JP2010000007A - 処理環境を変更可能な培養装置および培養方法 - Google Patents

処理環境を変更可能な培養装置および培養方法 Download PDF

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Abstract

【課題】自動的もしくは半自動的に各培養槽内の物質を移動させることにより、人力、労力等の消費を減少させることが可能な培養装置および培養方法を提供する。
【解決手段】有機物質を格納して処理を加えるための少なくとも２つの処理ユニット１を有し、前記処理ユニット１は、有機物質を内部に注入するための材料注入口５と、有機物質を外部へ排出するための材料注入口５とを備え、異なる処理ユニット１同士の材料注入口５と材料排出口６の間が互いに連通可能であり、当該異なる処理ユニット１の位置関係が、上下に変更可能な培養装置および培養方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、培養装置および培養方法に関し、より詳細には、有機廃棄物質を発酵させる培養装置および培養方法に関する。
従来より、微生物の発酵形式の違いによる条件設定の変更は、発酵槽の移動等、人力により行われている（例えば、特許文献１参照）。その他二槽式による発酵槽の移動等も行われているが、例えば有機原材料を（１）光合成細菌による同化過程（非遮光条件）、（２）麹菌等による異化（有気、低温条件）、（３）枯草菌等による異化（有気、高温条件）、（４）乳酸菌等による有機物生産（無気、中温条件）、上記（３）（４）の循環（いわゆる切り替えし作業）、（５）真菌（酵母菌）による同化（有気、中温条件）、（６）放線菌による異化（有気、低温条件）の一連の過程により有機肥料や堆肥とする場合、有機原材料から（１）枯草菌等による異化（有気、高温条件）、（２）真菌（酵母菌）によるエタノール生産（無気、中温条件）、上記（１）（２）の循環においてエタノールを抽出する場合、有機原材料から（１）光合成細菌による同化過程（非遮光条件）、（２）酢酸生産菌（無気、中温条件）、（３）メタン細菌（無気条件）によるメタン生成抽出過程等、槽の移動が他段階に亘る場合、各槽における各微生物の要求条件が各々異なり、各微生物の要求する条件を備えた培養槽への物質移動、条件設定等に人力、労力等を消費している。
特開２００８−４８７２１号公報
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、自動的もしくは半自動的に各培養槽内の物質を移動もしくは培養槽内の環境を変化させることにより、人力、労力等の消費を減少させることが可能な培養装置および発酵方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成する本発明に係る培養装置は、有機物質を格納して処理を加えるための処理ユニットを有し、当該処理ユニットを移動させることで、当該処理ユニット内の環境を変更可能な培養装置である。
上記目的を達成する本発明に係る培養方法は、有機物質を格納して処理を加えるための処理ユニットを有し、当該処理ユニットを移動させることで、当該処理ユニット内の環境を変更させる培養方法である。
上記のように構成した本発明に係る培養装置および培養方法は、処理ユニットを移動ささせるのみで内部の環境を変更できるため、自動的もしくは半自動的に各処理ユニット内の物質を移動させることが可能となり、人力、労力等の消費を減少させることが可能となる。
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。
本発明は、発酵物質、有機肥料、堆肥、厩肥等（以下、堆肥等と称する場合がある）の原材料である有機物質を、真菌、細菌、古細菌等の微生物（以下、微生物と称す）の有気、無気呼吸等（以下、発酵等と称す）によって堆肥等へ変化させる微生物学的、化学的変化過程において、発酵過程に用いられる複数の培養槽内の物質を、自動的もしくは半自動的に移動させる装置に関するものである。
更に本発明は有機物質の種類を基本的に選ばず、また微生物の種類の性状が嫌気性、好気性、偏性嫌気性、偏性好気性である等に関係せず、また微生物の呼吸過程及び微生物叢の変化により有気、無気又は両者の併用、若しくは変化の如何を問わず対応可能である。更に本発明は単に堆肥化等に限らず、いわゆる発酵食品（例えば、ヨーグルト、アルコール製品）等の製造に関しても有益である。
なお、本明細書中の「発酵」とは、解糖系の酸化過程のみならず、古細菌、真正細菌、真核生物である微生物が行う無気呼吸、有気呼吸を含めた有機物、無機物の異化若しくは同化過程を言い、場合により、光合成、化学合成をも含む。
初めに、本発明に係る培養装置の一般的構造について説明する。
[位置エネルギーを利用した培養装置の一般構造]
図１〜３は、本発明に係る培養装置の処理ユニットの例を示す概略斜視図である。培養装置は、図１に示すように、内部に空間が形成された本体２と、蓋部３とを備えた処理ユニット１を、少なくとも２つ有している。各々の処理ユニット１は、収容した収容物を発酵等させるための処理室を内部に備えており、他の処理ユニット１と収容物を互いに移動可能に連結されることが可能である。本発明に係る培養装置の特徴の１つは、位置エネルギーを利用して処理室内の収容物を移動させることである。なお、処理ユニット１は、処理室内で発酵等が行われずに、単なる材料の保管等に用いられる場合もあり、収容する行為も処理に含まれる。
本体２は、上端に開口部４が形成された円柱形状を有し、この開口部に蓋部３が開閉自在に設けられている。本体２の内部には、処理室が設けられる。なお、蓋部３が設けられて開口部４が常に解放されている場合や、本体２と蓋部３が一体的に形成されて開口部４が設けられない場合もありえる。また、本体２の形状は、内部に処理室を形成可能であればよく、円柱形状に限定されない。
本体２および／または蓋部３は、種々の材料で製造できるが、例えば非遮光性のガラス製としたり、遮光性のコンクリートやステンレス製とすることができる。本体２および／または蓋部３を遮光性のガラス製とする際には、補強材として金属等からなる支柱を設けてもよい。
本体２には、材料注入口５および材料排出口６が設けられる。材料注入口５は、本体２の上方に設けられ、他の処理ユニット１の材料排出口６と連通可能となっている。また、材料排出口６は、本体２の下方に設けられ、他の処理ユニット１の材料注入口５と連通可能となっている。なお、材料注入口５および／または材料排出口６は、蓋部３に設けられることもありえる。材料注入口５および材料排出口６には、例えばシャッター構造等の弁が設けられえる。弁は、必要に応じて材料の流通を阻害し、または材料の流通を可能とするために設けられる。
互いに異なる処理ユニット１の材料注入口５と材料排出口６が連結される際には、材料注入口５と材料排出口６の間に、連結管が設けられえる。連結管は、材料注入口５と材料排出口６に取り外し可能に連結されるか、または固定的に連結されてもよい。または、例えば２つの連結管が材料注入口５および材料排出口６の各々に固定的に連結されており、この２つの連結管が、互いに取り外し可能に連結されてもよい。連結する構造としては、例えばゴム等からなるチューブ同士を差し込み式で連結したり、一方の連結管の開口端部に漏斗形状の受け口を設けて、他方の連結管の開口端部から流出する収容物を受け口により受ける構造としてもよい。
本体２または蓋部３には、発酵に必要な脱酸素気体や酸素を含む気体等を必要に応じて注入する気体注入口７や、微生物を投入するための微生物投入口８が、必要に応じて連結されてもよい。気体注入口７および微生物投入口８には、逆流防止弁が設けられてもよい。微生物投入口８からは、発酵に必要な微生物が投与可能であり、微生物の不足等の発酵等の進行を妨げる要因が生じた場合に、繰り返し微生物を投与することができる。
また、本体２または蓋部３には、処理室内で発生した気体（エタノール、メタン等）や、気体注入口７から注入された気体を排出する気体排出口９が連結されてもよく、気体排出口９には、逆流防止弁が設けられてもよい。
また、本体２または蓋部３には、処理室内に、発酵過程で必要な液体（例えば微生物混合液、塩水溶液、アルカリ性溶液、酸性溶液等）を注入する液体注入口１０が連結されてもよく、液体注入口１０には、逆流防止弁が設けられてもよい。
また、本体２または蓋部３には、処理室内にモータ等により駆動される攪拌翼を備えた撹拌装置１２が設けられてもよい。攪拌装置１２は、外部から供給される電流によって駆動される。攪拌装置１２は、処理室内の収容物を攪拌することができる。
また、本体２には、必要に応じて処理室内の腐敗菌を殺菌（滅菌）するためのアノード電極１３Ａおよびカソード電極１３Ｂが設けられる。電極１３は、処理室内に通電、若しくは放電可能であれば、取り付け位置は限定されない。なお、アノード電極１３Ａおよびカソード電極１３Ｂを設ける際には、本体２および蓋部３は、安全性の観点より、少なくともその最内層が樹脂やコンクリート等からなる絶縁性材料で構成されていることが好ましい。また、処理ユニット１には、収容室内を加熱するためのマイクロウェーブや炉等が設けられてもよい。
また、本体２の下部には、図２に示すように、処理ユニット１が移動できるように車輪１５を設けてもよい。車輪１５は、床面を移動可能であったり、または床面に敷設されたレール上を移動可能であってもよい。また、本体２の側面には、牽引するためのフック１６が設けられてもよい。
また、本体２の下方には、図３に示すように、分離部２０（例えば、半透膜、不透膜、全透膜等）を介して処理室と水を交換して処理室内の浸透圧を調整するための浸透圧調整室１７が設けられてもよい。浸透圧調整室１７には、浸透圧調整剤としての液体を注入する調整剤注入管１８と、浸透圧調整剤を排出する調整剤排出管１９が連結されている。浸透圧調整剤は、例えば処理室にて用いられる液体培地の濃度が異なるものが適用できるが、必ずしも液体培地に限定されず、例えば塩等の濃度の異なる物質でもよい。なお、浸透圧調整剤の注入と排出の両機能を備えた調整剤注排出管が連結されてもよい。また、調整剤注入管１８および調整剤排出管１９が設けられずに、浸透圧調整剤を浸透圧調整室１７に入れたままとしてもよい。
分離部２０は、交換剤を透過可能な構造体であり、半透膜、親水性コンクリート、親水性セラミック、イオンチャージ物質、活性炭、砂、土、合成高分子物質、天然高分子物質、金属等が適用できる。分離部２０は、分離機能を有する有形物（物質、若しくはイオン、塩、コロイド等）及び／又は無形物（電場、磁場等）若しくは両者の複合体より形成された部位である。
なお、半透膜とは、一部の物質は透過するが、一部の物質は透過しない膜を意味し、逆浸透膜、限界濾過膜等を含むものである。分離部２０を透過する物質（交換剤）としては、例えば、水、処理室内で発生するエタノールやメタン、活性酸素やオゾン等が想定されるが、これらに限定されない。また、交換剤には、微生物が含まれる場合もある。
分離部２０は、少なくとも一部が、強度保持の目的で、他の物質からなる分離機能部支持部で支持される場合がある。
次に、本培養装置の作用について説明する。
図４は、一例として２つの処理ユニットを連結した培養装置を示す概略斜視図である。図４に示すように、培養装置は、２つの処理ユニット１が設けられており、一方の処理ユニット１Ａの材料注入口５Ａが、他方の処理ユニット１Ｂの材料排出口６Ｂと連通するように連結管２１Ａで連結されており、他方の処理ユニット１Ｂの材料注入口５Ｂが、一方の処理ユニット１Ａの材料排出口６Ａと連通するように連結管２１Ｂで連結されている。２つの処理ユニット１は、略同一の面上に配置されている。
