JP2007176841A - 土壌病害抑制材、脂質含有廃棄物再利用方法および脂質含有廃棄物再利用システム - Google Patents

Abstract

【課題】脂質含有廃棄物の有効な再利用を図ると共に、土壌病害を抑制する効果のある産業資材として有用な土壌病害抑制材、脂質含有廃棄物再利用方法および脂質含有廃棄物再利用システムを提供する。
【解決手段】脂質含有廃棄物と牛糞尿と牛舎の敷料との混合物を発酵させて得られ、上記発酵が脂質含有廃棄物と牛糞尿とを少なくとも含む原料を発酵装置で発酵させると共に、該発酵させた原料の一部を牛舎の敷料中に混合し、該牛舎の中で所定期間牛を飼育した後、該飼育した牛舎の中より採取した、敷料と牛糞尿と脂質含有廃棄物との混合物を発酵装置に再投入して発酵させ、この土壌病害抑制材は、外部から菌体を添加することなく、枯草菌が 1.0×10⁶/g 以上含まれる。
【選択図】図１

Description

本発明は、土壌病害抑制材、脂質含有廃棄物再利用方法および脂質含有廃棄物再利用システムに関する。

好気性菌の枯草菌は、化学農薬のような弊害がなく、土壌中に含まれる菌数が一定以上確保されれば、多くの植物病菌を抑止できる可能性が知られている（非特許文献１）。
しかしながら、微生物農薬として利用するためには、菌数を増やすため、土壌にこれらの菌体を加えるか、あるいは菌体を植物の種子にコーティングしたり他の有機物や無機物の土壌改良剤に添加する必要がある。

牛糞尿は、約８０重量％と水分含量が多い上に繊維質のため、発酵原料としては不適であった。このため、生牛糞尿と油脂が吸着された廃棄白土とを発酵槽に投入して、油脂が発酵されることにより生じる発酵熱より、生牛糞尿中の水分を蒸発させて好気性発酵を促進する生牛糞尿の急速発酵堆肥化法が知られている（特許文献１）。
しかしながら、この堆肥化法では、発酵槽内での熱量が不足して効率的な堆肥化が促進できないという問題がある。

油脂が吸着された廃棄白土は食用油製造工場等で発生する。食用油は、菜種やコーンなどの原料を圧搾・抽出して脱レシチンを行ない原油を製造し、さらにこの原油を脱酸、脱色、脱臭の各精製工程を経て製造されている。この脱酸工程において脱酸油さい（アルカリフーツともいう）、脱色工程において脱色油さい（廃白土ともいう）、脱臭工程において脱臭留出物（脱臭スカムともいう）等の油脂分を多量に含む脂質含有廃棄物が製油工場からは排出される。特に油脂が吸着された廃白土は、油分が多く含まれており、そのまま埋め立てると油分が滲み出てくるなど廃棄物として処理することが困難である場合が多い。

一方、野菜栽培農家においては、連作障害が大きな問題となっている。例えば、タアサイ萎黄病、アブラナ科野菜根こぶ病、フザリウム菌が主因となるトマトやほうれん草の萎凋病等が連作障害として出現している。これら連作障害を防止するための土壌改良が困難であるとの問題がある。
特開平６−１８３８６８号公報 http://www.res.titech.ac.jp/~junkan/japanese/pesticide/index.html

本発明は、このような問題に対処するためになされたもので、脂質含有廃棄物の有効な再利用を図ると共に、土壌病害を抑制する効果のある産業資材として有用な土壌病害抑制材、脂質含有廃棄物再利用方法および脂質含有廃棄物再利用システムの提供を目的とする。

本発明の土壌病害抑制材は、脂質含有廃棄物と牛糞尿と牛舎の敷料との混合物を発酵させて得られ、上記発酵が脂質含有廃棄物と牛糞尿とを少なくとも含む原料を発酵装置で発酵させると共に、該発酵させた原料の一部を牛舎の敷料に混合し、該牛舎の中で所定期間牛を飼育した後、該飼育した牛舎の中より採取した、敷料と牛糞尿と脂質含有廃棄物との混合物を発酵装置に再投入して発酵させることを特徴とする。
また、この土壌病害抑制材は、外部から菌体を添加することなく、枯草菌が 1.0×10⁶/g 以上含まれることを特徴とする。
また、上記脂質含有廃棄物が脱色油さい、または脱酸油さいであることを特徴とする。

