Patents

Abstract

【課題】紙供給原料を処理する方法並びに、そのような方法を使用して作られた中間体及び生成物の提供。【解決手段】高度に着色された紙、及び／又は、雑誌などのカラー印刷された紙のような高度にコートされた紙、及び、雑誌ストックなどの高い秤量のコート紙中の、特定の種類の紙供給原料を、糖化剤と組み合わせて、好ましくは微生物を加えて、糖を生成させて、エネルギー、燃料、食料又は材料などの有用な中間体及び生成物を生成する方法。【選択図】図１

Description

関連出願
本発明は、２０１１年２月１４日に出願された米国仮出願番号第６１／４４２，７１０
号明細書の利益を主張する。本仮出願の開示全体は、参照により本明細書に組み込まれる
。

背景
高レベルの塗料、顔料及びインクを含む雑誌、カタログ及び他の紙製品は、廃棄材料と
して広く利用可能である。再生紙製品に使用するために一般的にそれを再パルプ化するこ
とによって、このような古紙を再利用するために努力が行われている一方、このような古
紙を経済的に他の種類の製品を作るための供給原料として利用することができるならば、
有利であろう。

概要
一般的に、本発明は、紙供給原料を処理するための方法及び、そこから作られる中間体
及び生成物に関する。特に、本発明は、高度に着色された紙などの特定の種類の比較的重
い紙供給原料、及び又は、例えば、雑誌及び他の紙などのような、カラー印刷された（黒
以外の色又は黒に加えて別の色で印刷された）コート紙の処理に一般的に関する。

本明細書に開示された多くの方法は、供給原料をバイオ処理して、エネルギー、燃料及
び他の材料などの有用な中間体を生成するために、微生物又は、例えば、酵素などの微生
物によって生成される生成物を利用する。例えば、いくつかの場合において、供給原料を
糖化し、供給原料を糖へ変換するために、酵素を使用する。糖は、最終生成物若しくは中
間体として使用され得るか、又は、例えば発酵により更に処理され得る。例えば、キシロ
ースをキシリトールへ水素化することができ、グルコースをソルビトールへ水素化するこ
とができる。

一態様において、本発明は、例えば、溶液又は懸濁液の形態で、糖を生成するための方
法を特徴とし、その方法は紙供給原料を提供することを含み、前記紙供給原料は、オフセ
ット印刷された紙などのオフセット印刷用紙、色紙、及び／又は、ポリコート紙などのコ
ート紙を含み、必要に応じて、その方法は、供給原料と、流体及び／又は糖化剤とを混合
することを含む。

いくつかの実施態様は、以下の特徴のうちの一つ以上を含む。紙供給原料は、例えば、
約３５ポンド〜３３０ポンドなどの３５ポンド以上の秤量を有し得る、及び／又は、紙は
、例えば約１０重量％以上、例えば２０重量％以上などの、高い充填剤含有量を有し得る
。例えば、充填剤又は任意の塗料は、無機材料とすることができる。紙は、例えば、約０
．０２５重量％以上のレベルで、顔料又は印刷インクを含み得る。紙は、約８重量％以上
の灰分含有量を有し得る。

方法は、更に、例えば、酵母及び／又は細菌（例えば、クロストリジウム属から）など
の微生物を、紙供給原料又は糖化した紙へ加えること、及び、生成物又は中間体を生成す
ることを含む。

生成物は、例えば、アルコール類（例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、
イソプロパノール、エリスリトール、ｎ−ブタノール、イソブタノール、ｓｅｃ−ブタノ
ール、ｔｅｒｔ−ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、１、４−ブ
タンジオール及び／又はフリセリン）、糖アルコール類（例えば、エリスリトール、グリ
コール、グリセリン、ソルビトールトレイトール、アラビトール、リビトール、マンニト
ール、ズルシトール、フシトール、イジトール、イソマルト、マルチトール、ラクチトー
ル、キシリトール及び他のポリオール）、有機酸（例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、
酪酸、吉草酸、カプロン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク
酸、グルタル酸、オレイン酸、リノール酸、グリコール酸、乳酸及び／又はγ−ヒドロキ
シ酪酸）、炭化水素（メタン、エタン、プロパン、イソブテン、ペンタン、ｎ−ヘキサン
、バイオディーゼル及び／又はバイオガソリン）、水素及びこれらの混合物を含む、燃料
であり得る。

方法は、例えば、穀物、野菜、穀物の残留物、野菜の残留物及びそれらの混合物から成
る群から選択される栄養源、例えば、小麦、オート麦、大麦、大豆、エンドウ豆、マメ科
牧草、ジャガイモ、トウモロコシ、コメぬか、コーンミール、小麦フスマ、及びそれらの
混合物などの食品ベースの栄養源を、混合物へ加えることを更に含むことができる。その
ような場合において、混合物は、更に、プロテアーゼ及びアミラーゼを含むシステムなど
の、食品ベースの栄養源から栄養を放出するために選択された、酵素系を更に含むことが
できる。

方法は、糖溶液又は懸濁液を解毒することを含むことができる。方法は、例えば、キシ
ロース及び又はグルコースを糖から分離することによって、糖を処理することを更に含む
ことができる。いくつかの場合において、糖化は、約３．８〜４．２のｐＨで行うことが
できる。混合物は、更に栄養源を含むことができる。

いくつかの場合において、方法は、例えば、紙供給原料の嵩密度を低減させるために及
び／又は供給原料のＢＥＴ表面積を増加させるために、機械的に処理することを含む。物
理的な紙供給原料の処理は、例えば、電子ビームを用いた照射を含むことができる。方法
は、紙供給原料と流体を混合することを含むことができる。方法は、紙供給原料、糖、及
び／又は他の生成物又は中間体を解毒することを含むことができる。紙供給原料は、雑誌
の形態であり得る。紙供給原料はまた、ポリマー及び紙の少なくとも一つの層のラミネー
トであり得、更に、アルミニウムなどの少なくとも一つの層の金属を更に含み得る。

多くの実施形態が、充填剤及び／又は塗料などを含む比較的重い紙供給原料の使用を含
むが、例えば新聞紙などの他の紙を使用することも可能である。

特に定義しない限り、本明細書で使用される全ての技術用語及び科学用語は、本明細書
で、本発明が属する当業者によって理解されるのと同じ意味を有する。方法及び本明細書
に記載のものと類似又は同等の材料を、本発明の実施又は試験において使用することがで
きるが、適切な方法及び材料を以下に記載する。本明細書に記載の全ての刊行物、特許出
願、特許及び他の参考文献は、その全体が参照により本明細書中に組み込まれる。矛盾す
る場合、定義を含む本明細書に従うものとする。更に、材料、方法及び実施例は、例示に
過ぎず、限定することを意図するものではない。

本発明の他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明及び特許請求の範囲から明らかになる
であろう。

図１は、グルコース溶液の生成を介するエタノールへの供給原料の変換を示す、フロー図である。 図２は、エタノール製造設備の概略図である。 図３は、グルコースへのセルロースの酵素加水分解を示す図である。

詳細な説明
本明細書に記載した方法及び栄養パッケージを使用して、高レベルの顔料、着色剤、充
填剤及び／又は塗料を含む、及び／又は、高い秤量及びそのような供給原料の糖化誘導体
を有する紙供給原料を、例えば発酵などを使用して、本明細書に記載したもののような有
用な中間体及び生成物を生成するために、バイオ処理することができる。いくつかの場合
において、供給原料は、雑誌などの印刷に使用した供給原料のもののように、高レベルの
顔料及び／又は充填剤を含む。そのような供給原料の例を本明細書に記載する。この種類
の供給原料は、それらの比較的低い費用（廃棄物を使用する場合）、高い秤量の紙の場合
には、それらの比較的高い密度を含む、多数の要因について有利であり、取り扱い及び処
理を容易にすることに寄与する。

アルコール類へのセルロース系及びリグノセルロース系材料の変換
図１を参照すると、例えば、エタノール又は、イソブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、
ｔｅｒｔ−ブタノール若しくはｎ−ブタノールのようなブタノールなどのアルコールを製
造するためのプロセスは、例えば、必要に応じて、この処理の前及び／又は後に、供給原
料を機械的に処理すること（ステップ１１０）、必要に応じて、例えば、更に不応性を低
減するために照射などの別の物理的処理を用いて供給原料を処理すること（ステップ１１
２）、糖溶液を形成するために供給原料を糖化すること（ステップ１１４）、必要に応じ
て、例えば、パイプライン、鉄道車両、トラック又は、はしけなどによって、溶液（又は
、糖化が途中で行われる場合、供給原料、酵素及び水）を製造工場へ輸送すること（ステ
ップ１１６）、及び、次に、所望の生成物を製造するために処理した供給原料をバイオ処
理すること（ステップ１１８）を含むことができ、これはその後更に、例えば、蒸留（ス
テップ１２０）によって処理される。所望の場合、リグニン含有量を測定することが可能
であり（ステップ１２２）、処理パラメータは、２０１０年２月１１日に出願され、その
開示全体が参照によって本明細書に組み込まれる、米国特許出願番号第１２／７０４，５
１９号明細書に記載のように、この測定値に基づいて設定又は調整することができる（ス
テップ１２４）。

紙供給原料は、一般的に、バイオ処理をサポートするための栄養素が低いか又は全く欠
如しているため、例えば、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願番
号第１３／１８４，１３８号明細書に開示のような、食品ベースの栄養源又は栄養パッケ
ージの形態で、栄養素をシステムへ追加することが好ましい。利用する場合、食品ベース
の栄養源又は栄養パッケージは、例えば発酵などのバイオ処理（ステップ１１８）の間に
存在し、いくつかの好ましい実施形態において、糖化ステップ（ステップ１１４）の間に
も存在し得る。いくつかの実施形態において、食品ベースの栄養源又は栄養パッケージを
、ステップ１１４の開始時に、糖化、発酵に適した酵素の組み合わせ、及び、食品ベース
の栄養源からの栄養素の放出とともに加える。

糖化を、第一のセットの処理条件（例えば、温度及びｐＨ）の下で行い、次に、糖化が
所望の程度まで進行すると、処理条件は、発酵を続行できるように（例えば、ｐＨ４〜５
へ調整することにより）調整され得る。

いくつかの場合において、供給原料は、供給原料の処理、又は、中間体及び／又は生成
物の質の低下に対して、有益ではない材料を含む。例えば、毒性及び／又は固体の無機材
料又は不溶性の有機材料である材料であり得る。毒性材料は、例えば、酵素及び／又は微
生物の有効性を低減させることにより、有害であり得る。毒性材料の例は、本明細書に記
載の顔料及びインクである。固体無機材料は、例えば、様々なプロセスにおける溶液の総
粘度及び密度の向上において有害であり得、同様に、例えば、ブロック開口部などのタン
クの底部などから取り除くのが困難であり得る、及び／又は、ミキサーの摩耗を増加させ
得る、スラリー、スラッジ及び堆積物の形成においても有用であり得る。無機材料の例は
、本明細書に記載の充填剤及び塗料である。不溶性の有機材料は、例えば、混合又は他の
処理ステップの間に、最終燃料生成物を汚染する、及び／又は、発泡を引き起こし得る。
不溶性有機材料の例は、本明細書に記載のポリコート紙に使用されるポリマーである。し
たがって、不溶性固体と有機材料の一部を除去し、本明細書に記載される処理中の任意の
時点で原料を解毒することが有利であり得る。驚くべきことに、いくつかの場合において
、有害であることが予測される供給原料中の材料は、上述のように、プロセスへ著しく悪
影響を与えないことが見出された。例えば、紙の原料由来の糖の発酵によりエタノールを
提供するいくつかの酵母は各種顔料、インクおよびフィラーに対して非常に弾力的である
ように見える。

ステップ１１８〜１２０（及び、いくつかの場合において、上述の全てのステップ）に
おいて使用される製造工場は、例えば、既存の澱粉ベースの又は糖ベースのエタノール工
場、又は、バイオ処理システム（典型的なエタノール工場は、一般的に穀物受取装置、ハ
ンマーミル、スラリーミキサー、調理器具及び液化装置を含む）から、上流の機器を取り
外す又は廃止することによって、改良されているものであり得る。いくつかの場合におい
て、工場により受け取られる供給原料は、直接的に発酵装置へ入れることができる。改造
された工場は、図２に概略的に示され、以下及び、例えば、参照によりその開示全体が本
明細書に組み込まれる、２００９年４月２３日に出願された、米国特許出願第１２／４２
９，０４５号明細書などに記載されている。

図２は、供給原料を処理し、次に、処理した供給原料を、アルコールを生成するために
発酵ステップで使用するために、上述のステップを利用する一つの特定のシステムを示す
。システム１００は、供給原料を最初に機械的に処理する（ステップ１２、上記）モジュ
ール１０２、照射などにより機械的に処理された供給原料を構造的に改変するモジュール
１０４、及び、構造的に改変された供給原料を更に機械的処理に供するモジュール１０６
を含む。上述のように、モジュール１０６は、モジュール１０２と同じ型であるか、又は
異なる型であり得る。いくつかの実施形態において、構造的に改変された供給原料を、更
に、独立したモジュール１０６において機械的に処理するよりもむしろ、更に機械的に処
理するために、モジュール１０２に戻すことができる。

本明細書に記載のように、システム１００の多くの変形形態を利用することができる。

所望の供給原料の特性を得るために、必要に応じて多数回繰り返すことができるこれら
の処理の後に、処理された供給原料を、発酵システム１０８へ送る。混合は、発酵の間に
実施され、そのような場合、酵素及びその他の微生物などのせん断に敏感な成分へのダメ
ージを最小限にするように、混合は好ましくは比較的穏やかである。いくつかの実施形態
において、米国特許出願第１２／７８２，６９４号明細書、第１３／２９３，９７７号明
細書及び、第１３／２９３，９８５号明細書に記載のように、ジェット混合が使用され、
それらの開示全体は、参照により本明細書中に組み込まれる。

図２を参照すると、発酵は、保持タンク１１０に流入する粗エタノールの混合物を生成
する。水又は他の溶媒及び、他の非エタノール成分は、ストリッピングカラム１１２を使
用して粗エタノール混合物から除去され、エタノールは次に、整流器などの蒸留ユニット
１１４を用いて蒸留される。蒸留は、真空蒸留によるものであり得る。最終的に、エタノ
ールを、必要に応じて、分子篩１１６及び／又は変性を用いて乾燥させることができ、所
望の配送方法へ出力される。

