JP2002275307A

JP2002275307A - 親水性ポリマーの分解方法

Info

Publication number: JP2002275307A
Application number: JP2001395509A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Kitaguni; 英一北國; Katsuharu Nakano; 勝春中野; Hirotaka Takoshi; 宏孝田越; Shinya Ishioka; 信也石岡; Tetsuya Ishii; 徹弥石井
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2001-01-12
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2002-09-25
Anticipated expiration: 2021-12-26
Also published as: EP1223152A2; EP1223152A3; JP3578138B2

Abstract

(57)【要約】【課題】親水性ポリマーまたはそれを含む有機性廃棄物
を環境を汚染することなく小規模であってもコストが安
く、容易かつ効率的に分解処理または再資源化できる方
法を提供すること。【解決手段】親水性ポリマーまたはそれを含む被処理物
を好気性条件下において４０℃〜９５℃の温度範囲で微
生物により分解させることを特徴とする親水性ポリマー
の分解方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、親水性ポリマーま
たはそれを含む被処理物を好気性条件下において４０℃
〜９５℃の温度範囲で微生物により分解させることを特
徴とする親水性ポリマーの分解方法に関する。更に詳し
くは親水性ポリマーまたは親水性ポリマーまたはそれを
含む被処理物を、例えば堆肥、厩肥あるいは所謂コンポ
ストなどのコンポスト（本発明においては発酵済みのコ
ンポストを混合した処理前の有機性廃棄物を含むもの、
堆肥または厩肥または高速堆肥リアクターなどで発酵済
みのコンポストおよびコンポスト抽出液のいずれをも指
す。）中に投入し、コンポスト中の微生物群等の働きに
より親水性ポリマーを分解処理して再資源化するかある
いは生分解して地球上に蓄積させない処理をする方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年親水性ポリマーは、例えば繊維加
工、増粘剤、分散剤、乳化剤、抄紙、水処理凝集剤、土
壌改良剤、スラリー防止剤、紙おむつや衛生材などの吸
水剤などとして広範囲の用途に使用されており、その使
用量は増加してきている。これらは通常無害であるけれ
ども、地球環境保全の考え方からすれば、多量のポリマ
ーを埋設するか河川や海に廃棄することは好ましいこと
ではないし、また凝集剤や吸水剤として多量に含水した
被処理物を焼却する事は多量の水の蒸発を必要とし、そ
の蒸発に多大のエネルギーを必要とするため好ましいも
のでないため、安価、安全であって確実にポリマーの蓄
積を防げる地球環境保全に適した処理方法の開発が望ま
れている。

【０００３】地球環境中にある微生物を用いてこれら親
水性ポリマー含有被処理物、例えば吸水性または水溶性
ポリマー（本発明においてはこれらを一括して「親水性
ポリマー」という。）を生分解できれば、安全且つ環境
汚染を招くことなく処理できるので望ましいが、高分子
量の吸水性または親水性ポリマーを前処理することなく
直接微生物により分解処理する方法は未だ報告されてい
ない。例えば、高分子量のアクリル酸（塩）系ポリマー
に関しては、高分子量の該ポリマーが直接微生物により
分解されたという発表はこれまでになかった。一方、例
えばポリアクリル酸ソーダに関しては、特開平６−９７
２１号公報に、ポリマーを酸化処理および／または光分
解処理して分子量１０００以下の水溶性ポリマーとし、
さらに活性汚泥を用いて分解する方法が開示されてい
る。また、特開平５−２４７１２６号公報、特開平６−
４７３９６号公報にも活性汚泥を用いて分解する方法が
開示されている。しかしながら、これらの方法はいずれ
も大容積の処理設備を必要とするばかりでなく、分解時
間が長いか、あるいはほとんど分解しなかったといった
問題点を有している。

【０００４】さらにまた、特開平５−２３７２００号公
報にはアートロバクター（Arthrobacter）属の細菌を用
いて、親水性のアクリル酸系ポリマーを分解する方法に
ついて開示されているが、その実施例によれば、低分子
量のポリアクリル酸ソーダを分解するに留まっている。
特に何れの方法においても大量の培地に少量のポリマー
を溶解して処理することが必要とされている。

【０００５】親水性ポリマーの分解方法に関しては、例
えば、特開平５−２３７２００号公報にはアクリル酸系
ポリマーをアートロバクター（Arthrobacter）属に属す
る細菌がアクリル酸系ポリマーを炭素源として資化でき
ることが見出されているが、その実施例によれば、平均
分子量が２０００以下のポリアクリル酸ソーダを分解さ
せた場合、分解度は培養日数４０日で、約３０％（平均
分子量２０００）〜６０％（平均分子量１０００）に留
まり、完全分解されているわけではない。

【０００６】今まで一般には、特開平５−２３７２００
号公報で開示されているようにアートロバクター属細菌
の至適生育温度は３０℃〜４０℃であり、このような高
温培養条件下では、生育できないか、あるいは生育が難
しいといわれてきた。

【０００７】さらにまた、特開平６−４７３９６号公報
では、アクリル単量体およびアクリルオリゴマーを分解
する微生物として、ミクロバクテリウム属、ザントモナ
ス・マルトフィリアＷ１、アシネトバクター遺伝種が有
効であるとされているが、実施例によれば、その生育温
度領域は２８℃〜３０℃であって、本発明を構成する高
温度条件下ではやはり生育できないか、あるいは生育が
難しいといわれている。一般にこれらの親水性ポリマー
の蓄積を防ぐため、ポリマーの分解処理方法として従来
から化学的に分解する方法、生物学的に処理する方法な
どの検討は行われていた。

【０００８】例えば、親水性のアクリル酸系ポリマーを
アートバクスター属の細菌を用いて分解する方法（特開
平５−２３７２００号公報）や、アクリル単量体、アク
リルオリゴマーを微生物により生分解する方法（特開平
６−４７３９６号公報）などの提案があるが、処理ポリ
マーが水溶性であること、また処理に際しては低濃度の
水溶液としての処理が必要となるためこれらの方法は大
容積の処理装置を必要とするなどの問題がある。

