JP2005506471A - セルロースでできた廃棄物から均質なセルロース質の製品を生成するための方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】均質なセルロースでできた製品を生成するために、多様なパルプ及び紙素材（素材）を容器内へ導入し、素材を撹拌しながら容器内に蒸気を入れ、素材を攪拌しながら内部ガスを排気し、圧力を維持できるように容器を密閉して、素材の物理的化学的構造を膨張させるために充分な温度と圧力の蒸気によって素材を飽和状態にしながら処理された素材を圧力容器から排出して、さらに素素材の物理的化学的膨張を促すために容器を減圧し、素材を撹拌しながら加工された製品を排出する工程から成る都市ゴミやバイオ危険性廃棄物を含む多様なパルプ及び紙素材を処理する方法である。別の方法として、温度が約１４０℃から約１６０℃で、圧力の範囲が２７５ｋＰａから４５０ｋＰａの範囲にあるならば、この処理方法は、ガスを排気せずに実行することができる。運転中にガスを排気する工程、および容器内の圧力の減圧工程に於いて、揮発性の有機化合物と他の大気汚染物質は捕獲し、処理することができる。この温度、圧力および処理時間で、バイオ有害物質と医療廃棄物を充分に浄化し、殺菌する事ができる。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、リサイクル、特に多様なパルプ及び紙素材を複数の有益な用途がある均質なセルロース質の製品に変成させるリサイクル方法に関する。
【０００２】
本発明は、また、多様なパルプ及び紙素材、そして都市ゴミ（ＭＳＷ）やバイオ危険廃棄物が混在している廃棄物の中に含まれているプラスチックなどの成分の量を縮小させる事にも関しており、均質なセルロース質の製品やプラスチック製品が混入している廃棄物の中に含まれるさまざまな成分の分離、回収、およびリサイクルを可能にする設備を提供する事にも関する。
【０００３】
本発明は、また、リサイクルに適当な製品を生み出すためや、環境的に安全な方法で処理するために、有用パルプ、紙素材、プラスチックを含んでいる、微生物に汚染された廃棄物とバイオ有害物質や医療廃棄物などを浄化し殺菌する事にも関する。
【０００４】
上記のすべては、揮発性の有機化合物（ＶＯＣ）などを環境上無害にするために、処理された素材の中に含まれている大気汚染物質を除去、捕捉、および処理することとも関する。
【背景技術】
【０００５】
化石炭素化合物を含んだ素材は、現在急速に消費されつつある有限な天然資源である。世界はまたエネルギーと石油化学製品の生産のために、そのような化石燃料素材、特に石油の枯渇と関連した多くの環境的に重要な問題に直面している。石油の抽出、輸送、精製、製造運転に関連したさまざまな固体状、液体状、揮発性有機体化合物は環境の中に放出され続けている。
【０００６】
しかし、化石燃料の燃焼による二酸化炭素の大気への放出は最も重要な環境問題である。化石燃料の使用で莫大な量の二酸化炭素と有機化合物質が大気中に増加している。この二酸化炭素は、ずっと以前は生態系から効果的に削除されていた化石バイオマスから放出されていたのであるが、現在は生成されている二酸化炭素のすべてを消費する植物系が地球上に十分存在しない。従って大気中の二酸化炭素の割合は増大している。
【０００７】
「温室効果ガス」として知られている二酸化炭素と有機化学物質（例えば揮発性有機化合物）は、高エネルギーで短い波長の太陽光線が大気を通過し地表を熱することを可能にするが、これらのガスはまた、地球に吸収された熱が拡散するための低エネルギーで長い波長の放射線の放出を妨げる。従って、熱は地球の大気の中に蓄積される事となり、それは「温室効果」として知られている。燃焼させる燃料と化学素材としての化石炭素化合物を含んだ素材の使用の縮小または排除は、生態系を変質させている現在の傾向を停止し、恐らく逆転するであろう。化石燃料の代替として再使用できるバイオマスの利用は大変な作業であるが、特に現在の傾向が長期継続した時の影響を考えるならば、十分にその努力に値する、環境にとって大変有益な仕事であると思われる。
【０００８】
今日の地球が直面しているもう一つの環境問題は、都市ゴミとバイオ危険廃棄物を含む、廃棄物の発生と処理である。大量に都市ゴミを生産的、且つ効率的にリサイクルする事ができれば、再利用せず廃棄される廃棄物の現在の量を減らすことができるであろう。都市ゴミの中に含まれている多様なパルプ及び紙素材は、また、化石燃料と化学素材を代替する再生可能なかなりの量のバイオマスを提供するであろう。廃棄物の量を減らし、バイオ危険廃棄物を浄化し殺菌する能力は、そのような素材の環境的に安全なリサイクルまたは廃棄処理を可能にする。
【０００９】
都市ゴミは、次のものだけに限らないが、事務所廃棄物、ビジネス廃棄物、研究機関からの廃棄物、産業廃棄物、一般家庭廃棄物、多様なパルプ及び紙素材、インク、接着剤、プラスチック製品、ガラス、金属、食品ゴミなどのセルロース性素材と非セルロース性の素材といったものを包含している。セルロース質成分（例えば多様なパルプ及び紙素材）は重量的にも、そして特に容積的にも都市ゴミのかなり大きな割合を構成している。従って、廃棄される都市ゴミの重量と容積の両方を減らして、セルロース質成分をリサイクル再利用するという特別な必要性があるのである。
【００１０】
都市ゴミを、いわゆる資源回収設備でエネルギーを作り出すために使う多くの試みがなされている。蒸気を発生させたり、および／または発電するために、いくつかのその種の設備は、分別収集の可能性という例外はあるものの、潜在的に再利用できる素材を事前に分別せずに、都市ゴミを焼却している。これらの設備は「一括燃焼」焼却装置として知られているが、それは敷地を確保するにも、許可を取得するにも、建設し運転するにも非常に高価なもので、有毒ガスと空気中に排出される微粒子を発生させることに加えて、「専用埋め立て地」と呼ばれる特別に設計され、監視された場所でなければ埋め立てる事ができない、大量の危険且つ有毒なフライアッシュや残さ灰を生み出する。
【００１１】
別のその種の設備は都市ゴミを細かく破砕し、非燃焼物を除去した後、エネルギー回収のために都市ゴミを焼却するが、それは「再生固形燃料」（“ＲＤＦ”）焼却装置として知られている。ＲＤＦ焼却装置は、有害で有毒な大気汚染物質の放出量や、有害で有毒な灰の量が一括焼却装置より少ない傾向がある。
【００１２】
さらに別の設備では、都市ゴミから再利用できる素材を分離するために、人手や機械の組み合わせを使っている（それは都市ゴミ素材回収設備「不浄ＭＲＦ」として知られている）。不浄ＭＲＦからの再利用できないものは通常小さく切断されて、エネルギー回収のために、その場でまたは他の場所で焼却される。不浄ＭＲＦからの焼却装置用燃料は大気汚染物質と灰の生成量が一括焼却またはＲＤＦ焼却設備より小さくなる。
【００１３】
いくつかの試みは、またエネルギー生産のために都市ゴミの埋立て場所を密閉しガスを回収するものである。埋立て地におけるガス、特に一般家庭からの揮発性有機物質や都市ゴミに含まれる工業用化学品、そして埋立て地に埋蔵された都市ゴミの中の悪臭を放つ素材の酸化反応によるメタンと二酸化炭素の回収と利用は、回収しなければ大気に放出されたであろう温室効果ガスの排出を減らす。
【００１４】
化学的に変成していないバイオマス（例えば、木材、庭木廃棄物、食物廃棄物）、および化学的に変成されたバイオマス（例えば、多様なパルプ及び紙素材、革、ゴム、他の植物系重合物）の燃焼から生じた二酸化炭素は、化石化バイオマスの場合と違って、大気中の二酸化炭素濃度の総量としての増加を招かない。
【００１５】
自然腐敗または燃焼によって生じた大気中の二酸化炭素を元の状態にリサイクルするために、生育している植物が十分な二酸化炭素を取り込んで新しいバイオマスにする事で、”新世代”バイオマス（化石バイオマスと対照して）は再生が可能である。前に述べたように、化石バイオマス（例えば石油、石炭など）の燃焼は大気中の二酸化炭素濃度の総量を増加させる。
【００１６】
