JP2007295941A - ポリ塩化ビフェニル分解剤、それを用いたポリ塩化ビフェニルの分解方法 - Google Patents

Abstract

【課題】常温下においても、ＰＣＢを高効率で分解するＰＣＢ分解剤とＰＣＢ分解方法を提供する。
【解決手段】パイナップル酵素と納豆菌の混合物であるＰＣＢ分解剤と、その分解剤と、ＰＣＢそれ自体またはＰＣＢで汚染されている汚染物質とを水分の存在下で混合し、得られた混合物を水分の共存下で常温の大気中に放置しておくＰＣＢの分解方法。
【選択図】なし

Description

本発明は新規なポリ塩化ビフェニル分解剤とそれを用いたポリ塩化ビフェニルの分解方法に関し、更に詳しくは、常温下の大気中において、ポリ塩化ビフェニル（Polychlorinated Biphenyl:PCB）を高効率で分解して無害化することができるＰＣＢ分解剤と、それを用いて極めて簡便にＰＣＢを分解する方法に関する。

いわゆる「燃えない絶縁油」として各種の産業分野で使用されてきたＰＣＢは、その人体や環境への毒性ゆえに、１９７２年以降、製造は中止され、その使用も禁止されている。
そして、その時点までにＰＣＢを使用していた例えば高圧トランス、高圧コンデンサ、蛍光灯の安定器などの電気設備はＰＣＢの漏洩や汚染の拡散を引き起こさないように、厳重に保管することが当業者に課せられてきた。

しかしながら、保管処置だけでは、時間経過に伴うＰＣＢの漏洩や大気中への蒸発・拡散などが起こり、それが猛毒のダイオキシン類の１種であるコプラナーＰＣＢ（Ｃｏ−ＰＣＢｓ）になって人体や環境に害毒を与えることが懸念される。
このようなことから、２００１年（平成１３年）には「ＰＣＢ廃棄物適正処理特別処置法」が制定され、ＰＣＢ廃棄物の保管者は２０１６年（平成２８年）までに無害化処理を完了することが義務づけられた。そして同時に、このＰＣＢ廃棄物処理は国の緊急施策としての位置づけが与えられた。

ところで、ＰＣＢ廃棄物の処理方法に関しては現在までに様々な方法が提案されている。それらの方法のうち、高温でＰＣＢを熱分解する方法が最も著名である。
しかしながら、高温熱分解方法には次のような問題がある。
まず、熱分解を完全に進めるためには、１５００〜１８００℃という高温で稼動される耐火炉の設備が必要であり、また、ＰＣＢ廃棄物の保管場所は全国に散在しているので、そのことに対応して多数の処理場を建設することが必要になり、処理に要する費用は設備も含めて莫大な金額になる。

仮に、特定地域に集中処理場を建設して処理するにしても、散在する保管場所からのＰＣＢ廃棄物の運搬・集積が必要となり、その集積過程での２次汚染の発生を配慮しなければならないことになる。
更に、耐火炉での焼却時にあっても、未分解のＰＣＢが焼却灰に混入することもある。また、焼却時に適正な温度管理が行われない場合は、Ｃｏ−ＰＣＢｓやダイオキシンが副生することもあり、処理場の周辺住民を被害に巻き込むことにもなりかねない。

また、ＰＣＢ廃棄物としては、液状のＰＣＢそれ自体や前記した各種の電気設備に限定されるものではなく、例えばＰＣＢで汚染された土壌や水なども対象となり得る。
しかしながら、このような汚染物質を熱分解方法で無害化して、新たな土壌や水として再生することは事実上不可能である。
高温熱分解方法には上記したような問題があるので、このような問題の解消を目的として、次のような塩素化合物分解剤が提案されている（特許文献１を参照）。

この分解剤は、パイナップル果汁から抽出したパイナップル酵素と生石灰と鉱滓粉末を必須成分とする混合物である。この分解剤は水と共存させて使用される。
例えば、この分解剤と水の混合物をＰＣＢに混合して４０℃の温度で４８時間保温したのち沈殿物（分解剤である）を濾別すると、濾液中のＰＣＢは１／２５００に減量する。すなわち、ＰＣＢのほとんどを分解してしまうという優れたＰＣＢ分解能を有している。
特許第２８４９０１８号公報

