JPWO2014038596A1 - 可溶性シリカを含んだフルボ酸鉄資材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、可溶性シリカを含んだフルボ酸鉄資材を安定的に、安価に製造する方法を提供する。本発明の製造方法は、有機廃棄物を発酵・殺菌処理によりフルボ酸が生成した発酵処理物へシリカ鉄から成る液体物質を混合し、熟成処理中に有機廃棄物の発酵・殺菌過程で生成するフルボ酸とシリカ鉄系の鉄成分とキレート反応することで、可溶性シリカを含んだフルボ酸鉄資材を安定的に安価に製造する。有機廃棄物が製紙スラッジおよび／または木屑であり、シリカ鉄からなる物質を有機廃棄物１ｋｇに対して５０ｍｇ〜７０００ｍｇ混合して熟成する。製造されたフルボ酸鉄含有物へバチルス菌を混合してもよい。
Description
本発明は、可溶性シリカを含んだフルボ酸鉄含有物の製造方法に関し、特に、海、河川、干潟、養殖場、池・湖沼などの水域及び土壌又は砂漠へフルボ酸鉄を供給し、藻場の再生と河口や干潟の堆積物の分解による砂地化、養殖場、池、湖沼の水質浄化を改善したり、土壌及び砂漠へ混合使用することで土壌改良及び植物の生育の促進及び砂漠を緑化したりすることが可能な可溶性シリカを含んだフルボ酸鉄資材の製造方法に関する。
フルボ酸鉄は自然界では植物の葉や茎の部分が腐植してできた腐植物質中にフルボ酸ができ、これが土中の無酸素状態の中で水に溶けている鉄とキレート作用により、結びついてフルボ酸鉄が生成する。このフルボ酸鉄は河川により海へ運ばれ、植物プランクトンや海藻の生育に寄与する。最近ではこのフルボ酸鉄は海の磯焼け防止、海底の堆積物の分解河川を浄化することが報告されている。
また、魚場ではシリカ欠損、濁水流入、鉄欠損等が水産資源に与える影響も指摘されている。
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自然界においては、フルボ酸と鉄との出会いは偶然性に支配されまた、特許文献１，２の方法では、フルボ酸鉄の生成量も不明で、その生成量をコントロールすることは困難で、フルボ酸鉄含有物質を安定して供給できず、製造コストも高く、シリカ欠損の問題も解決できないという課題がある。
また、バチルス菌も水質浄化及び海底の低質浄化にも効果があることがいわれている。しかし、これ単独では効果にバラツキが有り、フルボ酸鉄との併用が必要とされていた。
そこで、本発明は、可溶性シリカを含んだフルボ酸鉄資材を安定的に、安価に製造する方法を提供するものである。
本願請求項１の発明は、有機廃棄物の発酵・殺菌処理によりフルボ酸が生成した発酵処理物へシリカ鉄系からなる液体物質を混合・熟成することを特徴とするフルボ酸鉄含有物の製造方法である。
本願請求項２の発明は、前記有機廃棄物が製紙スラッジおよび／または木屑,竹粉であることを特徴とする請求項１に記載のフルボ酸鉄含有物の製造方法である。
本願請求項３の発明は、シリカ鉄からなる物質を有機廃棄物１ｋｇに対して、５０ｍｇ〜７０００ｍｇの範囲で混合して、熟成することを特徴とする請求項１又は２に記載のフルボ酸鉄含有物の製造方法である。
本願請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のフルボ酸鉄含有物の製造方法で製造されたフルボ酸鉄含有物へバチルス菌を混合することを特徴とするバイオ・フルボ酸鉄含有物の製造方法である。
本発明では、有機廃棄物を発酵・殺菌処理したものにシリカ鉄から成る液体物質を混合し、熟成処理中に有機廃棄物の発酵・殺菌過程で生成するフルボ酸とシリカ鉄系の鉄成分とキレート反応することで、可溶性シリカを含んだフルボ酸鉄資材を安定的に、安価に製造する。
本発明の有機廃棄物の発酵・殺菌処理品とは、コンポスト製造時に木屑又は竹粉を原料にした市販の製品を利用出来、又は、製紙排水処理工程で、シリカ鉄系凝集剤を利用して製造される製紙スラッジをキノコの廃培地を発酵促進剤として混合し、発酵処理したものが有効に利用できる。発酵処理工程で、有害微生物を殺したりあるいは不活性にしたりするには、発酵温度と暴露時間が大切であり、例えば、５５℃以上、３日間以上曝すことでコンポストが製造される。