ここで、図５に示すように、一方の処理ユニット１Ａを上昇（もしくは他方の処理ユニット１Ｂを下降）させると、処理ユニット１Ａの内部の収容物が、連結管２１Ｂを介して処理ユニット１Ｂの内部へ移動する。なお、処理ユニット１の昇降は、ジャッキやクレーン等の機力を用いた昇降手段によることが好ましい。また、車輪を設けた処理ユニット１を、床面に設けたスロープを移動させることで、昇降させることもできる。
更に、図６に示すように、他方の処理ユニット１Ｂを上昇（もしくは一方の処理ユニット１Ａを下降）させることで、処理ユニット１Ｂの内部の収容物を、連結管２１Ａを介して処理ユニット１Ａの内部へ移動させることができる。このように、処理ユニット１を昇降させることで、処理ユニット１内の収容物を、異なる処理ユニット１へ移動させることができる。
図７〜９は、他の例として２つの処理ユニットを連結した培養装置を示す儀略斜視図である。図７に示すように、培養装置は、６面体の２つの処理ユニット２２Ａ，２２Ｂが隣接して配置されている。一方の処理ユニット２２Ａの他の処理ユニット２２Ｂと隣接する面には、シャッター構造等からなる弁機能が備えられた上方開口部２３Ａおよび下方開口部２４Ａが設けられている。また、他方の処理ユニット２２Ｂにも、一方の処理ユニット２２Ａと隣接する面に、シャッター構造等からなる弁機能が備えられた上方開口部２３Ｂおよび下方開口部２４Ｂが設けられている。２つの処理ユニット２２Ａ，２２Ｂは、略同一の面上に配置されている。
ここで、図８に示すように、一方の処理ユニット２２Ａを上昇（もしくは他方の処理ユニット２２Ｂを下降）させ、一方の処理ユニット２２Ａの下方開口部２４Ａの弁を開き、他方の処理ユニット２２Ｂの上方開口部２３Ｂの弁を開くと、下方開口部２４Ａと上方開口部２３Ｂが連通する。すなわち、一方の処理ユニット２２Ａの下方開口部２４Ａが材料排出口として機能し、他方の処理ユニット２２Ｂの上方開口部２３Ｂが材料注入口５として機能して、一方の処理ユニット２２Ａ内の収容物が、他方側へ移動することとなる。なお、このとき、他方の処理ユニット２２Ｂの下方開口部２４Ｂの弁は閉じた状態である必要があるが、一方の処理ユニット２２Ａの上方開口部２３Ａは、閉じていても開いていてもよい。弁の開閉は、電動であることが好ましいが、手動であってもよい。
更に、図９に示すように、他方の処理ユニット２２Ｂを上昇（もしくは一方の処理ユニット２２Ａを下降）させ、他方の処理ユニット２２Ｂの下方開口部２４Ｂの弁を開き、一方の処理ユニット２２Ａの上方開口部２３Ａの弁を開くと、下方開口部２４Ｂと上方開口部２３Ａが連通する。すなわち、他方の処理ユニット２２Ｂの下方開口部２４Ｂが材料排出口として機能し、一方の処理ユニット２２Ａの上方開口部２３Ａが材料注入口として機能して、他方の処理ユニットＢ内の収容物が、一方側へ移動することとなる。なお、このとき、一方の処理ユニット２２Ａの下方開口部２４Ａの弁は閉じた状態である必要があるが、他方の処理ユニット２２Ｂの上方開口部２３Ｂは、閉じていても開いていてもよい。
図１０は、更に他の例として３つの処理ユニットを連結した培養装置を示す概略斜視図である。図１０に示すように、培養装置は、３つの処理ユニット２６Ａ〜２６Ｃが連結管２７Ａ〜２７Ｃを介して連結されている。処理ユニット２６Ａの材料排出口６Ａは、処理ユニットＢの材料注入口５Ｂと連通し、処理ユニット２６Ｂの材料排出口６Ｂは、処理ユニット２６Ｃの材料注入口５Ｃと連通し、処理ユニット２６Ｃの材料排出口６Ｃは、処理ユニット２６Ａの材料注入口５Ａと連通している。３つの処理ユニット２６Ａ〜２６Ｃは、略同一の面上に配置されている。
ここで、処理ユニット２６Ａを上昇させると、処理ユニット２６Ａの内部の収容物を、連結管２７Ａを介して処理ユニット２６Ｂの内部へ移動させることができる。
また、処理ユニット２６Ｂを上昇させると、処理ユニット２６Ｂの内部の収容物を、連結管２７Ｂを介して処理ユニット２６Ｃの内部へ移動させることができる。
また、処理ユニット２６Ｃを上昇させると、処理ユニット２６Ｃの内部の収容物を、連結管２７Ｃを介して処理ユニット２６Ａの内部へ移動させることができる。
このように、少なくとも３つの処理ユニット２６を連結し、任意の処理ユニット２６を昇降させることで、任意の処理ユニット２６から他の任意の処理ユニット２６へ、選択的に有機物質を移動させることができる。
なお、連結管２７Ａ〜２７Ｃの内部、もしくは材料注入口５Ａ〜５Ｃまたは材料排出口６Ａ〜６Ｃに開閉可能な弁を設けることで、意図しない処理ユニット２７への収容物の流入を抑制でき、望ましい処理ユニット２７への収容物の移動を確実に行うことができる。
更に、連結管２７Ａ〜２７Ｃの配管経路を組み換えることも可能である。また、分岐した連結管を使用することもできる。また、更に多くの連結管を各処理ユニット間に設けて、連結管の内部、もしくは材料注入口５または材料排出口６に開閉可能な弁を設けることで、収容物の移行、循環を複雑な移動方向に制御することも可能となる。また、処理ユニット２７を４つ以上連結することもできる。
なお、移動する収容物は、処理ユニット２７の昇降ではなく、処理ユニット２７内にシリンダ等を設けて処理室内を加圧することで、他の処理ユニット２７へ移動させることもできる。
図１１は、更に他の例として２つの処理ユニットを連結した培養装置を示す概略斜視図である。図１１Ａに示すように、培養装置は、２つの処理ユニット３０Ａ，３０Ｂが設けられており、一方の処理ユニット３０Ａの材料注入口５Ａが、他方の処理ユニット３０Ｂの材料排出口６Ｂと連通するように連結管３１Ａで連結されており、他方の処理ユニット３０Ｂの材料注入口５Ｂが、一方の処理ユニット３０Ａの材料排出口６Ａが連通するように連結管３１Ｂで連結されている。また、処理ユニット３０Ａ，３０Ｂの各々には、本体２の外部に、気体注入ダクト３３Ａ，３３Ｂによって気体（浮力用の材料）を注排出して膨張収縮が可能な浮き袋３４Ａ，３４Ｂ（浮き部、浮力昇降手段）が設けられている。気体注入ダクト３３Ａ，３３Ｂには、開閉弁が設けられる。また、処理ユニット３０Ａ，３０Ｂの下方には、比重の重い錘３５Ａ，３５Ｂが設けられる。
２つの処理ユニット３０Ａ，３０Ｂは、水等の液体が入れられた槽３６内に収容されており、錘３５Ａ，３５Ｂが設けられることで、望ましい姿勢に維持されている。ここで、両方の処理ユニット３０Ａ，３０Ｂの浮き袋３４Ａ，３４Ｂが収縮した状態で、例えば一方の処理ユニット３０Ａの浮き袋３４Ａを膨張させると、浮き袋３４Ａにより浮力が発生し、処理ユニット３０Ａが上昇する。これにより、処理ユニット３０Ａの内部の収容物を、連結管３１Ａを介して処理ユニット３０Ｂの内部へ移動させることができる。また、両方の処理ユニット３０Ａ，３０Ｂの浮き袋３４Ａ，３４Ｂが収縮した状態で、例えば他方の処理ユニット３０Ｂの浮き袋３４Ｂを膨張させると、浮き袋３４Ｂにより浮力が発生し、処理ユニット３０Ｂが上昇する。これにより、処理ユニット３０Ｂの内部の収容物を、連結管３１Ｂを介して処理ユニット３０Ａの内部へ移動させることができる。なお、両方の処理ユニット３０Ａ，３０Ｂの浮き袋３４Ａ，３４Ｂを膨張させた状態から、一方の浮き袋を収縮させることで高低差を生じさせて、収容物を移動させることも可能である。なお、槽３６内の液体の温度を加熱装置等の温度調節装置で調整することで、処理室内の温度を調整することもできる。なお、浮き部として、膨張収縮可能な浮き袋３４ではなく、バラストタンクのように、一定の体積内で気体と液体を置換できる構造としてもよい。また、処理ユニット３０は、３つ以上設けられてもよい。また、浮き部に投入または排出される材料は、かならずしも気体である必要はなく、液体や固体等であってもよい。また、処理ユニット３０を昇降させるために、浮き部に加えて、例えばジャッキやクレーン等の機力を併用してもよい。また、槽３６は、上述のように１つの槽３６に複数の処理ユニット３０を収容する場合と、１つの槽３６に対して１つの処理ユニット３０のみを収容する場合がありえる。したがって、槽３６が複数設けられてもよい。
また、浮力を生じさせる浮き部を処理ユニットに設けた状態で、上方もしくは下方へ押圧もしくは牽引したり、または連結された状態から切り離す浮力調整手段を設けることができる。この際の浮き部は、浮力調整用の材料を投入、排出可能であっても、または投入、排出することなく浮力が一定でもよい。このような浮力調整手段を設ければ、槽３６の液体内で上昇しようとする処理ユニットを、下方へ牽引したり、もしくは上方から押圧することで、槽３６内で昇降させることができる。なお、この際の牽引や押圧は、チェーンやワイヤ等の屈曲可能な部材を用いても、または屈曲しない棒材等で行ってもよい。また、槽３６の液体内で浮力調整手段により処理ユニットを拘束した状態から、切り離すことで浮き部の浮力により処理ユニットを上昇させることもできる。
図１２は、更に他の例として２つの処理ユニットを回転体内に設けた培養装置を示す斜視図である。図１２に示すように、培養装置は、水平面と交差する回転面で回転可能な筒形状の回転体４１の内部に、回転中心を挟んで反対に、回転中心から離れて位置する２つの処理ユニット４０Ａ，４０Ｂを有している。２つの処理ユニット４０，４０Ｂには、互いに対向する面に開口部４２Ａ，４２Ｂが設けられ、この開口部４２Ａ，４２Ｂ同士が、連結管４３により連結されている。連結管４３には、開閉弁４４が設けられることが好ましい。
ここで、一方の処理ユニット４０Ａが上側に位置し、他方の処理ユニット４０Ｂが下側に位置する状態（図１２（Ａ）参照）から回転体４１を１８０度回転させると、処理ユニット４０Ｂが処理ユニット４０Ａの上方に移動し（図１２（Ｂ）参照）、処理ユニット４０Ｂから連結管４３を介して処理ユニット４０Ａへ収容物が移動する。すなわち、処理ユニット４０Ｂの開口部４２Ｂが材料排出口として機能し、処理ユニット４０Ａの開口部４２Ａが材料注入口として機能する。
更に、この状態から回転体４１を１８０度回転させると、処理ユニット４０Ａが処理ユニット４０Ｂの上方に移動し（図１２（Ａ）参照）、処理ユニット４０Ａから連結管４３を介して処理ユニット４０Ｂへ収容物が移動する。すなわち、処理ユニット４０Ａの開口部４２Ａが材料排出口として機能し、処理ユニット４０Ｂの開口部４２Ｂが材料注入口として機能する。
このように、回転体４１が水平面と交差する回転面で回転することで、処理ユニット４０の上下の位置関係を変化させることができる。したがって、回転体４１に２つの処理ユニット４０Ａ，４０Ｂを設けることで、回転体４１を回転させることにより、処理ユニット４０内の収容物を、異なる処理ユニット４０へ移動させることができる。
なお、処理ユニット４０には、当然に、前述の例で示した気体注入口、微生物投入口、気体排出口、液体注入口、収容室内を加熱するためのマイクロウェーブや炉等が設けられてもよい。
図１３は、更に他の例として３つの処理ユニットを回転体内に設けた培養装置を示す概略斜視図である。図１３に示すように、培養装置は、回転可能な筒形状の回転体４１の内部に、回転中心から離れて周方向に均等に設けられるように１２０度ずつ位相をずらして配置される３つの処理ユニット４５Ａ，４５Ｂを有している。処理ユニット４５Ａと処理ユニット４５Ｂの間には、開口部を連結する連結管４６Ａが設けられ、処理ユニット４５Ｂと処理ユニット４５Ｃの間には、開口部を連結する連結管４６Ｂが設けられ、処理ユニット４５Ｃと処理ユニット４５Ａの間には、開口部を連結する連結管４６Ｃが設けられる。連結管４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃには、開閉弁が設けられることが好ましい。
ここで、回転体４１を回転させて、処理ユニット４５Ａを処理ユニット４５Ｂの上方に移動させると、処理ユニット４５Ａから連結管４６Ａを介して処理ユニット４５Ｂへ収容物が移動する。すなわち、処理ユニット４５Ａの処理ユニット４５Ｂと連結する開口部が材料排出口として機能し、処理ユニット４５Ｂの処理ユニット４５Ａと連結する開口部が材料注入口として機能する。なお、この際には、回転体４１の角度にもよるが、処理ユニット４５Ａから処理ユニット４５Ｃへの材料の流入を抑制するために、処理ユニット４５Ａと処理ユニット４５Ｃの間の連結管４６Ｃの開閉弁が閉じられていることが好ましい。