【０００９】また親水性のアクリル酸ポリマーを酸化処
理および／または光分解処理して分子量を１０００以下
とした後に活性汚泥を用いて分解する方法（特開平６−
９７２１号公報）も提案されている。また水溶性ポリマ
ーを酸化剤、ヒドロキノン類および鉄または銅イオン存
在下に分解した後に微生物的に分解する方法（特開平１
１−１７２０３９号公報）の提案がなされている。しか
しこれらの方法は低分子化のための酸化剤がポリマーに
対して多量必要であって、経済的に成立困難な方法と思
われる。

【００１０】一方、家庭などからの厨芥、落ち葉等の堆
肥化可能な有機性廃棄物をコンポストとして再資源化し
ていく風潮の中で、脂肪族ポリエステル等の生分解性高
分子を有機性廃棄物と共にコンポスト化処理して、再資
源化しようとする検討も盛んになってきている。また吸
水性ポリマーの用途の大きなものとして、吸水性を活か
した紙オムツなどがあるが、これら廃棄物がこのような
コンポスト化により再資源化できれば正しく画期的であ
り、その廃棄に纏わる環境諸問題を一挙に解決できるこ
とは間違いない。しかしながら、そのような処理方法自
体は検討されてはいなかった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、親水
性ポリマーまたはそれを含む有機性廃棄物を環境を汚染
することなく小規模であってもコストが安く、容易かつ
効率的に分解処理または再資源化できる方法の開発を目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者は前記目的を達
成するために鋭意研究を重ねた結果、［１］親水性ポリ
マーまたはそれを含む被処理物を好気性条件下において
４０℃〜９５℃の温度範囲で微生物により分解させるこ
とを特徴とする親水性ポリマーの分解方法、［２］微生
物が、Rhizopus属、Saccharomyces属、Candida属、Aspe
rgilllus属、Penicillium属、Trichodema属、Streptomy
ces属、Frankia属、Azotobacter属及びBacillus属から
なる群より選ばれる1種以上の微生物を少なくとも含む
ことを特徴とする上記［１］に記載の親水性ポリマーの
分解方法、

【００１３】［３］親水性ポリマーが、水溶性ポリマー
またはそれらの架橋型ポリマーである上記［１］または
［２］に記載の親水性ポリマーの分解方法、［４］親水
性ポリマーが、アクリル酸系のモノマー単位を含む
（共）重合体である上記［１］ないし［３］のいずれか
に記載の親水性ポリマーの分解方法、

【００１４】［５］親水性ポリマーが重合性架橋剤また
は反応性架橋剤で架橋された共重合体である上記［１］
〜［４］のいずれかに記載の親水性ポリマーの分解方
法、［６］コンポスト中で分解させることを特徴とする
上記［１］〜［５］のいずれかに記載の親水性ポリマー
の分解方法、［７］コンポストが、有機性廃棄物をもと
に製造したコンポストである上記［６］に記載の親水性
ポリマーの分解方法、

【００１５】［８］親水性ポリマーまたはそれを含む被
処理物が、含水汚泥、掘削残土、建設廃泥、凝集剤で集
めた凝集物、医療または産業廃液固化物のいずれかであ
る上記［１］ないし［７］のいずれかに記載の親水性ポ
リマーの分解方法、［９］親水性ポリマーまたはそれを
含む被処理物が、おむつ、衛生材料、ペット用尿処理
剤、親水性ポリマーの凝集剤を使用した凝集物、親水性
ポリマーを用いたフィルム、不織布、繊維、粘着剤、接
着剤または塗料のいずれかである上記［１］〜［７］の
いずれかに記載の親水性ポリマーの分解方法、

【００１６】［１０］被処理物が含む水量をあらかじめ
調整することを特徴とする上記［１］〜［９］のいずれ
かに記載の親水性ポリマーの分解方法、［１１］親水性
ポリマーまたはそれを含む被処理物を上記［１］〜［１
０］のいずれかに記載の分解方法により分解して得られ
るコンポスト、

【００１７】［１２］農業、園芸、法面緑化または一般
緑化用である上記［１１］に記載のコンポスト、および
［１３］道路、グランドまたはゴルフ場の路盤材用であ
る上記［１１］に記載のコンポスト、を開発することに
より上記の目的を達成した。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明は、親水性ポリマーまたは
それを含む被処理物を好気性条件下において４０℃〜９
５℃の温度範囲で微生物により分解させることを特徴と
する親水性ポリマーの分解方法に関する。本発明の親水
性ポリマーの分解方法において用いる微生物としては、
Rhizopus属などの乳酸菌；Saccharomyces属、Candida属
などの酵母菌；Aspergilllus属、Penicillium属、Trich
odema属などの糸状菌； Streptomyces属、Frankia属な
どの放線菌；その他Azotobacter属、Bacillus属等が挙
げられるが、この限りではない。本発明においては、４
０℃〜９５℃、好ましくは５０℃〜９２℃、より好まし
くは５５℃〜９０℃の温度範囲で分解させる。

【００１９】本発明に適用される親水性ポリマーとして
は、繊維素系、水溶性ビニル系ポリマー、水溶性（メ
タ）アクリル酸系ポリマー、アクリルアミド系ポリマー
などのホモポリマーあるいは親水性架橋型ポリマー等の
合成ポリマー等、広範な親水性ポリマーを対象とするこ
とができる。（メタ）アクリル酸系のポリマーとは、例
えば、一般式（１）

【化１】（式中、Ｘは水素原子、１価金属、２価金属、３価金
属、アンモニウム基、または有機アンモニウム基のいず
れかを示し、Ｒは水素原子またはメチル基を示す。また
Ｘが２価または３価の金属であるときは、さらにそれぞ
れ１個または２個の−（ＣＨ₂−ＣＲ）−ＣＯＯ^-−の対
イオンと結合している。）で表される繰り返しを含む
（共）重合体である。

【００２０】本発明において、（共）重合体とは、単独
重合体または共重合体のいずれか又は両方を意味する。
好ましくは（共）重合体を構成する繰り返し単位のう
ち、少なくとも５０モル％以上が上記一般式（１）で表
される繰り返し単位からなるものである。