シリカ鉄系からなる液体物質は市販されている、鉄とシリカを主成分としたシリカ鉄凝集剤（商品名：ＰＳＩ）を使用することで、可溶性のシリカ及び鉄を供給して容易に水中及び土壌中に、可溶性シリカ及びフルボ酸鉄を溶出し、海、河川の環境改善効果と植物の生育効果に有効に働くことになる。
有機廃棄物の発酵・殺菌処理品へのシリカ鉄系液体物質の添加量は、有機廃棄物の質量（ｋｇ）当り、５０ｍｇ／ｋｇから７０００ｍｇ／ｋｇの範囲で添加し、最適には５００ｍｇ／ｋｇから５０００ｍｇ／ｋｇ添加する。
添加量が５０ｍｇ／ｋｇ未満の場合は、可溶性鉄の量が不足し、水質浄化効果が劣る。また、７０００ｍｇ／ｋｇを超えて添加すると、フルボ酸鉄含有資材のｐＨ値が低下し、植物への生育にも影響し、コストも高くなる。
このフルボ酸鉄資材はフルボ酸と鉄の含有割合は鉄／フルボ酸の成分比率が質量比で１〜５％でフルボ酸がリッチな状態である。そこで、持続性を持たせるために、市販の鉄分を混合してもよい。
また、バチルス菌を併用する場合、フルボ酸鉄とハイブリットにするバチルス菌は、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ・Ｂａｃｉｌｌｕｓ ａａｍｙｌｏｌｉｑｕｅｆａｃｉｅｎｓ・Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｐｕｍｉｌｕｓ・Ｂａｃｉｉｌｌｕｓ ｌｉｃｈｅｎｉｆｏｒｍｉｓ・Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｔｈｕｒｉｎｇｉｅｎｓｉｓ 等を使用することができ、バチルス菌の有機物分解能力やセルロース分解能力とフルボ酸鉄の光フェントン反応を利用した相乗効果が発揮できる。
フルボ酸鉄の光フェントン反応は、非特許文献２に記載されているように、まずフルボ酸が光反応により、水中の溶存している酸素と光反応し、過酸化水素を生成し、この過酸化水素とフルボ酸鉄中の２価鉄イオンとで光フェントン反応を起こし、ヒドロパーオキシドラジカルが生成する。このヒドロパーオキシドラジカルが強力な酸化作用のために、硫化物等を含む有機化合物を酸化分解する。このために海底の堆積物のヘドロ等が分解し、砂地化して行く。
この時に、２価鉄イオンは３価鉄イオンになるが、フルボ酸と光エネルギーにより、還元され、２価鉄イオンに戻り、これが水中で繰り返し、起こり、硫化物有機化合物を分解して、水質及び底質の浄化をして行く。
本発明によれば、水中に可溶性シリカ及びフルボ酸鉄を良好に供給することで、水質及び海底の底質の浄化や藻場の再生を促進し、水質環境を改善することができる。
また、有機廃棄物の発酵・殺菌処理物を使用することで、土壌へ使用した場合は、フルボ酸鉄、シリカ、窒素、リンを供給でき、植物の生育促進に効果がある。
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、フルボ酸鉄の分析は株式会社 日本食品機能分析研究所へ依頼して分析した。また、フルボ酸鉄含有資材からの溶出成分は、株式会社久留米リサーチパークのＩＣＰ−ＭＳ分析装置を使用して分析した。
[実施例１]
有限会社土壌微生物研究所で市販されている木屑を使用した汚泥発酵肥料１０トンに シリカ鉄系液体物質（タイキ薬品工業株式会社製のＰＳＩ−０２５）を５ｋｇ噴霧混合し、２０日間倉庫で熟成した。
有限会社土壌微生物研究所で市販されている木屑を使用した汚泥発酵肥料１０トンに シリカ鉄系液体物質（タイキ薬品工業株式会社製のＰＳＩ−０２５）を５ｋｇ噴霧混合し、２０日間倉庫で熟成した。