更に、回転体４１を回転させて、処理ユニット４５Ｂを処理ユニット４５Ｃの上方に移動させると、処理ユニット４５Ｂから連結管４６Ｂを介して処理ユニット４５Ｃへ収容物が移動する。すなわち、処理ユニット４５Ｂの処理ユニット４５Ｃと連結する開口部が材料排出口として機能し、処理ユニット４５Ｃの処理ユニット４５Ｂと連結する開口部が材料注入口として機能する。なお、この際には、回転体４１の角度にもよるが、処理ユニット４５Ｂから処理ユニット４５Ａへの材料の流入を抑制するために、処理ユニット４５Ｂと処理ユニット４５Ａの間の連結管４６Ａの開閉弁が閉じられていることが好ましい。
更に、回転体４１を回転させて、処理ユニット４５Ｃを処理ユニット４５Ａの上方に移動させることで、同様に処理ユニット４５Ｃから処理ユニット４５Ａへ収容物を移動させることができる。
なお、収容物の移動は、回転体４１の回転方向や回転角度を制御することで、上記のような処理ユニット４５Ａ→処理ユニット４５Ｂ→処理ユニット４５Ｃの順番に限定されず任意に設定でき（例えば、処理ユニット４５Ａ→処理ユニット４５Ｂ→処理ユニット４５Ａ→処理ユニット４５Ｃ→処理ユニット４５Ｂ等）、複雑な発酵サイクルにも対応できる。また、回転体４１に設けられる処理ユニット４５の数は、４つ以上とすることも可能である。
図１４は、更に他の例として２つの処理ユニットを設けた回転体を複数並べた培養装置を示す概略斜視図である。図１４に示すように、培養装置は、回転中心を挟んで反対側に２つの処理ユニット４８を有する回転可能な筒形状の回転体４７を、複数一列に並べて有している。各々の回転体４７の外周面には、ギア４９が刻まれており、隣接する回転体４７同士のギア４９が互いに噛み合っている。また、最端部の回転体４７は、外周面にギア５２が刻まれたギアベルト５０と噛み合っておいる。したがって、ギアベルト５０をモータ等により駆動することで、複数の回転体４７を同時に回転させることができる。回転体４７を回転させることで、各々の回転体４７において、連結管５１を介して処理ユニット４８間で収容物を移動させることができる。なお、各々の回転体４７における処理ユニットの収容物は、必ずしも同じである必要はない。
なお、回転体４７を回転させるには、ギア４９を用いて回転させるだけでなく、例えば図１５に示すように、回転体４７の外周にレール５４上を移動可能なリング５３（車輪として機能する）を設けて、レール５４を傾けたり、または回転体４７を押すか引き寄せることによって回転させてもよい。
図１６は、更に他の例として２つの処理ユニットを回転体内に設けた培養装置を示す概略斜視図であり、図１７は、同回転体内の隔壁を示す概略斜視図である。図１６，１７に示すように、培養装置は、回転可能な筒形状の回転体５５の内部を２分するように、隔壁５６により分割された２つの処理ユニット５７Ａ，５７Ｂを有している。
隔壁５６には、半径外側方向の両端に、開口部が設けられる。一方の開口部には、蝶番５９によって一方の処理ユニット５７Ａ側へのみ開くことが可能な扉部５８Ａが設けられ、他方の開口部には、蝶番５９によって他方の処理ユニット５７Ｂ側へのみ開くことが可能な扉部５８Ｂが設けられる。各々の扉部５８Ａ，５８Ｂは、バネ６０Ａ，６０Ｂによって閉じる方向へ付勢されている。
まず、処理ユニット５７Ａに有機材料等が収容された状態で回転体５５を回転させ、処理ユニット５７Ａを上方へ移動させる。このとき、隔壁５６の扉部５８Ａが扉部５８Ｂよりも下側に位置する状態（図１８（Ａ）参照）から、回転させることで、扉部５８Ａが扉部５８Ｂよりも高い位置へ移動する（図１８（Ｂ）参照）ようにする。したがって、まず処理ユニット５７Ａが上方へ向かう際には、図１８（Ａ）のように、上側へのみ開くことが可能な扉部５８Ａ側に収容物が位置するため、扉部５８Ａは開くことなく、収容物は処理ユニット５７Ａに保持される。この後、回転体５５が更に回転すると、図１８（Ｂ）のように扉部５８Ｂが扉部５８Ａよりも低い位置へ移動する。これにより、処理室Ｂ内の収容物は扉部５８Ｂ側へ移動し、収容物の重量によって扉部５８Ｂが下側へ開き、収容物が処理ユニット５７Ｂへ移動する（図１８（Ｃ）参照）。すなわち、扉部５８Ｂで覆われた開口部が、処理ユニット５７Ａの材料排出口であるとともに、処理ユニット５７Ｂの材料注入口として機能する。
なお、処理ユニット５７Ｂに有機材料等を収容した状態で、処理ユニット５７Ｂが上方へ向かうように回転させる際には、扉部５８Ａで覆われた開口部が、処理ユニット５７Ｂの材料排出口であるとともに、処理ユニット５７Ａの材料注入口として機能することとなる。
[外部環境の変更を利用した培養装置の一般構造]
図１９は、本発明に係る培養装置の処理ユニットの他の例を示す概略斜視図である。
本発明に係る培養装置は、図１９に示すように、内部に収容室が形成された本体２を備えた処理ユニット６０を、少なくとも１つ有している。各々の処理ユニット６０は、収容した収容物を発酵等させるための処理室６１を内部に備えている。本発明に係る培養装置の特徴の１つは、処理ユニットを移動させつつ、処理ユニットの内部環境を変更させることである。処理ユニット６０には、前述の「位置エネルギーを利用した培養装置の一般構造」にて説明した構造を同様に付加することが可能であり例えば、気体注入口、気体排出口、液体注入口、微生物投入口、攪拌装置、分離膜、電極等が設けられえる。
処理ユニット６０は、回転可能な回転台６２（回転体）に回転中心から離れて載置可能であり、回転台６２の一部の上方には、処理ユニット６０の処理室６１を覆うことができる蓋構造部６３（環境変更部）が設けられている。したがって、回転台６２を回転させることによって処理ユニット６０が蓋構造部６３の下に配置されると、処理室６１は無気呼吸に適した環境となり、処理ユニット６０が蓋構造部６３の下から離れると、処理室６１は有気呼吸に適した環境となる。したがって、例えば無気呼吸と有気呼吸のサイクルを交互に繰り返すこともできる。このように、処理ユニット６０を移動させて環境の異なる場所に移動させることで、処理室６１の内部環境を変化させることができる。また、回転体を用いることで、回転体上の処理ユニットを容易に移動させつつ各環境変更部を通過させることができ、更に各処理ユニットの処理を連続して行うことができる。
蓋構造部６３には、図２０に示すように、手動またはシリンダー等の駆動源によって昇降可能な昇降部６４を設け、この昇降部６４に、蓋構造部６３に設けられる孔部６５から処理室６１内へ挿入される攪拌シャフト６６（撹拌装置）を設けてもよい。攪拌シャフト６６は、モータ等に連結されて回転可能とすることができる。
また、図２１に示すように、回転台６２に、回転軸６７を通って処理ユニット６０まで流路６８や導線６９を設け、流路６８を処理ユニット６０に設けられる気体注入口、気体排出口、液体注入口または微生物投入口等に接続し、導線６９を攪拌装置等に接続することもできる。
図２２は、他の例として３つの処理ユニットを回転台に設けた培養装置を示す概略斜視図である。図２２に示すように、３つの処理ユニット７０が、回転可能な回転台７２（回転体）に設置されている。処理ユニット７０の本体は、いずれも非遮光性の例えばガラス製である。
回転台７２の一部の上方には、処理ユニット７０の処理室７１を覆うことができ、非遮光性の例えばガラス製である非遮光性蓋構造部７３が設けられている。また、回転台７２の他の一部には、処理ユニット７０の処理室７１を覆うことができ、遮光性の材料製の遮光性蓋構造部７４（遮光部）が設けられ、遮光性蓋構造部７４に周りには、処理ユニット７０の周囲を覆う遮光性のカーテン７５（遮光部）が設けられている。したがって、処理ユニット７０が遮光性蓋構造部７４または非遮光性蓋構造部７３の下から離れている際には、処理室７１は遮光性環境かつ有気呼吸に適した環境となるが、回転台７２を回転させることによって処理ユニット７０が非遮光性蓋構造部７３の下に配置されると、処理室７１は非遮光性環境かつ無気呼吸に適した環境となる。また、処理ユニット７０が遮光性蓋構造部７４の下に配置されると、処理室７１は非遮光性蓋構造部７３とカーテン７５により、遮光性環境かつ無気呼吸に適した環境となる。
図２３は、更に他の例として処理ユニットを環状の回転体に設けた培養装置を示す概略斜視図である。図２３に示すように、回転軸７７から延びる複数の支柱８０により支持された環状の回転体７８が、回転可能に設けられている。回転体７８の内部には、周方向に並んで複数の処理ユニット７９Ａ〜７９Ｇが形成される。回転体７８は、少なくとも一部が非遮光性の例えばガラス製である。また、回転台７８の一部は、遮光性の材料製の遮光性蓋構造部７４（遮光部）で覆われ、遮光性蓋構造部７４に周りには、処理ユニット７０の周囲を覆う遮光性のカーテン７５（遮光部）が設けられている。したがって、回転体７４を回転させることによって処理ユニット７９Ａ〜７９Ｇが遮光性蓋構造部７４の下に配置されると、処理室７１は遮光性環境となる。
なお、回転軸７７および支柱８０に、処理ユニット７９Ａ〜７９Ｇまで流路８１や導線８２を設け、流路８１を処理ユニット７９Ａ〜７９Ｇに設けられる気体注入口、気体排出口、液体注入口または微生物投入口等に接続し、導線８２を攪拌装置等に接続することもできる。
回転体７８には、図２４に示すように、処理ユニット７９Ａ〜７９Ｇの材料注入口、材料排出口、気体注入口、気体排出口、液体注入口または微生物投入口等と連通するダクト８３が設けられてもよい。ダクトは、必要に応じて回転可能とし、上下に移動できることが好ましい。
なお、処理ユニット７９は、回転体７８の内部に直接形成されてもよいが、図２５に示すように、回転体７８に収納される別構造体であってもよい。回転体７８は、開閉可能な扉部８４を有し、処理ユニット７９Ａ〜７９Ｇは、回転体７８の内部に入れ子状態で収納される。
図２６に示す例では、回転体７８の処理ユニット７９Ａ〜７９Ｇには、材料注入口８５および気体排出口８６が設けられる。材料注入口８５および気体排出口８６には、開閉弁が設けられることが好ましい。材料注入口８５は、回転可能に設けられ、回転体７８の周方向所定位置において、原材料供給容器８７と連結可能となっている。気体排出口８６もまた、回転体７８の周方向所定位置において、ガス回収管８８と連結可能となっている。また、回転体７８の周方向所定位置には、図２７に示すようなマイクロウェーブ９０Ａや炉９０Ｂ等の加熱装置９０（環境変更部）が設けられて、処理ユニット７９内の収容物を加熱することができる。また、回転体７８の周方向所定位置の下方には、上方が解放された回収容器８９が設けられる。
各々の処理ユニット７９Ａ〜７９Ｇには、順次、材料注入口８５を介して原材料供給容器８７から有機材料等が注入され、処理ユニット７９Ａ〜７９Ｇが回転しつつ、内部で発酵等が行われる。発酵等が進んで処理ユニット７９Ａ〜７９Ｇの気体排出口８６がガス回収管８８に達すると、気体排出口８６がガス回収管８８と連結して、マイクロウェーブや炉等の加熱装置９０によって処理ユニット７９が加熱される。これにより、ガス回収管８８からエタノール、メタンまたはアンモニア等の気体を回収できる。この後、更に発酵等が進んで処理ユニット７９が回収容器８９の上方に達すると、材料注入口８５の開閉弁を開いて下方に回転させ、材料注入口８５を材料排出口として、収容物を回収容器８９に移動させることができる。
＜実施形態＞
本発明に係る実施形態は、有機物質中の腐敗菌の菌数を減少させる段階を含む、有機物質を前処理する第１の工程；並びに、前記前処理された有機物質から、微生物を用いてエタノール及び／またはメタンを得る第２の工程；を含む有機物質の処理方法に適用される。なお、本実施形態は一例であり、本発明が後述する装置および方法のみに限定されることはない。したがって、以下の第１の工程〜第３の工程に用いられる培養装置、処理方法、微生物、装置の用途等を、種々変更することができる。また、第１の工程〜第３の工程の一つ以上の工程が行われなくてもよい。