いくつかの場合において、本明細書に記載のシステム又はその構成要素は、システムが
ある場所から別の場所へ輸送可能（例えば、鉄道、トラック又は船舶によって）なように
、持ち運び可能であり得る。本明細書に記載の方法ステップは、一つ以上の場所で行うこ
とができ、場合によって、一つ以上のステップは、輸送中に行うことができる。そのよう
な可動性処理は、米国特許出願第１２／３７４，５４９号明細書及び、国際出願第ＷＯ２
００８／０１１５９８号明細書に記載され、それらの開示全体は、参照により本明細書中
に組み込まれる。

本明細書に記載の方法ステップのいくつか又は全ては、周辺温度で実施することができ
る。所望の場合、特定のステップの間に、冷却及び／又は加熱を用いることができる。例
えば、供給原料を、脆性を増加させるために、機械的処理の間に冷却することができる。
いくつかの実施形態において、冷却を、最初の機械的処理及び／又はその後の機械的処理
の、前、間又は後に用いる。冷却は、米国特許出願第１２／５０２，６２９号明細書、現
在は、米国特許第７，９００，８５７号明細書に記載のように実施することができ、それ
らの開示全体は、参照によって本明細書中に組み込まれる。更に、発酵システム１０８中
の温度を、糖化及び／又は発酵を促進するために制御することができる。

上述の方法の各ステップ及び使用した材料を、ここで更に詳細に説明する。

物理的処理
物理的処理プロセスは、機械的処理、化学的処理、照射、超音波処理、酸化、熱分解又
は水蒸気爆発などの、本明細書に記載の一つ以上の任意のプロセスを含むことができる。
処理方法は、これらの技術（任意の方法で）の内の、二つ、三つ、四つ又は全てと組み合
わせて使用することができる。一つ以上の処理方法を使用する場合、その方法は、同時に
又は異なる時間に適用することができる。単独で、又は、本明細書に開示のプロセスと組
み合わせて、供給原料の分子構造を変化させる他のプロセスも使用することができる。

機械的処理
いくつかの場合において、方法は、供給原料を機械的に処理することを含む。機械的処
理は、例えば、切断、粉砕、圧搾、研削、せん断及び細切を含む。粉砕は、例えば、ボー
ルミリング、ハンマーミリング、ローター／ステーター乾式又は湿式ミリング、フリーザ
ーミリング、ブレードミリング、ナイフミリング、ディスクミリング、ローラーミリング
又は他の種類の粉砕を含む。他の機械的処理は、例えば、研削、クラッキング、機械的リ
ッピング又はティアリング、ピン研削又は空気摩擦粉砕を含む。

機械的処理は、供給原料中のセルロース系又は他の材料を、「開放」、「応力付加」、
破壊及び粉砕するために有利であり得、材料のセルロースを、鎖切断及び／又は結晶化の
低減へ影響を受けやすくする。開いている材料は、照射されている場合に酸化の影響を受
けやすくすることもできる。

いくつかの場合において、機械的処理は、例えば、切断、研削、せん断、粉砕又は細切
などによって材料の小型化などの、受け取った供給原料の初期調製を含み得る。例えば、
いくつかの場合において、脆い供給原料（例えば、マシンオフセット紙及び／又はポリコ
ート紙）は、せん断又は破砕によって調製される。

或いは又は更に、供給原料材料を、最初に、例えば、化学的処理、放射線、超音波処理
、酸化、分解又は水蒸気爆発などの一つ以上の他の物理的方法により物理的に処理するこ
とができ、その後に、機械的に処理することができる。この順序は、照射又は熱分解など
の一つ以上の他の方法により処理した材料はより脆くなる傾向にあるため有利であり得、
従って、機械的処理により材料の分子構造を更に変更することが容易である。

いくつかの実施形態において、機械的処理は材料の繊維を露出させるためのせん断を含
む。せん断は、例えば、ロータリーナイフカッターを使用して実施する。供給原料を機械
的に処理する他の方法は、例えば、粉砕又は研削を含む。粉砕は、例えば、ハンマーミル
、ボールミル、コロイドミル、円錐又は錐ミル、ディスクミル、エッジミル、ワイリーミ
ル、グリストミルを用いて実施することができる。研削は、例えば、石研削機、ピン研削
機、コーヒー研削機、又は座金研削機を用いて実施することができる。研削は、例えば、
ピンミルにおける場合のように、往復ピン又は他の構成要素によってもたらすことができ
る。他の機械的処理方法は、機械的リッピング又はティアリング、材料へ圧力を印加する
他の方法及び空気摩擦粉砕を含む。適切な機械的処理は、更に、供給原料の分子構造を変
化させる任意の他の技法を含む。

所望の場合、機械的に処理した材料を、例えば、１．５９ｍｍ以下（１／１６インチ、
０．０６２５インチ）の平均開口サイズを有するスクリーンを通過することができる。い
くつかの実施形態において、せん断又は他の機械的処理及び、スクリーニングを同時に実
施する。例えば、ロータリーナイフカッターを、供給原料を同時にせん断及びスクリーニ
ングするために、使用することができる。供給原料は、スクリーンを通過するせん断材料
を提供するために、静止ブレード及び回転ブレードの間でせん断され、ビンの中に取得さ
れる。

紙供給原料は、乾燥状態（例えば、その表面上にほとんど水を有していないか又は全く
有していない）、水和状態（例えば、吸収された水の質量で、最大１０％を有する）、又
は、水の重量で約１０％〜約７５％を有するなどの湿潤状態で、機械的に処理することが
できる。繊維源は、部分的に又は完全に水、エタノール又はイソプロパノールなどの液体
下に沈んでいるが、機械的に処理することができる。

供給原料はまた、気体（空気以外の気体の蒸気又は大気）、例えば、酸素又は窒素又は
蒸気下で機械的に処理することができる。

機械的処理システムは、例えば、表面積、気孔率、嵩密度及び長さ対幅比などの繊維特
性などの、特定の形態特性を備える流を生成するように、構成することができる。

いくつかの実施形態において、機械的に処理された材料のＢＥＴ表面積は、０．１ｍ^２
／ｇ以上、例えば０．２５ｍ^２／ｇ以上、０．５ｍ^２／ｇ以上、１．０ｍ^２／ｇ以上、１
．５ｍ^２／ｇ以上、１．７５ｍ^２／ｇ以上、５．０ｍ^２／ｇ以上、１０ｍ^２／ｇ以上、２
５ｍ^２／ｇ以上、３５ｍ^２／ｇ以上、５０ｍ^２／ｇ以上、６０ｍ^２／ｇ以上、７５ｍ^２／
ｇ以上、１００ｍ^２／ｇ以上、１５０ｍ^２／ｇ以上、２００ｍ^２／ｇ以上、又は２５０ｍ
^２／ｇ以上である。

いくつかの状況において、低嵩密度材料を調製し、材料を高密度化し（例えば、簡単且
つ低コストで別のサイトへ輸送するために）、その後低嵩密度の状態へ材料を戻すことが
望ましいことがある。高密度化材料は、本明細書に記載の任意の方法によって処理するこ
とができ、又は、本明細書に記載の任意の方法により処理された任意の材料は、例えば、
米国特許出願第１２／４２９，０４５号明細書、現在は米国特許第７，９３２，０６５号
明細書、及び国際公開第ＷＯ２００８／０７３１８６号明細書に開示のように、その後高
密度化することができ、それらの開示全体は、参照によって本明細書中に組み込まれる。

放射線処理
一つ以上の放射線処理シーケンスを、紙供給原料を処理し、更なる処理ステップ及び／
又はシーケンスへの入力として機能する、構造的に改変された材料を提供するために、使
用することができる。照射は、例えば、供給原料の分子量及び／又は結晶化度を低減する
ことができる。照射はまた、材料又は材料をバイオプロセスするために必要となる任意の
媒体を殺菌することができる。

いくつかの実施形態において、照射は、（１）α粒子又は陽子などの重荷電粒子、（２
）例えば、β崩壊又は電子線加速器において生成される電子、又は、（３）例えば、γ線
、ｘ線、又は紫外線などの電磁放射によって提供され得る。一つの手法において、供給原
料を照射するために、放射性物質により生成された放射を使用することができる。別の手
法において、電磁放射（例えば、電子ビームエミッタを使用して製造した）を、供給原料
を照射するために使用することができる。いくつかの実施形態において、（１）〜（３）
の任意順序での又は同時での任意の組み合わせを利用することができる。適用した照射量
は、所望の高価及び特定の供給原料に依存する。

鎖切断が所望されている及び／又はポリマー鎖官能化が所望されている、いくつかの例
において、プロトン、ヘリウム原子核、アルゴンイオン、ケイ素イオン、ネオンイオン、
炭素イオン、リンイオン、酸素イオン又は窒素イオンなどの電子より重い粒子を、利用す
ることができる。開環鎖切断が望まれる場合、正電荷粒子を、強化された環開鎖切断のた
めに、それらのルイス酸特性について利用することができる。例えば、最大酸化が所望さ
れる場合、酸素イオンを利用することが可能であり、最大硝化が所望される場合、窒素イ
オンを利用することができる。重粒子及び正荷電粒子の使用は、米国特許出願第１２／４
１７，６９９号明細書、現在は、米国特許第７，９３１，７８４号明細書に記載され、そ
の開示全体は参照により本明細書に組み込まれる。

一つの方法において、第一の数の平均分子量（Ｍ_ＮＩ）を有するセルロースであるか又
はそのようなセルロースを含む第一の材料を、第一の数の平均分子量よりも低い第二の平
均分子量（Ｍ_Ｎ２）を有するセルロースを含む第二の材料を提供するために、例えば電離
放射線（例えば、γ放射線、Ｘ放射線、１００ｎｍ〜２８０ｎｍの紫外線（ＵＶ）光、電
子又は他の荷電粒子ビームの形態）で処理することにより照射する。第二の材料（又は第
一及び第二の材料）を、本明細書に記載されるものなどの中間体又は生成物を生成するた
めに、第二の及び／又は第一の材料又はその構成糖又はリグニンを利用することができる
、微生物（酵素処理とともに又はしないで）と組み合わせることができる。

第二の材料は、第一の材料と比較して低減された分子量、及びいくつかの例では低減さ
れた結晶化度を有するセルロースを含むため、第二の材料は、例えば、微生物及び／又は
酵素を含む溶液において、一般的に分散性、膨潤性及び／又は可溶性である。これらの特
性は、第一の材料と比較して、第二の材料を処理しやすくし、化学的、酵素的及び／又は
生物学的攻撃の影響を受けやすくし、例えばエタノールなどの所望の生成物の生産速度及
び／又は生産レベルを、大幅に向上させることが可能である。

いくつかの実施形態において、第二の数の平均分子量（Ｍ_Ｎ２）は、約１０％以上、例
えば、約１５、２０、２５、３０、３５、４０、５０％、６０％、又は約７５％以上、第
一の数の平均分子量（Ｍ_Ｎ１）よりも低い。

いくつかの実施形態において、第二の材料は、第一の材料のセルロースの結晶化度（Ｃ
_１）よりも低い、結晶化度（Ｃ_２）を有するセルロースを含む。例えば、（Ｃ_２）は（Ｃ
_１）よりも、約１０％、例えば、約１５、２０、２５、３０、３５、４０又は約５０％以
上、低い。

いくつかの実施形態において、第二の材料は、第一の材料の酸化レベル（Ｏ_１）よりも
高い、酸化レベル（Ｏ_２）を有し得る。材料の比較的高い酸化レベルは、その分散性、膨
潤性及び／又は溶解性を助けることができ、更に、化学的、酵素的又は生物学的攻撃に対
する材料の感受性を高める。いくつかの実施形態において、第一の材料と比較して、第二
の材料の酸化レベルを増加させるために、照射を、酸化環境下、例えば、空気又は酸素の
覆いの下で実施し、第一の材料よりも酸化されている第二の材料を製造する。例えば、第
二の材料は、より多くのヒドロキシル基、アルデヒド基、ケトン基、エステル基又はカル
ボン酸基を有することができ、これはその親水性を高めることができる。

電離放射線
放射線の各形態は、放射線のエネルギーによって決定される特定の相互作用を介して、
紙供給原料をイオン化する。重荷電粒子は、主に、クローン散乱を介して物質をイオン化
し；更に、これらの相互作用は、更に物質をイオン化する高エネルギー電子を生成する。
α粒子は、ヘリウム原子の核と同一であり、ビスマス、ポロニウム、アスタチン、ラドン
、フランシウム、ラジウム、並びに、アクチニウム、トリウム、ウラン、ネブツニウム、
キュリウム、カリホルニウム、アメリシウム及びプルトニウムなどのアクチニドの同位体
など様々な放射性核のα崩壊によって生成される。

粒子が利用されると、それらは、中性（非荷電）、正に荷電、又は負に荷電し得る。荷
電されると、荷電した粒子は、単一の正又は負電荷、又は、一、二、三若しくは四以上な
どの複数電荷を帯びることができる。鎖の切断が所望されている場合、正に荷電した粒子
は、その酸性の性質のために部分的に、望ましいかもしれない。粒子が利用される場合、
粒子は、安静時の電子の質量又は、それよりも大きな質量、例えば、５００倍、１０００
倍、１５００倍、２０００倍、１０，０００倍又は１００，０００倍の安静時の電子の質
量を有する。例えば、粒子は、約１原子単位〜約１５０原子単位、例えば、約１原子単位
〜約５０原子単位、又は、約１〜約２５、例えば、１、２、３、４、５、１０、１２又は
１５原子単位の質量を有し得る。粒子を加速するために使用される促進剤は、静電ＤＣ、
電気力学ＤＣ、ＲＦリニア、自棄誘導線状又は連続波とすることができる。例えば、サイ
クロトロン型加速器は、Ｒｈｏｄｏｔｒｏｎ（登録商標）システムなどの、ＩＢＡ、ベル
ギーから入手可能である一方、ＤＣ型促進剤は、Ｄｙｎａｍｉｔｒｏｎ（登録商標）など
の、ＲＤＩ、現在はＩＢＡ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌから入手可能である。イオン（複数及
び単数）加速器は、Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｏｒｙ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｐｈｙｓｉｃｓ， Ｋ
ｅｎｎｅｔｈ Ｓ． Ｋｒａｎｅ， Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ， Ｉｎｃ．
（１９８８）， Ｋｒｓｔｏ Ｐｒｅｌｅｃ， ＦＩＺＩＫＡ Ｂ ６ （１９９７）
４， １７７−２０６， Ｃｈｕ， Ｗｉｌｌｉａｍ Ｔ．， “Ｏｖｅｒｖｉｅｗ
ｏｆ Ｌｉｇｈｔ−Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｔｈｅｒａｐｙ” Ｃｏｌｕｍｂｕｓ−Ｏｈｉｏ
， ＩＣＲＵ−ＩＡＥＡ Ｍｅｅｔｉｎｇ， １８−２０ Ｍａｒｃｈ ２００６， Ｉ
ｗａｔａ， Ｙ． ｅｔ ａｌ， “Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ−Ｐｈａｓｅ−Ｆｏｃｕｓ
ｅｄ ＩＨ−ＤＴＬ ｆｏｒ Ｈｅａｖｙ−Ｉｏｎ Ｍｅｄｉｃａｌ Ａｃｃｅｌｅｒａ
ｔｏｒｓ” Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＥＰＡＣ ２００６， Ｅｄｉｎｂｕｒｇ
ｈ， Ｓｃｏｔｌａｎｄ ａｎｄ Ｌｅａｎｅｒ， ＣＭ． ｅｔ ａｌ， “Ｓｔａｔ
ｕｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ＥＣＲ Ｉｏｎ Ｓｏｕｒｃｅ
Ｖｅｎｕｓ” Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＥＰＡＣ ２０００， Ｖｉｅｎｎａ
， Ａｕｓｔｒｉａ．において議論されている。