固体、液体および気体燃料、化学薬品、肥料、および他の有益な製品、直接燃焼によるエネルギー、そして合成素材や掘削用潤滑流体などを生成するための、都市ゴミの中の多様なパルプ及び紙素材などを含む、再生可能な植物系バイオマスの利用は、化石化バイオマス素材への依存、そしてすでに述べた望まれない第２の効果（温室効果ガス）を減少または削除し、同時に、未使用の廃棄物の量を減らす。
【００１７】
更なる変質をせずに固体燃料として使用する場合を除き、化石炭素化合物の代替としての植物系バイオマスの完全な利用を可能にするためには、植物系バイオマス、特に木材系バイオマスを、要求された最終製品に変質させる色々な化学薬品、酵素、および／または微生物に容易に反応する、形態に変換することが，必要である。自然なバイオ分解は、植物系バイオマスをその基本的な代替基に分解する、環境上安全なすばらしい方法であるが、プロセスに時間がかかりすぎ、工業化社会においては、各種素材としての需要を満たすことができない。
【００１８】
従って、植物系バイオマスが効果的に使われるためには、それは急速に分解するものでなければならない。樹木系バイオマスは、堅い物質で、化学薬品、酵素、微生物が、その成分分子に入りこめる、わずかな接点しか持っていない。製紙産業ではすでに、機械的に粒子サイズを小さくし、化学的に処理する事で、少なくとも樹木系バイオマスの部分的な構造を壊す、多様な方法を持っているが、この業界で求められる最終製品は、充分な引っ張り力と強さを持った繊維質的堅さが必要である。
【００１９】
これらの多様なパルプと紙製品を、繊維強化板（Ｆｉｂｅｒｂｏｒｄ）、セメントの凝固材、プラスチック建材、掘削潤滑流体などの色々な成分物質へ添加するためや、液状又はガス状の燃料、化学品、肥料などの、他の有用な製品に最終分解するために適している、均質なセルロースに変質させるためには、更なる処理が必要である。
【００２０】
植物バイオマスの、主要で最も豊富な有機物の｀種類はリグノセルロースと呼ばれる構造の成分である。この素材は主として３つの別個のバイオ連鎖物質から構成されている：セルロース、ヘミセルロース、およびリグニン。これらの合成分子は、燃料、化学薬品、肥料、合成物、掘削潤滑流体、およびエネルギーなどの生産のための、化石炭素化合物の代わりになる、再生可能なエネルギーと炭素化合物の豊富な資源である。
【００２１】
過去にいくつかの試みがなされており、雑多の混合物廃棄物から多様なパルプ及び紙素材を分離したり、多種の用途のためのパルプと紙素材に分解したりするいくつかのプロセスも開発されている。以前の方法は、単に処理物質の粒子サイズを小さくすることを主目的として素材を物理的に切断破砕することに依存していた。「綿毛」と呼ばれるかなり均一な粒度製品を生産するためには、処理物を高速回転しているハンマータイプの破砕機やまたは低速磨り潰し機（グラインダー）に投入する、いわゆる「乾式」という方法がある。この綿毛は、都市ゴミなどの雑多混合廃棄物から通常分離してできる。またガラス、砂、鉄合金などの密度の高い素材、および細かく破砕する工程において粒子サイズが小さくなっている高湿分汚染物などを分離した後、乾燥した”綿毛”は、直接燃焼でエネルギーを発生する再生固形燃料（ＲＤＦ）として使われている。
【００２２】
もうひとつの方法である、いわゆる「湿式」法は、素材を細かく切り刻むために大容量の水に浮遊させる、大型のキッチンミキサーと同様なハイドロパルパーと呼ばれる機器を利用する。これは、そのような素材の粒子サイズを小さくするために、製紙業では一般的に使われている方法であるので、処理された素材は新しいパルプや紙製造ラインにリサイクルすることもできる。
【００２３】
これらの方法は非常に均一なサイズのパルプと紙製品を作り出するが、これらの方法のどれも、パルプや紙素材の基本的なリグノセルロース成分の物理的化学的構造を、合成素材や掘削潤滑流体へ添加したりできるように、または繊維状の素材から成っている重合性分子を、化学薬品、酵素、または微生物と反応させて、より効率的で完全な分解を引き起こすように、変質させることを意図しておらず、実際に行ってもいない。
【００２４】
研究施設及び医療施設からの廃棄物などバイオ危険廃棄物は、また、食物、プラスチック製品、ガラス、織物、ゴム、接着剤、医薬品、化学薬品、金属破片、実験用動物残骸、および動物性筋肉質、人間の体液、および排泄物を含む、さまざまな他の成分と混合された、かなりの量の多様なパルプ及び紙素材とを含んでいる。そのような混合された廃棄物は過去には施設現場で焼却されていた。
【００２５】
しかし、小さい規模の現場型医療廃棄物焼却装置は厳密な環境規制のもとで、多くの設備が閉鎖を余儀なくされていた。これらのバイオ危険廃棄物の様々な成分は現在、処理するために以前とは異なった方法によって分別されている。廃棄物は一般に特別にマークされたプラスチック製の箱または袋の中に収集されて、貯められる。その後廃棄物は処理のための遠隔処理場へ運搬されるべく、特別認可された運送会社によって収集される。
【００２６】
運送会社や処理現場の運転員は時に地質と水質特性の両方の汚染を招く廃棄物の不法投棄をしている。大規模な医療廃棄物焼却炉が厳しい環境上の、また許認可を必要とする法規の下に置かれて以来、主要な処理方法は衛生管理された埋立て地へ投棄される前に殺菌するものになった。そのような殺菌は、一般に、廃棄物容器を、殺菌に必要な最小の条件下で蒸容器（オートクレーブ）の中で行われる。（それは、撹拌のない１５分間の飽和蒸気、すなわち１２１℃で１０３．５ｋＰａの圧力下である）。この手順は、法規制当局によって適正であると認められてはいるが、さらに強力な蒸気による処理、例えば、もっと高圧高温で、均一な熱伝達を達成する、廃棄物の撹拌を伴う、より長い時間の処理は、一般的な衛生管理された埋立て地に投棄する前の充分な処理として、より高い信頼性を与えるものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
従って、本発明の目的の一つは、多様なパルプ及び紙素材を均質なセルロースでできた物質に変質させる改良プロセスを提供することである。
【００２８】
本発明の別の目的は、多様なパルプ及び紙素材、そして都市ゴミやバイオ危険廃棄物などの混合された廃棄物の中に含まれている、プラスチックなどの、他の成分の容量を減少させるプロセスを提供することであり、そしてそのプロセスは、均質なセルロース質の製品やプラスチック製品などの、混合された廃棄物に含まれるさまざまな成分の分離、回収、リサイクルを容易にする。
【００２９】
本発明の更なる目的は、本プロセスにおいて、化石バイオマス素材の代替として使用する成分を生成すると同時に、都市ゴミとバイオ危険廃棄物の容量を減らすためのプロセスを提供することである。
【００３０】
そしてさらに本発明のもう一つの目的は、多様なパルプ及び紙素材、そして都市ゴミやバイオ危険廃棄物の中に含まれているそれらの素材を、エネルギー生産、合成素材や掘削潤滑流体への添加物として使用できる、均質なセルロースでできた物質に変質させること、そしてまた燃料、化学薬品、肥料、および他の有益な製品への変成をさせる改良プロセスを提供することである。
【００３１】
付加的な目的としては、揮発性の有機化学物質、ＶＯＣ、そして都市ゴミやバイオ危険廃棄物などの多様なパルプ及び紙素材を含んでいる廃棄物中に存在する他の大気汚染物質の排出を、そのような汚染物質の蒸発を促進し、捕獲し、それらを環境に無害にするように処理することで、減少させるプロセスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
本発明は、廃棄された紙や、都市ゴミやバイオ危険廃棄物などの紙系素材を含む混合ゴミから、それ以上の処理をせずに固体燃料として使用できる、また合成素材や掘削潤滑流体に添加する添加物に精製出来る、さらに固体、液体、または気体燃料や化学薬品、肥料、および他の有益な製品に変換できる、均質なセルロースでできた物質を生成するための、多様なパルプ及び紙素材を処理する方法である。
【００３３】