本処理方法は、生ゴミ、動物排泄物、廃棄木材や落葉などからなる家庭廃棄物質または（産業）廃棄物質などの「有機物質」を有用な物質に変換するに当たり、有機物質に損傷をほとんど与えることなく、有機物質に存在する有害な腐敗菌の数を効果的に減少させること（腐敗を防止すること）を特徴とする。そして、有機物質に損傷を与えることなく、腐敗菌の数を効果的に減少させた有機物質を原料として、所望により微生物学的処理サイクルに導入することで、有機物質から連続的にエタノールやメタン、並びにこれらの生成過程で発生する副産物より得られる堆肥・肥料等（以下、「肥料等」ともいう）といった有用物質を効率良く簡易に、かつ低コストで生産することができる。このように、本処理方法は、全体として極めて地球環境に負荷のかからない方法であるといえる。なお、必要な場合には、上記のいずれか一以上の工程（または後述する段階）において、１回以上の加熱殺菌、酸もしくはアルカリ投与による菌増殖の阻止、または滅菌処理などを行ってもよい。また、有機物質が容積の大きな固形物を含む場合には、処理速度を大きくするために粉砕または細断するのが通常である。しかし、本発明においては必須の処理工程ではないため、本発明に係る方法の実施に要するエネルギーを有意に節約することができうる。
以下、各工程について、添付した図面、特に図２８及び後述の図３７を参照しつつ、本処理方法について説明した後、実際に適用される本実施形態に係る培養装置について説明する。図２８は、有機物質の処理方法における各工程及び前記工程を構成する各段階を示した概略的なフローチャートである。本発明は主に、上記第１工程及び第２工程に大別される。そして、後述のように、所望により第３の工程をさらに設けてもよい。かかる第３の工程によって、微生物を用いて段階（ａ）を経た後の残余の高分子有機化合物（以下、「肥料前駆物質」ともいう）から肥料等を生成することが可能となる。なお、本明細書で挙げられる微生物の分類（門、目、属、種など）については、本願の出願時における分類に従って記載している。将来において、かかる微生物の分類が変更になった場合には、変更後の分類もまた、本発明の範囲に含まれる。
［第１工程］
本工程は、有機物質の前処理工程ということができ、有機物質中の腐敗菌の菌数を減少させる段階を含む。なお、有機物質内の腐敗菌を滅菌（減菌）する必要がない場合等には、本工程が省略される場合がある。
出発物質である有機物質については、以下に限定されることはないが、例えば、植物及び動物の排泄物、生ゴミ、鉱物並びに食品（製品を含む）などが挙げられる。前記植物の例として枯葉、木材及び紙などが挙げられる。前記動物排泄物の例として鶏糞や馬糞などが挙げられる。なかでも、腐敗菌の数が特に多く、本処理方法の効果が一層顕著に発揮されうる観点より、好ましくは植物及び動物の排泄物並びに生ゴミ、より好ましくは動物排泄物（特に鶏糞由来のもの）が挙げられる。
本明細書における「腐敗」とは、タンパク質、炭水化物または脂質成分が特定の微生物の作用で分解され、次第に外観、においや味などが変化する現象であって、前記現象の中でも、腐敗菌が、地球環境や人体にとって有害な成分、または意図された成分以外の成分を生成しうることを意味する。前記「意図された成分以外の成分」として、例えば食品分野においては、消費期限後の食品等に繁殖しうる腐敗菌が生成する成分が挙げられる。また、醸造の過程で酢酸生成菌が繁殖し酢酸を生成することがあるが、酒類にとっては好ましいものとはいえず、かかる酢酸もまた一例として挙げられる。このように、「意図された成分以外の成分」とは、有機物質に本来的に存在することが期待されないような、いわば人類にとって目的外の意図していない成分を指す。
また、本明細書における「腐敗菌」とは、腐敗を発生させうる古細菌、真正細菌、真菌、または原生生物（微生物に限定されない）などによる、有機物の分解反応（異化とは限らない）であって、一般に人類に有益とならないものをいう。コンタミネーションが介在して有機物質に存在するような微生物は、「腐敗菌」の典型的な例といえる。ただし、腐敗菌の数によらず、腐敗菌が存在する有機物質であれば本処理方法の効果が発揮されるため、かような有機物質は全て、本発明に好適に用いられることはいうまでもない。かかる腐敗菌について、有害な物質を産生するものであれば特に制限されないが、具体例を挙げるならば、例えば大腸菌、鉄細菌や硫酸還元細菌（後述）などがありうる。一方、有機物質は、タンパク質、炭水化物（多糖類）や脂質を含んでいるため、廃棄されると（場合によっては廃棄されないものでも）、上記の腐敗菌により経時的・相乗的に腐敗が進行し、有害な物質（比較的低分子なものが多い）が大量に産生される。上記のタンパク質、炭水化物（多糖類）や脂質は、腐敗菌の異化作用により、低分子糖（単糖類など）、グリセリン、脂肪酸、アミノ酸などを経て、アルコール類や以下の有害な物質に変換されうる。かかる有害な物質として、例えば、アンモニア（特に排泄物や生ゴミに多く存在）、蟻酸等の有機酸（特に排泄物に多く存在）、メチルメルカプタンメチルメルカプタン（特に排泄物や生ゴミに多く存在）、硫化水素（特に排泄物や生ゴミに多く存在）、インドール（特に排泄物に多く存在）、トリメチルアミン（特に生ゴミに多く存在）、メチルメルカプタン（野菜の腐敗臭）、その他、アルデヒド類（アセトアルデヒド、ホルムアルデヒド等）やフェノール類等が挙げられる。
上記した有害な物質は、後述する第２の工程における微生物に起因する反応を阻害しうる。これは、第２の工程におけるエタノール発酵やメタン発酵により得られるはずの有用物質（エタノール、メタン及び／または肥料前駆物質）が生成阻害を受けるため、好ましくない。さらに、該有害物質が現に、人体への悪影響のみならず、地球環境の汚染や破壊に繋がっていることは周知の事実である。そのため、第１の工程で腐敗菌数を減少させておくことは非常に有益であるといえる。なお、後述の「有機ガス」とは、上記有害な物質のうち、蟻酸等の有機酸、メチルメルカプタン、インドール、トリメチルアミン、メチルメルカプタン、その他、アルデヒド類（アセトアルデヒド、ホルムアルデヒド等）やフェノール類等を総称する。
本処理方法では、処理過程で有用資源の濫費を極力避けつつ、腐敗過程にある有機物質を微生物による発酵、有気（好気）呼吸または無気（嫌気）呼吸（以下、「発酵等」または「異化作用」ともいう）、あるいは微生物による光合成または化学合成（以下、「同化作用」ともいう）を主体とし、人類に有用な資源であるエタノール、メタンや肥料等などを抽出・生産する。また、かような抽出・生産過程において、有機物質から有用物質を得る際に省エネルギー、省力化や省時間などの低コスト化も実現できる。さらに、最終産物である肥料等の品質を劣化させ得るような物理的処理、化学的処理や生物学的処理を行うことなく、微生物を利用した抽出過程を（所望により循環させて）実行することによって、抽出物質の抽出量を増加させ、かつ、最終産物である肥料等の品質を維持・向上させることができる。このようにして、セルロース、へミセルロースやリグニン等の副産物を肥料前駆物質として、微生物の作用を用いて肥料等などに変換するとともに、該肥料等の性状、含有成分や肥料化の際の微生物叢などの各種条件を適当に調整することにより、市販されている肥料等と同等以上の品質とすることも可能である。
特に、本処理方法は、家畜排泄物、生ゴミや汚泥などの中でも、細菌、真菌や原生生物などの微生物（以下、「細菌等」ともいう）が高度に感染してなる、腐敗が相当程度進行した有機物質に対して格別の効果を発揮する。具体的には、（産業）廃棄物扱いであった腐敗の進行した有機物質を従来のように廃棄することなく、該有機物質を出発物質として有用な物質が得られる。なお、本処理方法は、腐敗化のそれほど進行していない有機物質や、未だ廃棄されていない有機物質に関しても有効な発明となりうる。
上記のような有機物質に存在する腐敗菌の数の減少は、続く第２の工程で有用物質を微生物に生成させる上で、有機物質に損傷を極力与えないという観点から、高温高圧滅菌、間欠滅菌、煮沸、低温殺菌、（超）高温殺菌、電磁波殺菌、槽内の収容物に電圧を印加することによる殺菌、及び高圧殺菌、並びに酸、アルカリ、塩及び酸化剤による処理からなる群より選択される１種以上により行われることが好ましい。高温高圧滅菌、間欠滅菌、煮沸、低温殺菌、（超）高温殺菌、電磁波殺菌、槽内の収容物に電圧を印加することによる殺菌、及び高圧殺菌は、物理的な殺菌（滅菌）法に分類される。一方、酸、アルカリ、塩及び酸化剤による処理は、化学的な殺菌（滅菌）法に分類される。なお、かかる化学的な殺菌（滅菌）法による場合、有機物質に損傷を与えうるリスクを一層低減させる上で、好適には、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、リン酸カリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、炭酸水素カルシウム、炭酸、リン酸または二酸化炭素を用いる。上記処理手段のうち、より好ましくは電磁波殺菌、槽内の収容物に電圧を印加することによる殺菌、並びに酸、アルカリ、塩及び酸化剤による処理からなる群より選択される１種以上により行われる。このうち、電磁波殺菌に用いる電磁波として、１０−１７〜１０５ｍ程度の範囲の波長（真空波長条件下）が含まれ、より具体的にはγ線、Ｘ線、紫外線、可視光線や赤外線などが含まれる。また、上記のうち、高温高圧滅菌、間欠滅菌、煮沸、低温殺菌、（超）高温殺菌や高圧殺菌についての具体的な処理条件（温度、圧力、時間など）は、当業者であれば好適な条件を設定可能であるため、ここでは特に限定しない。さらに好ましくは、槽内の収容物に電圧を印加することによる殺菌により行われる。これらを用いた場合、後述する第３の工程において、得られる肥料の品質を向上させうるため好適といえる。上記した各処理手段のうち、特に好ましい手段を以下で詳細に説明する（下記１〜４）。
１．腐敗菌の数を減少させる段階
腐敗菌の数の減少させるための処理段階は、本処理方法における第１の段階に含まれえる。
（１）槽内の収容物に電圧を印加することによる殺菌
表記の殺菌法を利用することによって、非常に効果的に腐敗菌数を減少させることができる。かかる殺菌法は２つに大別されるため、以下、順を追って説明する。
第１に、電圧の印加に伴い、電流が収容物に流れ、電流を腐敗菌に通電させることにより、腐敗菌が感電を起こして菌数を減少させることが可能となる。また、電流が収容物に流れるに従って、付随的に熱エネルギーが発生し、かかる熱エネルギーを利用して、腐敗菌を熱殺菌することもできる。このような電気エネルギーに起因した電気化学的殺菌（滅菌）及び／またはこれに付随して生じる熱エネルギーに起因した熱殺菌（滅菌）によって、収容物中に存在する腐敗菌が殺菌（滅菌）される。
また、電流の通流に伴って放電現象が発生する。なかでも、気体放電が典型的な例である。気体放電を行うための装置については後述するが、一般には、アノードの電極及びカソードの電極のうち一以上を前記収容物中ではなく空中（収容物外）に存在させることとなりうる。気体放電（電子の発生）の種類としては、従来公知のものであれば特に制限されることはないが、例えば、火花放電、アーク放電、コロナ放電（高電圧直流電流を利用）やグロー放電などが挙げられる。また、高電圧直流電流を利用するコロナ放電の他に、高電圧交流電流を利用した放電もありうる。特に、高度に電離した気体（プラズマ）の発生に伴うプラズマの照射が、腐敗菌の効率的な殺菌（滅菌）の観点より好ましい。前記槽については、電圧を印加できる装置であれば、構成・設備などの点で特に制限されることはない。前記収容物は、有機物質を含む限り、固体状、半固体状、液体状のいずれであってもよい。有機物質に存在する腐敗菌を、電圧の印加によって効率的に減少させる観点からいえば、前記収容物は液体状であることが好ましい。また、放電による殺菌（滅菌）処理（以下、単に「放電処理」ともいう）は、大気中で行われても水中で行われてもよい。このうち、放電処理が水中で行われる場合には、水中に存在するイオン量によって条件が異なってくる。放電処理が大気中、水中のいずれであっても好適に実行される観点からいえば、放電処理の処理条件として、印加電圧は１ｋＶ〜１００億Ｖであることが好ましく、１００ｋＶ〜１０億Ｖであることがより好ましく、１万ｋＶ〜１０億Ｖであることがより好ましい。また、処理時間は特に制限されることはないが、好ましくは１回の放電当たり１０−４秒程度である。このような放電処理を必要に応じて複数回繰り返してもよい。なお、処理温度は特に制限されることはない。