特許文献１の分解剤は、優れたＰＣＢ分解能を有している。しかしながら、その後の研究によると、この分解剤はたしかに温度２０〜１００℃でＰＣＢを分解するのであるが、その分解能は、温度が３５〜４５℃の範囲内にあるときに最大となる傾向を示すことが判明した。したがって、ＰＣＢ廃棄物の分解を効率よく進めるためには、当該ＰＣＢ廃棄物を含む反応系を３５〜４５℃に保温することが必要になる。

しかしながら、保管場所でＰＣＢ廃棄物の無害化処理を行う場合、そこに保管されているＰＣＢ廃棄物を常温に比べれば高温である例えば４０℃という温度に保温するためには、加熱装置などが必要となり、その処理作業はかなり大がかりとなる。
保管場所での処理作業を考えると常温下においても高いＰＣＢ分解能を有する分解剤を用いて処理作業を行った方が実際問題としては有利である。

また、この分解剤は実質的に粉末である。そのため、これを例えばＰＣＢ汚染水を無害化するために適用した場合、必ず沈殿物が副生し、そのため、その沈殿物である分解剤を濾別したのち、無害化した処理水を放流することになる。すなわち、汚染水への適用時には、濾過操作が必要になり、処理作業の工程が増える。
本発明は、特許文献１の分解剤における上記した問題を考慮して開発されたＰＣＢ分解剤であって、常温下においても９５％程度のＰＣＢ分解率を示し、また液状ＰＣＢに適用した場合でも、沈殿物を副生することがない新規なＰＣＢ分解剤とそれを用いたＰＣＢ分解方法の提供を目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明においては、パイナップル酵素と納豆菌の混合物であることを特徴とするＰＣＢ分解剤が提供される、また本発明においては、上記したＰＣＢ分解剤と、ＰＣＢそれ自体またはＰＣＢで汚染されている汚染物質とを混合し、得られた混合物を水分の共存下で常温の大気中に放置しておくことを特徴とするＰＣＢの分解方法が提供される。

本発明の分解剤は、パイナップル酵素と納豆菌の相乗作用により、水の共存下において、常温下であっても高効率でＰＣＢを分解する。
そのため、従来の高温熱分解方法のように、大規模な設備などを使用することなく、ＰＣＢ廃棄物の保管場所で簡易にＰＣＢの分解を行うことができ、ＰＣＢ廃棄物の無害化処理を義務づけられている現状に対応できる分解剤として有効である。

本発明の分解剤は、パイナップル酵素と納豆菌を混合して成る。この分解剤は、水分との共存下において、常温下の大気中で、液状のＰＣＢそれ自体またはＰＣＢ汚染土壌のようなＰＣＢ汚染物質と均一に混合したのち、そのまま放置するという態様で使用される。
分解剤における２成分の機能は必ずしも明確になっているわけではないが、これら２成分の相互作用で常温の大気中であってもＰＣＢの分解が進行することは事実である。

なお、ここでいう「パイナップル酵素」とは、パイナップルの根茎や果実から搾出した搾汁を常温（２０℃）で脱水・濃縮した濃縮液やその希釈液、またはその濃縮液を熱風で乾燥して得られる粉末のことであり、いずれも、酵素の活性状態が維持されている。
このパイナップル酵素は、脱水素系、脱炭酸、脱アミン、脱硫黄、脱塩素などの酵素反応を発揮する各種の成分を含み、これらの複合作用および納豆菌との相互作用により、ＰＣＢを分解して小分子化し、無害化するものと考えられる。