γ線は、様々な材料へかなり浸透しやすいという利点を有する。γ線源は、例えば、コ
バルト、カルシウム、テクネチウム、クロム、ガリウム、インジウム、ヨウ素、鉄、クリ
プトン、サマリウム、セレン、ナトリウム、タリウム、及びキセノンの同位体などの放射
性核を含む。

Ｘ線源は、タングステン又はモリブデン又は合金などの金属標的との電子ビームの衝突
、又は、Ｌｙｎｃｅａｎにより商業的に製造されたものなどの、小型光源を含む。

紫外線源は、重水素又はカドミウムランプを含む。

赤外線源は、サファイア、亜鉛、又は、セレンウィンドウセラミックランプを含む。

マイクロ波源は、クライストロン、Ｓｌｅｖｉｎ型ＲＦ源、又は、水素、酸素若しくは
窒素ガスを用いる原子ビーム源を含む。

いくつかの実施形態において、電子ビームは、放射源として使用される。電子ビームは
、高線量率（例えば、毎秒１、５又は１０Ｍｒａｄ）、高処理能力、少ない封じ込め及び
少ない封じ込め装置という利点を有する。電子はまた、鎖の切断を引き起こす際に、より
効率的になることができる。更に、４〜１０ＭｅＶのエネルギーを有する電子は、４０ｍ
ｍなどの、５〜３０ｍｍ以上の浸透深度を有することができる。

電子ビームを、例えば、静電発電機、カスケード発電機、変圧器発電機、スキャニング
システムを備える低エネルギー加速器、リニアカソードを備える低エネルギー加速器、リ
ニア加速器及びパルス加速器により、発生させることができる。電子は、例えば、０．５
インチ未満、０．４インチ未満、０．３インチ未満、０．２インチ未満、又は０．１イン
チ未満の、材料の比較的薄い切片について、電離放射線源として有用であり得る。いくつ
かの実施形態において、電子ビームの核電子のエネルギーは、約０．３ＭｅＶ〜約２．０
ＭｅＶ（百万電子ボルト）、例えば、約０．５ＭｅＶ〜約１．５ＭｅＶ、又は、約０．７
ＭｅＶ〜約１．２５ＭｅＶである。

電子線照射装置は、Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ， Ｌｏｕｖａｉｎ
−ｌａ−Ｎｅｕｖｅ， Ｂｅｌｇｉｕｍ ｏｒ ｔｈｅ Ｔｉｔａｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔ
ｉｏｎ， Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ， ＣＡ．から商業的に調達することができる。典型的な
電子エネルギーは、１ＭｅＶ、２ＭｅＶ、４．５ＭｅＶ、７．５ＭｅＶ又は１０ＭｅＶで
あり得る。典型的な電子ビーム照射装置電源は、１ＫＷ、５ｋＷ、１０ｋＷ、２０ｋＷ、
５０ｋＷ、１００ｋＷ、２５０ｋＷ、又は５００ｋＷであり得る。供給原料の解重合の程
度は、使用される電子エネルギー及び照射量に依存する一方、露光時間は、電源及び照射
量に依存する。典型的な照射量は、１ｋＧｙ、５ｋＧｙ、１０ｋＧｙ、２０ｋＧｙ、５０
ｋＧｙ、１００ｋＧｙ、又は２００ｋＧｙのレベルを取り得る。いくつかの実施形態にお
いて、０．２５〜１０ＭｅＶ（例えば、０．５〜０．８ＭｅＶ、０．５〜５ＭｅＶ、０．
８〜４ＭｅＶ、０．８〜３ＭｅＶ、０．８〜２ＭｅＶ又は０．８〜１．５ＭｅＶ）の間の
エネルギーを使用することができる。いくつかの実施形態において、１〜１００Ｍｒａｄ
（例えば、２〜８０Ｍｒａｄ、５〜５０Ｍｒａｄ、５〜４０Ｍｒａｄ、５〜３０Ｍｒａｄ
又は５〜２０Ｍｒａｄ）の間の照射量を使用することができる。いくつかの好ましい実施
形態において、５〜５０Ｍｒａｄ（例えば、５〜４０Ｍａｄ、５〜３０Ｍｒａｄ又は５〜
２０Ｍｒａｄ）の照射量と組み合わせて、０．８〜３ＭｅＶ（例えば、０．８〜２ＭｅＶ
又は０．８〜１．５ＭｅＶ）の間のエネルギーを使用することができる。

イオン粒子ビーム
電子よりも重い粒子を、紙供給原料材料を照射するために、利用することができる。例
えば、陽子、ヘリウム原子核、アルゴンイオン、ケイ素イオン、ネオンイオン炭素イオン
、燐イオン、酸素イオン又は窒素イオンを利用することができる。いくつかの実施形態に
おいて、電子よりも重い粒子は、より多い量の鎖切断（軽い粒子に対して）を誘導するこ
とができる。いくつかの例において、正に帯電した粒子は、その酸性度により負に帯電し
た粒子よりも、鎖切断のより多い量を誘導することができる。

より重い粒子ビームを、例えば、線形加速器又はサイクロトロンなどを用いて発生させ
ることができる。いくつかの実施形態において、ビームの各粒子のエネルギーは、約１．
０ＭｅＶ／原子単位（ＭｅＶ／ａｍｕ）〜約６，０００ＭｅＶ／原子単位、例えば、約３
ＭｅＶ／原子単位〜約４，８００ＭｅＶ／原子単位、又は、約１０ＭｅＶ／原子単位〜約
１，０００ＭｅＶ／原子単位である。

特定の実施形態において、紙供給原料を照射するために使用されるイオンビームは、一
種以上のイオンを含むことができる。例えば、イオンビームは、二つ以上（例えば、三、
四又はそれ以上）の異なる種類のイオンの混合物を含むことができる。例示的な混合物は
、炭素イオン及びプロトン、炭素イオン及び酸素イオン、窒素イオン及びプロトン、並び
に、鉄イオン及びプロトンを含むことができる。より一般的には、上述の任意のイオン（
又は任意の他のイオン）の混合物を、イオンビーム照射を形成するために使用することが
できる。特に、比較的軽いイオン及び比較的重いイオンの混合物を、単一イオンビームに
使用することができる。

いくつかの実施形態において、紙供給原料を照射するためのイオンビームは、正電荷イ
オンを含む。正電荷イオンは、例えば、正電荷水素イオン（例えば、プロトン）、希ガス
イオン（例えば、ヘリウム、ネオン、アルゴン）、炭素イオン、窒素イオン、酸素イオン
、ケイ素原子、リンイオン、並びに、ナトリウムイオン、カルシウムイオン、及び／又は
、鉄イオンなどの金属イオンを含む。いかなる理論にも束縛されるものではないが、その
ような正電荷シオンは、材料へ晒された場合に、例えばルイス酸部分として化学的に振舞
い、酸化的な環境において、カチオン開環鎖切断反応を開始及び維持すると考えられてい
る。

特定の実施形態において、紙供給原料を照射するためのイオンビームは、負電荷イオン
を含む。負電荷イオンは、例えば、負電荷水素イオン（例えば、水素化物イオン）及び、
様々な相対的に電気陰性原子核の負電荷イオン（例えば、酸素イオン、窒素イオン、炭素
イオン、ケイ素イオン、及びリンイオン）を含み得る。いかなる理論にも束縛されるもの
ではないが、そのような負電荷イオンは、材料に晒された場合に、ルイス塩基部分として
化学的に振舞い、還元的な環境において、アニオン開環鎖切断反応を開始すると考えられ
ている。

いくつかの実施形態において、紙供給原料を照射するためのビームは中性原子を含み得
る。例えば、水素原子、ヘリウム原子、炭素原子、窒素原子、酸素原子、ネオン原子、ケ
イ素原子、リン原子、アルゴン原子及び鉄原子の任意の一つ以上は、照射のために使用さ
れるビームに含めることができる。一般に、任意の二つ以上の上記の種類の原子（例えば
、三つ以上、四つ以上、又はそれ以上）の混合物は、ビーム内に存在し得る。

特定の実施形態において、紙供給原料を照射するために使用されるイオンビームは、一
つ以上のＨ^＋、Ｈ⁻、Ｈｅ^＋、Ｎｅ^＋、Ａｒ^＋、Ｃ^＋、Ｃ⁻、０^＋、Ｏ⁻、Ｎ^＋、Ｎ⁻、
Ｓｉ^＋、Ｓｉ⁻、Ｐ^＋、Ｐ⁻、Ｎａ^＋、Ｃａ^＋、及び Ｆｅ^＋の一つ以上などの単一荷電
イオンを含む。いくつかの実施形態において、イオンビームは、Ｃ^２＋、Ｃ^３＋、Ｃ^４＋
、Ｎ^３＋、Ｎ^５＋、Ｎ^３−、０^２＋、Ｏ^２−、０_２ ^２−、Ｓｉ^２＋、Ｓｉ^４＋、Ｓｉ^２−
、及びＳｉ^４−の一つ以上などの複数荷電イオンを含み得る。一般に、イオンビームはま
た、複数の正又は負電荷を帯びる、より複雑な多核イオンを含み得る。特定の実施形態に
おいて、多核イオンの構造により、正又は負の電荷を、効果的に、実質的にイオンの構造
全体に渡って分散させることができる。いくつかの実施形態において、正又は負電荷は、
イオン構造の一部にわたって、いくつか局在化することができる。

電磁放射
電磁放射を用いて照射を実施する実施形態において、電磁放射は、例えば、１０^２ｅＶ
以上、例えば、１０^３、１０^４、１０^５、１０^６又は１０^７ｅＶ以上の光子当たりのエネ
ルギーを有し得る。いくつかの実施形態において、電磁放射は、１０^４〜１０^７、例えば
、１０^５〜１０^６ｅＶの光子当たりのエネルギーを有する。電磁放射は、例えば、１０^１
６ｈｚ以上、１０^１７ｈｚ以上、１０^１８、１０^１９、１０^２０又は１０^２１ｈｚ以上の
周波数を有することができる。典型的な照射量は、１Ｍｒａｄ以上（例えば、１Ｍｒａｄ
以上、２Ｍｒａｄ以上）の値を取り得る。いくつかの実施形態において、電磁波は、１０
^１８〜１０^２２ｈｚ、例えば、１０^１９〜１０^２１ｈｚの周波数を有する。いくつかの実
施形態において、１〜１００Ｍｒａｄ（例えば、２〜８０Ｍｒａｄ、５〜５０Ｍｒａｄ、
５〜４０Ｍｒａｄ、５〜３０Ｍｒａｄ、又は５〜２０Ｍｒａｄ）の照射量を使用すること
ができる。

クエンチ及び制御された機能化
電離放射線による処理後、本明細書に記載の任意の材料又は混合物はイオン化し得る；
つまり、処理された材料は、電子スピン共鳴分光装置で検出可能であるレベルでラジカル
を含み得る。イオン化供給原料が大気中に残っている場合には、カルボン酸基が大気中の
酸素と反応して生成される程度に酸化されるであろう。いくつかの材料のいくつかの例に
おいて、例えば、カルボン酸基は、場合によっては溶解性及び微生物の利用のために有用
であるように、炭水化物含有バイオマス及び酸化基の分子量の更なる分解を補助すること
ができるため、そのような酸化が望ましい。しかしながら、ラジカルは、照射後しばらく
の間、例えば、１日以上、４日以上、３０日以上、３ヶ月以上、６ヶ月以上又は１年以上
残存することができ、材料特性は、いくつかの例では望ましくない可能性があるが、刑事
的に変化し続ける可能性がある。従って、イオン化された材料をクエンチすることが望ま
しいことがある。

イオン化後、任意のイオン化材料を、例えば、ラジカルが電子スピン共鳴分光装置では
もはや検出不可能であるように、イオン化材料におけるラジカルのレベルをクエンチする
ことができる。例えば、ラジカルは、十分な圧力の材料への印加及び／又は、ラジカルと
反応する（クエンチする）気体又は液体などのイオン化材料と接触させて流体を利用する
ことにより、クエンチすることができる。ラジカルのクエンチにおいて少なくとも補助す
るために気体又は液体を使用することは、カルボン酸基、エノール基、アルデヒド基、ニ
トロ基、ニトリル基、アミノ基、アルキルアミノ基、アルキル基、クロロ基又はクロロフ
ルオロアルキル基などの、所望の量及び種類の官能基を備えるイオン化材料を官能化する
ために使用することができる。

いくつかの例において、そのようなクエンチは、イオン化材料の内のいくつかの安定性
を改善することができる。例えば、クエンチは、酸化に対する材料の抵抗性を改善するこ
とができる。クエンチによる官能化はまた、本明細書に記載の任意の才良の安定性を改善
することができ、その熱安定性を改善することができ、様々な微生物による材料の利用性
を改善することができる。例えば、クエンチにより材料へ付与される官能基は、例えば、
様々な微生物によるセルロース加水分解を強化するために、微生物による結合のための受
容体部位として機能することができる。