特に本発明を利用して生成した均質なセルロースでできた物質は、有限な資源である化石バイオマス素材の枯渇速度を遅らせ、それら化石バイオマス素材の燃焼によって放出される過剰な二酸化炭素や有機化学物質の発生を削減することばかりでなく、未使用で捨てられている都市ゴミやバイオ的有害廃棄物の容量を減らすことにも関している。
【００３４】
本発明の多様な特徴には、都市ゴミやバイオ危険廃棄物などに混在しているような素材を含む、多様なパルプ及び紙素材を、エネルギーを生成するためや、合成素材や掘削潤滑流体の添加物として、また燃料、化学品、および肥料への、化学的、酵素的、そして微生物的変換をさせる素材として使用するための、改善された処理方法を提供することを含む。
【００３５】
本発明はまた、都市ゴミやバイオ危険廃棄物などの多様なパルプ及び紙素材を含む廃棄物中に存在する揮発性の大気汚染物質を除去する方法を提供する。そのような揮発性の大気汚染物質は、プロセスから排気された後、捕捉され、環境に無害なように処理される。
【００３６】
本発明に関連する多様なパルプ及び紙素材とは、そのようなバイオマス素材を変質された製品に変成するために、樹木系のバイオマスと植物繊維の機械的及び化学的処理を通して、製紙業において生産されているあらゆる、そしてすべての認知されている素材を意味している。そのようなパルプや紙素材の例としては、またそれだけに限らないが、クラフト紙、亜硫酸紙、接合紙、原簿紙、コンピュータ紙、プリンタ用混合紙、特別なファイル紙、圧縮強化板、箱板、カードボード、段ボール紙、および包装素材やその構成部材を含む。多様なパルプ及び紙素材の最も豊富で、最も安いものは、重量と容量の両方おいて、しばしば５０％またはそれ以上のパルプと紙素材を含んでいる紙系廃棄物や都市ゴミである。
【００３７】
本発明は、主として、紙系廃棄物を再使用するために設計されてはいるが、都市ゴミとバイオ危険廃棄物を、多様なパルプ及び紙素材の原料にして、固体燃料として、合成素材や掘削潤滑流体の添加物として、そして燃料、化学薬品、および／または肥料への化学的、酵素的そして微生物的転換のための添加剤として使用するための、均質なセルロース質な物質に変成させることが可能である。
【００３８】
従って、本発明は、多様なパルプ及び紙素材、そしてそれらの素材を含む廃棄物を、合成素材や掘削潤滑流体の中へ混ぜる理想的な添加物であり、また化学的、バイオ的、および／または熱的変換をさせることで、さまざまな燃料、化学薬品、肥料、および／またはエネルギーを産出するのための理想的な素材であるところの、均質なセルロースできた物質に、変換する方法をいろいろ考察したものである。
【００３９】
多様なパルプ及び紙素材は、樹木系バイオマスからすでに、リグノセルロース成分を手間をかけて機械的および化学的に分解して作っている、安くて豊富で、再生可能な素材であるが、しかし、本発明はさらにこれらの素材を、燃焼やまた、合成素材や掘削潤滑流体の中への添加混合を容易にし、そして、化学薬品、酵素および微生物による接触を促進し、重要な化学物質への短時間での且つ効率的な転換を可能にする膨大な表面積をもった柔らかく、多孔質の均質なセルロース製品に変質させる事を色々考察したものである。セルロースとヘミセルロース（特に砂糖、グルコース、マンノース、およびキシローズ）の主要な化学成分はさらに生物的発酵によって有益な燃料や化学物質に変換することができる。主にリグニンからの他の化学成分は、化学的および熱化学的分解によってさまざまな炭化水素製品に変成することができる。
【００４０】
本発明の一つの実施形態では、その変成プロセスは、以下の工程から構成されている。
（ａ）多様なパルプ及び紙素材を容器に供給する；
（ｂ）素材を撹拌しながら蒸気を容器に導入する；
（ｃ）素材を撹拌しながら容器の中のガスを容器から排気する；
（ｄ）該当のガスを捕獲して、含有されるすべての揮発性の大気汚染物質を環境に無害なガスにするためガスを処理する；
（ｅ）処理容器がしっかり圧力を保持できる様、容器を密閉する；
（ｆ）素材の物理的、化学的構造を膨張させるために十分な温度と圧力の蒸気によって素材を飽和させます；
（ｇ）さらに素材の物理的化学的膨張を促進するために容器を減圧する；
（ｈ）容器から処理された製品を排出する。
本発明のプロセスは、多様なパルプ及び紙素材、都市ゴミ、またはバイオ危険廃棄物から放出される、どのような揮発性の有機化合物（ＶＯＣ）、大気汚染成分、どのような他の望ましくないガスを、管理された方法で処理容器から排気し、捕獲し、無害にするかという、環境上の意識の問題である。
【００４１】
さらにこのプロセスは物理的且つ化学的に、多様なパルプ及び紙素材を、燃料として使用したり、合成素材または掘削潤滑流体の中への添加剤として精製したり、および／または他の燃料、化学薬品、肥料、および他の有益な製品に変換させる事ができる、最終製品、すなわち均質なセルロース性物質に、変質させる。
【００４２】
従って、本発明の１つの目的は、揮発性有機物質、有害な大気汚染物質、および通常、埋立て地に投棄された都市ゴミから放出される好ましくないガス，そして特に、本発明の処理の過程で放出される物質の、管理と収集を改善することである。
【００４３】
本発明による、一つの代案の変換プロセスは次のような工程で構成されている。
（ａ）多様なパルプ及び紙素材（素材）を容器に供給する；
（ｂ）容器がしっかり圧力を維持できる様、容器を密閉する；
（ｃ）素材を撹拌しながら蒸気を容器に注入する；
（ｄ）約１４０℃から約１６０℃の範囲の温度で、また約２７５ｋＰａから約４５０ｋＰａの範囲の圧力の蒸気で飽和し、素材の物理的且つ化学的構造を膨張させる；
（ｅ）さらに素材の物理的化学的膨張を促進するために容器を減圧する；
（ｆ）上記の減圧中に放出されるガス中に存在するすべての揮発性有機化合物とすべての他の大気汚染物質を捕獲し、環境に無害なように処理する；
（ｇ）容器から処理された製品を排出する；
前述のプロセスのように、このプロセスは、さらに、減圧工程に先がけてプロセス処理を行っている間いつでも、上述した同じ理由から、ガスを処理容器から排気する工程を踏むことが可能である。
【００４４】
工程手順のそのような柔軟性は、より高い温度で揮発性大気汚染物質を捕獲するためだけではなく、処理されている廃棄物から余分な湿分を取り除いて、より均質で湿分の低いセルロース性物質を生成するためにも適用される。
【００４５】
どちらのプロセスにおいても、減圧工程の間にすべての残留ＶＯＣ（揮発性有機化合物）または他の汚染物質をも捕獲することが好ましい。そのようなＶＯＣと他の汚染物質の処理は、大気への放出に先がけて行われる。実際、処理容器からのＶＯＣのと他の汚染物質の収集は、通常、異なった方法で処理される凝縮物と非凝縮物に分離することができる。例えば、凝縮器（コンデンサー）は、製品を処理することに先がけて放出されたガスの一部を、１００℃以上の温度で揮発するＶＯＣ、および／または他の汚染物質を含む、減圧された蒸気を凝縮することができる。減圧工程の間の、凝縮及び非凝縮成分の捕獲は処理された素材を冷却し、乾燥させることを助長する。ＶＯＣと他の大気汚染物質は、熱酸化炉、吸着剤など、一般的な文献で知られているどのような収集捕捉機器ででも、収集捕獲され処理する事ができる。
【００４６】
都市ゴミを処理するにあたっては、その排出の工程は、排出された製品の篩い分け工程の次に、より大きいサイズのセルロース質素材を、２回目の同様な変成プロセスに返す工程で構成されていることが好ましい。篩、磁石、渦電流、空気分離などを含む、すべての適当なプロセスによってセルロース質素材からすべての残留非セルロース質成分が分離することも好ましい。
【００４７】
鋭利破片（Ｓｈａｒｐｓ）と言われる針やメスなどを含むバイオ危険廃棄物を処理する場合は、次の工程で作業員が直接それらの鋭利破片に触れる事のないように、好ましくは、セルロース質素材を、鋭利破片を無害にするために細かくグラインダーにかけて処理する事が好ましい。
【００４８】
もう一つの応用プロセスとして、上述した、多様なパルプ及び紙素材を含んでいる廃棄物を処理する事が可能な複数の処理容器を、各々の容器の排気バルブを介して、共通のマニホールド配管で繋ぎ、どの二つの容器の一方からも他方へ、減圧工程の際に、排気される蒸気を移送できる様にする事も可能である。