この熟成品をＰＥＴボトルへ入れ、混合物濃度５０（ｇ／１００ｍＬ）の濃度で光の当るところで、常温で２０日間放置した後の上澄み液を５Ａの濾紙で濾過したものを 株式会社 日本食品機能分析研究所でフルボ酸と可溶性鉄を分析した。また、上澄み液中の可溶性シリカはＩＣＰ−ＭＳ分析装置にて分析した。その結果を表１に示す。この結果、フルボ酸２４００（ｍｇ／Ｌ）、可溶性鉄３９（ｍｇ／Ｌ）、可溶性シリカ１０５（ｍｇ／Ｌ）生成していることが解った。
このフルボ酸鉄・シリカ含有物を生分解性袋（ユニチカ製 テラマック土嚢袋）に１５ｋｇ（フルボ酸鉄・シリカ資材７．５ｋｇ，海砂７．５ｋｇ）入れ、伊万里湾の海底堆積物（ヘドロ）がある場所へ設置面積１００ｍ２に５ｍ間隔で、５個 設置したところ、３ヶ月後にはヘドロが分解し、低質土の高さが１０ｃｍから２０ｃｍ低下し、砂地化出来ることが解った。具体的には図１に示すように、本件資材設置時はヘドロが厚く、長靴だけでは歩けず、補助箱を使わないと歩行できない状況であったが、設置３ヶ月経過後にはヘドロが減少し、砂地化して長靴だけで歩行可能となった。このヘドロの分解の評価は、福岡大学工学部社会デザイン学科が平成２４年度３月の土木学会西部支部研究発表会（フルボ酸鉄を用いたヘドロ浄化に関する実証研究〜カブトガニ再生に向けた伊万里湾での取組み〜福岡大学工学部 坂田早、山崎惟義、渡辺亮一、伊豫岡宏樹、三光株式会社 古賀義明）で発表した。ヘドロの分解はフルボ酸鉄による光フェントン反応で分解され、浮泥化し、潮の満ち引きにより、浮泥が流されて、少しずつ標高が低下して行ったものと考えている。
[実施例２]
シリカ鉄系液体物質を１２．５ｋｇ噴霧した以外は、実施例１と同様にして製造した。この製造品を固形分濃度２０（ｇ／１００ｍＬ）にした以外は同様にして、上澄み液を作成した。その分析結果を表１に示す。フルボ酸９８０（ｍｇ／Ｌ）、可溶性鉄３２（ｍｇ／Ｌ）、可溶性シリカ７８（ｍｇ／Ｌ）であった。このフルボ酸鉄含有物を、実施例１と同様に、麻袋に１０ｋｇ入れ、伊万里湾の海底堆積物（ヘドロ）がある場所へ設置したところ、３ヶ月後にはヘドロが分解し、砂地化できることが解った。
シリカ鉄系液体物質を１２．５ｋｇ噴霧した以外は、実施例１と同様にして製造した。この製造品を固形分濃度２０（ｇ／１００ｍＬ）にした以外は同様にして、上澄み液を作成した。その分析結果を表１に示す。フルボ酸９８０（ｍｇ／Ｌ）、可溶性鉄３２（ｍｇ／Ｌ）、可溶性シリカ７８（ｍｇ／Ｌ）であった。このフルボ酸鉄含有物を、実施例１と同様に、麻袋に１０ｋｇ入れ、伊万里湾の海底堆積物（ヘドロ）がある場所へ設置したところ、３ヶ月後にはヘドロが分解し、砂地化できることが解った。
［実施例３］
シリカ鉄系液体物質を２５ｋｇ使用した以外は 実施例１と同様に製造した。製造した製品は実施例２と同様な濃度で、上澄み液を作成した。その分析結果を表１に示す。フルボ酸９９０（ｍｇ／Ｌ）、可溶性鉄４５（ｍｇ／Ｌ）、可溶性シリカ８４（ｍｇ／Ｌ）で有った。このフルボ酸鉄含有物を、実施例１と同様に、麻袋に１０ｋｇ入れ、伊万里湾の海底堆積物（ヘドロ）がある場所へ設置したところ、３ヶ月後にはヘドロが分解し、砂地化できることが解った。
シリカ鉄系液体物質を２５ｋｇ使用した以外は 実施例１と同様に製造した。製造した製品は実施例２と同様な濃度で、上澄み液を作成した。その分析結果を表１に示す。フルボ酸９９０（ｍｇ／Ｌ）、可溶性鉄４５（ｍｇ／Ｌ）、可溶性シリカ８４（ｍｇ／Ｌ）で有った。このフルボ酸鉄含有物を、実施例１と同様に、麻袋に１０ｋｇ入れ、伊万里湾の海底堆積物（ヘドロ）がある場所へ設置したところ、３ヶ月後にはヘドロが分解し、砂地化できることが解った。
[実施例４]
竹を粉砕処理した後、常温で２０日間熟成した竹粉１０ｋｇに実施例１と同様にシリカ・鉄系液体物質（タイキ薬品工業製ＰＳＩ−０２５）を５０ｇ混合（５０００ｐｐｍ）し、ポリ袋に入れ、３０日間常温熟成発酵してフルボ酸鉄含有物を製造した。この製造物中のフルボ酸、鉄を日本食品機能分析研究所で測定した結果、フルボ酸５９（ｇ／ｋｇ），可溶性鉄４１０（ｍｇ／ｋｇ）が生成していることが解った。可溶性シリカはこの資材２０ｇを水道水２００ｍＬに１６日間、常温で浸漬させ、抽出した液をＩＣＰ−Ｍｓ分析装置でシリカ濃度を測定した。その結果、可溶性シリカ濃度は２２（ｍｇ／Ｌ）で有った。測定結果を表２に示す。河川水で、アオコが発生した水１０Ｌへ、フルボ酸鉄・シリカを含有したサンプル１００ｇを生分解性の袋へ入れ、流れの中に沈めたら、水の濁度が２０から１０以下に低下し、アオコの発生も見られなくなった。