本発明の脂質含有廃棄物再利用方法は、脂質含有廃棄物と牛糞尿とを少なくとも含む原料を発酵装置で発酵させる発酵工程と、該発酵工程で発酵された原料の一部を牛舎の敷料に混合して、該牛舎の中で所定期間牛を飼育する工程と、所定期間経過後に原料と敷料中の牛糞尿とを、発酵装置に投入して再度発酵させる再発酵工程とを備えてなることを特徴とする。

本発明の脂質含有廃棄物再利用システムは、脂質含有廃棄物を含有する原料を好気的に発酵させる発酵装置と、該発酵装置で得られた発酵原料を牛舎の敷料の一部として使用する牛舎とからなり、この発酵装置は、脂質含有廃棄物と牛糞尿とを少なくとも含む原料を発酵させると共に、該発酵させた原料の一部を牛舎の敷料に混合し、該牛舎の中で所定期間牛を飼育した後、該飼育した牛舎の中より採取した脂質含有廃棄物と牛糞尿と敷料との混合物を発酵装置に再投入して発酵させることを特徴とする。

本発明の土壌病害抑制材は、脱色油さいや脱酸油さい等の脂質含有廃棄物と牛糞尿とを含む原料を発酵装置と牛舎とを循環させることにより好気性発酵が容易に進行する。また、脱酸油さいの場合、牛舎内での消臭効果が得られる。更に外部から菌体を添加することなく、枯草菌の濃度を 1.0×10⁶/g 以上とできるので、土壌に施すことにより、連作障害を起こしやすい植物病菌を抑止できる。
本発明の脂質含有廃棄物再利用方法および再利用システムは、脂質含有廃棄物を排出する製油工場と畜産農家とを連携させることにより、従来廃棄処理が困難であった脂質含有廃棄物と牛糞尿とを利用可能な農業資材に変化させることができる。

本発明で使用できる脂質含有廃棄物は、食用油製造工場における脂質を含む廃棄物である。特に原料を圧搾・抽出・脱レシチンを行なった後の原油を精製する工程で排出される廃棄物であり、脱酸工程における脱酸油さい（アルカリフーツ）、脱色工程における脱色油さい（廃白土）、脱臭工程における脱臭留出物（脱臭スカム）を含む。特に本発明においては、脱酸油さい（アルカリフーツ）または脱色油さい（廃白土）が脂質含有廃棄物の主成分として使用できる。

白土は白色の粘土質の珪酸塩であり、「軽質多孔性高度珪化珪酸塩白土（２：１型モンモリロナイト粘土）」と呼ばれる天然地質物である。主成分としては、珪酸７０重量％、アルミニウム１０重量％、鉄５重量％、ナトリウム５重量％、カルシウム４重量％、カリウム０．１重量％程度含有している例が挙げられる。
原油の脱色工程に使用された後の廃白土には分離することが困難な１０〜４０重量％の油分と１０重量％未満の水分とが含まれており、従来、これら廃白土は脂質含有廃棄物として処理が困難であった。

脱酸油さい（アルカリフーツ）は、原油の脱酸過程で生じる脂質含有廃棄物であり、その外観はグリース状であり、ｐＨが約１１、全窒素分が０．２重量％である。成分の一例としては、水分が３３．４１重量％、脂肪酸が３８．１８重量％、トリアシルグリセロールが２０．６４重量％、水酸化ナトリウムなどのその他成分が７．７７重量％である。
脱酸油さい（アルカリフーツ）は、廃白土に比べて、発熱量が約２倍あるので、発酵の立ち上がりが速く、堆肥化の副資材として有効に利用できる。また、ｐＨが高く有機酸等の発生等脱臭効果が高い特徴がある。