【００４９】
従って、一つの容器の減圧蒸気は、他の複数の容器で使うことができる。
【００５０】
ある容器から、大気温度で大気圧の状態の廃棄物が入っている他の容器への高圧蒸気と熱の移送は、ただエネルギーを無駄にしないで済むばかりでなく、低い圧力の容器と廃棄物に流入する蒸気が凝縮されるので、結果圧力差が生じ、より高い圧力の容器からの低い圧力の容器への蒸気の流入が促進されるため、加圧された容器の減圧を容易にすることができる。この効果はガス状の蒸気の凝縮によって容積が２２分の１に減少するためであると云う事が、いくつかの文献によって紹介されている。
【００５１】
複数の容器からの処理された生成物は、都市ゴミまたはバイオ危険廃棄物が処理される時には、容器のそれぞれから排出されて、均質なセルロースでできた物質に加え、リサイクル用に様々な非セルロース質成分を回収するために、共通の分別システムに送られます。より大きいサイズのセルロース質成分は、篩い分けられ、求められる変成を完了させるところの、二度目の処理に回すために、回収される。
【発明の効果】
【００５２】
従って、本発明は、多様なパルプ及び紙素材を、化石燃料への依存度を減らし、化石燃料の燃焼による二酸化炭素発生を減らす代替燃料を作り出すところの、再生可能な均質なセルロース質製品に、変成させるプロセスを提供し、
未使用で捨てられていた廃棄物の量を減らす方法を提供し、そして、廃棄物から揮発性の有機化合物や他の環境上有害なガスを捕獲する方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
均質なセルロース質製品を生成するために、多様なパルプ及び紙素材、及びそのような素材を含んでいる廃棄物を処理する方法に、すべての、どのような既知の、適当な容器をも使用することが可能である。しかし、本発明の方法の実施の一形態として、図１に示するような処理容器に関連して、説明する。
【００５４】
図１に示すように、符号号１０で示す処理容器は、蒸気注入、および／または減圧のために回転継手（ロータリーユニオン）１８と接続され、中央排出口１６とは切り離してあるところの、両端に密閉壁１４を持った円筒形の外容器（ハウジング）１２を保有する。
【００５５】
容器内部２４中で処理される素材の投入のために、そして処理された製品の排出のために、容器１ ０の他端２０は開口２２を含む。開口２２は円筒形外容器１２と同じ直径であっても構わない。代わりに、経済的 および開口扉の密閉性とその重量の観点から、円筒形外容器１２は、大きな直径の容器の場合、小さい直径２６ まで テーパーを付ける（直径を絞る）こともできる。
【００５６】
開口密閉扉２８は、時計廻りまたは逆時計回りに、開口扉が容器に取り付けられ閉まっている時も（図１に例として表示）また切り離されて開いている時も（図には表示していない）その水平の軸（ライン２−２）に対して、容器１０の自由な回転が可能な様に、容器１０から完全に切り離せることが好ましい。開口密閉扉２８は、追加の排気バルブ（表示されていない）のための回転継ぎ手（表示されていないが１８と同様の）もう一つの貫通する接続口（ポート）を備えている。
【００５７】
図２に示すように、容器内部２４には、好ましくは、密閉端１４と、テーパーを付けられた（もしある場合は）端部２０を含めて、容器１０の全長にわたる二列以上のヘリカル（螺旋）形状をした掻揚げ羽根３２を装備している事が好ましい。
【００５８】
羽根の数は、容器径に基づいて決定されるものであり、その羽根の位置は、容器内部２４の円周上にお互いに等距離に置かれるよう、例えば、羽根が二枚の場１８０度の間隔、４枚の場合は９０度間隔で配置する様にする。掻揚げ羽根は、円筒形外容器１２の内壁、密閉端１４、およびテーパー端部２６（もしあるものならば）、に取りつけられ、水平軸（ライン２２）方向に放射状に配列される。水平軸方向への壁からの掻揚げ羽根の最適な高さと長さ、並びに、水平軸に沿った螺旋周期は経験で決定される。
【００５９】
円筒形外容器１２の長さに依存して、少なくとも２本の等間隔に置かれた噴出口配管（不図示）が、蒸気が外容器１２の内部に注入されるよう、円筒形外容器１２の内壁に、または代わりに、円筒形外容器１２の外壁に沿わせ且つ円筒形外容器１２の内部２４へ貫通して、設置される。
【００６０】
噴出口配管は、水平軸と平行させて設置する事もできるし、また、代わりに、螺旋状に配置された掻揚げ羽根に沿わせるように組み合わせる事もできる。穴または他の貫通穴（スリットなど）を、差圧が充分ある場合、高速で蒸気を注入するために噴出口配管に設ける。
【００６１】
容器１０は、符号３３の枠組の中に支持されており、それは、その水平軸（ライン２−２）の廻りに時計回りまたは反時計回りに容器を回転させます。その枠組は、同時に容器をどちらかの方向に回転させながら、処理する廃棄物を投入するため、図３に示されたごとく、容器１０を、前もって決められた角度まで水平ラインより上に持ち上げるよう、又は、処理された素材を排出するために、図４に示したごとく、容器１０を、前もって決められた角度まで、水平ラインよりも下げるよう、容器１０の扉が取りつけられている端部を傾斜させる事ができる。
【００６２】
容器１０を、回転しながら傾ける方法に付いては、公知の文献がある。
水平ラインからの上下の最大と最適の傾斜角度は、経験値から（実際に運転してみて）決定する。容器１０はさらに、その水平軸（ライン２−２）に沿って容器１０のたわみを防止しながら、容器がどちらかの方向に回転するのを可能にする、支持手段３３を持っている。
【００６３】
容器１０はさらに、ユニットを水平ラインから上下に傾ける手段を有しており、また、同時に容器がどちらかの方向に回転しながら、ユニットが水平ラインまたはある一定の角度で固定して支持される手段を有している。
【００６４】
容器１０は、さらに、約０から約１０ｒｐｍまで、回転速度を連続的に変えられる手段を有しており、その最適回転数は経験値から（実際に運転してみて）決定される。
【００６５】
容器１０の密閉扉２８は 、密閉扉２８が開いている状態でも閉じている状態でも、容器１０がどちらの方向にでも回転できる様になっている必要がある。好ましくは、密閉扉２８は外容器１２から完全に切り離されている事が好ましい。
【００６６】
容器１０の密閉端１４は、蒸気の注入のための、また容器１０からの排気を行うための固定の導管と接続された状態で、容器１０がどちらの方向にも回転することを可能にする容器外部の回転継手１８と中心を貫通して接続されている接続口１６を有する。その固定の導管は、容器１０が、固定の導管と接続された状態でも、傾くことを可能にする柔軟性を持った耐圧仕様の構造でなくてはならない。密閉端１４の貫通接続口１６は、容器内部２４に高速ノズルから蒸気を注入する事ができるよう、容器内部で噴射口配管と接続されている。
【００６７】
開口２２は、円筒形外容器１２と同じ直径に、または、大きな直径の容器の場合は、円筒形外容器１２の開口端２０が円錐形にテーパーを付けられた形になっている。より小さい開口は、密閉扉２８のコストを下げ且つ重量が軽くなる事で、開口扉の開閉を容易にする。開口２２は中心に設置されて、直径で３フィート（９０ｃｍ）以上である。密閉扉２８は、閉まっている場合も、取りはずされた場合も、容器がどちらの方向へも回転が可能な様に、容器１０から、好ましくは、完全に取り外しが可能である事が好ましい。貫通接続口１６は密閉扉２８の中心に取りつけられ、排気弁３０と接続されている。回転継ぎ手（表示していないが、符号１８に類似）が、排気バルブ３０経由で放出されるガス回収のための固定導管に接続されている状態でも、容器１０がどちらの方向へも回転できるように、貫通接続口１６と接続されている。
【００６８】
処理される素材の容器１０への投入のために、密閉扉２８は開くか、好ましくは、取りはずされて、そして容器１０は水平の位置に静止させるか、また、好ましくは、図３中で代表的に示されているように、開口２２を持ち上げた状態の、前もって決定された角度で水平ラインより上の位置に、固定するか傾斜させるかする。