竹を粉砕処理した後、常温で２０日間熟成した竹粉１０ｋｇに実施例１と同様にシリカ・鉄系液体物質（タイキ薬品工業製ＰＳＩ−０２５）を５０ｇ混合（５０００ｐｐｍ）し、ポリ袋に入れ、３０日間常温熟成発酵してフルボ酸鉄含有物を製造した。この製造物中のフルボ酸、鉄を日本食品機能分析研究所で測定した結果、フルボ酸５９（ｇ／ｋｇ），可溶性鉄４１０（ｍｇ／ｋｇ）が生成していることが解った。可溶性シリカはこの資材２０ｇを水道水２００ｍＬに１６日間、常温で浸漬させ、抽出した液をＩＣＰ−Ｍｓ分析装置でシリカ濃度を測定した。その結果、可溶性シリカ濃度は２２（ｍｇ／Ｌ）で有った。測定結果を表２に示す。河川水で、アオコが発生した水１０Ｌへ、フルボ酸鉄・シリカを含有したサンプル１００ｇを生分解性の袋へ入れ、流れの中に沈めたら、水の濁度が２０から１０以下に低下し、アオコの発生も見られなくなった。
［実施例５］
実施例４と同様に製造したフルボ酸鉄・シリカ含有資材に既出３種のバチルス菌（１×１０８ｃｆｕ／ｇ）濃度の芽胞菌を均等混合し、１ｇを添加して、ポリ袋に入れて、３０日間常温熟成した。この製品中のフルボ酸、鉄及びシリカ濃度を測定した結果、フルボ酸５８（ｇ／ｋｇ），可溶性鉄３６０（ｍｇ／ｋｇ）が生成していることが解った。また、可溶性シリカは２０（ｍｇ／Ｌ）で有った。測定結果を表２に示す。河川水での効果は実施例４と同じであった。
実施例４と同様に製造したフルボ酸鉄・シリカ含有資材に既出３種のバチルス菌（１×１０８ｃｆｕ／ｇ）濃度の芽胞菌を均等混合し、１ｇを添加して、ポリ袋に入れて、３０日間常温熟成した。この製品中のフルボ酸、鉄及びシリカ濃度を測定した結果、フルボ酸５８（ｇ／ｋｇ），可溶性鉄３６０（ｍｇ／ｋｇ）が生成していることが解った。また、可溶性シリカは２０（ｍｇ／Ｌ）で有った。測定結果を表２に示す。河川水での効果は実施例４と同じであった。
［比較例１］
実施例１で使用した木屑使用発酵汚泥肥料を固形分濃度３０（ｇ／１００ｍＬ）の濃度で上澄み液を作成し、分析した結果を表１に示す。この結果、フルボ酸は５１０（ｍｇ／Ｌ）生成していたが、可溶性鉄は１．６（ｍｇ／Ｌ）と汚泥から持ち込まれたものしか検出出来なかった。このフルボ酸鉄含有物を、麻袋に１０ｋｇ入れ、伊万里湾の海底堆積物（ヘドロ）がある場所へ設置したが、ヘドロの分解は見られなかった。
実施例１で使用した木屑使用発酵汚泥肥料を固形分濃度３０（ｇ／１００ｍＬ）の濃度で上澄み液を作成し、分析した結果を表１に示す。この結果、フルボ酸は５１０（ｍｇ／Ｌ）生成していたが、可溶性鉄は１．６（ｍｇ／Ｌ）と汚泥から持ち込まれたものしか検出出来なかった。このフルボ酸鉄含有物を、麻袋に１０ｋｇ入れ、伊万里湾の海底堆積物（ヘドロ）がある場所へ設置したが、ヘドロの分解は見られなかった。
［比較例２］
実施例４の竹粉だけを発酵熟成したものを日本食品機能分析研究所で分析した結果、フルボ酸が４８（ｇ／ｋｇ・ｄｒｙ），可溶性鉄が４（ｍｇ／ｋｇ・ｄｒｙ）で有った。この竹粉だけを発酵処理したものを固形分濃度１０（ｇ／１００ｍＬ）で１６日間常温放置し、抽出した上澄み液中の可溶性シリカを分析した結果、２３（ｍｇ／Ｌ）で有った。その結果を表２に示す。
実施例４の竹粉だけを発酵熟成したものを日本食品機能分析研究所で分析した結果、フルボ酸が４８（ｇ／ｋｇ・ｄｒｙ），可溶性鉄が４（ｍｇ／ｋｇ・ｄｒｙ）で有った。この竹粉だけを発酵処理したものを固形分濃度１０（ｇ／１００ｍＬ）で１６日間常温放置し、抽出した上澄み液中の可溶性シリカを分析した結果、２３（ｍｇ／Ｌ）で有った。その結果を表２に示す。