本発明で使用できる牛舎の敷料とは、牛舎に敷き詰めて使用され、牛の糞尿を吸収するほか牛のベッドの役割も果たす牛舎用資材である。敷料としては、稲ワラ、モミガラ、麦ワラ、オガ屑粉、バーク、ウッドマット、チップ、剪定枝葉、古紙やダンボールの粉砕屑等、牛舎内に敷料として使用できるものであれば使用できる。

上記脂質含有廃棄物と牛糞尿と敷料とから製造される土壌病害抑制材の製造工程を図１に示す。
製油工場１から脂質含有廃棄物２が排出される。一方、牛が飼育されている牛舎３には新しい敷料４が敷き詰められる。または既に敷き詰められている敷料に、新しい敷料４が追加される。この中で牛が飼育されることにより、牛糞尿と敷料とが混合されて、牛糞尿と敷料との混合物５が牛舎３内に蓄積される。混合物５内には飼料カスが含まれる場合がある。
この混合物５と脂質含有廃棄物２とを混合して発酵槽６で発酵させる。混合比率は脂質含有廃棄物２の種類等によって適宜選択される。牛糞尿の水分量を約８０重量％として、脱酸油さいと、脱色油さいの例を以下に挙げる。
好ましい例としては、脂質含有廃棄物として脱酸油さい（アルカリフーツ）を用いる場合、重量比で（牛糞尿）／（脱酸油さい（アルカリフーツ））＝（７０〜９５）／（３０〜５）である。最適量としては（牛糞尿）／（脱酸油さい（アルカリフーツ））＝８０／２０である。
また、脂質含有廃棄物として脱色油さい（廃白土）を用いる場合、重量比で（牛糞尿）／脱色油さい（廃白土）＝（７０〜９５）／（３０〜５）である。最適量としては（牛糞尿）／脱色油さい（廃白土）＝８０／２０である。

脂質含有廃棄物２と牛糞尿および敷料の混合物５とは発酵槽６に投入される。
本発明に使用できる発酵槽６は、投入される原料を好気的に発酵させる発酵装置であり、例えば縦型発酵装置が挙げられる。
縦型発酵装置は、牛糞尿と敷料と脂質含有廃棄物との混合物を投入する原料投入口と、この原料を撹拌するための撹拌装置と、撹拌されている原料に酸素または空気を供給できる送気装置と、空気等の吹き込みにより好気性雰囲気下で発酵された上記混合物を取出す取出し口とを備えている。また、発酵装置には必要に応じて加熱装置、排出される水蒸気等の排出口等を付設することができる。

好気性雰囲気下で発酵が始まることにより発酵槽内の温度が上昇する。発酵条件はこの温度を指標として、原料配合、撹拌条件、空気等の吹き込み等を制御することにより行なうことができる。例えば発酵槽内の温度としては６０〜８０℃、好ましくは７０〜７５℃で、７２〜１２０時間である。

発酵装置内での反応が終了した後、発酵槽６から発酵物の一部７が抜き取られて、牛舎内の敷料、または牛舎内に新しく追加される敷料に混合される。この混合された敷料が敷き詰められた牛舎３内にて牛が飼育される。この過程で枯草菌が増殖する。
枯草菌が増殖した混合物５は、新しい脂質含有廃棄物２と共に発酵槽に投入される。このサイクルを繰り返すことにより、外部から菌体を添加することなく、枯草菌が増殖し、 1.0×10⁶/g 以上の菌濃度を維持することができる。

上記サイクルを繰り返した場合の枯草菌の経時的変化を調査した結果を表１に実施例として示す。表１において、試料Ａは密閉縦型発酵装置で牛舎への発酵物（廃白土、牛糞尿および敷料の原料混合物［廃白土（油脂含量３０重量％）／牛糞尿（水分８０重量％）／敷料（乾燥物８０重量％）＝１０００ｋｇ／４０００ｋｇ／１０００ｋｇ］）の一部戻しがある場合であり、上記サイクルを繰り返した場合である。試料Ｂは密閉縦型発酵装置で牛舎への発酵物の戻しがない場合であり、廃白土、牛糞尿および敷料の混合物の発酵が発酵装置内のみで行なわれる場合である。試料Ｃは密閉縦型発酵装置を用いることなく開放攪拌装置を用い、また廃白土を牛糞尿および敷料に混合しない場合である。枯草菌の測定は、グルコースが３ｇ／ｌ、ポリペプトンが１０ｇ／ｌ、ＫＨ₂ＰＯ₄が１ｇ／ｌ、ＭｇＳＯ₄Ｈ₂Ｏが５ｇ／ｌ、寒天が１８ｇ／ｌをそれぞれ配合した培地を用いて３５℃、２４時間の条件で測定した。