いくつかの実施例において、クエンチは、例えば、直接機械的に、一、二、又は三次元
的に材料を圧縮するなどの機械的に材料を変化させるなどのイオン化材料への圧力の印加
又は、例えば静水圧プレス成形などの材料が浸漬される流体への圧力の印加を含む。その
ような例において、材料辞退の変形がラジカルをもたらし、これらは多くの場合、結晶ド
メイン中に閉じ込められており、ラジカルが再結合できるか、又は他の基と反応できるよ
うに、十分に近く近接している。いくつかの例において、セルロース又は別のポリマーな
どの材料の成分の融点又は軟化点以上に材料の温度を上昇させるために十分な量の熱など
の、熱の適用とともに圧力を加える。熱は材料中の分子運動性を改善することが可能であ
り、ラジカルのクエンチにおいて補助することができる。圧力をクエンチのために利用す
る場合、圧力は、約１０００ｐｓｉ以上、例えば、約１２５０ｐｓｉ以上、１４５０ｐｓ
ｉ以上、３６２５ｐｓｉ以上、５０７５ｐｓｉ以上、７２５０ｐｓｉ以上、１０，０００
ｐｓｉ以上又は１５０００ｐｓｉ以上であり得る。

いくつかの実施形態において、クエンチは、液体又は気体、例えば、アセチレン又は窒
素、エチレン、塩化エチレン若しくはクロロフルオロエチルエン中のアセチレン混合物、
プロピレン又はこれらの気体の混合物などの流体と、イオン化材料を接触させることを含
む。他の特定の実施形態において、クエンチは、例えば、イオン化材料と、例えば、液体
に可溶、又は、少なくとも材料に浸透し、１、５−シクロオクラジエンなどのジエンのよ
うなラジカルと反応することができる液体と接触させることを含む。いくつかの特定の実
施形態において、クエンチは、材料と、ビタミンＥなどの抗酸化物質とを接触させること
を含む。所望の場合、供給原料は、そこに分散する酸化防止剤を含み得、クエンチは、供
給原料中に分散された抗酸化剤とラジカルとの接触から起こり得る。

官能化は、本明細書に記載の任意の重イオンなどの重荷電イオンを利用することにより
促進することができる。例えば、酸化を促進することが望ましい場合、荷電酸素イオンを
、照射のために利用することができる。窒素官能基が所望される場合、窒素イオン又は窒
素を含むアニオンを利用することができる。同様に、硫黄又はリン基が所望される場合、
イオン又はリンイオンを照射に用いることができる。

照射量
いくつかの例において、照射を、約０．２５Ｍｒａｄ／秒以上の線量率で、例えば、約
０．５以上、０．７５以上、１．０以上、２．０以上又は約２．５Ｍｒａｄ／秒以上の線
量率で実施する。いくつかの実施形態において、照射を、５．０〜１５００．０ｋｒａｄ
／時の線量率で、例えば、１０．０〜７５０．０ｋｒａｄ／時又は、５０．０〜３５０．
０ｋｒａｄ／時の線量率で実施する。いくつかの実施形態において、照射を、約０．２５
Ｍｒａｄ／秒以上の線量率以上、例えば、約０．５以上、０．７５以上、１以上、１．５
以上、２以上、５以上、７以上、１０以上、１２以上、１５以上又は約２０Ｍｒａｄ／秒
以上、例えば、０．２５〜２Ｍｒａｄ／秒の線量率で実施する。

いくつかの実施形態において、照射（任意の放射源又は供給源の組み合わせによる）を
、材料が０．２５Ｍｒａｄ、例えば、少なくとも１．０、２．５、５．０、８．０、１０
、１５、２０、２５、３０、３５、４０、５０又は少なくとも１００Ｍｒａｄの照射量を
受け取るまで実施する。いくつかの実施形態において、照射は、材料が１．０Ｍｒａｄ〜
６．０Ｍｒａｄ、１０Ｍｒａｄ〜３０Ｍｒａｄ、１０Ｍｒａｄ〜４０Ｍｒａｄ、又は２０
Ｍｒａｄ〜５０Ｍｒａｄの照射量を受け取るまで実施する。いくつかの実施形態において
、照射は、材料が、約０．１Ｍｒａｄ〜約５００Ｍｒａｄ、約０．５Ｍｒａｄ〜約２００
Ｍｒａｄ、約１Ｍｒａｄ〜約１００Ｍｒａｄ、又は約５Ｍｒａｄ〜約６０Ｍｒａｄの照射
量を受け取るまで実施する。いくつかの実施形態において、比較的低い照射量の放射線、
例えば、６０Ｍｒａｄ未満の放射線を印加する。

音波処理
音波処理は、例えば、セルロースなどの紙供給原料を含むポリマーの分子量及び／又は
結晶化度を減らすことができる。音波処理はまた、材料を殺菌するために使用することが
できる。放射線について上述したように、音波処理で使用するプロセスパラメータは、様
々な要因に依存して変化し得る。

一つの方法において、第一の数の平均分子量（Ｍ_Ｎ１）を有するセルロースを含む第一
の材料は、水などの媒体中に分散させ、第一の数の平均分子量よりも低い、第二の数の平
均分子量（Ｍ_Ｎ２）を有するセルロースを含む第二の材料を提供するために、音波処理を
行う及び／又はそうでなければキャビテーションを行う。第二の材料（又は、特定の実施
形態においては第一及び第二の材料）は、中間体又は生成物を製造するために、第二及び
／又は第一の材料を利用することができる、微生物（酵素処理とともに又は酵素処理を用
いず）と組み合わせることができる。

第二の材料が、第一の材料と比較して低減された分子量を有するセルロース、及び、い
くつかの例においては、低減された結晶化度を有するセルロースを含むため、第二の材料
は一般的に、例えば、微生物を含有する溶液中で、より分散性であり、膨潤性であり、及
び／又は、可溶性である。

いくつかの実施形態において、第二の数の平均分子量（Ｍ_Ｎ２）は、第一の数の平均分
子量（Ｍ_Ｎ１）よりも、約１０％以上、例えば、約１５、２０、２５、３０、３５、４０
、５０％以上、又は約７５％以上低い。

いくつかの例において、第二の材料は、第一の材料のセルロースの結晶化度（Ｃ_１）よ
りも低い、結晶化度（Ｃ_２）を有するセルロースを含む。例えば、（Ｃ_２）は、（Ｃ_１）
よりも約１０％以上、例えば、約１５、２０、２５、３０、３５、４０又は約５０％以上
低い可能性がある。

いくつかの実施形態において、音波処理媒体は、水性媒体である。所望の場合、媒体は
、過酸化物（例えば、過酸化水素）などの酸化剤、分散剤及び／又は緩衝剤を含むことが
できる。分散剤の例は、イオン性分散剤、例えば、ラウリル硫酸ナトリウム、及び、非イ
オン性分散剤、例えば、ポリ（エチレングリコール）を含む。

別の実施形態において、音波処理媒体は、非水性である。例えば、音波処理は、例えば
トルエン若しくはヘプタンなどの炭化水素中、例えばジエチルエーテル若しくはテトラヒ
ドロフランなどのエーテル中、又は、アルゴン、キセノン若しくは窒素などの液化ガス中
で実施する。

熱分解
一つ以上の熱分解処理シーケンスを、材料から有用な物質を抽出し、更なる処理ステッ
プ及び／又はシーケンスへの入力として機能する、部分的に分解された材料を提供するた
めに、多種多様な異なる供給源からの紙供給原料を処理するために、使用することができ
る。熱分解はまた、材料を殺菌するために使用することができる。熱分解条件は、供給原
料の特性及び／又は他の要因に依存して、変化し得る。

一実施例において、第一の数平均分子量（Ｍ_Ｎ１）を有するセルロースを含む第一の材
料を、第一の数平均分子量よりも低い第二の数平均分子量（Ｍ_Ｎ２）を有するセルロース
を含む第二の材料を提供するために、管状炉内の第一の材料を加熱することにより（酸化
の存在下又は非存在下で）、熱分解する。

第二の材料は、第一の材料と比較して低減された分子量を有するセルロース、及び、い
くつかの例において、低減された結晶化度を含むため、第二の材料は一般的に、例えば微
生物を含む溶液中で、より分散性であり、膨潤性であり、及び／又は、溶解性である。

いくつかの実施形態において、第二の数平均分子量（Ｍ_Ｎ２）は、第一の数平均分子量
（Ｍ_Ｎ１）よりも、約１０％以上、例えば、約１５、２０、２５、３０、３５、４０、５
０％、６０％、以上、又は約７５％以上小さい。

いくつかの例において、第二の材料は、第一の材料のセルロースの結晶化度（Ｃ_１）よ
りも低い結晶化度（Ｃ_２）を有するセルロースを含む。例えば、（Ｃ_２）は、（Ｃ_１）よ
りも、約１０％以上、例えば、約１５、２０、２５、３０、３５、４０以上、又は約５０
％以上低い。

いくつかの実施形態において、材料の熱分解を継続する。別の実施形態において、材料
を所定の時間熱分解し、次に、再び熱分解する前に第二の所定時間冷却する。

酸化
一つ以上の酸化処理シーケンスを、供給原料から有用物質を抽出し、更なる処理ステッ
プ及び／又はシーケンスへの入力として機能する、部分的に分解及び／又は変更された供
給原料を提供するために、幅広い種類の異なる供給源からの紙供給原料を処理するために
使用することができる。酸化条件は、例えば、供給原料のリグニン含有量に依存して変化
し得、より高い酸化度は、一般的により高いリグニン含有供給原料について所望される。

一つの方法において、第一の数平均分子量（Ｍ_Ｎ１）及び第一の酸素含有量（Ｏ_１）を
有するセルロースを含む第一の材料を、第二の数平均分子量（Ｍ_Ｎ２）を有し、第一の酸
素含有量（Ｏ_１）よりも高い第二の酸素含有量（Ｏ_２）を有するセルロースを含む第二の
材料を提供するために、例えば、空気又は酸素富化空気の流の中で、第一の材料を加熱す
ることによって、酸化する。

第二の材料の第二の数平均分子量は、一般的に、第一の材料の第一の数平均分子量より
も低い。例えば、分子量は、他の物理的処理について上述したのと同程度に低減すること
ができる。第二の材料の結晶化度もまた、他の物理的処理について上述したのと同程度に
低減することができる。

いくつかの実施形態において、第二の酸素含有量は、第一の酸素含有量よりも少なくと
も約５％高く、例えば、７．５％高く、１０．０％高く、１２．５％高く、１５．０％高
く又は、１７．５％高い。いくつかの好ましい実施形態において、第二の酸素含有量は、
第一の材料の第一の酸素含有量よりも、少なくとも約２０．０％高い。酸素含有量は、１
３００℃以上での炉運転で飼料を熱分解することにより、元素分析を用いて測定する。適
切な元素分析器は、ＶＴＦ−９００高温熱分解炉を備える、ＬＥＣＯ ＣＨＮＳ−９３２
分析器である。

一般に、材料の酸化は、酸化環境で発生する。例えば、酸化は、空気又は空気中の濃縮
アルゴンなどの、酸化環境中の熱分解によって、達成又は補助することができる。酸化を
補助するために、酸化剤などの様々な化学剤、酸又は塩基を、酸化前又は酸化中に材料へ
加えることができる。例えば、過酸化物（例えば、過酸化ベンゾイル）を、酸化前に加え
ることができる。

紙供給原料における不応性を低減するいくつかの酸化方法は、フェトン反応（Ｆｅｔｏ
ｎ−ｔｙｐｅ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）を採用する。そのような方法は、例えば、米国特許
出願第１２／６３９，２８９号明細書に開示され、その開示全体は、参照により本明細書
に組み込まれる。

例示的な酸化剤は、過酸化水素及び過酸化ベンソイルなどの過酸化物、過硫酸アンモニ
ウムなどの過硫酸塩、オゾンなどの酸素の活性形態、過マンガン酸カリウムなどの過マン
ガン酸塩、過塩素酸ナトリウムなどの過塩素酸塩、及び、次亜塩素酸ナトリウム（家庭用
漂白剤）などの次亜塩素酸塩を含む。

いくつかの状況において、接触中にｐＨを、例えば、１〜５、２〜５、２．５〜５又は
約３〜５などの約５．５未満で維持する。酸化条件はまた、例えば、４〜１０時間又は、
５〜８時間などの２〜１２時間の期間の接触時間を含むことができる。いくつかの例にお
いて、温度を、例えば、２５０、２００、１５０、１００又は５０℃以下などの３００℃
以下で維持する。いくつかの例において、温度を、例えば２０〜２５℃などの実質的に周
辺温度に維持する。

いくつかの実施形態において、一つ以上の酸化剤を、電子などの粒子のビームを用いて
空気を介して材料へ照射することにより、その場でオゾンを生成することなどにより、気
体として適用する。

いくつかの実施形態において、混合物は更に、２、５−ジメトキシヒドロキノン（ＤＭ
ＨＱ）、及び／又は、２、５−ジメトキシ−１、４−ベンゾキノン（ＤＭＢＱ）などの一
つ以上のベンゾキノンを含み、これは電子移動反応を保持することができる。

いくつかの実施形態において、一つ以上の酸化剤をその場で電気化学的に発生させる。
例えば、過酸化水素及び／又はオゾンを、接触容器又は反応容器内で電気化学的に製造す
ることができる。

可溶化、不応性の低減又は官能化のための他のプロセス
この段落の任意の方法は、本明細書に記載の任意のプロセスを用いずに単独で、又は、
本明細書に記載の任意のプロセス：蒸気爆発、化学的処理（例えば、酸処理（濃縮並びに
、硫酸、塩酸及び、トリフルオロ酢酸などの有機酸のような、鉱酸を用いた希釈処理を含
む）、及び／又は、塩基処理（例えば、石灰又は水酸化ナトリウムを用いた処理））、Ｕ
Ｖ処理、スクリュー押出処理（例えば、米国特許出願第１３／０９９，１５１号明細書参
照）、溶媒処理（例えば、イオン液体を用いた処理）及び、凍結粉砕（例えば、米国特許
出願第１２／５０２，６２９号明細書、現在は、米国特許第７，９００，８５７号明細書
を参照）、と組み合わせて（任意の順番で）使用することが可能である。

糖化
紙供給原料を、発酵性糖へ変換するために、例えば、酵素などの糖化剤によって、供給
原料中のセルロースを加水分解し、このプロセスは糖化と呼ばれる。セルロースを含む材
料は、例えば、材料を、例えば水溶液中などの溶媒中で、酵素と組み合わせることなどに
より、酵素を用いて処理する。