【００６９】
容器１０は、回転する事で、ヘリカル状の掻揚げ羽根３２が、容器の中の素材を開口２２からの、容器１０の密閉端方向へ運搬する方向に回転させられます。
【００７０】
もし必要であるならば、前もって決められた量の水を、処理される素材の投入の前に、または同時に、容器１０に注入する。加えられる水量は、処理される素材に含まれる水分量に依存している。加えられた水は、飲料水レベルのものである必要はなく、従って下水と下水汚泥でさえ湿潤剤として使える可能性がある。上述した方向に、同時に容器１０を回転させながら、処理される素材の、前もって決められた重量が容器１０に投入される。素材が容器１０に導入される間、回転継ぎ手１ ８の潤滑を良くするためだけでなく、処理される素材の中に、蒸気凝縮水として、熱と追加の水分の両方を加えるために、低流量の蒸気が、接続ノズル１６経由で同時に注入される。そして蒸気は、容器の回転による撹拌とともに、容器とその内容物を予熱し、そして容器の密閉端１４への螺旋状の掻揚げ羽根３２による素材の移送が、固体素材を軽く固める作用と均一な湿潤効果を与える。処理のために素材を容器に導入する、上述されたプロセスの間に、開いた扉から漏れるであろう一部の蒸気は、頭上の排気フード経由で、公知の文献でも知られているように、捕獲と処理のために収集され排気される。
【００７１】
容器１０へ投入され処理される固体素材の水分は、重量で少なくとも２０％であるべきであり、好ましくは、２０％−６０％の範囲が好ましい。素材の前もって決められた重量が容器１０に導入されるまで、素材の導入は続きます。
廃棄物によって満たされる、または占有される容器内部２４の容量は素材の密度によって変わる。
【００７２】
そして、蒸気注入と容器の回転を中断し、密閉扉２８は再度取りつけられ容器を密閉する。密閉扉２８上の排気口３０は，開かれた状態で、排気された蒸気と凝縮物を大気に放出する前に、適当な処理を行う装置へ接続されている。容器１０は水平状態に保たれるか、好ましくは、容器１０の傾き角度は、素材の処理のために適当な角度に調整され、又は前もって決められた、水平レベルより上の角度に固定される。
【００７３】
そして容器の回転と蒸気の注入が再開される。蒸気は、密閉端１４にある、貫通接続口１６経由で、もし取り付けられているならば、噴出口配管にある高速開口経由で、容器内部２４中に注入される。蒸気が容器内部２４に注入される時に、蒸気は同時に熱と湿分を容器１０の内容物（廃棄物）に与え、飽和蒸気は容器１０とその内容物の中の空気、蒸気、および他のガスを排気し、および／または置換する。この加熱し、排気する工程は、開口扉に取り付けられた排気口３０から排気されるガスの温度が１００℃に達するまで続けられ、そして排気口３０は閉じられる。容器１０は継続的に回転し、蒸気は、多様なパルプ及び紙素材の物理的化学的膨張をさせるために、必要な圧力と温度に予め設定されている蒸気圧力制御弁１７経由で継続的に注入される。
【００７４】
蒸気の初期の注入の段階では、排気口３０が開いていて、そして容器内全域が飽和蒸気圧に達する前は、蒸気は圧力差のため高速で注入されて行く。この高速蒸気は、容器の回転とともに内容物を切断し、蒸気はまた、どのようなフィルム状のプラスチック製岱をも溶かし、引き裂き、従ってそれらの内容物をばらばらにする。高速蒸気はまた湿分と熱の両方を、多様なパルプ及び紙素材と他のバイオマスや吸湿性のある素材の中に強制的に注入する。そして蒸気は、多様なパルプ及び紙素材をもろい性状にし、容器の中で起こっている混合、せん断の動きによって、その粒径を小さくするところの、その物理的化学的構造体の膨張を起こす。
【００７５】
容器内部２４中での必要な混合運動は、ヘリカル状の掻揚げ羽根によって、容器壁の近くの素材を、上方向そして容器１０の密閉端１４の方向に移動させ、しかも、容器１０が回転しているため素材も飽和蒸気下で重力によって、掻揚げ羽根の端部から同様にこぼれ、転がり落ち、そして素材を混合しながら熱と湿分の両方にさらす働きをしている。螺旋状の掻揚げ羽根の好ましい角度と容器の傾斜角は、もしあるとすれば経験で決定される。
【００７６】
排気と加熱プロセスにおいて、変質させる多様なパルプ及び紙素材の中に吸収さるところの、注入された蒸気からの湿分と凝縮物からの余分な湿分は、素材の中のガスを置換し、且つ、熱伝達材として作用する。排気口が閉じられた後も、蒸気噴射は継続され、素材の中の水分温度は水の沸点（１００℃）を越える。水が液体から蒸気へ変転する事は、熱せられた同じ重量の水に対して容量的に約２２倍の気体になることを意味しており、それが素材の中で、物質的化学的構造を大いに膨張させ、従って、その事が、空気との接触表面積が大きく、より早く完全な燃焼をする、そしてまた、液体との接触表面積の大きい、合成素材や掘削潤滑流体への添加物になる、さらに、燃料、化学物質、肥料、および他の有益な製品を生産するために、化学薬品、酵素、そして微生物と反応し易い、大きな表面積のセルロース質製品を作り出すのである。
【００７７】
多様なパルプ及び紙素材は、従って、素材が，他のプロセスによって処理されたものより、その後の処理がより容易な均質なセルロース質製品に変えられます。均質なセルロース質製品へ、多様なパルプ及び紙素材が変成するため、求められる製品は、ある一定サイズ以上のセルロース質製品や、他のすべての一緒に処理された非セルロース質の素材から、容易に分離される。
【００７８】
容器１０とその内容物は、飽和蒸気で、最大約４５０ｋＰａまたは最小約２７５ｋＰａ、さらに好ましくは約３８０ｋＰａで加圧され、熱せられる。いったんその運転圧力に達すると、素材は、圧力を最低３０分、最大１時間維持しながら、同時に容器を回転させることによって継続的に混合させられます。好ましくは、容器１０は、約０から１０ｒｐｍの間の、経験で決められる最適条件の速度で回転される。
【００７９】
また他の方法として、蒸気噴射を、適切に断熱材で保温された容器が最大約４５０ｋＰａの圧力に達するまで続け、その後、蒸気噴射は終了し、混合は求められる時間の間継続するという事もできる。継続的な蒸気噴射があるかどうかにかかわらず、継続的な攪拌は、内容物が化学平衡または均質成分に達するための期間を提供するすなわち、内容物が撹拌、湿分、および熱の組み合わせによって、求められる均質な製品に変成した状態である。
【００８０】
求められる化学平衡期間の後に、可能な限り多くの熱とガスの放散を行い、同時に且つ継続的に内容物を混合しながら、容器は密閉扉２８に取り付けられた排気口３０経由で減圧される。容器中の蒸気雰囲気が排除される時に、容器２４内の内容物の表面の自由水分と、内部に吸収された湿分は蒸発させられます。そしてその事は、素材を冷却し、且つ部分的に乾燥させる作用が有る。
【００８１】
セルロース質素材の細胞と毛細管状の表面部に吸収された湿分の蒸発は、液体としての水の容量が蒸気への変転で２２倍に増加する事によって、さらなる素材の物理的化学的構造の膨張を起こし、そして、多様なパルプ及び紙素材を均質なセルロース質製品にさらに変成させる。
【００８２】
大気圧まで減圧後、処理された素材はまだ熱く湿潤した状態にある。一つの方法として、素材の中の湿分が蒸発する時の潜熱を使い、素材をさらに冷却し乾燥させるため、連続的に攪拌を行いながら、容器１０は排気を継続させることも出来る。ひとたび素材が求められているレベルまで冷却され乾燥されたならば、容器１０は大気圧まで減圧する。密閉扉２８は、開けられて、好ましくは容器から取り外される。
【００８３】
容器１０の開口端２０は、好ましくは、容器を傾け水平レベルよりも既定の角度で下に下げられ（図４）、開口２２の方向に処理された物を搬送するために、容器は逆方向に回転する。そして内容物は容器１０から排出される。もし容器１０を、水平レベルより下の角度に下げる機構がない場合は、または容器１０が上記水平レベルより上に固定された角度で設置されている場合は、内容物は螺旋状の掻揚げ羽根３２によって、容器が逆方向に回転することで、同様に容器１０から排出されるが、排出時間は通常かなり長いものになる。
【００８４】