【００２１】親水性ポリマーとしては、例えば、ポリグ
ルタミン酸、ポリアスパラギン酸、メチルセルロース、
エチルセルロース、プロピルセルロース、エチルメチル
セルロース、ヒドロキシセルロース、ヒドロキシアルキ
ルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、
ヒドロキシプロピルスターチ、カルボシキメチルスター
チ、アルカリ金属カルボキシメチルセルロース、アルカ
リ金属セルロース硫酸塩、セルロースラフト重合体、架
橋ゼラチン、セルロースアセテートフタレート、デンプ
ン−アクリル酸グラフト重合体、無水フタル酸変性ゼラ
チン、コハク酸変性ゼラチンなどをあげることができ
る。

【００２２】さらにポリビニルアルコール、ポリビニル
ピロリドン、ポリビニルメチルエーテル、メチルビニル
エステル、ポリ（メタ）アクリル酸塩（例えばポリ（メ
タ）アクリル酸ソーダ）、カルボキシビニルポリマー、
ビニルピロリドン−（メタ）アクリル酸エチル共重合
体、ビニルピロリドン−スチレン共重合体、ビニルピロ
リドン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアセテート−
（メタ）アクリル酸（塩）共重合体、ポリビニルアセテ
ート−クロトン酸共重合体、酢酸ビニル−（メタ）アク
リル酸共重合体、酢酸ビニル−クロトン酸共重合体、ポ
リビニルスルホン酸、ポリイタコン酸、ポリヒドロキシ
エチル（メタ）アクリレート、ポリ（メタ）アクリルア
ミド、スチレン−マレイン酸無水物共重合体、（メタ）
アクリルアミド−（メタ）アクリル酸共重合体などを挙
げることができるがこれらに限ったものではない。

【００２３】また、架橋型親水性ポリマーとしては、例
えば、ポリ（メタ）アクリル酸カリウムやポリ（メタ）
アクリル酸ナトリウムなどのポリ（メタ）アクリル酸
（塩）重合体、ポリ（メタ）アクリロニトリルのケン化
物、（メタ）アクリル酸（塩）／ビニルアルコール共重
合体、デンプン／（メタ）アクリル酸（塩）グラフト共
重合体、デンプン／（メタ）アクリロニトリルグラフト
共重合体のケン化物、セルロ−ス／（メタ）アクリル酸
（塩）グラフト共重合体、ポリ（メタ）アクリルアミド
およびその部分加水分解物、ポリビニルアルコール、ポ
リエチレンオキシド、デンプン−（メタ）アクリル酸
（塩）グラフト共重合体中和物、酢酸ビニル−（メタ）
アクリル酸メチル共重合体ケン化物のナトリウム塩、イ
ソブチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリビニルアル
コール−マレイン酸エステル系共重合体、（メタ）アク
リルアミド−（メタ）アクリル酸（塩）共重合体、デン
プン−ポリ（メタ）アクリロニトリルグラフト共重合
体、ポリアルキレンオキシド、ビニルエステル−エチレ
ン系不飽和カルボン酸共重合体、ポリ（メタ）アクリル
酸、ポリビニルアルコール／無水マレイン酸ナトリウム
共重合体などが挙げられるがこの限りではない。

【００２４】これら架橋型ポリマーを製造するときに使
用される架橋剤としては、重合系の場合には分子内に２
個以上の不飽和結合を有する化合物を使用できる。例え
ば、Ｎ,Ｎ'−メチレンビスアクリルアミド、エチレング
リコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコー
ルジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ
（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メ
タ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メ
タ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）
アクリレート等の、複数個のアクリルアミド構造や(メ
タ)アクリル基を有する化合物、その他、ジビニルベン
ゼン、ジビニルエーテル、（メタ）アクリル酸アリル等
の、１分子中に不飽和基を２個以上有する化合物などが
あげられる。これらの架橋剤は一種または二種以上用い
ることもできる。

【００２５】また、１分子内にビニルエステル構造を２
個以上有する化合物の例としては、シュウ酸ジビニル、
マロン酸ジビニル、コハク酸ジビニル、グルタル酸ジビ
ニル、アジピン酸ジビニル、ピメリン酸ジビニル、マレ
イン酸ジビニル、フマル酸ジビニル、クエン酸トリビニ
ル、トリメリット酸トリビニル、ピロメリット酸テトラ
ビニルなどのビニルエステル構造を２個以上有する化合
物を挙げることができる。

【００２６】例えばテトラアリルオキシエタン、ペンタ
エリスリトールポリアリルエーテル、ジエチレングリコ
ールジアリルエーテル、ピロメリット酸テトラアリル、
トリメリット酸トリアリル、アジピン酸ジアリル、テレ
フタル酸ジアリル、イソフタル酸ジアリル、アジピン酸
ジビニル等の、１分子中に不飽和基を２個以上有する化
合物を挙げることができ、これらの架橋性単量体を１種
または２種以上用いることができる。

【００２７】上記架橋剤の使用量は、親水性ポリマーの
用途に応じてその配合比が変わるので一概に範囲を確定
できないが、例えば、架橋剤／単量体の比がモル比で、
１０／９０〜０．０００１／９９．９９９９の範囲から
選択され、１／９９〜０．０００５／９９．９９９５の
範囲が特に好ましい。架橋剤の量が架橋剤／単量体のモ
ル比で、１０／９０より多い場合は得られる吸水性樹脂
の架橋密度が高くなり過ぎるために膨潤率が非常に少な
くなり、実質的に吸水性ポリマーとしての効果を発揮で
きない。

【００２８】また、架橋剤／単量体の比がモル比で０．
０００１／９９．９９９９よりも架橋剤が少ないと、架
橋にあずからない水溶性のポリマーが増大し、実質的な
吸水性ポリマーとしての性能を発揮できない。

【００２９】樹脂の製造プロセスについては必ずしも制
限はないが、合成系重合体にあっては通常は水溶液重合
法、逆相懸濁重合法、逆相乳化重合法等の方法によるこ
とが望ましい。さらにまたこれら親水性ポリマー製造装
置内に付着したポリマーも、本発明により容易に分解処
理することができる。本発明方法は、これらの重合体の
中でも最も多量に生産され、広く使用されている高分子
量であり架橋型のアクリル酸（塩）系ポリマーの処理に
適している。