セルロースを分解する酵素及び有機体は、様々なセルロース分解酵素（セルラーゼ）、
リグニナーゼ又は様々な小分子バイオマス破壊代謝物を含むか又は製造する。これらの酵
素は、結晶セルロースを分解するために、相乗的に作用する酵素の複合体であり得る。セ
ルロース分解酵素の例は、エンドグルカナーゼ、セロビオヒドロラーゼ及び、セロビアー
ゼ（β−グルコシダーゼ）を含む。図３を参照すると、セルロース基質は、オリゴマー中
間体を生成するランダムな場所で、エンドグルコナーゼによって最初に加水分解される。
これらの中間体は、ここで、セルロースポリマーの末端からセロビオースを生成するため
のセロビオヒドロラーゼなどのエキソ分解グルカナーゼの基質である。セロビオースは、
グルコースの水溶性の１、４−結合二量体である。最終的に、セロビオースはグルコース
を得るために、セロビオースを切断する。

適切な糖化剤は、例えば、以下の材料セクションにおいて記載する。

上記のように、食品ベースの栄養源又は栄養パッケージは、好ましくは、糖化の前又は
間に加え、酵素は、食品ベースの栄養源から栄養を放出するように選択されたものを加え
る。適切な酵素は、例えば、以下の材料セクションに記載する。

糖化プロセスは、製造工場において、タンク中（例えば、少なくとも４０００、４０，
０００、４００，０００Ｌ又は１，０００，０００Ｌの容積を有するタンク）で、部分的
にまたは完全に行われ、及び／又は、例えば、鉄道車両、タンクローリー又は超大型タン
カー又は船のホールド中などの移動中に、部分的に又は完全に行われる。糖化を完了する
のに必要な時間は、使用される処理条件及び供給原料及び酵素に依存する。糖化が制御さ
れた条件下で、製造工場中で行われる場合、約１２〜９６時間でセルロースは、実質的に
完全にグルコースへ変換され得る。糖化が部分的に又は完全に移動中に行われる場合、糖
化は、より長い時間を要し得る。

一般的に、例えば、その開示全体が参照によって本明細書中に組み込まれる、米国特許
出願番号第１２／７８２，６９４号明細書、第１３／２９３，９８５号明細書、及び第１
３／２９３，９７７号明細書に記載のジェット混合を使用して、タンクの内容物を糖化中
に混合することが好ましい。

界面活性剤の追加により、糖化の速度を向上させることができる。界面活性剤の例は、
Ｔｗｅｅｎ（登録商標）２０又はＴｗｅｅｎ（登録商標）８０ポリエチレングリコール界
面活性剤などの非イオン性界面活性剤、イオン性界面活性剤又は両性界面活性剤を含む。

一般的に、得られたグルコース溶液の濃度は、例えば、４０重量％以上又は、５０、６
０、７０、８０、９０重量％以上又は９５重量％以上など、比較的高いことが好ましい。
糖化及び発酵が異なる場所で行われる場合には、これは出荷する体積を低減し、また、溶
液中の微生物の増殖を阻害する。しかしながら、例えば、５０〜１５０ｐｐｍなどの低い
濃度で、例えば広域スペクトル抗生物質などの抗菌性添加剤を加えることが望ましい場合
には、比較的低い濃度を使用することができる。他の適切な抗生物質は、アムホテリシン
Ｂ、アンピシリン、クロラムフェニコール、シプロフロキサシン、ゲンタマイシン、ハイ
グロマイシンＢ、カナマイシン、ネオマイシン、ペニシリン、ピューロマイシン、ストレ
プトマイシンを含む。輸送及び保管中に、構成物質は微生物の増殖を阻害し、例えば１５
〜１０００重量ｐｐｍ、例えば、２５〜５００ｐｐｍ、又は、５０〜１５０ｐｐｍなどの
適切な濃度で使用することができる。所望の場合、抗生物質は、糖濃度が比較的高い場合
であっても含めることができる。

比較的高い濃度の溶液は、酵素とともに供給原料へ加える水の量を制限することによっ
て得ることができる。濃度は、例えば、糖化が起こる程度を制御することによって、制御
することができる。例えば、濃度は、より多くの供給原料を溶液へ加えることによって増
加させることができる。溶液中で生成される糖を維持するために、例えば、上述のものの
うちの一つなどの界面活性剤を加えることができる。溶解性はまた、溶液の温度を上昇さ
せることによって高めることができる。例えば、溶液を、４０〜５０℃、６０〜８０℃又
はそれ以上の温度に維持することができる。

いくつかの実施形態において、供給原料を、例えば粉末、顆粒、又は粒子形態などの便
利で凝縮された固体材料へ変換するために処理する。凝縮された材料は、精製された、又
は、未加工、又は、粗生成物の形態であり得る。凝縮された形態は、例えば、約９０重量
％〜約１００重量％、例えば、９２、９４、９６又は９８重量％などの全糖濃度を有する
ことができる。そのような形態は、例えばバイオ燃料製造工場などのバイオ処理施設へ出
荷するための費用対効果を、特に良くすることができる。そのような形態はまた、保存及
び取り扱うのに有利であり得、製造しやすく、中間体及び生成物の両方になり、製造する
製品などの、バイオファイナリーへの選択肢を提供する。

いくつかの例において、粉末状、顆粒又は粒子材料はまた、例えば、本明細書に記載の
尿素、界面活性剤、酵素又は任意の微生物などの、本明細書に記載の添加剤又は化学物質
などの一つ以上の材料を含むことができる。いくつかの例において、バイオ処理に必要な
全ての材料を、粉末状、顆粒又は粒子材料において組み合わせることができる。そのよう
な形態は、遠方のバイオ燃料製造施設などの遠方のバイオ処理施設に輸送するために、特
に便利な形態である。そのような形態はまた、保存及び取り扱うのにも有利であり得る。

いくつかの例において、粉末状、顆粒又は粒子材料（添加剤及び化学物質などの材料と
ともに、又は加えずに）を、上記で参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願第
１２／４２９，０４５号明細書に記載の任意の物理的処理によって、処理することができ
る。例えば、粉末状、顆粒又は粒子材料を照射することによって、その溶解性を向上させ
ることができ、且つ、意図された中間体又は生成物について必要とされ得るように、バイ
オ処理施設は、材料をそれらのプロセスへ直接的に統合することができるように、材料を
殺菌することができる。

特定の例において、粉末状、顆粒又は粒子材料（添加剤及び化学物質などの材料ととも
に、又は加えずに）を、輸送、保存又は取り扱いしやすいように、構造体又は担体中に担
持することができる。例えば、構造体又は担体は、分解性バッグ又はライナーなどの、バ
ッグ又はライナーを含むか又は組み込むことができる。そのような形態は、直接的にバイ
オ処理システムへ加えるために、部分的に有用であり得る。

発酵
微生物は、紙供給原料材料を糖化することによって生成した低分子量糖を発酵すること
により、多数の有用な中間体及び生成物を生成することができる。例えば、発酵又は他の
バイオ処理は、アルコール、有機酸、炭化水素、水素、タンパク質又はこれらの材料のい
ずれかの混合物を生成することができる。

酵母及びザイモモナス菌は、例えば、発酵又は変換のために使用することができる。他
の微生物は、以下の材料の段落で議論する。発酵のための至適ｐＨは、ｐＨ約４〜７であ
る。例えば、酵母のための至適ｐＨは、ｐＨ約４〜５であり、一方、ザイモモナス菌の至
適ｐＨは、ｐＨ約５〜６である。典型的な発酵時間は、２０℃〜４０℃（例えば、２６℃
〜４０℃）の範囲の温度で、約２４〜１６８時間（例えば、２４〜９６時間）であるが、
好熱性微生物はより高温を好む。

いくつかの実施形態において、例えば、嫌気性菌を使用する場合には、発酵の少なくと
も一部は、例えば、Ｎ_２、Ａｒ、Ｈｅ、ＣＯ_２又はそれらの混合物などの不活性ガス雰囲
気下などの酸素の非存在下で行われる。更に、混合物は、発酵の一部又は全ての間にタン
クを通って流れる不活性ガスの一定のパージを有し得る。いくつかの場合において、嫌気
条件は発酵中の二酸化炭素生成によって、達成又は以上することができ、追加の不活性ガ
スを必要としない。

いくつかの実施形態において、発酵プロセスの全て又は一部は、低分子量の糖を完全に
生成物（例えば、エタノール）へ変換する前に中断することができる。中間発酵生成物は
、高濃度の糖及び炭水化物を含む。糖及び炭化水素は、以下に説明するように単離するこ
とができる。これらの中間発酵生成物は、ヒト又は動物の消費のための食品の調製におい
て使用することができる。更に又は或いは、中間発酵生成物を、粉状の基質を生成するた
めに、ステンレス鋼製の実験用ミルで、微細な粒径へ粉砕することができる。

発酵は、その全体が参照により組み込まれる、２０１２年１２月２２日に出願された、
米国仮特許出願番号第６１／５７９，５５９号明細書及び、２０１２年１２月２２日に出
願された米国特許出願番号第６１／５７９，５７６号明細書に開示されている方法及び生
成物を含む。

携帯型発酵器を、米国仮特許出願番号第６０／８３２，７３５号明細書、現在は、公開
国際出願番号第ＷＯ２００８／０１１５９８号明細書に記載のように、利用することがで
きる。同様に、糖化装置を携帯型とすることができる。更に、糖化及び／又は発酵は、部
分的に又は全体的に移動中に行ってもよい。

蒸留
発酵の後、水及び残留固体の大部分から、エタノール及び他のアルコールを分離するた
めに、得られた流体を例えば、「ビールカラム」を用いて蒸留することができる。ビール
カラムを出る蒸気は、例えば、３５重量％エタノールとすることができ、精留カラムに供
給することができる。精留カラムからのほとんど共沸した（９２．５％）エタノール及び
水の混合物を、気相分子篩を用いて純粋な（９９．５％）エタノールへ精製することがで
きる。ビールカラムの底部は、三つのエフェクトの蒸発器の第一のエフェクトへ送ること
ができる。精留カラムの還流凝縮器は、この第一のエフェクトのための熱を提供すること
ができる。第一のエフェクトの後、固体を、遠心分離機を用いて分離し、回転乾燥機で乾
燥させることができる。遠近分離器の流出物の一部（２５％）を、発酵へ再循環させ、残
りの部分を、第二及び第三のエフェクトへ送ることができる。蒸発器濃縮物のほとんどは
、低沸点化合物の蓄積を防ぐために、排水処理への少量の部分の分割を用いて、かなりき
れいな濃縮物として処理するために、戻すことが可能である。

他の可能な糖処理
糖化の間又は後の処理は、例えば、擬似移動床クロマトグラフィーなどのクロマトグラ
フィー、沈殿、遠心分離、結晶化、溶媒蒸発及びそれらの組み合わせによる、糖の単離及
び／又は濃縮を含み得る。更に又は必要に応じて、処理は、糖溶液又は懸濁液中の一つ以
上の糖の異性化を含み得る。更に又は必要に応じて、糖溶液又は懸濁的は、例えば、グル
コース及びキシロースをそれぞれソルビトール及びキシリトールへ水素化することができ
るように、化学的に処理することができる。水素化は、例えば、１０〜１２０００ｕｓｉ
などの高圧下で、Ｈ_２と組み合わせてΡｔ／γ−Αｌ_２０_３、Ｒｕ／Ｃラネーニッケルな
どの触媒を使用することにより、行うことができる。

いくつかの可能な処理ステップは、上記で参照によってその全体が本明細書に組み込ま
れる、２０１２年１２月２２日に出願された米国特許出願番号第６１／５７９，５５２号
明細書、及び、２０１２年１２月２２日に出願された米国仮特許出願番号第６１／５７９
，５７６号明細書に開示されている。

充填剤、インク、及び塗料の除去
記載のプロセスにおいて使用される紙供給原料は、充填剤、塗料、ラミネート、顔料及
び結合剤を含み得る。本明細書で説明したように、これらを取り除き、破棄又は再利用す
ることができる。

無機充填剤及び塗料、例えば、以下の材料区分で説明されるものなどを、プロセスの任
意の時点で除去することができる。例えば、無機充填剤及び塗料を、原料の不応性を低減
するために、機械的、物理的又は化学的処理の後に；流体との結合後に；糖化の後、間又
は前に；精製ステップの後、間又は前に；発酵ステップの後、間又は前に；及び／又は、
化成処理ステップの後、間又は前に；供給原料から取り除くことができる。充填剤及び塗
料は、例えば、堆積、沈殿、リガンドの隔離、濾過、浮上分離、化成処理、遠心分離によ
るなどの任意の手段により、取り除くことができる。本明細書で議論されている物理的処
理（物理的処理セクションを参照）のうちのいくつかは、無機充填剤及び塗料からのセル
ロース系材料の分離（例えば、機械的処理、化学的処理、照射、熱分解、超音波処理、及
び／又は酸化）を補助することができる。取り除かれた無機充填剤は、再利用又は破棄す
ることができる。