表１に示すように、本発明のサイクルを繰り返すことにより、１２か月経過後も枯草菌が 2.0×10⁶/g 以上維持できる。

上記サイクルを繰り返し、その一部を発酵装置６より抜き取ることにより、枯草菌が増殖した土壌病害抑制材８が製造できる。また、抜き取った他の一部７を牛舎に戻し再びサイクルを繰り返すことで、継続的に土壌病害抑制材８が製造できる。
得られた土壌病害抑制材は、枯草菌が 1.0×10⁶/g 以上であるので、イネ紋枯病、ケイトウ立枯病、芝のいろいろな病気の原因となるＲｈｉｚｏｃｔｏｎｉａ ｓｏｌａｎｉ菌、イネいもち病の原因となるＰｙｒｉｃｕｌａｒｉａ ｏｒｙｚａｅ菌、キュウリやトマト萎ちょう病の原因となるＦｕｓａｒｉｕｍ ｏｘｙｓｐｏｒｕｍ菌、トウモロコシ立枯病の原因となるＦｕｓａｒｉｕｍ ｒｏｓｅｕｍ菌、トマト半身萎ちょう病の原因となるＶｅｒｔｉｃｉｌｌｉｕｍ ｄａｈｌｉａｅ菌、アブラナ科野菜根こぶ病の原因となるＰｌａｓｍｏｄｉｏｐｈｏｒａ ｂｒａｓｓｉｃａｅ菌（以上、糸状菌類）、トマト青枯病の原因となるＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｓｏｌａｎａｃｅａｒｕｍ菌、キュウリ斑点細菌病の原因となるＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｓｙｒｉｎｇａｅ菌、イネ白葉枯病の原因となるＸａｎｔｈｏｍｏｎａｓ ｏｒｙｚａｅ菌（以上、細菌類）が引き起こす病害に対して抑制効果を有する。

実施例として、上記試料Ａ、試料Ｂおよび試料Ｃを用いて、土壌病害抑制効果を測定した。
ポット試験１
Ｆｕｓａｒｉｕｍ ｏｘｙｓｐｏｒｕｍを１×１０⁴／ｇになるように土壌（黒ボク土）に接種し、上記試料Ａ、試料Ｂおよび試料Ｃをそれぞれ１０アール当たり５００ｋｇとなるように添加し、タアサイ（中国野菜）を栽培した。なお、資材無施用区も設けた。栽培の過程での土壌病害発病度を調査した。発病度は、０：無発病、１：軽度、２：中度、３：萎縮枯死として、加重平均の値で示した。結果を表２に示す。

ポット試験２
Ｐｌａｓｍｏｄｉｏｐｈｏｒａ ｂｒａｓｓｉｃａｅを１×１０⁵／ｇになるように土壌（黒ボク土）に接種し、上記試料Ａ、試料Ｂおよび試料Ｃをそれぞれ１０アール当たり５００ｋｇとなるように添加し、タアサイ（中国野菜）を栽培した。なお、資材無施用区も設けた。発病度は、０：無発病、１：軽度、２：中度、３：激発として、加重平均の値で示した。結果を表２に示す。

表２に示すように、本発明の土壌病害抑制材は農作物の病害に対して効果がある。

本発明の脂質含有廃棄物再利用方法は、脱色油さいまたは脱酸油さいである脂質含有廃棄物を牛糞尿と敷料と混合して発酵装置で発酵させる工程と、発酵物の一部を牛舎の敷料中に混合して該牛舎の中で所定期間牛を飼育する工程と、所定期間経過後に原料と敷料と牛糞尿とを発酵装置に再投入して再度発酵させる再発酵工程とを繰り返す。この繰り返しにより、脱色油さいまたは脱酸油さいが土壌病害抑制材として製造されるので脂質含有廃棄物再利用が図れる。また、発酵装置内では堆肥化が進み、脂質含有廃棄物は堆肥としても再利用ができる。
発酵装置で発酵させる工程等は上記土壌病害抑制材製造方法で記載した方法を用いることができる。