例として図５で図式的に示した様に、処理された素材は、好ましくは、ベルトコンベアなどの運搬手段の上に排出され、サイズごとに分離するために振動式、または回転式の（トロンメル）篩などの篩機に、通常輸送されて行きます。セルロース質製品の粒度は、セルロース性バイオマスが求められる最終用途に基づいて、経験で決定される。処理された素材で５センチメートルの粒度より大きいものの中には、綿繊維、樹木系植物バイオマス、または木材系異物以外、セルロース質素材は含まれていない。
【００８５】
一般に、セルロース質バイオマスの約８０％は２．５センチメートルより小さい篩目の分級から得られる。好ましくは、篩い分け工程では、さらに乾燥を達成するために、加熱された空気を上から素材に吹きつける。これは特に密閉された回転式の篩い分け機の中に熱風を通して行うのが効果的である。
【００８６】
都市ゴミやバイオ危険廃棄物などの混合廃棄物を処理した場合、混在してくる素材のうち、５センチメートル以上のものは、通常、鉄や非鉄の金属くずと缶、ＰＥＴ容器、ポリプロピレン（ＰＰ）、プラスチックフィルム、および成形加工されてできた製品、雑多な繊維、ゴム、革、および木材などであるが、これらはリサイクルのために手動および／または機械で分別される。
【００８７】
５センチメートル以下で１．３センチメートル以上の中間的な分級が得られる場合、この分級部分は、５センチメートル以上の分級部分で見られたものと同じ素材の混在割合は少なのであるが、前述した様に、１．３ −５センチメートルの分級部分は、大部分が、ガラスの破片、多種多様な小さなプラスチック物（さまざまな処理温度で溶かされ、容器の減圧プロセスにおいて溶融温度より下げられる事で再固体化した、混合プラスチックの塊）や、いくつかの多様なパルプ及び紙素材を含むもののまだ変成が完了していないセルロース質素材である。
【００８８】
これらの素材は、再処理をする再生可能製品に仕分けてやる事が可能である。すなわち、求められている均質なセルロース質製品が、１．３センチメートル以下であるならば、１．３−５センチメートルのパルプと紙素材は、空気分級などの様々な方法で非セルロース質成分から分別し、これらの素材を、まだ未処理の素材の次の処理工程に混合して再処理するか、いくつかの違うバッチプロセスから出てくる同様な分級部分と合わせて一つの処理工程で再処理するかする。
【００８９】
この工程からの混合非セルロース質成分は、鉄系金属、非鉄金属、混合したプラスチック、多種色混合のガラスくず、などに分別されるが、量と成分割合が少ないため、これらの非セルロース質素材のすべてまたは一部は、不活性埋立て地に投棄処分する事も可能である。
【００９０】
これらの、都市ゴミやバイオ危険廃棄物などの混合廃棄物から得られる、篩い分け工程からの、できれば１．３センチメートル以下、一般に５センチメートル以下の小さい分級部分には、かなりの量のガラス破片、セラミック、プラスチック物、および混合プラスチックや若干の鉄系及び非鉄系金属、非結晶質の混合プラスチックの塊が、通常雑多に混在している。これらの混在物のほとんどは、均質なセルロース質製品を、好ましくは熱風で乾燥させて、空中に浮遊させるＳｔｏｎｅｒ方式、または空気分級器などの様々な方法によって、取り除く事が可能である。
【００９１】
この工程からの重い分級部分はまた、鉄系金属、非鉄金属、混合プラスチック、多種色混合のガラスくず、などの再利用できる製品に分別でき、これらの素材は容量と成分が少ないので、不活性埋立て地へ投棄処分することも可能である。最初の篩い分け工程からの小さい粒子のバイオマス分級部分は、好ましくは、非セルロース質の混在素材をさらに取り除く処理をすることが好ましいのであるが、概ね均質なセルロース質製品である。
【００９２】
また代替の変成プロセスは図１に例示するように、同様の処理容器を利用するが、処理に先がけてガスを容器とその内容物から除去する工程を必ずしも必要としていない。しかし、そのような排気工程は、減圧工程前であればいつでも、また容器と内容物が要求された圧力と温度（それは通常約３８０ｋＰａと約１５０℃である）に達した後は、選択的に適用する事は可能である。この選択的排気工程をより高い温度で行う事によって、ＶＯＣ（揮発性有機物）と処理物中に捕捉されている他のガスのより完全な蒸発が起こり、従って処理されている素材の中に含まれている全体のＶＯＣの大部分を除去する事ができる。
【００９３】
また、より高い温度により、かなりの量の水蒸気が、揮発性の大気汚染物質と同時に排気され、従って低い湿分の均質なセルロース質製品を生成する事ができる。
代替のプロセスの工程は、ある一定の温度と圧力範囲で起こる以外、本質的には上述したプロセスと同一である。
【００９４】
もし選択的排気工程が、この代替の変成プロセスから完全に省略される場合は、初期の段階の排気工程において捕獲されるべきＶＯＣや他の潜在的大気汚染物質は、減圧工程において処理するために捕獲される。
【００９５】
好ましくは、処理されたセルロース質素材の残留湿分は重量で６５％よりかなり小さい値、できれば５０％以下である事が好ましい。高い含有湿分は、容器からの排出に続く多くの可能な処理工程に悪影響を及ぼす。例えば、重量で６５％より高い湿分のセルロース質製品は、それ自体が「糊状物質」であり、凝集し固まる傾向があり、本プロセスの目的である、繋がりがゆるい”ふわふわの綿状繊維”に保つ事ができず、乾燥したり、空気分級したりする事を、困難にする球状の物質である。さらに、湿気含有量が重量で６５％より高い場合、より小さいセルロースでできた粒子は、他のセルロースでできた物質粒子に付着して、その結果生じる粒度を、篩い分けするために要求されるサイズよりも大きくしてしまう傾向がある。高い湿分のセルロース質物質はまた、都市ゴミやバイオ危険廃棄物などの混合廃棄物の成分として含まれる非セルロース質成分に付着して、そのような素材をリサイクルのためには望ましくないものにしてしまう。
【００９６】
本プロセスにおける加湿の主要な目的は、多様なパルプ及び紙素材に、要求された変成を容易にする均一な熱伝達と分布を与える事である。しかし、化学平衡工程の後では、処理された素材からできる限り多い湿分を取り去るための、以下のような工程を含む、いくつかの工程が含まれている。
【００９７】
昇温工程の間に排気せずに、ＶＯＣおよび他の潜在的な大気汚染物質をより高い温度と圧力の条件で捕獲し処理する、従ってかなりの蒸気を排気するところの、代替の変成プロセスにおける選択的排気工程、セルロース質の素材の外表面、細胞質、毛細管から水分の蒸発を促進する、連続的な大掛かりな攪拌をしながらの減圧工程、１００℃以下での余分な水分の蒸発を促進する減圧後の処理物の排出工程， 熱風環境下での篩い分け、熱風による風分級などの工程である。
【００９８】
処理した後の残留水分の蒸発はまた、同時に製品を冷却させながら、広い外表面積をもった綿毛状のセルロース質に素材を変成することを促進する。さらに、冷却され乾燥された製品（重量で１０％湿分以下 ）は、悪臭を発生することなく、また顕著なバイオ分解のために、腐敗したり、堆肥化したりする事なく、かなりの期間貯蔵する事ができる。
【００９９】
ここに例をもって記述した方法と類似する試作処理容器を使い、この本発明の中で明らかにされている条件の下で運転した実験結果は、多種多様な揮発性有機化合物（ＶＯＣ）が一般家庭並びに事務所の両方から排出される都市ゴミの中に存在することを明らかにした。
【０１００】
実験は、また、これらの揮発性大気汚染物質の相対的にかなりの量が、本発明の方法を使って廃棄物を処理した結果、それらの廃棄物から取り除かれ処理するために捕獲される事を明らかにした。例えば、一般家庭からの都市ゴミの、いくつかのバッチ処理実験の一連の結果から、処理から回収されたＶＯＣ（Ｕ．Ｓ．Ｅ．Ｐ．Ａ． 手法８２６０）の総量は、都市ゴミのメートルトンあたり約３，５０３から約１５，２９４ミリグラム（すなわちＰＰＭ）に及ぶ。その結果生成された均質なセルロース質製品はメートルトンあたり５ミリグラム未満のＶＯＣを含んでいた。これは従って、都市ゴミの中の９９％を超えるＶＯＣが取り除かれたことを示す。排気工程が、昇温プロセス段階で行われる場合は、排気工程中に回収されるＶＯＣは廃棄物のメートルトンあたり約６７４から約５，６７８ミリグラム（すなわち約１９％（６７４／３５０３）から約３７％（５６７８／１５２９４）の合計）になる。