存在しているインクは、プロセスの任意の時点で供給原料から取り除くことができる。
インクは、例えば、溶媒、顔料、染料、樹脂、潤滑剤、可溶化剤、界面活性剤、粒子状物
質及び／又は蛍光剤から成る群からなる複合媒体とすることができる。例えば、印刷され
た紙、例えば、雑誌及びカタログは、一般的に印刷インクに使用される高レベルの顔料を
含み得る。いくつかの場合において、紙は、金属ベースの顔料、有機顔料及び／又はレー
キ顔料を含む。例えば、使用することのできる顔料は、イエローレーキ、タートラジンイ
エローレーキ、ハンザイエロー、ジアリライドイエロー （ｄｉａｒｙｌｉｄｅ ｙｅｌ
ｌｏｗ）、黄色アゾ顔料、蛍光黄色、ジアリライドオレンジ（Ｄｉａｒｙｌｉｄｅ Ｏｒ
ａｎｇｅ）、ＤＮＡオレンジ、ピラゾロンオレンジ、ファストオレンジＦ２Ｇ（Ｆａｓｔ
Ｏｒａｎｇｅ Ｆ２Ｇ）、ベンズイミダゾロンオレンジＨＬ、エチルレーキレッドＣ、
パラレッド、トルイジンレッド、カーマインＦ．Ｂ．、ナフトールレッド及びルビン、パ
ーマネントレッドＦＲＣ、ボルドーＦＲＲ、ルビンレッド、リトールレッド、ＢＯＮレッ
ド、リトールルビン４Ｂ、ＢＯＮマルーン、ローダミン６Ｇ、レーキレッドＣ、ＢＯＮア
リールアミドレッド、キナクリノンマゼンタ、フェロシアン化銅ピンク、ベンズイミダゾ
ロンカーマイン及びレッド、アゾマゼンダＧ、アントラキノンスカーレット、マダーレー
キ、フタロシアニンブルー、ＰＭＴＡビクトリアブルー、ビクトリアブルーＣＦＡ、ウル
トラマリンブルー、インダンスレンブルー、アルカリブルー、ピーコックブルー、ベンズ
イミダゾロンボルドーＨＦ ３Ｒ、ＰＭＴＡローダミン、ＰＭＴＡバイオレット、ジオキ
サジンバイオレット、カルバゾールバイオレット、クリスタルバイオレット、ジオキサジ
ンバイオレットＢ、チオインジゴイドレッド、フタロシアニングリーン、ＰＭＴＡグリー
ン、ベンズイミダゾロンブラウンＨＦＲ、カドミウムレッド、カドミウムイエロー、カド
ミウムオレンジ、カドミウム−水銀レッド、酸化鉄イエロー、酸化鉄ブルー、酸化鉄ブラ
ウン、酸化鉄レッド、ウルトラマリンブルー、ウルトラマリンバイオレット、クロムアン
ティモニーチタンバフ、フタロシアニン銅ブルー、緑銅フタロシアニン顔料、ポタッシュ
ブルー及びソーダブルー顔料である。インクの除去は、プロセスの特定の部分の向上を補
助し得る。例えば、いくつかのインクは、プロセスで使用される微生物に有毒である可能
性がある。インクはまた、最終生成物へ望ましくない着色又は毒性を付与する可能性があ
る。更に、インクの除去は、これらの再利用を可能にし、プロセスへの費用対効果を向上
させ、紙供給原料の環境への影響を軽減する。インクは任意の方法により除去することが
できる。例えば、除去は、分散、浮上分離、加圧、及び、又は、洗浄ステップ、溶媒（例
えば、超臨界ＣＯ２、アルコール、水及び有機溶媒）を用いた抽出、堆積、化学的手段、
ふるい及び／又は沈殿を含み得る。本明細書で議論されるいくつかの物理的処理（物理的
処理セクション参照）は、インクからセルロース材料を分離することを補助することが可
能である（例えば、機械的処理、化学的処理、照射、熱分解、超音波処理、及び／又は、
酸化）。更に、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第７，２９７，２２４号明
細書に開示されているものなどの、酵素脱インク技術を使用することができる。

塗料材料、例えば、以下の材料のセクションに記載のポリコート紙中に見られるものな
どは、プロセスの任意の時点で供給材料から除去することができる。これは、例えば、顔
料及びインク及び無機材料の除去のための、上述した方法によって行うことができる。ポ
リコート紙がラミネートであるいくつかの場合、デラミレーションは、例えば、化学的及
び／又は機械的手段によって行うことができる。非セルロースラミネート部分は、次に、
セルロース含有層から分離し、破棄及び／又は再利用することができる。

中間体及び生成物
本明細書で議論したプロセス及び栄養素を、紙供給原料を、エネルギー、燃料、食品及
び材料などの一つ以上の生成物へ変換するために、使用することができる。生成物の具体
例は、水素、糖（例えば、グルコース、キシロース、アラビノース、マンノース、ガラク
トース、フルクトース、二糖類、オリゴ糖及び多糖類）、アルコール（例えば、エタノー
ル、ｎ−プロパノール、イソブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、
ｎ−ブタノールなどの一価アルコール又は二価アルコール）、例えば、１０％以上、２０
％以上、３０％以上又は４０％以上の水を含む水和又は含水アルコール類、糖類、バイオ
ディーゼル、有機酸（例えば、酢酸及び／又は乳酸）、メタン、エタン、プロパン、イソ
ブテン、ペンタン、ｎ−ヘキサン、バイオディーゼル、バイオガソリン及びそれらの混合
物などの炭化水素、副産物（例えば、セルロース分解タンパク質（酵素）又は単細胞タン
パク質のようなタンパク質）、及び、任意の組み合わせ又は相対濃度、及び、必要に応じ
て、例えば燃料添加剤などの任意の添加剤と組み合わせた、これらの内の任意のものの混
合物を含むが、それらに限定されない。他の例は、酢酸又は酪酸などのカルボン酸、カル
ボン酸の塩、カルボン酸及びカルボン酸の塩及びカルボン酸（例えば、メチル、エチル及
びｎ−プロピルエステル）の混合物、ケトン、アルデヒド、アクリル酸などのα、β不飽
和酸、エチレンなどのオレフィンを含む。他のアルコール及びアルコール誘導体は、プロ
パノール、プロピレングリコール、１、４−ブタンジオール、１、３−プロパンジオール
、糖アルコール（例えば、エリスリトール、グリコール、グリセロール、ソルビトールト
レイトール、アラビトール、リビトール、マンニトール、ズルシトール、フシトール、イ
ジトール、イソマルト、マルチトール、ラクチトール、キシリトール及び他のポリオール
）、任意のこれらのアルコールのメチル又はエチルエステルを含む。他の生成物は、メチ
ルアクリレート、及びメチルメタクリレートを含む。生成物はまた、有機酸、例えば、乳
酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、コハク酸、吉草酸、カプロン、パルミチン酸、ス
テアリン酸、シュウ酸、マロン酸、グルタル酸、オレイン酸、リノール酸、グリコール酸
、γ−ヒドロキシ酪酸、それらの混合物、任意のこれらの酸の塩、又は、任意の酸の混合
物及び、それらのそれぞれの塩であり得る。

食品及び医薬生成物を含む、他の中間体及び生成物は、米国特許出願番号第１２／４１
７，９００号明細書に記載され、その開示全体は、参照により本明細書に組み込まれる。

材料
紙供給原料
適切な紙供給原料は、高度に着色され、コーティングされ又は充填され、低発熱量を有
し得る紙を含む。そのような紙の供給源は、雑誌、カタログ、本、マニュアル、ラベル、
カレンダー、グリーティングカード及び、目論見書、パンフレットなどの他の高品質印刷
物を含む。紙は、少なくとも顔料、充填剤又は塗料の少なくとも０．０２５重量％、例え
ば、０〜８０重量％、０〜５０重量％、０．１〜５０重量％、０．１〜３０重量％、０．
１〜２０重量％、０．５〜２．５重量％、０．２〜１５重量％、０．３〜１０重量％、０
．５〜５重量％を含み得る。

他の適切な紙供給原料は、高秤量コート紙及び／又は、高充填剤含有量、即ち、少なく
とも１０重量％の紙を含む。これらの紙は、印刷されているか又は印刷されていないもの
とすることができる。この種類の供給原料の例は、２５’’×３８’’シートの紙束（５
００枚）についてのポンド重量（ポンド）として定義されるような秤量、例えば、少なく
とも４５ポンド、少なくとも５０ポンド、少なくとも６０ポンド、少なくとも７０ポンド
又は少なくとも８０ポンドを有する紙を含む。供給原料は、３３０ポンド以下、例えば、
約３００ポンド以下、例えば約２５０ポンド以下、約２００ポンド以下、約１５０ポンド
以下、約１２０ポンド以下、約１１０ポンド以下、約１０５ポンド以下、又は約１００ポ
ンド以下の秤量を有する紙を含む。例えば、秤量は、３５ポンド〜３３０ポンド、３５ポ
ンド〜１２０ポンド、３５ポンド〜１１０ポンド、３５ポンド〜１００ポンド、３５ポン
ド〜９０ポンド、４５ポンド〜１２０ポンド、４５ポンド〜１１０ポンド、４５ポンド〜
１００ポンド、４５ポンド〜９０ポンド、５０ポンド〜１２０ポンド、５０ポンド〜１１
０ポンド、５０ポンド〜１００ポンド、５０ポンド〜９０ポンド、６０ポンド〜１２０ポ
ンド、６０ポンド〜１１０ポンド、６０ポンド〜１００ポンド、６０ポンド〜９０ポンド
、６０ポンド〜１２０ポンド、６０ポンド〜１１０ポンド、６０ポンド〜１００ポンド、
６０ポンド〜９０ポンド、７０ポンド〜１２０ポンド、７０ポンド〜１１０ポンド、７０
ポンド〜１００ポンド、７０ポンド〜９０ポンド、９０ポンド〜３３０ポンド、９０ポン
ド〜３００ポンド、９０ポンド〜２５０ポンド、９０ポンド〜２００ポンド、９０ポンド
〜１５０ポンド、９０ポンド〜１１０ポンド、１１０ポンド〜３３０ポンド、１１０ポン
ド〜３００ポンド、１１０ポンド〜２５０ポンド、１１０ポンド〜２００ポンド、１１０
ポンド〜１５０ポンド、１３０ポンド〜３３０ポンド、１３０ポンド〜３００ポンド、１
３０ポンド〜２５０ポンド、１３０ポンド〜２００ポンド、１３０ポンド〜１５０ポンド
であり得る。いくつかの実施形態において、紙は、比較的高い密度、例えば、１．１１ｇ
／ｃｍ３以上、いくつかの場合において、約１．１１〜２ｇ／ｃｍ３、例えば、１．１１
〜１．８ｇ／ｃｍ３、１．１１〜１．６ｇ／ｃｍ３、１．１１〜１．５２ｇ／ｃｍ３、１
．２〜１．８ｇ／ｃｍ３、１．２〜１．６ｇ／ｃｍ３、１．２〜１．５２ｇ／ｃｍ３、１
．３〜１．８ｇ／ｃｍ３、１．３〜１．６ｇ／ｃｍ３又は１．３〜１．５２ｇ／ｃｍ３を
有する。そのような紙は、多くの場合、例えば、少なくとも８重量％、少なくとも１０重
量％、少なくとも１５重量％、少なくとも２０重量％又は少なくとも５０重量％の灰分含
有量を有する。灰分含有量は、８〜５０％（例えば、１０〜５０％、２０〜５０％、３０
〜５０％）、１０〜４０％＞、２０〜４０％＞、１０〜３０％＞、又は１０〜２０％であ
り得る。紙は、例えば、少なくとも１０重量％＞、例えば、少なくとも２０重量％＞、少
なくとも３０重量％＞、少なくとも４０重量％＞、又は少なくとも５０重量％＞などの高
い充填剤含有量を有する。充填剤含有量は、１９〜８０％＞、例えば、２０〜８０％＞、
３０〜８０％＞、４０〜８０％＞、１０〜７０％＞、２０〜７０％＞、３０〜７０％＞、
４０〜７０％＞、１０〜６０％＞、２０〜６０％＞、３０〜６０％＞、及び、４０〜６０
％＞であり得る。適切な充填剤は、粘土、酸化物（例えば、チタニア、シリカ、アルミナ
）、炭酸塩（例えば、炭酸カルシウム）、ケイ酸塩（例えば、タルク）及び、アルミノケ
イ酸塩（例えば、カリオン）を含む。コート紙の一つの適切なグレードは、マシン仕上げ
コート紙（ＭＦＣ）と、業界で呼ばれている。他の実施形態において、紙は、高い表面密
度（即ち、秤量）、例えば、少なくとも５０ｇ／ｍ^２、少なくとも６０ｇ／ｍ^２、少なく
とも７０ｇ／ｍ^２、少なくとも８０ｇ／ｍ^２、又は少なくとも９０ｇ／ｍ^２を有し得る。
秤量は、５０ｇ／ｍ^２〜２００ｇ／ｍ^２、５０ｇ／ｍ^２〜１７５ｇ／ｍ^２、５０ｇ／ｍ^２
〜１５０ｇ／ｍ^２、５０ｇ／ｍ^２〜１２５ｇ／ｍ^２、５０ｇ／ｍ^２〜１００ｇ／ｍ^２、６
０ｇ／ｍ^２〜２００ｇ／ｍ^２、６０ｇ／ｍ^２〜１７５ｇ／ｍ^２、６０ｇ／ｍ^２〜１５０ｇ
／ｍ^２、６０ｇ／ｍ^２〜１２５ｇ／ｍ^２、６０ｇ／ｍ^２〜１００ｇ／ｍ^２、７０ｇ／ｍ^２
〜２００ｇ／ｍ^２、７０ｇ／ｍ^２〜１７５ｇ／ｍ^２、７０ｇ／ｍ^２〜１５０ｇ／ｍ^２、７
０ｇ／ｍ^２〜１２５ｇ／ｍ^２、７０ｇ／ｍ^２〜１００ｇ／ｍ^２、８０ｇ／ｍ^２〜２００ｇ
／ｍ^２、８０ｇ／ｍ^２〜２００ｇ／ｍ^２、８０ｇ／ｍ^２〜１７５ｇ／ｍ^２、８０ｇ／ｍ^２
〜１５０ｇ／ｍ^２、８０ｇ／ｍ^２〜１２５ｇ／ｍ^２、８０ｇ／ｍ^２〜１００ｇ／ｍ^２、１
３０ｇ／ｍ^２〜５００ｇ／ｍ^２、１３０ｇ／ｍ^２〜４５０ｇ／ｍ^２、１３０ｇ／ｍ^２〜３
５０ｇ／ｍ^２、１３０ｇ／ｍ^２〜３００ｇ／ｍ^２、１３０ｇ／ｍ^２〜２５０ｇ／ｍ^２、１
３０ｇ／ｍ^２〜２００ｇ／ｍ^２、１３０ｇ／ｍ^２〜１７５ｇ／ｍ^２、１３０ｇ／ｍ^２〜１
５０ｇ／ｍ^２、２００ｇ／ｍ^２〜５００ｇ／ｍ^２、２００ｇ／ｍ^２〜４５０ｇ／ｍ^２、２
００ｇ／ｍ^２〜３５０ｇ／ｍ^２、２００ｇ／ｍ^２〜３００ｇ／ｍ^２、２００ｇ／ｍ^２〜２
５０ｇ／ｍ^２、２５０ｇ／ｍ^２〜５００ｇ／ｍ^２、２５０ｇ／ｍ^２〜４５０ｇ／ｍ^２、２
５０ｇ／ｍ^２〜３５０ｇ／ｍ^２、２５０ｇ／ｍ^２〜３００ｇ／ｍ^２、２００ｇ／ｍ^２〜２
５０ｇ／ｍ^２、３００ｇ／ｍ^２〜５００ｇ／ｍ^２、３００ｇ／ｍ^２〜４５０ｇ／ｍ^２、又
は、３００ｇ／ｍ^２〜３５０ｇ／ｍ^２などであり得る。