ここで、パイナップル酵素の主要な酵素成分を以下に列記する。なお、かっこ内は分解対象物である。
アルコールデハイドロゲナーゼ（アルコール）
ラクテートデハイドロゲナーゼ（乳糖）
グルコース６リン酸デハイドロゲナーゼ（糖質）
アルデヒドデハイドロゲナーゼ（アルデヒド）
Ｌ・アスパルテイト・βセミアルデヒド・ＮＡＤＰオキシドレクターゼ（アルデヒド）
グルタミン酸デハイドロゲナーゼ（アミノ酸）
アスパラギン酸セミアルデヒドデハイドロゲナーゼ（アミノ酸）
ＮＡＤＰＨ２チクトクロムＣ・リアクターゼ（ＮＡＤＰ）
グルタチオン・デハイドロゲナーゼ（グルタチオン）
トレハローズリン酸シンテクターゼ（糖質）
ポリフォスフエードキナーゼ（ＡＴＰ）
エタノールアミンフォスフエードサイチジルトランスフェラーゼ（ＣＴＰ）
トレハローズフォスフォアターゼ（糖質）
メチルチオ・フォスフォ・グリセレート・フォスフォアターゼ（グリセリン）
イヌラーゼ（イヌリン）
β−マンノシターゼ（糖質）
ウリジン・ヌクレオシターゼ（アミノ酸）
シトシン・ジアミナーゼ（シトシン）
メチルシスティンシンテターゼ（アミノ酸）
アスパラギン酸シンテターゼ（ＡＴＰ）
コハク酸デハイドロゲナーゼ（コハク酸）
アコニチン酸ハイドロゲナーゼ（クエン酸）
フマレートハイドロゲナーゼ（マロン酸）
マレイトハイドロゲナーゼ（マロン酸）
クエン酸シンテターゼ（アセチルＣｏｕＡ）
イソクエン酸デハイドロゲナーゼ（クエン酸）
ＬＳＮＡＤＰオキシダクターゼ（クエン酸）
モノアミノキシダクターゼ（クエン酸）
ヒスタミナーゼ（アミン）
ピルビン酸デカルボキシナーゼ（オキソ酸）
ＡＴＰアーゼ（ＡＴＰ）
ヌクレオチドピロフォスフォアターゼ（核酸）
エンドボリフォスフォアターゼ（ＡＴＰ）
ＡＴＰフォスフォハイドロラーゼ（ＡＴＰ）
オロチジン５リン酸デカルボキシラーゼ（オロチジン）
一方、納豆菌としては、例えばナットウキナーゼが用いられる。また、納豆が分泌するネバネバ物質であるポリグルタミン酸と一緒に用いてもよい。更に、例えば市販の納豆を水洗し、その洗浄水を用いてもよい。

この納豆菌の機能も明確ではないが、例えばパイナップル酵素の栄養源となってその酵素活性を高めたり、また自らが菌体としてＰＣＢの分解作用を進めるのではないかと考えられる。
この分解剤におけるパイナップル酵素と納豆菌の混合割合は、前記した形態にあるパイナップル酵素１００質量部に対し、納豆菌がナットキナーゼ換算量にして１〜１０質量部にすることが好ましい。納豆菌の混合割合が多くなりすぎると菌体が著しく増殖し、各種のカビが多発して分解機能を損なうことがあり、また混合割合が小さすぎるとＰＣＢの常温下における分解作用が劣化しはじめるからである。

ＰＣＢの分解は次のようにして行われる。
まず、上記した分解剤を用意し、これをＰＣＢやＰＣＢ汚染物質と混合する。このとき、同時に水を添加して混合する。混合は大気中で行えばよい。
そして両者の混合後、全体を大気中に放置する。この過程で、分解剤によりＰＣＢの分解反応が進み、当該ＰＣＢは無害化する。

放置時の温度が高すぎると、パイナップル酵素の失活や納豆菌の死滅などが起こりはじめてＰＣＢの分解能は劣化する。また低温になると、各成分が不活性になり、とりわけ氷点下になると共存する水が凍結してしまう。
このようなことから、混合時においても、混合後の放置時においても、温度は大気温度が採用される。分解機能を有効に発揮させるためには、適用する温度としては１〜４５℃を採用すればよい。