【００３０】親水性ポリマーとして使用されている（メ
タ）アクリル酸（塩）系ポリマーの基本主鎖構造は、上
記化学式（１）で示された（メタ）アクリル酸のその全
部またはその一部が一種または２種以上のナトリウム、
カリウム等の１価金属塩、カルシウム、マグネシウム等
の２価金属塩、３価の鉄塩などの３価金属塩、アンモニ
ウム塩、または有機アミン塩等が含まれる。本発明でい
う（メタ）アクリル酸（塩）系ポリマーにはさらに、下
記に記載するような方法によって処理・変性したものも
含まれる。

【００３１】また、（メタ）アクリル酸（塩）モノマー
と共重合可能な化合物を（メタ）アクリル酸（塩）と共
重合して得られた（共）重合体親水性ポリマーも本発明
に係わる分解方法の対照ポリマーとなりうる。この発明
で用いられる（メタ）アクリル酸（塩）と共重合可能な
化合物は（メタ）アクリル酸（塩）との共重合ポリマー
が親水性を失わない範囲内であればその共重合量および
その化合物の種類は制限する必要はない。

【００３２】本発明で用いられる（メタ）アクリル酸
（塩）と共重合可能な化合物の具体例として例えば、イ
タコン酸、シトラコン酸、アコニット酸などのモノエチ
レン性不飽和カルボン酸およびそれらの１価金属塩、２
価金属塩、３価金属塩、アンモニウム塩および有機アミ
ン塩等のモノエチレン性不飽和カルボン酸類；エチレ
ン、プロピレン、イソブチレン、ｎ−ブチレン等の炭素
数２〜４のα−オレフィン類；

【００３３】メチル（メタ）アクリレート、エチル（メ
タ）アクリレート、イソプロピル（メタ）アクリレー
ト、ｎ−プロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル
（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレー
ト等の、アクリル酸およびメタクリル酸の炭素数４〜８
のアルキルエステル；ヒドロキシエチル（メタ）アクリ
レート、ヒドロキシ−ｎ−プロピル（メタ）アクリレー
ト、ヒドロキシイソプロピル（メタ）アクリレート、ヒ
ドロキシ−ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ヒドロキ
シイソブチル（メタ）アクリレート等のアクリル酸およ
びメタクリル酸の炭素数５〜８のヒドロキシアルキルエ
ステル；

【００３４】ポリエチレングリコールモノ（メタ）アク
リレート、ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アク
リレート、ポリエチレングリコールポリプロピレングリ
コールモノ（メタ）アクリレート等のポリエーテルモノ
（メタ）アクリレート；２−スルホエチル（メタ）アク
リレート、２−スルホプロピル（メタ）アクリレート、
３−スルホプロピル（メタ）アクリレート、１−スルホ
プロパン−２−イル（メタ）アクリレート、２−スルホ
ブチル（メタ）アクリレート、３−スルホブチル（メ
タ）アクリレート、４−スルホブチル（メタ）アクリレ
ート、１−スルホブタン−２−イル（メタ）アクリレー
ト、１−スルホブタン−３−イル（メタ）アクリレー
ト、２−スルホブタン−３−イル（メタ）アクリレー
ト、２−メチル−２−スルホプロピル（メタ）アクリレ
ート、１，１−ジメチル−２−スルホエチル（メタ）ア
クリレート等の、炭素数４〜１０のスルホアルキル（メ
タ）アクリレート類；

【００３５】スルホエトキシポリエチレングリコールモ
ノ（メタ）アクリレート、スルホプロポキシポリエチレ
ングリコールモノ（メタ）アクリレート、スルホブトキ
シポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート等
の、炭素数７〜１９７のスルホアルコキシポリアルキレ
ングリコールモノ（メタ）アクリレート類およびその１
価金属塩、２価金属塩、３価金属塩、アンモニウム塩お
よび有機アミン塩；

【００３６】スチレン、ｐ−メチルスチレン等の、炭素
数８〜１０の芳香族ビニル類；ジメチルアミノエチル
（メタ）アクリレート、ジエチルアミノエチル（メタ）
アクリレート等の炭素数５〜１０のアミノエチル（メ
タ）アクリレート類；（メタ）アクリルアミド、ジメチ
ルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、ジエチルア
ミノプロピル（メタ）アクリルアミド等の炭素数３〜１
２の（メタ）アクリルアミド類；２−アクリルアミド−
２−メチルスルホン酸、ビニルスルホン酸、アリルスル
ホン酸等の炭素数２〜４のモノエチレン性不飽和ホスホ
ン酸；その他（メタ）アクリロニトリル、アクロレイ
ン、アリルアルコールなどが挙げられ、これら１種また
は２種以上を用いることが出来る。

【００３７】さらに上記の重合体に含有される官能基と
反応しうる化合物で変性したポリマーも、親水性を失わ
ない範囲内で本発明の分解方法の対象物となりうる。変
性に用いる化合物の具体例をあげると、例えばエチレン
グリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレン
グリコール、ポリエチレングルコール、グリセリン、ポ
リグリセリン、プロピレングリコール、ポリオキシプロ
ピレン、オキシエチレンオキシプロピレンブロック共重
合体、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ペ
ンタエリスリトール、ソルビトール、ソルビタン脂肪酸
エステル、ヒドロキシ酢酸グリコールモノエステル、乳
酸グリコールモノエステル、ヒドロキシビバリン酸ネオ
ペンチレングリコールエステル、ポリビニルアルコー
ル、ポリ酢酸ビニルのケン化物等の多価アルコール；