コート紙は、紙分野で周知であり、例えば、参照により開示全体が本明細書に組み込ま
れる米国特許出願第６，７７７，０７５号明細書、第６，７８３，８０４号明細書、及び
第７，６２５，４４１号明細書に開示されている。

供給原料として適切なコート紙は、無機材料、例えば、塗料に使用することができる充
填剤として使用されるのと同じ材料などでコートされた紙を含み得る。更に、コート紙は
、ポリマーでコートされた紙（ポリ−コート紙）を含み得る。そのような紙は、例えば、
紙の押出コーティング、ブラシコーティング、カーテンコーティング、ブレードコーティ
ング、エアナイフコーティング、キャストコーティング又はローラーコーティングにより
作ることができる。例えば、そのようなポリコート紙の供給源は、ジュースの紙パック、
調味料の袋（例えば、砂糖、塩、胡椒）、プレート、ペットフードの袋、カップ、ボウル
、トレイ及び冷凍食品の箱を含む、様々な食品容器を含む。ポリコート紙は、紙に加えて
、例えば、ポリマー（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、生分解性ポリマー、シリ
コン）、ラテックス、結合剤、ワックス、及び、場合によっては、一つ以上のアルミニウ
ムの層を含み得る。ポリコート紙は、一つ以上、例えば、２、３、４、５以上のポリエチ
レン及び紙の層、一つ以上、例えば、２、３以上のアルミニウムの層で作られた、多層ラ
ミネートであり得る。

紙供給原料は、典型的に、例えば、７５００Ｂｔｕ／ポンド以下、例えば、７４００Ｂ
ｔｕ／ポンド以下、７２００Ｂｔｕ／ポンド以下、７０００Ｂｔｕ／ポンド以下、６８０
０Ｂｔｕ／ポンド以下、６６００Ｂｔｕ／ポンド以下、６４００Ｂｔｕ／ポンド以下、６
２００Ｂｔｕ／ポンド以下、６０００Ｂｔｕ／ポンド以下、５８００Ｂｔｕ／ポンド以下
、５６００Ｂｔｕ／ポンド以下、５４００Ｂｔｕ／ポンド以下、又は５２００Ｂｔｕ／ポ
ンド以下などの、低総カロリー値を有する。総カロリー値は、約５２００〜７５００Ｂｔ
ｕ／ポンド、例えば、６８００〜７０００Ｂｔｕ／ポンド、６７００〜７１００Ｂｔｕ／
ポンド、６４００〜７１００Ｂｔｕ／ポンド、６６００〜６８００Ｂｔｕ／ポンド、６１
００〜６７００Ｂｔｕ／ポンド、６１００〜６３００Ｂｔｕ／ポンド、６０００〜６３５
０Ｂｔｕ／ポンド、５６００〜６４００Ｂｔｕ／ポンド、又は、５２００〜５５００Ｂｔ
ｕ／ポンドであり得る。総カロリー値は、例えば、ＡＳＴＭ法Ｅ７１１に概説されるよう
に、ボンベ熱量計を用いて測定することができる。

紙供給原料は、３５ポンド〜３３０ポンド、例えば、４５ポンド〜３３０ポンド、６０
〜３３０ポンド、８０〜３３０ポンド、６０〜２００ポンド、６０〜１００ポンドの基本
重量；任意に、約１０重量％以上、例えば、１０〜８０重量％、２０〜８０重量％、３０
〜８０重量％、３０〜７０重量％、２３０〜６０重量％の充填剤含有量；任意に、５０〜
５００ｇ／ｍ^２、例えば、７０〜５００ｇ／ｍ^２、９０〜５００ｇ／ｍ^２、９０〜４００
ｇ／ｍ^２、９０〜３００ｇ／ｍ^２、９０〜２００ｇ／ｍ^２の秤量；任意に、７５００〜４
０００Ｂｔｕ／ポンド、例えば、７０００〜４０００Ｂｔｕ／ポンド、６５００〜４００
０Ｂｔｕ／ポンド、５０００〜４０００Ｂｔｕ／ポンド、６０００〜４５００Ｂｔｕ／ポ
ンドの総カロリー値；任意に、８〜５０重量％、例えば、１０〜８０重量％、１０〜６０
重量％、１０〜５０重量％、２０〜５０重量％の灰分含有量を有し得る。

いくつかの適切な紙供給原料は、不規則にセルロース繊維を絡め合わせることにより形
成された均質なシートを含み得る。これらは、例えば、研磨ペーパー、吸収紙、アシッド
フリーペーパー、耐酸紙、簿紙、粘着紙、空気乾燥した紙、エアフィルターのペーパー、
アルバムの紙、アルブミン紙、中性紙、アリゲーター模造紙、アルミ箔ラミネート紙、弾
薬紙、発表カード紙、防錆紙、変色防止紙、アンティーク紙、アーカイバル紙、アート紙
、アスファルトラミネート紙、Ａｚｕｒｅｌａｉｄ紙、バックライナー紙、ベーコン紙、
バガス紙、パパン屋の包紙、バルーン紙、紙幣や通貨紙、自記気圧計紙、バリア紙、バラ
イタ紙、Ｂｅｅｄｉの包紙、聖書紙、黒色防水紙、刃の包装紙、防血紙又はブッチャーペ
ーパー、あぶらとり紙、青写真紙、板、偽紙、ボンド紙、本の紙、ボール紙、点字印刷用
紙、パン包装紙、ブリストルボード、ビジネスフォーム用紙、バター包装紙、焦げた紙、
ケーブル紙、カーフ紙、キャリコ紙、キャンディの包紙、キャンバス紙、ノーカーボン紙
、ボール紙、段ボール、カートンボード、カートリッジ紙、キャストコート紙、カタログ
紙、チャート紙、チェック紙、チーズラッピングペーパー、パーティクルボード、クロモ
、粗い紙（また産業紙）、塗料された無料の新聞、コート紙、塗料されたホワイトトップ
ライナー、コックル仕上げ紙、カラーファストペーパー、商品紙、色クラフト、コンデン
サーティッシュ、画用紙、段ボール原紙、コピー用紙又はレーザー用紙、段ボール、中し
ん原紙、溝加工媒体又は媒体、コットン紙又は布紙、紙カバー又は表紙の用紙、Ｃｒｅａ
ｍｗｏｖｅ紙、カットシート、ダマスク紙、デカルコマニア紙、ジアゾベース紙、文書紙
、画用紙、両面印刷ボード両面紙、エンドリーフ紙、エンベロープ紙、エスパルト紙、拡
張可能なクラフト、押出塗料されたボード、ファックスベース紙、難燃性紙、フロック加
工紙、蛍光紙、折りたたみボール紙、フォームボンド、無料の新聞、フルーツの包装紙、
ガスケットボード、グラシン紙、光沢紙、花崗岩紙、グラビア紙、グレーボード、耐油紙
、グリーンペーパー、砕木ペーパー、粘着紙、石膏ボード、手作りの紙、吊るし紙、堅い
サイズ紙、ヒートシール紙、熱転写紙、ハイファイ（高仕上げ）紙、産業用紙、害虫抵抗
性紙、絶縁ボード、アイボリーボード、和紙、ジュート紙、クラフト袋紙、クラフトライ
ナー、クラフト紙、クラフト防水紙、クラフト包装紙、ラベル紙、レース紙、広報紙、ラ
ミネート紙、ラミネートライナーボード、ラテックス紙、帳簿用紙、遮光紙、ライナー、
ライナーボード、リトマス紙、機械上にコートされた紙、雑誌用紙、マニラ紙、地図用紙
、マーブル紙、マトリックス紙、マット仕上げ紙、機械紙、メロー紙、金属化ベース紙、
機械仕上げ紙、ロール紙、ミルボード、楮紙、天然色紙又は自己着色紙、新聞印刷用紙、
オートミール紙、オフセット紙、包装紙、板紙、パターンペーパー、パーマネント紙、写
真印画紙、トランプカードのストック、申し立て書、ポリ押出成形紙、はがきボード、消
費後の古紙、ポスター紙、消費前の古紙、感圧性コート紙、出版紙、パルプボード、剥離
紙、ルーフィング紙、安全紙、証券用紙、自己粘着紙、セルフコンテインド紙、シリコン
処理された紙、片面段ボール、サイズ紙、切手紙、黄板紙、スエード紙、スーパー仕上げ
紙、表面サイズ紙、スーパーアート紙、合成繊維紙、タグ紙、検定済みライナー、テキス
ト紙、感熱紙、トレーシングペーパー、透明紙、処理された紙、ユニオン・クラフト、艶
出ししていない紙、無サイズ紙、耐蒸気紙、ニスラベル紙、硫酸紙、模造皮紙、ベロア紙
、ベルベット仕上げ紙、加硫紙、詰め物、壁紙、水彩画用紙、水仕上げ紙、耐水紙、水葉
、ワックスペーパー、湿潤強力紙、ホワイトトップライナー紙、ウィルズデン紙、ワイプ
又はワイパー、漉き紙、包み紙、筆記用紙、及び、コピー用紙を含み得る。

本明細書に記載の供給原料は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２００
９年４月３日に出願された、米国特許出願番号第１２／４１７，８８０号明細書に記載の
、任意のバイオマス供給原料と組み合わせて使用することができる。

糖化剤
適切な酵素は、バイオマスを分解することが可能な、セロビアーゼ及びセルラーゼを含
む。

適切なセロビアーゼは、商品名ＮＯ ＶＯＺＹＭＥ １８８（商標）の下で販売されて
いるアスペルギルスニガー由来のセロビアーゼを含む。

セルラーゼは、バイオマスを分解することが可能であり、真菌又は細菌起源であり得る
。適切な酵素は、バチルス属、シュードモナス属、フミコーラ、フザリウム、チエラビア
、アクレモニウム、クリソスポリウム及びトリコデルマ由来のセルラーゼを含み、且つ、
フミコーラ種、ヒトヨタケ種、チエラビア種、フザリウム種、ミセリオフトラ種、アクレ
モニウム種、セファロスポリウム種、スキタリジウム（Ｓｃｙｔａｌｉｄｉｕｍ）種、ペ
ニシリウム種又はアスペルギルス種（例えば、欧州特許第ＥＰ４５８１６２号明細書を参
照）、特に、フミコーラ・インソレンス（Ｈｕｍｉｃｏｌａ ｉｎｓｏｌｅｎｓ）種から
選択された株によって生成されたもの（スキタリジウム（Ｓｃｙｔａｌｉｄｉｕｍ）サー
モとして再分類、例えば、米国特許第４，４３５，３０７号明細書参照）、コプリナスシ
ネレウス種、フザリウムオキシスポルム種、サーモフィラ種、タコウキン科トンビマイタ
ケ属（Ｍｅｒｉｐｉｌｕｓ ｇｉｇａｎｔｅｕｓ）、チエラビアマルハナバチ、アクレモ
ニウム属、アクレモニウム・ペルシシナム（Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ ｐｅｒｓｉｃｉｎｕ
ｍ）、アクレモニウムアクレモニウム、アクレモニウム・ブラシペニウム（Ａｃｒｅｍｏ
ｎｉｕｍ ｂｒａｃｈｙｐｅｎｉｕｍ）、アクレモニウム・ジクロモスポルム（Ａｃｒｅ
ｍｏｎｉｕｍ ｄｉｃｈｒｏｍｏｓｐｏｒｕｍ）、アクレモニウムピンケルトニアエ（Ａ
ｃｒｅｍｏｎｉｕｍ ｐｉｎｋｅｒｔｏｎｉａｅ）、アクレモニウム・ロセオグリセウム
（Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ ｒｏｓｅｏｇｒｉｓｅｕｍ）、アクレモニウム・インコロラタ
ム（Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ ｉｎｃｏｌｏｒａｔｕｍ）、及びアクレモニウム・フラタム
（Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ ｆｕｒａｔｕｍ）から選択された株；好ましくは、種フミコラ
・インソレンスＤＳＭ １８００、フザリウム・オキシスポルムＤＳＭ ２６７２、ミセ
リオフトラ・サーモフィラＣＢＳ １１７．６５、セファロスポリウム属ＲＹＭ−２０２
、アクレモニウム属ＣＢＳ ４７８．９４、アクレモニウム属ＣＢＳ ２６５．９５、ア
クレモニウム・ペルシシナムＣＢＳ １６９．６５、アクレモニウム・アクレモニウムＡ
ＨＵ ９５１９、セファロスポリウム属ＣＢＳ ５３５．７１、アクレモニウム・ブラシ
ペニウムＣＢＳ ８６６．７３、アクレモニウム・ジクロモスポルムＣＢＳ ６８３．７
３、アクレモニウム・オブクラバタムＣＢＳ ３１１．７４、アクレモニウム・ピンケル
トニエＣＢＳ １５７．７０、アクレモニウム・ロセオグリセウムＣＢＳ １３４．５６
、アクレモニウム・インコロラタムＣＢＳ １４６．６２、及びアクレモニウム・フラタ
ムＣＢＳ ２９９．７０Ｈに由来のセルラーゼを含む。セルロース分解酵素はまた、クリ
ソスポリウム属（Ｃｈｒｙｓｏｓｐｏｒｉｕｍ）、好ましくは、クリソスポリウム・ラク
ノウェンス（Ｃｈｒｙｓｏｓｐｏｒｉｕｍ ｌｕｃｋｎｏｗｅｎｓｅ）の株から得ること
もできる。更に、トリコデルマ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ）属（特に、トリコデルマ・ビ
リデ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ ｖｉｒｉｄｅ）、トリコデルマ・リーセイ（Ｔｒｉｃｈ
ｏｄｅｒｍａ ｒｅｅｓｅｉ）、及びトリコデルマ・コニンギイ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍ
ａ ｋｏｎｉｎｇｉｉ））、好アルカリ性バチルス属（例えば、米国特許第３，８４４，
８９０号明細書及び欧州特許第ＥＰ４５８１６２号明細書を参照）、並びにストレプトマ
イセス属（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ）（例えば、欧州特許第ＥＰ４５８１６２明細書を
参照）を用いることができる。