また、放置時間は長ければ長いほどＰＣＢの分解は進むが、例えば分解率９５％以上を目標にする場合は、１６０時間以上放置すればよい。
なお、ＰＣＢやＰＣＢ汚染物質と分解剤との混合割合は、処理対象のＰＣＢ汚染物質におけるＰＣＢ濃度の高低により適宜に変化させればよいが、概ね、ＰＣＢ汚染物質の１００質量部に対し、分解剤は１〜２０質量部にすれば、ＰＣＢの分解率を９５％程度にすることができる。

（１）分解剤の調製
パイナップルの果実から搾出した果汁を室温（２０℃）下で脱水・濃縮したのち熱風乾燥して、活性を有するパイナップル酵素の粉末を製造した。
一方、納豆菌としては、ナットウキナーゼ（商品名：ＮＡＴＴＯＭＯＴＯ）を用意した。
パイナップル酵素の粉末１０ｇとナットウキナーゼ１ｇを室温（２５℃）下で混合したのち、その混合物を８０ｍＬの蒸留水と混合し、混合物が分散している液状の分解剤を調製した。

（２）ＰＣＢの分解試験
ＰＣＢ濃度２５ｐｐｍのＰＣＢ水溶液０．０１ｍＬを４００ｍＬの蒸留水に添加・混合して、ＰＣＢ濃度が２．５ｐｐｍの被検液を２個調製した。
ついで、一方の被検液に分解剤８０ｍＬを添加・混合したのち、温度１５℃の室内に１６８時間放置した。これを試料１とする。
他方の被検液は、分解剤を添加することなく、そのまま温度１５℃の室内に１６８時間放置した。これを試料２とする。

各試料につき、昭和４６年１２月環境庁告示第５９号付表３に基づく分析方法により、各試料中のＰＣＢ濃度を電子捕獲型検出器付きガスクロマトフィーで分析した。
分析条件は次のとおりである。
分析機器：島津ＧＣ−８Ａ（ＥＣＤ）、カラム：０Ｖ−１（２ｍｍ×２．６ｍｍφ）、キャリアガス：Ｎ_２、検出電流：０．５ｎＡ、注入温度：２５０℃、検出温度：２５０℃、カラム温度：１９０℃、試料の注入量：４μＬ。
試料１の結果は０．８２ｍｇ／Ｌ、試料２の結果は２７ｍｇ／Ｌであった。

したがって、本発明の分解剤を用いると、放置時間１６８時間におけるＰＣＢの分解率は９７％（＝１００×（２７−０．８２）／２７）であった。

本発明のＰＣＢ分解方法によれば、分解剤とＰＣＢ汚染物質を混合するだけで、常温下であっても、高い効率でＰＣＢを分解することができる。
したがって、ＰＣＢ廃棄物の保管場所で簡易に処理作業を行うことができるＰＣＢ分解方法として有用である。
また、本発明のＰＣＢ分解剤は、容易かつ安価に入手できるパイナップル酵素と納豆菌で構成されているので、経済的にも有利である。

Claims (6)

1. パイナップル酵素と納豆菌の混合物であることを特徴とするポリ塩化ビフェニル分解剤。
2. 前記パイナップル酵素は、パイナップルの根茎または果実の搾汁を常温下で脱水・濃縮した濃縮液もしくはその希釈液、またはその濃縮液を熱風乾燥して得られた粉末の形態で使用される請求項１のポリ塩化ビフェニル分解剤。
3. 前記納豆菌がナットウキナーゼである請求項１のポリ塩化ビフェニル分解剤。
4. 前記パイナップル酵素と前記納豆菌の混合割合が、前記パイナップル酵素１００質量部に対し、前記納豆菌は、ナットキナーゼ換算量で１〜１０質量部である請求項１〜３のいずれかのポリ塩化ビフェニル分解剤。
5. 請求項１〜４のいずれかのポリ塩化ビフェニル分解剤と、ポリ塩化ビフェニルそれ自体またはポリ塩化ビフェニルで汚染されている汚染物質とを混合し、得られた混合物を水分の共存下で常温の大気中に放置しておくことを特徴とするポリ塩化ビフェニルの分解方法。
6. 前記常温が１〜４５℃である請求項５のポリ塩化ビフェニルの分解方法。