【００３８】両末端ヒドロキシル基を含有するポリδ−
カプロラクトン等の両末端ヒドロキシル基を含有するラ
クトン重合体；エチレングリコールグリシジルエーテ
ル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、グ
リセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロール
ポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジ
ルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテ
ル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ペンタエリ
スリトールポリグリシジルエーテル、プロピレングリコ
ールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコール
ジグリシジルエーテル、レゾルシンジグリシジルエーテ
ル、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、
アジピン酸ジグリシジルエステル、ｏ−フタル酸ジグリ
シジルエステル、テレフタル酸ジグリシジルエステル、
ｐ−ヒドロキシ安息香酸のグリシジルエステルエーテル
等の多価グリシジル化合物類；

【００３９】エチレンジアミン、ジエチレントリアミ
ン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミ
ン、ペンタエチレンヘキサミン、ポリエチレンイミン、
フェニレンジアミン等の多価アミン類；２，２−ビスヒ
ドロキシメチルブタノール−トリス〔３−（１−アジリ
ジニル）プロピオネート〕、１，６−ヘキサメチレンジ
エチレンウレア、ジフェニルメタン−ビス−４，４’−
Ｎ，Ｎ’−ジエチレンウレア等の多価アジリジン類、グ
リタルアルデヒド、グリオキサール等の多価アルデヒド
類；２，４−トルイレンジイソシアネート、ヘキサメチ
レンジイソシアネート等の多価イソシアネート類；など
が挙げられ、これら１種または２種以上が使用される。
これら架橋型ポリマーの製造は、前述した架橋型親水性
ポリマーと同様にして製造できる。

【００４０】本発明で親水性ポリマー含有被処理物は、
特に限定はないが例えばコンポスト中などで分解させる
ことができる。また、用いるコンポストについては特に
限定はなく、好気的な微生物発酵により熟成されたもの
であればよい。以下、コンポスト中での分解を例に説明
する。

【００４１】本発明において用いるコンポストとして
は、有機性廃棄物を原料として利用するいわゆる高速堆
肥が望ましい。一般的な手順としては、有機性廃棄物を
発酵槽に投入し４０℃〜９５℃、好ましくは５０℃〜９
２℃、より好ましくは５５℃〜９０℃で運転されるリア
クターの中で急速に発酵させ、減容されその後室温、冷
暗所で時々かき混ぜながら静置させてコンポスト化させ
る。この方法によるときは高温であるため、コンポスト
に病原菌など有害な微生物の混入のおそれがなく、特定
の高温活性微生物により良質なコンポストが熟成され
る。

【００４２】本発明においては、このように得られたコ
ンポストを混合して処理してもよいし、さらに、家庭か
らでる有機性廃棄物と一緒にコンポスト化処理してもよ
い。各家庭などから廃棄される生ゴミ等の一般有機性廃
棄物を利用してコンポスト化する場合、ポリエチレンな
どの非分解性プラスチック等を予め除去しなければなら
ないが、本発明に従えば親水性ポリマーは、生ゴミや脂
肪族ポリエステル等の生分解性を有するプラスチックと
同様に廃棄処理することが可能となる。この場合、被処
理物中に炭素源となる親水性ポリマーは単独あるいは２
種以上混合されても何ら問題はない。

【００４３】一方、ウシ、ブタ、ニワトリなどの家畜ふ
ん尿をもとにしたコンポストも有用である。一般に家畜
のふん尿は含水量が多いため通気性が悪く酸素の混入が
困難となり、嫌気性発酵となり易いが、親水性ポリマー
含有被処理物を混入することにより、親水性ポリマーの
吸水性を利用してふん尿中の水分量を調節され、通気性
の良好な条件をつくりだすことができるため、好気的な
発酵が促進され、温度も上昇して、良質なコンポストを
つくりだすことができる。本発明の分解方法によれば、
親水性ポリマーを分解するだけではなく、このように従
来、酪農産業等で問題となっていた家畜のふん尿処理問
題も一挙に解決することも可能となる。

【００４４】このようにコンポスト化に加えられる被処
理物としては、親水性ポリマーを含んだ紙オムツや衛生
材料、ペット用尿処理材、含水汚泥、掘削残土、建設廃
泥、凝集剤で集められた凝集物、キノコ、カルスなどの
培地、芳香剤、消臭剤などの日用品雑貨に用いられたゲ
ル、フィルム、不織布、繊維、粘着剤、接着剤、塗料、
繊維処理剤、製紙廃液凝集物、土壌、培土、医療廃液凝
固物、産業廃液固化物などを挙げることができる。

【００４５】さらに、本発明者らは親水性ポリマーの分
解挙動を調べている中で、分解反応はポリマーの周囲に
存在する水分により影響されることを突き止めた。本発
明において、例えばコンポスト中での微生物の活性が分
解に最も適する水分量としては、コンポストの最大容水
量（最高に水を吸収できる重量比率（％）：乾燥重量に
対する割合）の３０〜７５％程度であり、好ましくは４
０〜６０％である。コンポストの水分量が３０％より少
ないと乾燥して微生物活性が低下するため好ましくな
く、水分量が７５％を超えると分解能が低下するため、
予めコンポストの水分を補充するなどして上記範囲に保
つことが必要である。

【００４６】本発明の親水性ポリマーの分解方法におい
ては、一般に用いられるコンポスター装置を用いること
ができる。例えば、堆肥舎、通気型堆肥舎、箱型付など
堆積方式の装置；ロータリー式、スクープ式などの開放
攪拌方式の装置；横型または縦型の密閉式攪拌方式装置
などがあるが、これらの中でも微生物活性を高め効率よ
く高速に分解を進めるためには、太陽熱を利用しない密
閉式攪拌方式の装置を用いることが好ましい。

【００４７】本発明における親水性ポリマーの分解は、
該ポリマー（紙オムツなど親水性ポリマーを含むもの）
をコンポストと良くかき混ぜて、堆積する。堆積中に発
酵が進みコンポスト化し内部温度が上昇する。高速堆肥
リアクター内では好ましくは外部から加熱して、４０℃
〜９５℃の高温条件下で好気的に培養することで達成さ
れる。