本発明の脂質含有廃棄物再利用システムは、脱色油さいまたは脱酸油さいである脂質含有廃棄物を上記再利用方法により、土壌病害抑制材として利用することで再利用が図れる。また、この再利用システムは、脂質含有廃棄物の再利用が図れると共に牛舎の消臭効果も図れる。
特に脱酸油さいを用いた場合、優れた消臭効果が得られた。
実施例として、牛糞尿（水分濃度８０重量％）に籾殻、おがくず、脱酸油さい、ゼオライトをそれぞれ１５重量％となるように配合した原料を脂質含有廃棄物再利用システムにより発酵装置と牛舎とをサイクルさせた。その後牛舎内の臭気強度を官能試験により測定した。臭気強度は（＋）の数が多い程強いことを示し、５人のパネラーの平均値をとった。結果を表３に示す。

表３に示すように、牛舎内の臭気強度は低下した。

本発明は、製油工場から排出される脂質含有廃棄物が有効に活用でき、また、土壌病害抑制材が創出される。この土壌病害抑制材は農薬の使用量を低減することができ、脂質含有廃棄物の量を抑制できる。このため、畜産農家と製油工場とから排出される産業廃棄物の融合が図れる。

土壌病害抑制材の製造工程である。

符号の説明

１ 製油工場
２ 脂質含有廃棄物
３ 牛舎
４ 敷料
５ 混合物
６ 発酵槽
７ 発酵物の一部
８ 土壌病害抑制材

Claims (6)

1. 脂質含有廃棄物と牛糞尿と牛舎の敷料との混合物を発酵させて得られる土壌病害抑制材であって、
   前記発酵は、脂質含有廃棄物と牛糞尿とを少なくとも含む原料を発酵装置で発酵させると共に、該発酵させた前記原料の一部を牛舎の敷料に混合し、該牛舎の中で所定期間牛を飼育した後、該飼育した牛舎の中より採取した、敷料と牛糞尿と脂質含有廃棄物との混合物を前記発酵装置に再投入して発酵させることを特徴とする土壌病害抑制材。
2. 前記土壌病害抑制材は、外部から菌体を添加することなく、枯草菌が 1.0×10⁶/g 以上含まれることを特徴とする請求項１記載の土壌病害抑制材。
3. 前記脂質含有廃棄物が脱色油さいであることを特徴とする請求項２記載の土壌病害抑制材。
4. 前記脂質含有廃棄物が脱酸油さいであることを特徴とする請求項２記載の土壌病害抑制材。
5. 脂質含有廃棄物と牛糞尿とを少なくとも含む原料を発酵装置で発酵させる発酵工程と、該発酵工程で発酵された前記原料の一部を牛舎の敷料に混合して、該牛舎の中で所定期間牛を飼育する工程と、所定期間経過後に前記原料と前記敷料中の牛糞尿とを、前記発酵装置に投入して再度発酵させる再発酵工程とを備えてなることを特徴とする脂質含有廃棄物再利用方法。
6. 脂質含有廃棄物を含有する原料を好気的に発酵させる発酵装置と、該発酵装置で得られた発酵原料を牛舎の敷料の一部として使用する牛舎とからなる脂質含有廃棄物再利用システムであって、
   前記発酵装置は、脂質含有廃棄物と牛糞尿とを少なくとも含む原料を発酵させると共に、該発酵させた前記原料の一部を牛舎の敷料に混合し、該牛舎の中で所定期間牛を飼育した後、該飼育した牛舎の中より採取した脂質含有廃棄物と牛糞尿と敷料との混合物を前記発酵装置に再投入して発酵させることを特徴とする脂質含有廃棄物再利用システム。

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