例えば、Ａｃｃｅｌｌｅｒａｓｅ（登録商標）１５００酵素複合体などの、商品名ＡＣ
ＣＥＬＬＥＲＡＳＥ（登録商標）の下で、Ｇｅｎｅｎｃｏｒ（登録商標）から入手可能な
ものなどの、酵素複合体を利用することができる。Ａｃｃｅｌｌｅｒａｓｅ１５００酵素
複合体は、複数の酵素活性、主に、エキソグルカナーゼ、エンドグルカナーゼ（２２００
〜２８００ＣＭＣ Ｕ／ｇ）、ヘミセルラーゼ及びβ−グルコシダーゼ（５２５〜７７５
ｐＮＰＧ Ｕ／ｇ）を含み、且つ、４．６〜５．０のｐＨを有する。酵素複合体のエン
ドグルカナーゼ活性は、カルボキシメチルセルロースの活性単位（ＣＭＣ Ｕ）で表され
、一方、β−グルコシダーゼ活性は、ｐＮＰ−フルコシド活性単位（ｐＮＰＧ Ｕ）で報
告される。一実施形態において、Ａｃｃｅｌｌｅｒａｓｅ（登録商標）１５００酵素複合
体及び、ＮＯＶＯＺＹＭＥ（商標）１８８セロビアーゼのブレンドを使用する。

発酵剤
発酵において使用される微生物（単数又は複数）は、天然の微生物及び／又は遺伝子操
作された微生物とすることができる。例えば、微生物は、セルロース分解細菌などの細菌
、酵母などの真菌、藻類などの植物又は原生生物、粘菌などの原虫又は菌状原生生物であ
り得る。生物に互換性がある場合には、生物の混合物を利用することができる。

適切な発酵微生物は、グルコース、フルクトース、キシロース、アラビノース、マンノ
ース、ガラクトース、オリゴ糖又は多糖類などの炭水化物を発酵生成物へ変換する能力を
有する。発酵微生物は、サッカロミセス（Ｓａｃｃｈｒｏｍｙｃｅｓ）属の種、例えば、
サッカロミセス・セレビシエ（Ｓａｃｃｈｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）（パ
ン酵母）、サッカロミセス・ディスタティカス（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｄｉｓｔ
ａｔｉｃｕｓ）、サッカロミセス・ウバルム（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｕｖａｒｕ
ｍ）；クリベロミセス（Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ）属、例えば、クリベロミセス・マ
ルキシアヌス（Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ ｍａｒｘｉａｎｕｓ）種、クリベロミセス
・フラジリス（Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ ｆｒａｇｉｌｉｓ）種；カンジダ（Ｃａｎ
ｄｉｄａ）属、例えば、カンジダ・シュードトロピカリス（Ｃａｎｄｉｄａ ｐｓｅｕｄ
ｏｔｒｏｐｉｃａｌｉｓ）及びカンジダ・ブラシカ（Ｃａｎｄｉｄａ ｂｒａｓｓｉｃａ
ｅ）、ピキアスティピティス（Ｐｉｃｈｉａ ｓｔｉｐｉｔｉｓ）（カンジダシュハーテ
の親類）；クラビスポラ（Ｃｌａｖｉｓｐｏｒａ）属、例えば、クラビスポラ・ルシタニ
エ（Ｃｌａｖｉｓｐｏｒａ ｌｕｓｉｔａｎｉａｅ）種及びクラビスポラ・オプンティア
エ（Ｃｌａｖｉｓｐｏｒａ ｏｐｕｎｔｉａｅ）種；パキソレン（Ｐａｃｈｙｓｏｌｅｎ
）属、例えば、パキソレン・タンノフィルス（Ｐａｃｈｙｓｏｌｅｎ ｔａｎｎｏｐｈｉ
ｌｕｓ）種；ブレタノミセス（Ｂｒｅｔａｎｎｏｍｙｃｅｓ）属、例えば、ブレタノミセ
ス・クラウセニイ（Ｂｒｅｔａｎｎｏｍｙｃｅｓ ｃｌａｕｓｅｎｉｉ）種の株を含む（
Ｐｈｉｌｉｐｐｉｄｉｓ， Ｇ．Ｐ．， １９９６， Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｂｉｏｃｏ
ｎｖｅｒｓｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｉｎ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｎ Ｂｉｏｅ
ｔｈａｎｏｌ： Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ， Ｗｙｍａ
ｎ，Ｃ．Ｅ．， ｅｄ．， Ｔａｙｌｏｒ ＆ Ｆｒａｎｃｉｓ， Ｗａｓｈｉｎｇｔｏ
ｎ， ＤＣ， １７９−２１２）。他の適切な微生物は、例えば、ザイモモナス・モビリ
ス（Ｚｙｍｏｍｏｎａｓ ｍｏｂｉｌｉｓ）、クロストリジウム・サーモセラム（Ｃｌｏ
ｓｔｒｉｄｉｕｍ ｔｈｅｒｍｏｃｅｌｌｕｍ） （Ｐｈｉｌｉｐｐｉｄｉｓ， １９９
６、上記）、クロストリジウム・サッカロブチルアセトニカム（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ
ｓａｃｃｈａｒｏｂｕｔｙｌａｃｅｔｏｎｉｃｕｍ）、クロストリジウム・サッカロブ
チリカム（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｓａｃｃｈａｒｏｂｕｔｙｌｉｃｕｍ）、クロスト
リジウム・プニセウム（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ Ｐｕｎｉｃｅｕｍ）、クロストリジウ
ム・ベイジェリンキ（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｂｅｉｊｅｒｎｃｋｉｉ）、クロストリ
ジウム・アセトブチリカム（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ａｃｅｔｏｂｕｔｙｌｉｃｕｍ）
、モニリエラ・ポリニス（Ｍｏｎｉｌｉｅｌｌａ ｐｏｌｌｉｎｉｓ）、ヤロウイア・リ
ポリティカ（Ｙａｒｒｏｗｉａ ｌｉｐｏｌｙｔｉｃａ）、オーレオバシディウム属、ト
リコスポロノイデス属、トリゴノプシス・バリアビリス（Ｔｒｉｇｏｎｏｐｓｉｓ ｖａ
ｒｉａｂｉｌｉｓ）、トリコスポロン属、Ｍｏｎｉｌｉｅｌｌａａｃｅｔｏａｂｕｔａｎ
ｓ、シロソウメンタケ科、カンジダ・マグノリア（Ｃａｎｄｉｄａ ｍａｇｎｏｌｉａｅ
）、クロボキン綱（Ｕｓｔｉｌａｇｉｎｏｍｙｃｅｔｅｓ）、プセウドジマツクバエンシ
ス（Ｐｓｅｕｄｏｚｙｍａ ｔｓｕｋｕｂａｅｎｓｉｓ）、チゴサッカロミセス属の酵母
種、デバリオマイセス、ハンゼヌラ及びピキア、及び、ｄｅｍａｔｉｏｉｄ属トルラの菌
類を含む。

市販の酵母は、例えば、Ｒｅｄ Ｓｔａｒ（登録商標）／Ｌｅｓａｆｆｒｅ Ｅｔｈａ
ｎｏｌ Ｒｅｄ （Ｒｅｄ Ｓｔａｒ／Ｌｅｓａｆｆｒｅ， ＵＳＡから入手可能）、Ｆ
ＡＬＩ（登録商標）（Ｆｌｅｉｓｃｈｍａｎｎ’ｓ Ｙｅａｓｔ， ａ ｄｉｖｉｓｉｏ
ｎ ｏｆ Ｂｕｒｎｓ Ｐｈｉｌｉｐ Ｆｏｏｄ Ｉｎｃ．， ＵＳＡから入手可能）、
ＳＵＰＥＲＳＴＡＲＴ（登録商標）（Ａｌｌｔｅｃｈ、現在はＬａｌｅｍａｎｄから入手
可能）、ＧＥＲＴ ＳＴＲＡＮＤ（登録商標）（Ｇｅｒｔ Ｓｔｒａｎｄ ＡＢ， Ｓｗ
ｅｄｅｎから入手可能）及び、ＦＥＲＭＯＬ（登録商標）（ＤＳＭ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉ
ｅｓから入手可能）を含む。

栄養素パッケージ成分
上述のように、糖化及び／又は発酵の間、システム中に栄養素パッケージを含むことが
好ましくあり得る。好ましい栄養素パッケージは、食品ベースの栄養源、窒素源及び、場
合によっては、例えば、リンなどの他の成分を含む。適切な食品ベースの栄養源は、上述
のもの及び、多数の他のものを含む、穀物及び野菜を含む。食品ベースの栄養源は、二つ
以上の穀物及び／又は野菜の混合物を含み得る。そのような栄養源及びパッケージは、上
記で参照により本明細書にその全体が組み込まれる。米国特許出願第１３／１８４，１３
８号明細書に開示されている。

栄養素を放出するための酵素
食品ベースの栄養源が利用される場合、糖化及び／又は発酵混合物が更に、栄養素、例
えば、窒素、アミノ酸、及び脂質を食品ベースの栄養源から放出するために選択された酵
素システムを含むことが望ましい。例えば、酵素システムは、アミラーゼ、プロテアーゼ
及びそれらの混合物から成る群から選択される、一つ以上の酵素を含み得る。そのような
システムは、参照によりその全体が本明細書中に組み込まれる、米国特許出願第１３／１
８４，１３８号明細書に開示されている。

燃料電池
本明細書に記載の方法が、糖溶液又は懸濁液を生成する場合、本溶液又は懸濁液は、そ
の後、燃料電池に使用することができる。例えば、セルロース又はリグノセルロース由来
の糖を利用する燃料電池は、参照によりその開示全体が本明細書に組み込まれる、２０１
１年１２月２２日に出願された、米国仮出願番号第６１／５７９，５６８号明細書に開示
されている。

他の実施形態
本発明の多数の実施形態を記載してきた。それにもかかわらず、様々な改変が、本明細
書の精神及び範囲から逸脱することなくなされ得ることが理解されるであろう。

例えば、本明細書に記載の全てのプロセスは一つの物理的な位置において実施すること
が可能である一方、いくつかの実施形態において、プロセスは、複数の場所で完結するこ
とができ、及び／又は、輸送中に実施することができる。
従って、他の実施形態は、以下の請求項の範囲内である。

Claims (33)

1. 高い充填剤含有量の紙を提供することと、それを糖化剤と組み合わせることとを含む、
   糖を生成する方法。
2. 前記充填剤含有量が、少なくとも２０重量％である、請求項１に記載の方法。
3. 前記紙が、少なくとも８重量％の灰分含有量を有する、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記紙が、印刷用インクを更に含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記紙が雑誌形態である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 食品ベースの栄養源を前記混合物へ加えることを更に含む、請求項１〜５のいずれか一
   項に記載の方法。
7. 微生物を前記紙へ加え、生成物又は中間体を生成することを更に含む、請求項１〜６の
   いずれか一項に記載の方法。
8. 前記食品ベースの栄養源が、穀物、野菜、穀物の残留物、野菜の残留物、及びそれらの
   混合物から成る群から選択される、請求項６に記載の方法。
9. 前記生成物が、水素、アルコール類、有機酸、炭化水素、及びそれらの混合物から成る
   群から選択した燃料を含む、請求項７に記載の方法。
10. 前記微生物が、酵母及び／又は細菌を含む、請求項７に記載の方法。
11. 前記紙を、物理的に処理することを更に含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の
    方法。
12. 前記糖を処理することを更に含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 処理が、前記糖からキシロース及び／又はグルコースを分離することを含む、請求項１
    ２に記載の方法。
14. 糖化が、約３．８〜４．２のｐＨで行われる、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の
    方法。
15. 前記物理的処理が、前記紙の嵩密度を低減するため、及び／又は、前記紙のＢＥＴ表面
    積を増加させるために、機械的に前記紙を処理することを含む、請求項１１に記載の方法
    。
16. 前記食品ベースの栄養源が、小麦、オート麦、大麦、大豆、エンドウ豆、マメ科牧草類
    、ジャガイモ、トウモロコシ、コメぬか、コーンミール、小麦フスマ、及びそれらの混合
    物から成る群から選択される、請求項６に記載の方法。
17. 少なくとも３５ポンドの秤量を有する紙を提供することと、それを糖化剤と組み合わせ
    ることとを含む、糖を生成する方法。
18. 前記紙が、３５ポンド〜３３０ポンドの秤量を有する、請求項１７に記載の方法。
19. 前記充填剤含有量が、１０重量％以上である、請求項１７又は１８に記載の方法。
20. 前記紙が、少なくとも８重量％の灰分含有量を有する、請求項１７〜１９のいずれか一
    項に記載の方法。
21. 前記紙が、更に印刷用インクを含む、請求項１７〜２０のいずれか一項に記載の方法。
22. 前記紙が、雑誌形態である、請求項１７〜２１のいずれか一項に記載の方法。
23. 前記混合物へ、食品ベースの栄養源を加えることを更に含む、請求項１７〜２２のいず
    れか一項に記載の方法。
24. 前記紙へ微生物を加えることと、生成物又は中間体を生成することとを更に含む、請求
    項１７〜２３のいずれか一項に記載の方法。
25. 前記食品ベースの栄養源が、穀物、野菜、穀物の残留物、野菜の残留物及びこれらの混
    合物から成る群から選択される、請求項２３に記載の方法。
26. 前記生成物が、水素、アルコール類、有機酸、炭化水素及びそれらの混合物から成る群
    から選択された燃料を含む、請求項２４に記載の方法。
27. 前記微生物が、酵母及び／又は細菌を含む、請求項２４に記載の方法。
28. 前記紙を物理的に処理することを更に含む、請求項１７〜２７のいずれか一項に記載の
    方法。
29. 前記糖を処理することを更に含む、請求項１７〜２８のいずれか一項に記載の方法。
30. 処理が、前記糖から、キシロース及び／又はグルコースを分離することを含む、請求項
    ２９に記載の方法。
31. 糖化が、約３．８〜４．２のｐＨで行われる、請求項１７〜３０のいずれか一項に記載
    の方法。
32. 前記物理的処理が、前記紙の嵩密度を低減するため、及び／又は、前記紙のＢＥＴ表面
    積を増加させるために、前記紙を機械的に処理することを含む、請求項２８に記載の方法
    。
33. 前記食品ベースの栄養源が、小麦、オート麦、大麦、大豆、エンドウ豆、マメ科牧草類
    、ジャガイモ、トウモロコシ、コメぬか、コーンミール、小麦フスマ、及びそれらの混合
    物から成る群から選択される、請求項２３に記載の方法。

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