本発明は、可溶性シリカを含んだフルボ酸鉄含有物の製造方法に関し、特に、海、河川、干潟、養殖場、池・湖沼などの水域及び土壌又は砂漠へフルボ酸鉄を供給し、藻場の再生と河口や干潟の堆積物の分解による砂地化、養殖場、池、湖沼の水質浄化を改善したり、土壌及び砂漠へ混合使用することで土壌改良及び植物の生育の促進及び砂漠を緑化したりすることが可能な可溶性シリカを含んだフルボ酸鉄資材の製造方法に関する。
フルボ酸鉄は自然界では植物の葉や茎の部分が腐植してできた腐植物質中にフルボ酸ができ、これが土中の無酸素状態の中で水に溶けている鉄とキレート作用により、結びついてフルボ酸鉄が生成する。このフルボ酸鉄は河川により海へ運ばれ、植物プランクトンや海藻の生育に寄与する。最近ではこのフルボ酸鉄は海の磯焼けを防止し、海底の堆積物を分解し、河川を浄化することが報告されている。
また、魚場ではシリカ欠損、濁水流入、鉄欠損等が水産資源に与える影響も指摘されている。
畠山重篤，森は海の恋人
福島正巳，有害化学物質の化学形態変化に及ぼす腐植物質の影響 ＮＩＲＥ ニュース ２０００年９月
村岡浩爾他，運輸省第三港湾建設局室内実験結果 底質浄化工法検討調査報告書
社団法人 海と渚環境美化推進機構，平成２２年度 魚場環境・生物多様性保全にかかる植樹活動等森づくり調査報告書
自然界においては、フルボ酸と鉄との出会いは偶然性に支配され、また、特許文献１，２の方法では、フルボ酸鉄の生成量も不明で、その生成量をコントロールすることは困難で、フルボ酸鉄含有物質を安定して供給できず、製造コストも高く、シリカ欠損の問題も解決できないという課題がある。
また、バチルス菌も水質浄化及び海底の低質浄化にも効果があることがいわれている。しかし、これ単独では効果にバラツキが有り、フルボ酸鉄との併用が必要とされていた。
そこで、本発明は、可溶性シリカを含んだフルボ酸鉄資材を安定的に、安価に製造する方法を提供するものである。
本願請求項１の発明は、有機廃棄物の発酵・殺菌処理によりフルボ酸が生成した発酵処理物へシリカ鉄からなる液体物質を混合・熟成することを特徴とするフルボ酸鉄含有物の製造方法である。
本願請求項２の発明は、前記有機廃棄物が製紙スラッジおよび／または木屑,竹粉であることを特徴とする請求項１に記載のフルボ酸鉄含有物の製造方法である。
本願請求項３の発明は、シリカ鉄からなる液体物質を有機廃棄物１ｋｇに対して、５０ｍｇ〜７０００ｍｇの範囲で混合して、熟成することを特徴とする請求項１又は２に記載のフルボ酸鉄含有物の製造方法である。
本願請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のフルボ酸鉄含有物の製造方法で製造されたフルボ酸鉄含有物へバチルス菌を混合することを特徴とするバイオ・フルボ酸鉄含有物の製造方法である。
本発明では、有機廃棄物を発酵・殺菌処理したものにシリカ鉄から成る液体物質を混合し、熟成処理中に有機廃棄物の発酵・殺菌過程で生成するフルボ酸とシリカ鉄の鉄成分がキレート反応することで、可溶性シリカを含んだフルボ酸鉄資材を安定的に、安価に製造する。
本発明の有機廃棄物の発酵・殺菌処理品とは、コンポスト製造時に木屑又は竹粉を原料にした市販の製品を利用出来、又は、製紙排水処理工程で、シリカ鉄系凝集剤を利用して製造される製紙スラッジをキノコの廃培地を発酵促進剤として混合し、発酵処理したものが有効に利用できる。発酵処理工程で、有害微生物を殺したりあるいは不活性にしたりするには、発酵温度と暴露時間が大切であり、例えば、５５℃以上、３日間以上曝すことでコンポストが製造される。
シリカ鉄からなる液体物質は市販されている、鉄とシリカを主成分としたシリカ鉄凝集剤（商品名：ＰＳＩ）を使用することで、可溶性のシリカ及び鉄を供給して容易に水中及び土壌中に、可溶性シリカ及びフルボ酸鉄を溶出し、海、河川の環境改善効果と植物の生育効果に有効に働くことになる。
有機廃棄物の発酵・殺菌処理品へのシリカ鉄からなる液体物質の添加量は、有機廃棄物の質量（ｋｇ）当り、５０ｍｇ／ｋｇから７０００ｍｇ／ｋｇの範囲で添加し、最適には５００ｍｇ／ｋｇから５０００ｍｇ／ｋｇ添加する。