前記槽内の収容物に電圧を印加することによる電気化学的殺菌は、電圧を印加する際に用いられるアノードの電極及びカソードの電極が共に前記収容物外に存在するか、もしくは前記収容物中に存在するか、または電圧を印加する際に用いられるアノードの電極及びカソードの電極のうち一以上が前記収容物中に存在すればよい。かような場合、所望の殺菌を行うことが可能となる。このうち、アノードの電極及びカソードの電極が共に前記収容物外に存在するか、一以上の電極のみが前記収容物中に存在する場合、通電処理（気体放電処理）は「断続的」に行われうる。なお、「アノードの電極及びカソードの電極のうち一以上」とは、アノードの電極及びカソードの電極が、それぞれ１本ずつ存在している形態、いずれか一方が１本存在し、他方が２本以上存在する形態、あるいは、共に２本以上存在する形態における、１本以上の電極を意味する。そして、アノードの電極及び／またはカソードの電極が２本以上存在する場合には、電極ごと（アノード、カソードの別を問わない）に独立して、収容物中に存在していても空中（収容物外）に存在していてもよい。
気体放電処理に関するいくつかの形態のうち、アノードの電極及びカソードの電極のうち一以上の電極を収容物中に存在させる場合であって、特に前記収容物が液体状の場合には、かかる電極が溶液に直接浸されることとなって電極に物質が付着しうる。そこで、好ましくは、一方の電極のみが前記収容物中に存在することによる殺菌を行うとよい。例えば、カソードの電極のみを収容物中に存在させる形態においては、アノードの電極から流れる電流に起因して発生する熱、若しくは電子自体の運動エネルギーによる収容物の攪拌が期待される。すなわち、収容物を攪拌しつつ電流を収容物に通流させることは、腐敗菌の効率的な殺菌（滅菌）に繋がりうる。さらに、アノードの電極のみを収容物中に存在させる形態においては、電流に起因して発生する熱、若しくは電子自体の運動エネルギーによる収容物の攪拌効果に加えて、空中（収容物外）に存在するカソードから放出された電子が、収容物中に存在するアノードへと移動する際、収容物表面（界面）において非常に大きな衝撃波（後述）の発生が期待できる。かような大きな衝撃波の取扱いに対し、安全上適した装置などを使用することによって、腐敗菌を非常に効果的に殺菌（滅菌）させることが可能となりうる。安全面等を重視するならば、アノードの電極のみが、前記収容物中に存在することによる殺菌を行うことがより好ましい。アノードの電極に付着しうるイオンは、水酸基、硫酸イオンや硝酸イオンなどであるため、これらが電極に付着しても導電性に及ぼす影響は、カソードの電極のみの場合と比較して、一般に小さいためである。電圧を印加する際に用いられるアノードの電極及びカソードの電極のうち、アノードの電極のみが前記収容物中に存在し、カソードの電極は大気中（空中）に存在するような殺菌装置について、以下で説明する（図２９）。
図２９は、電流を用いて腐敗菌数を減少させるために用いられる滅菌ユニットの概略斜視図である。
腐敗菌数を減少させるための滅菌ユニット１０１（処理ユニット）は、有機物が集積されている集積ユニット１０２（処理ユニット）から、有機材料が受け渡される。集積ユニット１０２には、内部の有機材料を排出する材料排出口１０３と、有機材料を収容するための材料注入口１０４とが設けられる。材料排出口１０３は本体１０５の下方に設けられ、材料注入口１０４は本体１０５の上方に設けられる。材料排出口１０３には開閉弁が設けられ、材料注入口１０４には蓋部が開閉可能に設けられる。また、集積ユニット１０２には、脱気するための気体排出口１０８が設けられる。
滅菌ユニット１０１には、集積ユニット１０２の材料排出口１０３から材料が供給される材料注入口１０６と、他の装置（処理ユニット）へ収容物を排出するための材料排出口１０７とを備えている。材料排出口１０７は本体１０９の下方に設けられ、材料注入口１０６は本体１０９の上方に設けられる。集積ユニット１０２から滅菌ユニット１０１へ材料を供給する際には、滅菌ユニット１０１の材料注入口１０６を集積ユニット１０２の材料排出口１０３と連結し、滅菌ユニット１０１を下方へ移動させることで、材料を移動させることができる。また、集積ユニット１０２には、カソード電極１１０Ａおよびアノード電極１１０Ｂが設けられる。
滅菌ユニット１０１は、複数設けられてもよく、集積ユニット１０２から順次有機材料を受け取り、複数の滅菌ユニット１０１による処理（および、以降の第１〜第３工程）を、複数の装置によって並行して行うことができる。
滅菌ユニット１０１の本体１０９は、安全性の観点より、少なくともその最内層が樹脂やコンクリート等からなる絶縁性材料で構成されていることが好ましい。蓋部３も上記と同様、安全性の観点より、少なくともその最内層が樹脂やコンクリート等からなる絶縁性材料で構成されていることが好ましい。そして、放電環境を作り出すために、コンデンサー１１１に充電された電荷は、スイッチ１１２をオンにすることにより電源が入り、カソード１１０Ｂより電子がアノード１１０Ａの方向へ向かって放電される。このようにして作り出された放電環境によって、槽１内に投入された有機物質に存在する腐敗菌は菌数を減少する一方、有機物質自体への損傷を抑制できる。なお、安全のため、本体１０９にアース１１３を設置する。なお、放電処理を「持続的」に行う場合には、コンデンサー１１１は特に必要でないため、なくてもよい。
一方、本体１０９内の収容物に電圧を印加することによる電気化学的殺菌のうち、前記アノードの電極及び前記カソードの電極が共に前記収容物中に存在する場合には、通電処理は「断続的」のみならず「持続的」に行うことも可能となる。
さらに、有機物質が容積の大きな固形物（一般に、高分子有機化合物を主成分とする塊）を含む場合には、処理速度を大きくするために破砕（粉砕）または細断することが好ましいが、かかる装置により前記固形物を破砕できる。具体的には、前記槽内の収容物に電圧を印加することによる電気化学的殺菌において、印加された電圧により発生する衝撃波が前記有機物質に存在する固形物を破砕するため、該有機物質の処理速度を大きくすることができる。これにより、有機物質の均一化処理を腐敗菌数の減少処理と併せて行うことができる。
このような、有機物質中の固形物の破砕による均一化は、上記した有機物質が容積の大きな固形物を含む場合に行うことが好ましい。一方で、前記固形物が大量に含まれる場合であって、かつ、前記固形物が主に低分子物質からなる場合には、原料の均一化をあえて行わなくても、例えば上記（１）の処理により腐敗菌の作用を効果的に抑制することができる。前記均一化の方法は特に制限されることはないが、例えば、ホモジナイザー等が一般に使用可能である。好ましくは、腐敗菌の数の減少と固形物の破砕による均一化とを同時に達成できるという観点より、上記した放電現象に伴って発生する衝撃波を用いる方法である。
第２に、電圧の印加に伴って放出された電子の運動エネルギーを直接的または間接的に用いた殺菌が挙げられる。「直接的」に用いる場合とは、電子自体がその運動エネルギーにより腐敗菌と衝突し、腐敗菌数が減少する場合を意味する。なお、「電子自体」とは、前記放出された電子そのものと、かかる電子が後述するように収容物中のイオンや分子等と衝突することにより該イオンや分子等から２次的（３次的以降も含む）に放出される電子とを両方含む。一方、「間接的」に用いる場合とは、電子がその運動エネルギーにより、イオン（錯イオンや金属イオン等）及び／または分子（水分子等）に衝突し、衝突されたイオン及び／または分子が腐敗菌と衝突する結果、腐敗菌数が減少する場合を意味する。なかでも、水分子など、水素結合や分子間力などによっていわゆる「重合」形態をとるものに対し、放出された電子が衝突した場合、かかる「重合」形態の崩壊とともに、大きな衝撃波が生じうる。上述したように、かような大きな衝撃波を利用することによって、腐敗菌を非常に効果的に殺菌（滅菌）させることが可能となりうる。なお、本「第２の」殺菌は、上記した「第１の」殺菌とともに生じることもありうる。
（２）酸、アルカリまたは塩による処理
酸、アルカリまたは塩の使用による殺菌・静菌処理によっても、腐敗菌の増殖に不適なｐＨへのシフトを行い、腐敗菌数を減少させることができる。前記腐敗菌が好気性菌を主とする場合には、嫌気性条件下で、腐敗菌の増殖に不適なｐＨとなるようにｐＨをシフトさせることが好ましい。この場合には、上記した化学的な殺菌（滅菌）法のうち、酸、アルカリまたは塩による処理が好ましい。具体的には、酸または酸性塩（以下、これらをまとめて単に「酸」ともいう）を用いるか、あるいはアルカリまたはアルカリ性塩（以下、これらをまとめて単に「アルカリ」ともいう）を用いることによる、ｐＨのシフトが挙げられる。使用可能な酸の例としては、以下に限定されることはないが、炭酸、リン酸、塩酸、硝酸、硫酸、有機酸、亜硫酸や亜硝酸などが挙げられる。使用可能なアルカリの例としては、以下に限定されることはないが、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどが挙げられる。使用可能な塩（酸性塩またはアルカリ性塩）の例としては、酸性及びアルカリ性アミノ酸、炭酸カルシウム、炭酸水素カルシウム、リン酸カルシウム、炭酸カリウムやリン酸カリウムなどが挙げられる。
図３０は、嫌気性条件下で、かかるｐＨへのシフトやこれに伴う腐敗菌のタンパク変性等により腐敗菌の数を減少させるために用いられる装置を示す概略斜視図である。本滅菌ユニット１１５は、ジュラルミン等製の本体１１６、蓋部１１７及びパッキング１１８を備えている。そして、装置内部を嫌気性条件下にするため、逆流防止弁付きの内部気体置換用の気体注入口１１９より、逆流防止弁付きの気体脱気口１２０、逆流防止弁付きの内部気体置換用の気体排出口１２１を通って、気体を抜くことができる。さらに、逆流防止弁付きの酸・アルカリ注入口（液体注入口）１２２より、酸またはアルカリを投入し、攪拌装置１２３で槽内を攪拌することにより、装置内の液を腐敗菌の増殖に不適なｐＨへとシフトさせることができる。
また、当該滅菌ユニット１１５には、集積ユニット１０２の材料排出口１０３から材料が供給される材料注入口１２４と、他の装置（処理ユニット）へ収容物を排出するための材料排出口１２５とを備えている。材料排出口１２５は本体１１６の下方に設けられ、材料注入口１２４は本体１１６の上方に設けられる。集積ユニット１０２から当該滅菌ユニット１１５へ材料を供給する際には、装置の材料注入口１２４を集積ユニット１０２の材料排出口１０３とチューブ等の連結管１２６により連結し、滅菌ユニット１１５を下方へ移動させることで、材料を移動させることができる。
上記とは反対に、前記腐敗菌が嫌気性菌を主とする場合には、好気性条件下で、酸又はアルカリを用いて腐敗菌の増殖に不適なｐＨとなるようにｐＨをシフトさせることが好ましい。この場合にも、上記した化学的な殺菌（滅菌）法のうち、酸、アルカリまたは塩による処理が好ましい。
なお、腐敗菌の増殖に不適なｐＨの範囲については、腐敗菌の種類によってその生育可能なｐＨが異なるため、特に制限されることはなく、腐敗菌ごとに適宜設定すればよい。例えば、動物の排泄物などに多く存在する腐敗菌である大腸菌の場合について説明すると、大腸菌の生育ｐＨは一般に４〜９程度であるため、約４以下または約９以上が大腸菌の増殖に不適なｐＨの範囲であるといえる。