【００４８】本発明の親水性ポリマーのコンポスト化に
おいて、その分解速度を制御したり、堆肥（コンポス
ト）を与える植物体の成長を調整したりする目的で、使
用するコンポストあるいは被処理物をコンポスト化する
前後に各種添加物を加えることができる。この添加物と
しては、土類、肥料類、基本栄養源物質、無機成分、糖
類、アミノ酸類、天然物質、その他抗生物質、ビタミン
類、生長調整物質、害菌防除剤などが挙げられる。

【００４９】土類としては、赤玉土、黒土、ピートモ
ス、培養土、腐葉土、石灰、鹿沼土、山苔、日向土、水
苔、ケト土等がある。培土などに混合する肥料として
は、合成肥料、鶏糞や牛糞などの動物の糞類、発酵残
渣、配合肥料、油粕、木材屑、硫安、バーク堆肥、ＥＳ
Ｈ堆肥（籾殻を膨軟化したもの）、川砂、山砂、矢作
砂、桐生砂、富士砂、朝明砂、多孔性鉱物としてバーミ
キュライト、パーライト、ゼオライト、オスマンダ、鉱
滓、軽石、骨粉、苦土石灰、ドリームボール、くん炭、
火山灰などが挙げられるがこの限りではない。

【００５０】基本栄養源物質としては、鋸屑、米糠、ト
ウモロコシ糠、サトウキビ滓、醸造滓、おから、パン
粉、堆肥、油脂、脂肪、脂肪酸類、キチンなどの有機物
質であって、堆肥中のバクテリアや植物体の栄養源とし
て利用できるものであればよい。

【００５１】無機成分の具体例としては、銅、窒素、
燐、カリウム、カルシウム、マグネシウム、いおう、
鉄、マンガン、亜鉛、ホウ素、モリブデン、塩素、ナト
リウム、沃素、コバルトなど、さらに詳しくは硝酸カリ
ウム、硝酸ナトリウム、硝酸カルシウム、硝酸アンモニ
ウム、リン酸２水素ナトリウム、エチレンジアミン四酢
酸ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、硫酸マ
グネシウム、硫酸ナトリウム、塩化アンモニウム、硫酸
アンモニウム、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、硫酸マンガ
ン、硫酸亜鉛、ホウ素、硫酸銅、モリブデン酸ナトリウ
ム、三酸化モリブデン、ヨウ化カリウム、塩化コバル
ト、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、塩化ナトリウ
ム、塩化マグネシウム、クエン酸ナトリウム、あるいは
コバルト、モリブデン、銅、鉄、マンガン、亜鉛などの
硫酸塩等を挙げることができるがこれに限られない。

【００５２】糖類の具体例としては、シュクロース、イ
ノシトール、グルコース、蔗糖、マルトース、ソルビト
ール、フラクトース、マンノースなどの炭水化物、その
誘導体などを挙げることができるがこの限りではない。
アミノ酸の具体例としては、グリシン、システィン、グ
ルタミン酸、アスパラギン酸、アルギニン等が挙げられ
るがこの限りでない。

【００５３】天然物質の具体例としては、カゼイン加水
分解物、ココナッツミルク、酵母エキス、可溶性でんぷ
ん、タンパク質、ブイヨン（肉汁）、ペプトン、アミノ
酸、ジャガイモ、人参、タマネギなどの抽出液、核酸成
分、麦芽エキス、トマトやポテトの抽出物（絞り汁）、
アラビアガム、トラガントゴム、ローカストビーンガ
ム、グアーガム、エコーガム、カラヤガム、寒天、でん
ぷん、カラゲナン、アルギン酸、アルギン酸塩（例えば
アルギン酸ナトリウム）、アルギン酸プロピレングリコ
ール、デキストリン、デキストラン、アミロース、ゼラ
チン、コラーゲン、プルラン、ペクチン、アミロペクチ
ン、スターチ、アミロペクチンセミグリコール酸ナトリ
ウム、キチン、アルブミン、ポリグルタミン酸、ポリア
スパラギン酸等の天然高分子などが挙げられるがこの限
りではない。

【００５４】そのほかにグリセリン、ペニシリン、クロ
ラムフェニコール、ストレプトマイシン、カナマイシン
などの抗生物質、クマシーブリリアントブルー、ブロム
チモールブルー、ローズベンガル等の色素、ビオチン、
チアミン、ビタミンＢ６などのビタミン類、ｐＨ調節
剤、リグニンスルホン酸、糖スルホン酸およびその関連
物質などがある。また成長調整物質としてはサイクリッ
クＡＭＰ、各種有機酸、ベンジルアミノプリン、ジベレ
リン等のホルモン剤など、ベノミル、チオファネートメ
チル、サイアベンダゾールなどの害菌防除剤が挙げられ
るがこの限りでない。上記の添加剤は１種または２種以
上を組み合わせて用いることができる。

【００５５】本発明にあるコンポストによる親水性ポリ
マーの分解方法としては、バッチ処理はもちろんのこ
と、ポリマーを逐次コンポスト化設備の系内、またはコ
ンポストを含む分解反応系内に投入して連続的に処理す
ることができる。ポリマーの分解に要する期間は、親水
性ポリマーの種類、濃度、重合度（架橋度）などの因子
により異なるが、通常、コンポストへの投入後１ヶ月以
内に顕著なポリマー分解が行われる。

【００５６】また、分解に要する期間は、系内のコンポ
スト量、温度、好気度、通気量、湿度等により変化し、
これらを最適に制御することにより、分解速度を速め
て、分解に要する期間を短縮できる。例えば、ＪＩＳ
Ｋ６９５３（ＩＳＯ１４８５５）に準拠する方法で重合
架橋物を分解させた場合の実施例を以下に示すが、この
場合、ポリマーは４０日で約８０％が二酸化炭素と水に
分解された。

【００５７】処理されたものは、土壌、培土へ添加して
使用される他、路盤材、法面緑化資材、一般緑化資材、
グランド、ゴルフ場へも使用することができる。本発明
方法の具体的な応用方法としては、親水性ポリマーを含
んだ使用後のおむつや衛生材料を回収し、コンポスト化
設備で処理し、その分解物を堆肥として農業や園芸、緑
化に利用する方法、食品工場から出る廃液を親水性ポリ
マー凝集剤で凝集もしくは固化させたものを回収し、コ
ンポスト化設備で処理し、その処理物を農業や園芸、緑
化に利用する方法、掘削残土、含水汚泥を親水性ポリマ
ーで凝集または固化させたものを回収し、コンポスト化
設備で処理し、その処理物をグランドや路盤材として利
用する方法、親水性ポリマーを含んだ使用済みの培土、
培地を回収し、コンポスト化設備で処理し、その処理物
を堆肥、培土として農業や園芸、緑化に利用する方法な
どがある。