添加量が５０ｍｇ／ｋｇ未満の場合は、可溶性鉄の量が不足し、水質浄化効果が劣る。また、７０００ｍｇ／ｋｇを超えて添加すると、フルボ酸鉄含有資材のｐＨ値が低下し、植物への生育にも影響し、コストも高くなる。
このフルボ酸鉄資材はフルボ酸と鉄の含有割合は鉄／フルボ酸の成分比率が質量比で１〜５％でフルボ酸がリッチな状態である。そこで、持続性を持たせるために、市販の鉄分を混合してもよい。
また、バチルス菌を併用する場合、フルボ酸鉄とハイブリットにするバチルス菌は、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ・Ｂａｃｉｌｌｕｓ ａｍｙｌｏｌｉｑｕｅｆａｃｉｅｎｓ・Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｐｕｍｉｌｕｓ・Ｂａｃｉｉｌｌｕｓ ｌｉｃｈｅｎｉｆｏｒｍｉｓ・Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｔｈｕｒｉｎｇｉｅｎｓｉｓ 等を使用することができ、バチルス菌の有機物分解能力やセルロース分解能力とフルボ酸鉄の光フェントン反応を利用した相乗効果が発揮できる。
フルボ酸鉄の光フェントン反応は、非特許文献２に記載されているように、まずフルボ酸が光反応により、水中の溶存している酸素と光反応し、過酸化水素を生成し、この過酸化水素とフルボ酸鉄中の２価鉄イオンとで光フェントン反応を起こし、ヒドロパーオキシドラジカルが生成する。このヒドロパーオキシドラジカルが強力な酸化作用のために、硫化物等を含む有機化合物を酸化分解する。このために海底の堆積物のヘドロ等が分解し、砂地化して行く。
この時に、２価鉄イオンは３価鉄イオンになるが、フルボ酸と光エネルギーにより、還元され、２価鉄イオンに戻り、これが水中で繰り返し起こり、硫化物有機化合物を分解して、水質及び底質の浄化をして行く。
本発明によれば、水中に可溶性シリカ及びフルボ酸鉄を良好に供給することで、水質及び海底の底質の浄化や藻場の再生を促進し、水質環境を改善することができる。
また、有機廃棄物の発酵・殺菌処理物を使用することで、土壌へ使用した場合は、フルボ酸鉄、シリカ、窒素、リンを供給でき、植物の生育促進に効果がある。
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、フルボ酸鉄の分析は株式会社 日本食品機能分析研究所へ依頼して分析した。また、フルボ酸鉄含有資材からの溶出成分は、株式会社久留米リサーチパークのＩＣＰ−ＭＳ分析装置を使用して分析した。
[実施例１]
有限会社土壌微生物研究所で市販されている木屑を使用した汚泥発酵肥料１０トンに シリカ鉄からなる液体物質（タイキ薬品工業株式会社製のＰＳＩ−０２５）を５ｋｇ噴霧混合し、２０日間倉庫で熟成した。
有限会社土壌微生物研究所で市販されている木屑を使用した汚泥発酵肥料１０トンに シリカ鉄からなる液体物質（タイキ薬品工業株式会社製のＰＳＩ−０２５）を５ｋｇ噴霧混合し、２０日間倉庫で熟成した。
この熟成品をＰＥＴボトルへ入れ、混合物濃度５０（ｇ／１００ｍｌ）の濃度で光の当るところで、常温で２０日間放置した後の上澄み液を５Ａの濾紙で濾過したものを 株式会社 日本食品機能分析研究所でフルボ酸と可溶性鉄を分析した。また、上澄み液中の可溶性シリカはＩＣＰ−ＭＳ分析装置にて分析した。その結果を表１に示す。この結果、フルボ酸２４００（ｍｇ／Ｌ）、可溶性鉄３９（ｍｇ／Ｌ）、可溶性シリカ１０５（ｍｇ／Ｌ）を生成していることが解った。