（３）酸化剤による処理
酸化剤の使用による殺菌・静菌処理によっても、腐敗菌数を減少させることができる。上記した化学的な殺菌（滅菌）法のうち、酸化剤による処理を行う場合、殺菌消毒後の一連の処理過程で無害化するものが使用可能であり、活性酸素及び／またはオゾンを含むことが好ましい。活性酸素の例として、スーパーオキシドアニオンラジカル、ヒドロキシルラジカル、過酸化水素及び一重項酸素などが挙げられる。これらを単独で、または併用して、前記有機物質に供給することにより腐敗菌数を減少させることができる。本手段は、特に嫌気性菌に対して有効であるが、供給濃度を挙げることや供給時間を延長すること等によって、好気性菌に対しても殺菌・静菌的に作用しうる。そのため、本処理は、嫌気性菌及び好気性菌のいずれにも適用可能である。
さらに、上記した処理手段については、複数種の処理手段を併用して同一容器中で処理してもよいし、または連続的に有機物質を別容器に移動させて処理してもよい。本処理は、図３０に示す滅菌ユニット１１５に、酸化剤を注入する気体注入口を設けることで実施可能である。なお、嫌気性条件とする場合には、密封する必要がないため、蓋部を外してもよい。ここで、過酸化水素水を使用する場合には、装置の本体の内部が溶解することを防止するため、内部の材質に金（Ａｕ）など耐酸化性のものを使用する必要がある。
２．有機物質中の低分子物質含量を増加させる段階
また、本工程は、低分子物質含量を増加させる段階をさらに含んでもよい。腐敗が進むと、腐敗菌の作用に起因して前記有機物質中の糖質などの低分子物質の含量が顕著に減少してしまうため、該含量を増加させることが好ましい。かかる段階を実行するため、光合成独立栄養生物もしくは化学合成独立栄養生物、または酵母などの真菌を用いて有機物質中の低分子有機成分の含有率を増大させることが好ましい。より好ましくは、光合成独立栄養生物、化学合成独立栄養生物または酵母である。光合成独立栄養生物の例として、光合成細菌及び光合成能を有する真核生物が挙げられ、化学合成独立栄養生物の例として、化学合成細菌が挙げられる。なお、光合成独立栄養生物もしくは化学合成独立栄養生物、または真菌については、好気性菌及び嫌気性菌のいずれであってもよく、具体的な菌（種、属など）については後述する。前記化学合成独立栄養生物としては、無機化合物（硫化水素、アンモニアなど）を酸化してエネルギーを得る、公知の真菌または細菌（独立栄養細菌）が挙げられる。なかでも、光合成細菌、化学合成細菌、光合成能を有する真核生物、及び窒素固定細菌のうちのいずれか１種を含むことが好ましい。
図３１は、光合成細菌を用いて低分子物質含量を増加させる低分子化ユニットを示す斜視図である。低分子化ユニット１３０（処理ユニット）は、例えばガラス等の非遮光性材料からなる本体１３１と、蓋部１３２を有している。なお、蓋部１３２は、嫌気性菌を用いる際に密閉するために使用するが、好気性菌を用いるのであれば、蓋部１３２を開放するか、または設けなくてもよい。低分子化ユニット１３０には、気体注入口１３３が設けられて、必要な気体（例えば、空気、酸素、窒素または二酸化炭素等）を吸気可能である。
また、低分子化ユニット１３０には、前述の滅菌ユニット１１５（１０１）の材料排出口１２５（１０７）から材料が供給される材料注入口１３４と、他の装置（処理ユニット）へ収容物を排出するための材料排出口１３５と、脱気するための気体排出口１３６を備えている。材料排出口１３５は本体１３１の下方に設けられ、材料注入口１３４は本体１３１の上方に設けられる。滅菌ユニット１１５から低分子化ユニット１３０へ材料を供給する際には、低分子化ユニット１３０の材料注入口１３４をチューブ等の連結管１３７により滅菌ユニット１１５の材料排出口１２５と連結し、滅菌ユニット１１５を上方を移動させるか、または低分子化ユニット１３０を下方へ移動させることで、材料を移動させることができる。
３．アンモニウムイオンの有機物質中への固定化段階、及び腐敗菌の不活性化段階
また、本工程は、微生物学的方法及び／または化学的方法を用いてアンモニウムイオンを前記高分子有機化合物中に固定させることをさらに含んでもよい。場合によっては、前記アンモニウムイオンを固定しｐＨを調節した後、麹菌及び／または麹菌由来の酵素を用いて前記高分子有機化合物を分解することをさらに含んでもよい。また、有機物質が腐敗菌の作用によって相当汚染されているような場合であっても、上記微生物学的方法及び／または化学的方法を用いることにより、更なる腐敗を防止した上で、エタノール生成（及びメタン生成）に必要となる水素、酸素及び炭素が大気中へ放出することを防ぐこと、並びに、反応に必要な自由エネルギーを反応系中に保存することができる。なお、上記の「更なる腐敗を防止」とは、アンモニアや有機ガス等の更なる発生を防止することと換言することもできる。このようにして、本工程は、第２の工程に必要な物質（元素やイオン等）の生成、並びに自由エネルギーの確保及び第２工程に必要な環境条件を整えることを達成できる。
一般に、有機物質は微生物の作用によって汚染されていることが多いため、腐敗によりアンモニアガスや有機ガス等が発生し易い環境にある。本段階は、アンモニウムイオンを有機物質中に固定すると共に、腐敗菌を不活性化させることによって腐敗菌による有機ガスの発生を防止することを可能とする。なお、以下の（１）化学的方法及び（２）微生物学的方法は、いずれか一方のみを用いた処理を施してもよいし、両方を用いた処理を施してもよい。
（１）化学的方法
酸性やアルカリ性の溶液などを用いてアンモニウムイオンを上記の高分子有機化合物中に固定できる。ここで、使用に好適な酸性またはアルカリ性の溶液としては、有機物質（特に、後述の第３の工程を経て得られる肥料等）の品質に影響を極力与えないものが挙げられる。前記肥料等への品質の影響の観点からいえば、酸性溶液を用いることがより好ましい。しかし、アルカリ性溶液であっても、アンモニアよりも強アルカリな成分と酸成分とからなる塩の溶液であれば、有機物質中でアンモニアをイオンの形で確保・保持が可能なため、使用に好適となりうる。
前記有機物質中での「アンモニア」は、アンモニア、アンモニウムイオンまたは錯イオン、あるいはこれらの塩または化合物の形態で存在している。これらの「アンモニア」に対して、二酸化炭素、酸もしくは酸性塩、アルカリ性もしくはアルカリ性塩、またはそれらのイオン化合物を前記有機物質に投入することによって、「アンモニア」の気化・蒸発を防止することができる。このような観点より、アンモニウム塩とアンモニウムイオンとの間で化学平衡状態を作り出すことのできる化合物またはそのイオン化合物を使用することが好ましい。具体的には、炭酸、リン酸、塩酸、硝酸、硫酸、有機酸、亜硫酸、亜硝酸、酸性及びアルカリ性アミノ酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カルシウム、炭酸水素カルシウム、リン酸カルシウム、炭酸カリウムまたはリン酸カリウムなどが挙げられる。なかでも、上記した、有機物質中でアンモニアをイオンとして確保・維持が可能であるという観点より、炭酸、リン酸、リン酸カリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウム、リン酸カルシウムまたは炭酸水素カルシウムが好ましい。さらに、これらの好ましい物質（成分）を用いた場合、本処理方法における出発物質である有機物質に対して炭素やリン酸を補給できる点で、有利となりうる。なかでもより好ましくは、炭酸カルシウムまたは炭酸水素カルシウムを用いることである。これらのより好ましい物質（成分）を用いた場合、現在、有効な廃棄処理の術がなく、廃棄され続けているホタテの貝殻などを出発物質としても、有用物質を得ることができる点で画期的である。
酸性塩化合物またはそのイオンは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。炭酸水素カルシウムなどの固体状成分を用いた場合の固定化ユニット（処理ユニット）の例を図３２に示し、塩酸などの液体状成分を用いた場合の固定化ユニット（処理ユニット）の例を図３３に示す。また、投入後の有機物質（前処理後の有機物質）は複雑な緩衝溶液系に含まれることとなる。前記緩衝溶液系を概説すると、内部に存在する陽イオン及び／または陰イオンが主体となり、さらにそれらがイオン結合した塩もしくは錯イオン、または、錯イオンとイオンもしくは錯イオンとが結合した塩よりなる。
前記陽イオンとして、以下に限定されることはないが、例えばナトリウムイオン、カリウムイオン、水素イオンもしくはカルシウムイオン等が挙げられる。一方、前記陰イオンとして、以下に限定されることはないが、例えば塩素イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、リン酸イオンもしくは炭酸イオン等が挙げられる。
以下、図３２に示された一例としての固定化ユニットについて説明する。図３２に示された一例としての固定化ユニット１４０は、上方が解放された本体１４１、攪拌装置１４２、材料注入口１４３、材料排出口１４４を備える。材料排出口１４４は本体１４１の下方に設けられ、材料注入口１４３は本体１４１の上方に設けられる。材料注入口１４３および材料排出口１４４には、開閉バルブ（シャッター）が設けられうる。材料注入口１４３は、前工程で用いられた低分子化ユニット１３０の材料排出口１３５と、チューブ等の連結管１４５により連結可能であり、低分子化ユニット１３０を上昇もしくは固定化ユニット１４０を下降させることで、低分子化ユニット１３０から収容物（有機物質等）が固定化ユニット１４０へ移動する。更に、本体１４１の上端開口部から炭酸水素カルシウム等の固体状成分及び水などを投入し、有機物質及び固体状成分の混合溶液とする。混合溶液の調製手段としては、特に制限されることはないが、酸溶液の生成過程で発熱しうるため、０℃を超えて１４℃程度まで（好ましくは０℃を超えて１０℃程度まで）の水などをあらかじめ投入しておき、攪拌装置２２で攪拌しながら固体状成分を少しずつ投入することが好ましい。また、温度を確認しながら、固体状成分と水とを同時に投入することも好ましい。固体状成分の配合率（添加割合）は、腐敗を効果的に防止する観点より、混合溶液の全質量に対して、２０〜３０質量％であることが好ましい。また、水分含有率は、特に限定されることはないが、混合溶液の全質量に対して、５０〜８０質量％であることが好ましく、５５〜６５質量％であることがより好ましい。
また、塩酸などの液体状成分を固定化成分として用いる場合には、図３３に示されるように、固定化ユニット１４６は、ジュラルミン等製の本体１４７、有機物質を投入する材料注入口１４８、脱気弁（気体排出口）１４９、酸溶液が通過する液体注入口１５０、及び材料排出口１５１を備える。材料排出口１５１は本体１４７の下方に設けられ、材料注入口１４８は本体１４７の上方に設けられる。材料注入口１４８および材料排出口１４７には、開閉バルブ（シャッター）が設けられうる。材料注入口１４８は、前工程で用いられた低分子化ユニット１３０の材料排出口１３５と、チューブ等の連結管１５２により連結可能であり、低分子化ユニット１３０を上昇もしくは固定化ユニット１４６を下降させることで、低分子化ユニット１３０から収容物（有機物質等）が固定化ユニット１４６へ移動する。更に、液体注入口１５０から酸溶液が投入されると、有機物質と酸溶液からなる混合溶液を静置させることにより、アンモニウムイオンが有機物質中に固定される。その際に発生するガス、及び不要な残渣についてはそれぞれ、脱気弁１４９、及び材料排出口１５１を通じて排出され、次段階（過程）へ移送される。そのため、アンモニア固定を効率良く行わせることができるとともに、残渣（残余物質）が効果的に排除して、有機物質及び新鮮な酸溶液を逐次的に供給できるという利点がある。前記酸溶液中の液体状成分の配合率は、特に限定されない。