【０１０１】
残りのＶＯＣ（すなわち約６３％から約８１％）は減圧工程の間に回収された。回収された総ＶＯＣ、メトリックトンあたり８９１．５ミリグラム（約２１．２％）は、Ｕ．Ｓ．Ｅ．Ｐ．Ａ．によって有害物質であると指定されている。
【０１０２】
総ＶＯＣの約６６％が減圧工程の間に回収され、ほぼ９１％の有害ＶＯＣがこのステップの間に回収された。これは明確に、より高温の処理（例えば約１５０℃）の方が、都市ゴミからのＶＯＣ除去のためには、昇温段階で排気する、より低温の処理（例えば，大気温から約１００℃の範囲）よりも、より効果的であることを示している。そしてこの事は、有害なＶＯＣにもなおさら当てはまる。
【０１０３】
事務所関連からの都市ゴミのいくつかのバッチで処理された二番目の一連の実験における例として、処理から回収されたＶＯＣ（Ｕ．Ｓ．Ｅ．Ｐ．Ａ． 手法８２６０）の総量は、都市ゴミメートルトンあたり約３，１２６から約８５，７６３ミリグラム（すなわちＰＰＭ）に及んでいた。その結果生成された均質なセルロース質製品はメートルトンあたり１００ミリグラム以下のＶＯＣを含んでおり、従って、都市ゴミの中の９６％以上が取り除かれたれたことを示した。
【０１０４】
排気工程がプロセスの昇温段階の間に行われた場合は、排気工程から回収されたＶＯＣは、廃棄物のメートルトンあたり約２７５から約１，４８３ミリグラム（すなわち約１．７％から約８．８％）になった。残りのＶＯＣ（すなわち約９１％から約９８％）は、減圧 工程の間に回収された。
【０１０５】
回収された総ＶＯＣ、廃棄物のメートルトンあたり６，２０１ミリグラム（約１８．５％）は、Ｕ．Ｓ．Ｅ．Ｐ．Ａ．によって有害物質であると指定されている。全体のＶＯＣのほぼ９８％が、減圧工程の間に回収され、そして有害ＶＯＣの８８％以上が、この工程中に回収された。この事は、再度はっきりと、より高い温度の処理（例えば約１５０℃）の方が、都市ゴミからＶＯＣを除去するためは、より低い温度での排気工程（例えば１００℃）よりも効果的である事を示している。そしてこの事は、有害ＶＯＣに付いても同様に当てはまる。
【０１０６】
別の一連のテストにおいて、ここに例をもって前述したのと同類の試作処理容器を使い、この本発明の中で明らかにした条件下で運転した結果、この方法がバイオ危険性のある実験室や医療廃棄物の殺菌のためにもまた、効果的であることを明らかにした。
技術援助マニュアル（米国医療廃棄物処理技術州法概観）に拠る、代替の医療廃棄物処理方法として推薦されるように、微生物的処理の効力は、レベルＩＶ（殺菌）微生物不活性化基準を満足する事を実証した。
【０１０７】
バクテリア胞子（バシラス−ステア ロサーモフィラス）の微生物的不活性化につき、６‐Ｌｏｇ以上を、伝染性医療廃棄物が含まれる非常に難しい条件下で実証した。
【０１０８】
固定式オートクレーブの処理による熱伝達は直接的な蒸気接触というよりも主として伝導によるものなので、本発明のプロセスはまた従来からの蒸気殺菌プロセスの改良と云う事が出来る。
【０１０９】
このプロセスには、処理量と廃棄物の密度、廃棄物が入れられた包装材、蒸気が貫通する事を阻害する障壁として作用する、従って、処理効率に直接的な影響を与える処理物の形状、などの要素を考慮する必要が有る。廃棄処理物内への蒸気の浸透の程度は、分単位でなく時間単位で、殺菌するための時間に直接の影響を与る。
【０１１０】
本発明によって、廃棄物、特にパルプや紙素材は微細に軟化させられて、フィルムプラスチック製品は溶かされ、廃棄物の成分のすべては継続的な撹拌によって処理プロセスの間に直接蒸気にさらされるため、廃棄物ヘの蒸気の浸透の障壁となるようなものは取り除かれる。
【０１１１】
本発明はまた、操作中又は操作後に蒸気や熱を臭気と共に放出するところの、伝統的な蒸気殺菌システムに関して、更なる改良手段を提供する。
【０１１２】
本発明は、特に臭いに関して、排出ガスを直接処理設備に導入する排気システムを採用することで、そのような臭気の放散を行わない。
【０１１３】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】図１は、本発明に従って使われる処理容器の概略図である；
【図２】図２は切断面２−２での図１の部分断面図である；
【図３】図３は素材を投入する位置にある処理容器の概略図である；
【図４】図４は処理した素材を排出する位置にある処理容器の概略図である；
【図５】図５は本発明による、１つの具体的工程図である。

Claims (47)

1. 多様なパルプや紙素材を処理することで、均質なセルロース質物質を生成するための方法であって：
   容器の中に多様なパルプや紙素材（素材）を供給する工程と；
   素材を撹拌する間に蒸気を容器に注入する工程と；
   素材を撹拌する間に排気口を通してガスを容器から排気する工程と；
   そのガス中に存在する、どのような揮発性有機化合物とどのような他の空気汚染物質をも無害なガスにするため、該当のガスを捕獲し、処理する工程と；
   容器が圧力を保持できる様に容器を密閉する工程と；
   素材を撹拌する間に素材の物理的化学的構造を膨張させるために十分な温度と圧力の蒸気で素材を飽和させる工程と；
   さらに素材の物質的化学的構造の膨張を促進するために容器を減圧する工程と；
   そして容器から処理された素材（製品）を排出する工程と；
   から成ることを特徴とする方法。
2. 処理された製品中のセルロース質成分を、他の成分から分別する工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 分別の工程が、粒度に基づいたセルロース質成分を分離する工程を含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 分別の工程が、密度に基づいたセルロース質成分を分離する工程を含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
5. 分別の工程が、粒度と密度の両方に基づいたセルロース質成分を分離する工程を含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
6. 処理された製品のより大きいサイズ成分を分離し、さらなる処理のために、より大きいサイズ成分を容器にリサイクルする工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
7. ２番目の容器内の素材の処理ため、その容器を密閉する前に、２番目の容器からガスを排気するため、多様なパルプや紙素材を入れてある２番目の容器へ、減圧する（１番目の）容器から蒸気を注入する工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
8. 複数の容器のそれぞれから処理された製品を、共通のコンベヤーに排出し、製品の流れの中の小さい成分からより大きい成分を分離し、容器の少なくとも１つを通してより大きい成分をリサイクルする工程を含むことを特徴とする、請求項７に記載の方法。
9. 約１４０℃から約１６０℃の範囲の温度で飽和工程を起こすことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
10. 約２７５ｋＰａから約４５０ｋＰａの範囲の圧力で飽和工程を起こすことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
11. 蒸気注入工程に先がけて、パルプと紙素材が重量で約２０％から約６０％までの湿分を持つようにすることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
12. 製品が均一に混合され、均質なセルロース質製品に変成するのに十分な時間、温度と圧力を維持する、ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