このフルボ酸鉄・シリカ含有物を生分解性袋（ユニチカ製 テラマック土嚢袋）に１５ｋｇ（フルボ酸鉄・シリカ資材７．５ｋｇ，海砂７．５ｋｇ）入れ、伊万里湾の海底堆積物（ヘドロ）がある場所へ設置面積１００ｍ２に５ｍ間隔で、５個 設置したところ、３ヶ月後にはヘドロが分解し、低質土の高さが１０ｃｍから２０ｃｍ低下し、砂地化出来ることが解った。具体的には図１に示すように、本件資材設置時はヘドロが厚く、長靴だけでは歩けず、補助箱を使わないと歩行できない状況であったが、設置３ケ月経過後にはヘドロが減少し、砂地化して長靴だけで歩行可能となった。このへドロの分解の評価は、福岡大学工学部社会デザイン学科が平成２４年度３月の土木学会西部支部研究発表会（フルボ酸鉄を用いたヘドロ浄化に関する実証研究〜カブトガニ再生に向けた伊万里湾での取組み〜福岡大学工学部 坂田早、山崎惟義、渡辺亮一、伊豫岡宏樹、三光株式会社 古賀義明）で発表した。ヘドロの分解はフルボ酸鉄による光フェントン反応で分解され、浮泥化し、潮の満ち引きにより、浮泥が流されて、少しずつ標高が低下して行ったものと考えている。
[実施例２]
シリカ鉄からなる液体物質を１２．５ｋｇ噴霧した以外は、実施例１と同様にして製造した。この製造品を固形分濃度２０（ｇ／１００ｍＬ）にした以外は同様にして、上澄み液を作成した。その分析結果を表１に示す。フルボ酸９８０（ｍｇ／Ｌ）、可溶性鉄３２（ｍｇ／Ｌ）、可溶性シリカ７８（ｍｇ／Ｌ）であった。このフルボ酸鉄含有物を、実施例１と同様に、麻袋に１０ｋｇ入れ、伊万里湾の海底堆積物（ヘドロ）がある場所へ設置したところ、３ヶ月後にはヘドロが分解し、砂地化できることが解った。
シリカ鉄からなる液体物質を１２．５ｋｇ噴霧した以外は、実施例１と同様にして製造した。この製造品を固形分濃度２０（ｇ／１００ｍＬ）にした以外は同様にして、上澄み液を作成した。その分析結果を表１に示す。フルボ酸９８０（ｍｇ／Ｌ）、可溶性鉄３２（ｍｇ／Ｌ）、可溶性シリカ７８（ｍｇ／Ｌ）であった。このフルボ酸鉄含有物を、実施例１と同様に、麻袋に１０ｋｇ入れ、伊万里湾の海底堆積物（ヘドロ）がある場所へ設置したところ、３ヶ月後にはヘドロが分解し、砂地化できることが解った。
［実施例３］
シリカ鉄からなる液体物質を２５ｋｇ使用した以外は 実施例１と同様に製造した。製造した製品は実施例２と同様な濃度で、上澄み液を作成した。その分析結果を表１に示す。フルボ酸９９０（ｍｇ／Ｌ）、可溶性鉄４５（ｍｇ／Ｌ）、可溶性シリカ８４（ｍｇ／Ｌ）であった。このフルボ酸鉄含有物を、実施例１と同様に、麻袋に１０ｋｇ入れ、伊万里湾の海底堆積物（ヘドロ）がある場所へ設置したところ、３ヶ月後にはヘドロが分解し、砂地化できることが解った。
シリカ鉄からなる液体物質を２５ｋｇ使用した以外は 実施例１と同様に製造した。製造した製品は実施例２と同様な濃度で、上澄み液を作成した。その分析結果を表１に示す。フルボ酸９９０（ｍｇ／Ｌ）、可溶性鉄４５（ｍｇ／Ｌ）、可溶性シリカ８４（ｍｇ／Ｌ）であった。このフルボ酸鉄含有物を、実施例１と同様に、麻袋に１０ｋｇ入れ、伊万里湾の海底堆積物（ヘドロ）がある場所へ設置したところ、３ヶ月後にはヘドロが分解し、砂地化できることが解った。
[実施例４]
竹を粉砕処理した後、常温で２０日間熟成した竹粉１０ｋｇに実施例１と同様にシリカ鉄からなる液体物質（タイキ薬品工業製ＰＳＩ−０２５）を５０ｇ混合（５０００ｐｐｍ）し、ポリ袋に入れ、３０日間常温熟成発酵してフルボ酸鉄含有物を製造した。この製造物中のフルボ酸、鉄を日本食品機能分析研究所で測定した結果、フルボ酸５９（ｇ／ｋｇ），可溶性鉄４１０（ｍｇ／ｋｇ）が生成していることが解った。可溶性シリカ２０ｇを水道水２００ｍｌに１６日間、常温で浸漬させ、抽出した液をＩＣＰ−Ｍｓ分析装置でシリカ濃度を測定した。その結果、可溶性シリカ濃度は２２（ｍｇ／Ｌ）で有った。測定結果を表２に示す。河川水で、アオコが発生した水１０Ｌへ、フルボ酸鉄・シリカを含有したサンプル１００ｇを生分解性の袋へ入れ、流れの中に沈めたら、水の濁度が２０から１０以下に低下し、アオコの発生も見られなくなった。