また、二酸化炭素などの気体状成分を固定化成分として用いる場合には、図３３の固定化ユニット１４６に、二酸化炭素などの気体状成分を注入するための逆流防止弁付きの気体注入口１５３を設ける。気体注入口１５３から二酸化炭素等が投入されると、投入された有機物質及び二酸化炭素酸溶液からなる混合溶液により、炭酸イオンが有機物質中に固定される。その際、二酸化炭素を逐次的に混合溶液へ供給することにより、１種の攪拌効果が生じうる。また、不要となった残渣（残余物質）については、材料排出口１５１を通じて排出され、次段階（過程）へ移送される。そのため、炭素固定を効率良く行わせることができるとともに、残渣が効果的に排除して、有機物質及び新鮮な酸溶液を逐次的に供給できるという利点がある。前記気体状成分の配合率は、特に限定されない。
（２）微生物学的方法
微生物等を用いてアンモニウムイオンを前記高分子有機化合物中に固定することができる。前記微生物は、窒素同化作用を有する光合成細菌、光合成真核生物（微生物以外も含む）、または酵母などの真菌であることが好ましい。なかでも、アンモニア及び尿酸を同化可能な菌株であることがより好ましい。このような光合成細菌としては、特に限定されることはないが、例えば、藍色細菌等及びプロテオバクテリア門好気性光合成細菌等の酸素発生型光合成細菌；紅色光合成細菌、紅色硫黄細菌、緑色硫黄細菌、糸状光合成細菌（緑色非硫黄細菌）及びヘリオバクテリア等の非酸素発生型光合成細菌；に大別して挙げられる。また、このような光合成真核生物とは藻類などが挙げられる。その際、有機物質における水分含有率などの条件に応じて、１種単独の上記微生物を用いてもよいし、または２種以上の上記微生物を併用してもよい。上記した菌の培養条件については、藍色細菌など好気性細菌の場合には好気性条件、及びその他の嫌気性細菌の場合には嫌気性条件とする必要がある。具体的な好気性条件または嫌気性条件、すなわち温度やｐＨなどについては、使用する菌の種類によって様々であると共に、当業者であれば適宜、適切な条件の設定が可能であるため、ここでは特に制限されることはない。以下、上記の大別した微生物群ごとに詳細に説明する。
まず、酸素発生型光合成細菌を用いる場合について説明する。酸素を含む気体を、出発物質たる有機物質を内容物とする非遮光培養槽に還流しつつ、酸素発生型光合成細菌を増殖させる。これにより、他の腐敗菌の増殖を抑制しつつ、アンモニアを酸素発生型光合成細菌が資化に利用しアンモニアの発生を防ぐことができる。ここで、高酸素濃度に耐性のある酸素発生型光合成細菌を使用すれば、より容易に優占種を得ることができる。なお、腸内細菌は、その大部分が偏性嫌気性菌であるため、酸素を含む気体の供給は、特に腐敗菌の繁殖を抑制する上で有効となりうる。
次に、非酸素発生型光合成細菌を用いる場合について説明する。無酸素下の密閉型非遮光培養槽内に投入した出発物質たる有機物質に、非酸素発生型光合成細菌を接種し培養する。アンモニアを非酸素発生型光合成細菌が資化に利用することにより、アンモニアの発生を防ぐことができる。特に、紅色硫黄細菌などは、電子供与体に硫化水素を用いるため、後述する硫化水素の発生を抑制する意味でも非常に効果的である。さらに、生成された硫黄が、硫黄酸化細菌などの作用によって硫酸イオン等に変化し、メタン生成菌によるメタンの生成や、良質な肥料等の製造に寄与しうるため、好ましい。
光合成細菌に光合成を好適に行わせるため、非遮光容器または建造物中に有機物質を収納し、前記光合成細菌を前記有機物質中に投入してもよい。藍色細菌など好気性の光合成細菌を用いる場合には、有機物質中に必要量の酸素（空気を含む酸素含有気体または純酸素）が供給可能となるように非遮光容器または建造物を利用し、必要により攪拌装置を併設してもよい。このような装置の例を図３４に示す。
図３４は、好気性の光合成細菌を用いてアンモニア固定を行わせる固定化ユニットを示す概略斜視図である。当該固定化ユニット１６０（処理ユニット）は、好気性の光合成細菌を用いて非遮光下で空気などを供給しつつ、有機物質中に酸素を供給し、アンモニア固定を行わせることができる構成となっている。固定化ユニット１６０は、ガラス等製で上方が解放された本体１６１、逆流防止弁付きの気体注入口１６２、本体１６１の上方に設けられる材料注入口１６３および本体１６１の下方に設けられる材料排出口１６４を備える。装置の壁面を透明としたのは、好気性の光合成細菌などが効率良く光合成を行うことができるようにするためである。材料排出口１６４は本体１６１の下方に設けられ、材料注入口１６３は本体１６１の上方に設けられる。材料注入口１６３および材料排出口１６４には、開閉バルブ（シャッター）が設けられうる。材料注入口１６３は、低分子化ユニット１３０の材料排出口１３５にチューブ等の連結管１６５により連結可能であり、低分子化ユニット１３０から固定化ユニット１６０へ材料を供給する際には、低分子化ユニット１３０の材料排出口１３５と固定化ユニット１６０の材料注入口１６３を連結し、低分子化ユニット１３０を上方を移動させるか、または固定化ユニット１６０を下方へ移動させることで、材料を移動させることができる。更に、本体１６１上部の開口部から好気性の光合成細菌、及び必要な栄養培地などを投入することができる。これらが投入されてなる培養液へ、コンプレッサー等により、気体注入口１６２を通じて空気を供給することができ、好気性条件を所定の範囲内で調整しながらアンモニア固定を行わせることができる。また、このように空気を液中に供給することにより、装置中の培養液が攪拌されるという利点も有する。
一方、藍色細菌以外の光合成細菌を主に用いる場合には、これらの菌は一般に嫌気性であることが多いため、内部に有機物質を収納可能な非遮光容器または建造物を利用し、必要により攪拌装置を併設してもよい。図３５は、嫌気性の光合成細菌を用いてアンモニア固定を行わせる固定化ユニットを示す斜視図である。
図３５に示された一例としての固定化ユニット（処理ユニット）は、嫌気性の光合成細菌を用いて非遮光下でアンモニウムイオンを有機物質中に固定させることができる構成となっている。当該固定化ユニット１６６は、ガラス等製の本体１６７、本体１６７の開口部を覆う蓋部１６８、本体１６７の上方に設けられる材料注入口１６９および本体１６７の下方に設けられる材料排出口１７０、攪拌装置１７１、微生物注入口１７２、気体排出口１７３および液体注入口１７４を備える。装置の壁面を透明としたのは、光合成細菌などが効率良く光合成を行うことができるようにするためである。材料排出口１７０は本体１６７の下方に設けられ、材料注入口１６９は本体１６７の上方に設けられる。材料注入口１６９および材料排出口１７０には、開閉バルブ（シャッター）が設けられうる。材料注入口１６９は、低分子化ユニット１３０の材料排出口１３５にチューブ等の連結管１７５により連結可能であり、低分子化ユニット１３０から固定化ユニット１６６へ材料を供給する際には、低分子化ユニット１３０の材料排出口１３５と固定化ユニット１６６の材料注入口１６９を連結し、低分子化ユニット１３０を上方を移動させるか、または固定化ユニット１６６を下方へ移動させることで、材料を移動させることができる。更に、微生物注入口１７２から微生物（嫌気性細菌）、及び液体注入口１７４から必要な栄養培地などを投入することができる。これらが投入されてなる培養液を攪拌装置１７１で攪拌しつつ、アンモニア固定を行わせるが、その際に発生するガスは気体、及び微生物に利用（資化）されない残渣（残余物質）についてはそれぞれ、逆流防止弁付きの気体排出口１７３、及び材料排出口１７０を通じて排出され、次段階（過程）へ移送される。そのため、アンモニア固定を効率良く行わせることができるとともに、残渣が効果的に排除して、有機物質、微生物（嫌気性細菌）、及び必要な栄養培地を逐次的に供給できるという利点がある。このようにして、好気性条件を所定の範囲内で調整しながらアンモニア固定を行わせることができる。なお、攪拌速度については、装置の容量などによって異なり、当業者であれば適宜調節することができるため、ここでは特に制限されることはない。
さらに、アンモニア固定（アンモニウムイオンの有機物質中への固定）後、腐敗菌の不活性化、及び後述の「２．」を実行する前に、あらかじめ酸溶液または酸性塩溶液を投入しておき、有機物質（前処理後の有機物質）を弱酸性に調整しておくことが好ましい。前記酸溶液または酸性塩溶液に用いられる酸または酸性塩の具体例については、前述の「（１）」で挙げるものと同様である。
次に、真菌である酵母を用いる場合について説明する。上記した光合成細菌の代わりに、例えば、特開２００２−３３５９５２号公報に開示されている酵母が参照により本願に引用されうる。すなわち、かような酵母を使用することによっても、酵母のアンモニア資化によってアンモニアガスの発生を防止できる。また、一般に、光合成細菌は、酸性環境を好む菌が多いため、酸溶液を投入するか、または水中で酸性塩を投入し、前処理後の有機物質を弱酸性に保った後、光合成細菌を投入することもできる。ただし、例えば、特開２００５−１６８５０８号公報に開示されているような、アルカリ性下で機能を発揮する光合成細菌を使用することもありうる。かかる場合に、原料として投入する細菌を弱酸性下に晒すことは不利となりうるので、あらかじめアルカリ性溶液またはアルカリ性塩溶液を投入しておき、有機物質（前処理後の有機物質）を弱アルカリ性に調整しておくとよい。
一方、これまで説明してきたアンモニア固定とは反対に、アンモニアを分解する方が好ましい場合もありうる。例えば、大量のアンモニアが有機物質中に存在し、または腐敗菌の作用により発生する場合には、このような有機物質を酸化することによってアンモニア量を減少させてもよい。アンモニアの酸化に関しては、微生物的方法と化学的方法とがある。しかし、本発明に係る有機物質の処理方法においては、最終的な産物の一つ（残余物質）にセルロース等の肥料前駆物質があり、これを肥料等に転化させることもありうる。そのため、かかる場合には特に、微生物学的方法を採用することがより好ましい。具体的には、アンモニア酸化菌（例えば、Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ ｅｕｒｏｐａｅａ等のＮｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ属、Ｎｉｔｏｒｏｓｏｃｏｃｃｕｓ属、Ｎｉｔｒｏｓｏｓｐｉｒａ属、Ｎｉｔｒｏｓｏｌｏｂｕｓ属、Ｎｉｔｒｏｓｏｖｉｂｒｉｏ属）による有機物質中のアンモニアの酸化が挙げられる。また、亜硝酸酸化細菌（例えば、Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ属、Ｎｉｔｒｏｓｐｉｒａ属）を用いて有機物質を硝化させ、該硝化された物質に対して、硝酸還元菌（なかでも特に脱窒菌；例えば、Ｐａｒａｃｏｃｃｕｓ ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｎｓ、Ｐａｒａｃｏｃｃｕｓ ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｎｓもしくはＴｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｎｓ）の作用により、最終産物を窒素として、外界に放出することが可能である。また、窒素代謝能（脱窒能など）を有する真菌を、有機物質の酸化還元経路の一部または全部で使用（細菌及び／もしくは古細菌との併用も含む）することも可能である。上記した微生物を使用した場合、アンモニア中の窒素は最終的に窒素ガス（Ｎ２）となり、大気中へと放出可能となる。
なお、化学的方法としては、例えば工業上一般に用いられているオストワルト法によるアンモニアからの硝酸化が挙げられ、得られた硝酸は工業上使用可能である。