13. 処理時間が約３０分から約６０分の範囲にあることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
14. 入口と出口を共有した一つの開口扉を保有する容器に多様なパルプや紙素材を供給し、そしてその処理された製品を容器から排出する両方の工程が、その共通の開口扉を通して為される、ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
15. 容器の内側に２列以上取り付けられ、容器の回転に伴い螺旋状の掻揚げ羽根が多様なパルプと紙素材を撹拌する、ことを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
16. 螺旋状の掻揚げ羽根が、容器の一方向の回転によって処理される素材を、共通の開口扉から反対方向へ移動させることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
17. 螺旋状の掻揚げ羽根が、容器の二番目の方向の回転によって処理される素材を、共通の開口扉の方向へ移動させることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
18. 処理される素材を容器から落下させない状態に共通の開口扉の位置決めを行い、容器を傾けることができる様にすることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
19. 処理された素材（製品）が容器から落下する状態に共通の開口扉の位置決めを行い、容器を傾ける事ができる様にすることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
20. 容器を減圧する工程で、容器に残っているすべての蒸気を回収する工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
21. 蒸気を回収する工程で、蒸気を凝縮し、それらを無害にするためにすべての凝縮した汚染物質を処理する工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
22. 蒸気を回収する工程で、蒸気をリサイクルする工程を含む
    ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
23. 容器を減圧する工程で、処理された素材（製品）を冷却し、乾燥させて、揮発性有機化合物、または容器内の他のどのような空気汚染物質も捕獲する工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
24. 揮発性の有機化合物と他の空気汚染物質を捕獲する工程で、さらに、揮発性有機化合物と他の空気汚染物質を処理し、その揮発性有機化合物と他の空気汚染物質を無害にする工程を含むことを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
25. 製品を冷却し乾燥する工程で、さらに、排気する工程を含むことを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
26. 前述された方法で処理された製品を、燃料または肥料として使用するために輸送することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
27. 前述された多様なパルプと紙製品が、廃棄紙、都市ゴミ、または医療機関や研究所からの廃棄物を含む、バイオ危険廃棄物から作られることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
28. 殺菌された、均質なセルロース質製品を生産するために、多様なパルプと紙製品を含んでいる、研究所や医療機関からのバイオ危険物を処理する方法であって：
    （ａ）容器にバイオ危険物（素材）を供給する工程と；
    （ｂ）容器を圧力保持できる様、密閉する工程と；
    （ｃ）素材を攪拌しながら、蒸気を容器の中に注入する工程と；
    （ｄ）素材の物理的化学的構造を膨張するため、約１４０℃から約１６０℃の範囲の温度で、また約２７５ｋＰａから約４５０ｋＰａの範囲の圧力の蒸気で素材を飽和する工程と；
    （ｅ）さらに素材の物理的化学的膨張を促進するために容器を減圧する工程と；
    （ｆ）上述した減圧の過程で放出されるどのようなガスも捕獲し、そのガスの中に存在する、すべての揮発性有機化合物と他のすべての空気汚染物質を無害にする、前述したガス処理の工程と；
    （ｇ）容器から処理された素材（製品）を排出する工程と；
    から成ることを特徴とする方法。
29. 処理された製品のセルロース質成分を、他の成分から分別する工程を含むことを特徴とする、請求項２８に記載の方法。
30. 分別の工程で、粒度に基づいたセルロース質成分を分別する工程を含むことを特徴とする、請求項２９に記載の方法。
31. 分別の工程で、密度に基づいたセルロース質成分を分別する工程を含むことを特徴とする、請求項２９に記載の方法。
32. 分別の工程で、粒度と密度の両方に基づいたセルロース質成分を分別する工程を含むことを特徴とする、請求項２９に記載の方法。
33. 処理された製品のより大きいサイズ成分を分別し、更なる処理のために、より大きいサイズ成分を容器にリサイクルする工程を含むことを特徴とする、請求項２８に記載の方法。
34. 蒸気を注入する工程の前に、パルプと紙素材が、重量で約２０％から約６０％の湿分を持つようにすることを特徴とする、請求項２８に記載の方法。
35. 製品が均一に混合され、均質なセルロース質素材に変質するのに十分な時間、温度と圧力を維持することを特徴とする、請求項２８に記載の方法。
36. 処理時間が約３０分から約６０分の範囲にあることを特徴とする、請求項３５に記載の方法。
37. 入口と出口を共有した一つの開口扉を保有する容器に、多様なパルプや紙素材を供給し、そしてその処理された製品を容器から排出する両方の工程が、その共通の開口扉を通して為される、ことを特徴とする、請求項２８に記載の方法。
38. 容器が内側に２列以上取り付けられ、容器の回転に伴い螺旋状の掻揚げ羽根がパルプと紙製品を撹拌する、ことを特徴とする、請求項３７に記載の方法。
39. 螺旋状の掻揚げ羽根が、容器の一方向の回転によって製品を共通の開口扉から反対方向へ移動させることを特徴とする、請求項３８に記載の方法。
40. 螺旋状の掻揚げ羽根が、容器の二番目の方向の回転によって製品を、共通の開口扉の方向へ移動させることを特徴とする、請求項３８に記載の方法。
41. 製品を容器から落下させない状態に共通の開口扉の位置決めを行い、容器を傾けることができる様にすることを特徴とする、請求項３８に記載の方法。
42. 処理された製品が容器から落下する状態に共通の開口扉の位置決めを行い、容器を傾ける事ができる様にすることを特徴とする、請求項３８に記載の方法。
43. 揮発性の有機化合物と他の空気汚染物質を捕獲する工程で、さらに、揮発性の有機化合物と他の空気汚染物質を処理し、揮発性の有機化合物と他の空気汚染物質を無害にする工程を含むことを特徴とする、請求項２８に記載の方法。
44. 熱酸化装置（サーマルオキシダイザー）を含む、すべての揮発性有機化合物または他のすべての空気汚染物質を捕獲し処理する、ことを特徴とする、請求項４３に記載の方法。
45. 吸着式フィルターを含む、すべての揮発性有機化合物または他のすべての空気汚染物質も捕獲し処理する、ことを特徴とする、請求項４３に記載の方法。
46. 処理された製品のセルロース質成分を分別する工程であるすべての鋭利断片を無害にするために研摩破砕する工程を含むことを特徴とする、請求項２９に記載の方法。
47. 前述の処理された製品を殺菌処理することを特徴とする、請求項２８に記載の方法。

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