【００５８】さらに、本発明の分解方法は、余剰水を含
んだ生ゴミ等を運搬する際に、その余剰水が漏出するの
を防ぐために、その余剰水を吸水性樹脂に吸収させて、
漏出を防ぐ方法等にも応用することができる。一般に生
ゴミは、水分を伴う場合が多く、生ゴミを廃棄する際に
ポリエチレン等の袋に入れておくと、袋の中に余剰水が
たまっていることがある。この生ゴミ入り袋を持ち運び
する際に、破袋を起こすと中の水分が漏出する。この水
分は、異臭を伴う場合が多く、家屋内、道路、庭等で漏
出すると非常に不快感を起こす原因となり、近隣へも迷
惑となる。この時、その袋の中に吸水性樹脂を入れてお
くと、その余剰水を吸収し、漏出を防止することができ
る。更に、その吸水性樹脂をシート化、フィルム化、ネ
ット化、繊維化し、破袋したところからの漏出を防ぐよ
うにしておくと、更に便利である。

【００５９】上記と同様にコンポスト化設備において
も、余剰水は微生物活性を抑制し、処理物の分解を遅ら
せるという問題を引き起こすことがある。分解が遅れる
と、装置の運転が不安定になったり、運転管理が難しく
なったり、分解が不完全になったり、分解菌を死滅させ
たりといったトラブルに繋がる。この時、吸水性樹脂を
コンポスト化設備に投入し、余剰水を吸水させ固形化す
ることにより、そのような問題を解決することができ
る。

【００６０】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳細にか
つ具体的に説明するが、本発明はこれら実施例になんら
限定されるものではない。

【００６１】（実施例１）家庭から出る厨芥等の生ゴミ
をもとにできたコンポスト８０ｇ（乾燥重量で３０ｇ）
に架橋型ポリアクリル酸ソーダを混ぜ合わせた。この
際、架橋型ポリアクリル酸ソーダは予め、５０ｇ（ポリ
マーの乾燥重量の１０倍量）の水を吸水させたものを用
いた。混ぜ合わせた試料（ポリマーとコンポスト、合わ
せて１３５ｇ）をＪＩＳＫ６９５３（ＩＳＯ１４８５
５）に記載の方法に従い、密閉型の反応容器に入れ、こ
れを５８℃の恒温槽内に静置した。反応容器には、２Ｎ
の水酸化ナトリウム溶液とシリカゲルで予め二酸化炭素
を除いた空気を毎分３ｍＬの流速で通気し、好気的な条
件に保った。これとは別に、架橋型ポリアクリル酸ソー
ダを加えないコントロールと、上記と同様に、陽性対照
物質であるアビセルを加えた反応容器を準備し、恒温槽
内に静置し、通気した。

【００６２】反応容器中で架橋型ポリアクリル酸ソーダ
が分解して、二酸化炭素と水になる反応が起こると、反
応容器中で発生した二酸化炭素が系より排出されるが、
この排出される二酸化炭素を２Ｎの水酸化ナトリウム溶
液で捕捉し、一定時間毎に吸収された二酸化炭素量を化
学滴定により求めた。

【００６３】ポリマーの分解率は、次式により求めた。

【００６４】分解率（％）＝［（ＣＯ₂）_T−（Ｃ
Ｏ₂）_B］／［ＴｈＣＯ₂］×１００

【００６５】（ＣＯ２）Ｔ：架橋型ポリアクリル酸ソー
ダを含むコンポスト容器中で発生・吸収された二酸化炭
素量（ｇ）（ＣＯ２）Ｂ：コントロールの反応容器中で発生・吸収
された二酸化炭素量（ｇ）ＴｈＣＯ２：架橋型ポリアクリル酸ソーダが完全分解
された場合に、理論的に発生する二酸化炭素量（ｇ）

【００６６】このようにして求めた、ポリアクリル酸ソ
ーダの分解曲線を図１に示す。この結果、架橋型ポリア
クリル酸ソーダは約８０日で約８０％分解された。

【００６７】（実施例２）実施例１の恒温槽の温度を４
５℃にした場合の分解曲線は図２のようであった。分解
度は４０日で約５０％であり、５８℃の場合と同等の結
果であった。

【００６８】（実施例３）実施例１で、架橋型ポリアク
リル酸ソーダに吸水させた水分量を、ポリマー重量の１
０倍量と、その５０倍量、及び吸水させない各々の場合
の分解曲線を図３に示す。

【００６９】この結果、架橋型ポリアクリル酸ソーダの
分解率は、含水量により変化し、実施例３の場合、ポリ
マー重量の１０倍量の水を含水させた場合が最も効率よ
く分解されることがわかった。

【００７０】（実施例４）乾燥重量に対して１０倍量の
水を吸水させたポリアクリルアミドを実施例１と同様に
してコンポスト中に投入し、５５℃で培養して分解を調
べた。そのときの分解曲線は図４のようであった。分解
度は４０日で５０％であった。

【００７１】（実施例５）乾燥重量に対して１０倍量の
水を吸水させたポリビニルアルコールを実施例１と同様
にしてコンポスト中に投入し、６０℃で培養して分解を
調べた。そのときの分解曲線は図５のようであった。分
解度は１０週で４０％であった。

【００７２】(実施例６)実施例１にあるコンポスト８０
ｇに代えて、コンポスト抽出水６０ｇ（固形分換算１３
００ｐｐｍ）を木粉３０ｇに加えたものを用い、その他
は実施例１と同じ条件で架橋型ポリアクリル酸ソーダを
分解させたところ、７０日で約２０％分解させることが
できた。このことから、コンポストに含まれる微生物を
人工的な好気的環境に置くことによっても、分解を促進
させることができることが判明した。