竹を粉砕処理した後、常温で２０日間熟成した竹粉１０ｋｇに実施例１と同様にシリカ鉄からなる液体物質（タイキ薬品工業製ＰＳＩ−０２５）を５０ｇ混合（５０００ｐｐｍ）し、ポリ袋に入れ、３０日間常温熟成発酵してフルボ酸鉄含有物を製造した。この製造物中のフルボ酸、鉄を日本食品機能分析研究所で測定した結果、フルボ酸５９（ｇ／ｋｇ），可溶性鉄４１０（ｍｇ／ｋｇ）が生成していることが解った。可溶性シリカ２０ｇを水道水２００ｍｌに１６日間、常温で浸漬させ、抽出した液をＩＣＰ−Ｍｓ分析装置でシリカ濃度を測定した。その結果、可溶性シリカ濃度は２２（ｍｇ／Ｌ）で有った。測定結果を表２に示す。河川水で、アオコが発生した水１０Ｌへ、フルボ酸鉄・シリカを含有したサンプル１００ｇを生分解性の袋へ入れ、流れの中に沈めたら、水の濁度が２０から１０以下に低下し、アオコの発生も見られなくなった。
［実施例５］
実施例４と同様に製造したフルボ酸鉄含有物に既出３種のバチルス菌（１×１０８ｃｆｕ／ｇ）濃度の芽胞菌を均等混合し、１ｇを添加して、ポリ袋に入れて、３０日間常温熟成した。この製品中のフルボ酸、鉄及びシリカ濃度を測定した結果、フルボ酸５８（ｇ／ｋｇ），可溶性鉄３６０（ｍｇ／ｋｇ）が生成していることが解った。また、可溶性シリカは２０（ｍｇ／Ｌ）であった。測定結果を表２に示す。河川水での効果は実施例４と同じであった。
実施例４と同様に製造したフルボ酸鉄含有物に既出３種のバチルス菌（１×１０８ｃｆｕ／ｇ）濃度の芽胞菌を均等混合し、１ｇを添加して、ポリ袋に入れて、３０日間常温熟成した。この製品中のフルボ酸、鉄及びシリカ濃度を測定した結果、フルボ酸５８（ｇ／ｋｇ），可溶性鉄３６０（ｍｇ／ｋｇ）が生成していることが解った。また、可溶性シリカは２０（ｍｇ／Ｌ）であった。測定結果を表２に示す。河川水での効果は実施例４と同じであった。
［比較例１］
実施例１で使用した木屑使用発酵汚泥肥料を固形分濃度３０（ｇ／１００ｍＬ）の濃度で上澄み液を作成し、分析した結果を表１に示す。この結果、フルボ酸は５１０（ｍｇ／Ｌ）生成していたが、可溶性鉄は１．６（ｍｇ／Ｌ）と汚泥から持ち込まれたものしか検出出来なかった。このフルボ酸鉄含有物を、麻袋に１０ｋｇ入れ、伊万里湾の海底堆積物（ヘドロ）がある場所へ設置したが、ヘドロの分解は見られなかった。
実施例１で使用した木屑使用発酵汚泥肥料を固形分濃度３０（ｇ／１００ｍＬ）の濃度で上澄み液を作成し、分析した結果を表１に示す。この結果、フルボ酸は５１０（ｍｇ／Ｌ）生成していたが、可溶性鉄は１．６（ｍｇ／Ｌ）と汚泥から持ち込まれたものしか検出出来なかった。このフルボ酸鉄含有物を、麻袋に１０ｋｇ入れ、伊万里湾の海底堆積物（ヘドロ）がある場所へ設置したが、ヘドロの分解は見られなかった。
［比較例２］
実施例４の竹粉だけを発酵熟成したものを日本食品機能分析研究所で分析した結果、フルボ酸が４８（ｇ／ｋｇ・ｄｒｙ），可溶性鉄が４（ｍｇ／ｋｇ・ｄｒｙ）であった。この竹粉だけを発酵処理したものを固形分濃度１０（ｇ／１００ｍｌ）で１６日間常温放置し、抽出した上澄み液中の可溶性シリカを分析した結果、２３（ｍｇ／Ｌ）で有った。その結果を表２に示す。
実施例４の竹粉だけを発酵熟成したものを日本食品機能分析研究所で分析した結果、フルボ酸が４８（ｇ／ｋｇ・ｄｒｙ），可溶性鉄が４（ｍｇ／ｋｇ・ｄｒｙ）であった。この竹粉だけを発酵処理したものを固形分濃度１０（ｇ／１００ｍｌ）で１６日間常温放置し、抽出した上澄み液中の可溶性シリカを分析した結果、２３（ｍｇ／Ｌ）で有った。その結果を表２に示す。
Claims (4)
- 有機廃棄物の発酵・殺菌処理によりフルボ酸が生成した発酵処理物へシリカ鉄系からなる液体物質を混合・熟成することを特徴とするフルボ酸鉄含有物の製造方法。
- 前記有機廃棄物が製紙スラッジおよび／または木屑、竹粉であることを特徴とする請求項１に記載のフルボ酸鉄含有物の製造方法。
- シリカ鉄からなる物質を有機廃棄物１ｋｇに対して、５０ｍｇ〜７０００ｍｇの範囲で混合して、熟成することを特徴とする請求項１又は２に記載のフルボ酸鉄含有物の製造方法。
- 請求項１〜３のいずれかに記載のフルボ酸鉄含有物の製造方法で製造されたフルボ酸鉄含有物へバチルス菌を混合することを特徴とするバイオ・フルボ酸鉄含有物の製造方法。
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