【００７３】

【発明の効果】以上に述べたように、親水性ポリマーは
本発明によるコンポスト中で処理することにより、効率
的かつ迅速に分解することができる。本発明によれば、
親水性ポリマーが環境中に残留し、環境に著しい負荷を
与えることはなく、しかもコンポスト中で他の有用な有
機資源とともに再生処理することができるのである。

【００７４】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１におけるポリアクリル酸ソーダの分解
曲線。

【図２】実施例２におけるポリアクリル酸ソーダの分解
曲線。

【図３】実施例３におけるポリアクリル酸ソーダの分解
曲線。

【図４】実施例４におけるポリアクリルアミドの分解曲
線。

【図５】実施例５におけるポリビニルアルコールの分解
曲線。

【図６】実施例６におけるポリアクリル酸ソーダの分解
曲線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） //(Ｃ１２Ｎ 1/00 (Ｃ１２Ｎ 1/00 ＳＣ１２Ｒ 1:845）Ｃ１２Ｒ 1:85） (Ｃ１２Ｎ 1/00 (Ｃ１２Ｎ 1/00 ＳＣ１２Ｒ 1:85）Ｃ１２Ｒ 1:72） (Ｃ１２Ｎ 1/00 (Ｃ１２Ｎ 1/00 ＳＣ１２Ｒ 1:72）Ｃ１２Ｒ 1:66） (Ｃ１２Ｎ 1/00 (Ｃ１２Ｎ 1/00 ＳＣ１２Ｒ 1:66）Ｃ１２Ｒ 1:80） (Ｃ１２Ｎ 1/00 (Ｃ１２Ｎ 1/00 ＳＣ１２Ｒ 1:80）Ｃ１２Ｒ 1:885） (Ｃ１２Ｎ 1/00 (Ｃ１２Ｎ 1/00 ＳＣ１２Ｒ 1:885）Ｃ１２Ｒ 1:465） (Ｃ１２Ｎ 1/00 (Ｃ１２Ｎ 1/00 ＳＣ１２Ｒ 1:465）Ｃ１２Ｒ 1:01） (Ｃ１２Ｎ 1/00 (Ｃ１２Ｎ 1/00 ＳＣ１２Ｒ 1:01）Ｃ１２Ｒ 1:065） (Ｃ１２Ｎ 1/00 (Ｃ１２Ｎ 1/00 ＳＣ１２Ｒ 1:065）Ｃ１２Ｒ 1:07） (Ｃ１２Ｎ 1/00 Ｃ０８Ｌ 33:02 ＺＢＰＣ１２Ｒ 1:07）Ｂ０９Ｂ 3/00 ＡＣ０８Ｌ 33:02 ＺＢＰＥ (72)発明者田越宏孝東京都港区芝大門一丁目13番９号昭和電工株式会社内 (72)発明者石岡信也神奈川県川崎市川崎区扇町５番１号昭和電工株式会社内 (72)発明者石井徹弥神奈川県川崎市川崎区扇町５番１号昭和電工株式会社総合研究所川崎研究室内Ｆターム(参考） 4B065 AA01X AA14X AA15X AA50X AA60X AA67X AA69X AA70X AA73X AA79X BB40 BC06 CA55 4D004 AA02 AA07 AA32 AA48 AB01 BA02 BA04 CA19 CB06 CC07 4D059 AA00 BA03 BA22 BF15 CC01 CC04 4F301 AA20 CA09 CA22 CA38 CA51

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】親水性ポリマーまたはそれを含む被処理物
を好気性条件下において４０℃〜９５℃の温度範囲で微
生物により分解させることを特徴とする親水性ポリマー
の分解方法。
【請求項２】微生物が、Rhizopus属、Saccharomyces
属、Candida属、Aspergilllus属、Penicillium属、Tric
hodema属、Streptomyces属、Frankia属、Azotobacter属
及びBacillus属からなる群より選ばれる1種以上の微生
物を少なくとも含むことを特徴とする請求項１に記載の
親水性ポリマーの分解方法。
【請求項３】親水性ポリマーが、水溶性ポリマーまたは
それらの架橋型ポリマーである請求項１または２に記載
の親水性ポリマーの分解方法。
【請求項４】親水性ポリマーが、アクリル酸系のモノマ
ー単位を含む（共）重合体である請求項１ないし３のい
ずれかに記載の親水性ポリマーの分解方法。
【請求項５】親水性ポリマーが重合性架橋剤または反応
性架橋剤で架橋された共重合体である請求項１ないし４
のいずれかに記載の親水性ポリマーの分解方法。
【請求項６】コンポスト中で分解させることを特徴とす
る請求項１ないし５のいずれかに記載の親水性ポリマー
の分解方法。
【請求項７】コンポストが、有機性廃棄物をもとに製造
したコンポストである請求項６のいずれかに記載の親水
性ポリマーの分解方法。
【請求項８】親水性ポリマーまたはそれを含む被処理物
が、含水汚泥、掘削残土、建設廃泥、凝集剤で集めた凝
集物、医療または産業廃液固化物のいずれかである請求
項１ないし７のいずれかに記載の親水性ポリマーの分解
方法。
【請求項９】親水性ポリマーまたはそれを含む被処理物
が、おむつ、衛生材料、ペット用尿処理剤、親水性ポリ
マーの凝集剤を使用した凝集物、親水性ポリマーを用い
たフィルム、不織布、繊維、粘着剤、接着剤または塗料
のいずれかである請求項１ないし７のいずれかに記載の
親水性ポリマーの分解方法。
【請求項１０】被処理物が含む水量をあらかじめ調整す
ることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載
の親水性ポリマーの分解方法。
【請求項１１】親水性ポリマーまたはそれを含む被処理
物を、請求項１ないし１０のいずれかに記載の分解方法
により分解して得られるコンポスト。
【請求項１２】農業、園芸、法面緑化または一般緑化用
である請求項１１に記載のコンポスト。
【請求項１３】道路、グランドまたはゴルフ場の路盤材
用である請求項１１に記載のコンポスト。