４．硫化水素、アンモニア及び／または有機ガスを除去する段階
本工程は、前記腐敗菌に起因して発生する有害な硫化水素、アンモニア及び／または有機ガスを除去することをさらに含んでもよい。
まず、表記の段階のうち、硫化水素を除去する方法としては、（１）アルカリの供給による除去、（２）化学合成細菌（特に硫黄酸化細菌）による酸化、及び（３）非酸素発生型光合成細菌による酸化に大別することができる。但し、本発明においてエタノールよりもメタンの生成を主とする場合、後述するように、発生した硫化水素を別途回収することもありうる。以下、上記大別した各方法について詳細に説明する。
（１）アルカリの供給による除去
硫化水素は酸性のため、アルカリを投入して中和することが処理方法として好ましい。使用可能なアルカリとしては特に制限されることはないが、例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、リン酸カリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウム、リン酸カルシウムまたは炭酸水素カルシウム等が挙げられる。このうち、水酸化カリウム、リン酸カリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウム、リン酸カルシウムまたは炭酸水素カルシウムが好ましい。上記物質（成分）は、良質の肥料等を生産する上で、有益な成分となりうるためである。また、アンモニアの発生を防ぐ観点より、リン酸カリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウム、リン酸カルシウムまたは炭酸水素カルシウムを使用することがより好ましい。さらに好ましくは炭酸カルシウムまたは炭酸水素カルシウムであり、これらを用いることにより、有効な処理ができずに大量に廃棄され続けているホタテの貝殻等からも、有用物質を工業上獲得することができる。
（２）化学合成細菌（特に硫黄酸化細菌）による酸化
硫黄酸化細菌は、好気性条件下で硫化水素を硫黄や硫酸などの硫化化合物へ酸化するため、原料である有機物質から硫化水素を容易に除去可能である。さらに、一般に硫黄酸化細菌は硫黄を硫酸イオンにまで酸化可能であるため、良質な肥料等の生産に寄与しうる。
（３）非酸素発生型光合成細菌による酸化
紅色光合成細菌、紅色硫黄細菌、緑色硫黄細菌、糸状光合成細菌（緑色非硫黄細菌）またはヘリオバクテリア等の非酸素発生型光合成細菌は、嫌気性条件下で、上述したように硫化水素を酸化させるため、原料である有機物質から硫化水素を容易に除去可能である。
一方、表記の処理方法のうち、有機ガスの更なる発生を防止する方法、さらには有機ガスを除去する方法を用いることが好ましい場合がある。すなわち、腐敗により発生する有機ガスには有毒なものが多く、結果的に、本発明により得られるはずの有用物質（エタノール、メタン及び／または肥料等）の生成が阻害される可能性がある。したがって、原料である有機物質に存在し、腐敗菌に起因して発生する硫化水素、アンモニア及び／または有機ガスを発生防止ないし除去する必要がある。具体的な方法としては、上述したように、腐敗菌の数の減少及び／または化学合成細菌による酸化といった有機ガスの更なる発生を防止する方法、並びに非酸素発生型光合成細菌による有機ガスの酸化といった有機ガスを除去する方法が挙げられる。具体的に使用可能な菌については上述の通りであるため、ここでは説明を省略する。
家畜排泄物や生ゴミ等、大量の細菌等が感染し、腐敗化しつつある（産業）廃棄物である有機物質の腐敗を停止し、後述する有用物質を得るための発酵段階へと有効に移行させるためには、上記した段階の全部または一部が必要となりうる。家畜排泄物や生ゴミ等、様々な有機物質を出発物質（原料）とする場合に、具体的にどの段階が必要となるかについては、主に、原料の形状、原料中の水分含有率及び原料に存在する感染微生物（例えば腐敗菌などの感染細菌）の種類などによって決せられうる。例えば、有機物質からのアンモニアの発生が認められない場合、アンモニア固定は不要な可能性が高い。また、有機物質からの硫化水素の発生が認められない場合、硫化水素の発生を防止するための段階は不要な可能性が高いといえる。
上記した段階の組み合わせとして最も有効かつ好ましい処理方法は、放電現象を用いた有機物質の均一化及び腐敗菌の減少、続いて炭酸水素カルシウムの供給によるアンモニア及び硫化水素の発生の抑制、続いて酸素発生型光合成細菌による有機物質の低分子物質含量の増大及び嫌気性菌数の減少、並びに／または非酸素発生型光合成細菌による有機物質の低分子物質含量の増大及び好気性菌数の減少という各段階を組み合わせた方法である。
５．麹菌及び／または麹菌由来の酵素を用いて、前記高分子有機化合物を分解する段階
本工程は、麹菌及び／または麹菌由来の酵素を用いて前記高分子有機化合物を分解することをさらに含んでもよい。本段階は、前記高分子有機化合物を、第２の工程における微生物が栄養分として資化可能な低分子有機化合物（単糖、二糖など）まで分解しうるため、第１の工程（本工程）の最終段階として実行することが好ましい。
本明細書における「麹菌」とは、アスペルギウス属、モナスカス属（紅麹菌など）、リゾープス属（テンペ等）及びノイロスポア属（オンジョム等）、並びに麦芽（Ｍｕｃｏｒａｌｅｓ）を意味する。上述の処理方法（好ましくは、上記１〜４の段階の全部または一部（ただし、上記１の段階は必須に含まれる））による処理後の有機物質に麹菌を直接加えてもよい。または、麹菌を繁殖させた、主に有機物からなる物質を上述の処理方法（好ましくは、上記１〜４の全部または一部（ただし、上記１の段階は必須に含まれる））による処理後の有機物質に加えてもよい。後者の場合、麹菌は生存していても生存していなくてもよい。さらに、麹菌自体ではなく、麹菌より抽出した麹菌由来の酵素を使用してもよい。
場合によっては、麹菌に必要な環境を整えてもよい。特に、腐敗の進行している有機物質に対して上述の処理（好ましくは、上記１〜４の段階の全部または一部（ただし、上記１の段階は必須に含まれる））を施し、得られた産物を、後述する第２の工程における発酵段階に移行させた（場合によっては、戻した）場合、該有機物質中の水分含有量は一般に多いことが想定される。ここで、細菌（腐敗菌）は一般に、水分の比較的高い環境で繁殖しやすいという性質を有している。ところが、麹菌等の保有する酵素は、菌自体が死滅してもなお、活性を有するため、原料（出発物質）である有機物質の一部にあらかじめ麹菌等を繁殖させておき、これを前記原料系に加えるか、または麹菌等より抽出した酵素を使用することがより好ましい。なかでも最も好ましくは、原料（出発物質）である有機物質の一部にあらかじめ麹菌等を繁殖させておき、これを、前記有機物質を含む原料系に加える。この場合、上記した理由より、麹菌等の一部が死滅していても問題ない。
また、その際に、水分含有量の調節を目的として、上述の処理（好ましくは、上記１〜４の段階の全部または一部（ただし、上記１の段階は必須に含まれる））後の有機物質に水分含有率の低い有機物質、例えばバーク材や落葉などを任意に加えてもよい。このように、麹菌を用いて、セルロース、へミセルロース、リグニン、デンプン及びタンパク質などの高分子有機化合物を低分子の糖類などに分解させた後、後述の第２工程に進むことができる。
このように、麹菌等によりセルロース、へミセルロース、リグニン、デンプンやタンパク質などの高分子成分を低分子糖などに分解させてから、後述する第２の工程に進むことが好ましい。なお、原料系に含まれる有機物質中の高分子成分量が比較的少なく、麹菌等による作用に十分な効果が期待できないと推測される場合には、本段階を省略してもよい。かかる場合、上述の処理（好ましくは、上記１〜４の段階の全部または一部（ただし、上記１の段階は必須に含まれる））より、直接、第２の工程へ移行してもよい。
図３６は、麹菌及び／または麹菌由来の酵素を用いた、上記高分子有機化合物の分解を行うための一の例示的な高分子分解ユニットを示す概略斜視図である。高分子分解ユニット１８０は、ジュラルミン等製の本体１８１、好気性菌である麹菌のための空気孔（気体注入口）１８２、攪拌装置１８３、微生物注入口１８４及び台１８５を備える。
また、本体１８１の上方には材料注入口１８６が設けられ、本体１８１の下方には材料排出口１８７が設けられる。材料注入口１８６は、固定化ユニット１６６（１４０，１４６，１６０）の材料排出口１６４にチューブ等の連結管１７６により連結可能であり、固定化ユニット１６６から高分子分解ユニット１８０へ材料を供給する際には、固定化ユニット１６６の材料排出口１６４と高分子分解ユニット１８０の材料注入口１８６を連結し、固定化ユニット１６６を上方を移動させるか、または高分子分解ユニット１８０を下方へ移動させることで、材料を移動させることができる。更に、微生物注入口１８４から麹菌及び／または麹菌由来の酵素を投入することができ、本体１８１は、酒母などの麹菌が培養された物質を含む。前記麹菌が培養された物質は、材料排出口１８７を通して培養槽本体１８７へと投入される。そして、培養槽本体１８７中で原料たる有機物質が麹菌及び／または麹菌由来の酵素によって分解を受ける。なお、空気孔１８８には必要に応じて除菌フィルターを設けてもよく、培養槽本体１８７の材質は特に制限されないが、例えばコンクリート等が挙げられ、台１８５の材質についても特に制限されることはないが、例えば鉄骨等が挙げられる。培養槽本体１８７の下方には、開閉バルブ付きの材料排出口１８９が備え付けられている。材料排出口１８９を通して、麹菌及び／または麹菌由来の酵素による処理を受けた有機物質が排出されて次工程へと移送される。
［第２の工程］
第２の工程は、好気性条件もしくは嫌気性条件下で、アルコール生成能を有する真菌、ザイモモナス菌及びへテロ型乳酸菌からなる群より選択される１種以上を用いてエタノール発酵を行うことにより、有機物質からエタノールを抽出し、肥料前駆物質を得る段階（ａ）、並びに、嫌気性微生物を用いたメタン発酵を行うことにより、有機物質からメタンを抽出し、肥料前駆物質を得る段階（ｄ）からなる群より選択される１種以上の段階を有することが好ましい。段階（ａ）及び段階（ｄ）のいずれか一方を有する第２の工程であれば、出発物質としての有機物質から有用物質であるエタノール及び／またはメタンが得られるため好適である。
また、第２の工程において、段階（ａ）及び段階（ｄ）が１回以上反復して行われることがより好ましい。かかる場合、効率的にエタノール及びメタンを得られるため好適である。段階（ａ）及び段階（ｄ）の反復系の詳細については後述する。
また、第２の工程において、段階（ａ）及び段階（ｄ）が同一槽内で同時に行われることも好ましい。段階（ａ）及び段階（ｄ）で用いられる微生物の最適条件（ｐＨや温度など）がほぼ一致するような微生物をそれぞれ用いることにより、上記２種類の段階を同一槽内で同時に行うことも可能となる。かような場合、省エネルギー、省力化、コスト削減などの観点より非常に好ましいといえる。なお、かかる場合、段階（ａ）の反応及び段階（ｄ）の反応がそれぞれ単独に繰り返し行われるだけでなく、段階（ａ）と段階（ｄ）とが反復して行われることもありうる。
上記段階（ａ）及び／または段階（ｄ）に加えて、さらに、前記第２の工程は、好気性条件もしくは嫌気性条件下で、前記肥料前駆物質を微生物に分解させることにより、有機物質を得るとともに、場合によりエタノール及び／またはメタンを抽出しうる段階（ｂ）、及び、微生物の同化作用によって無機物質から有機物質を得るとともに、場合によりエタノール及び／またはメタン抽出しうる段階（ｃ）からなる群より選択される１種以上の段階を有することがより好ましい。なお、後述のように、「場合により」とは、各段階において、その直前の段階から、エタノール抽出可能な原料（栄養成分及び微生物）、並びに／またはメタン抽出可能な原料（栄養成分及び微生物）がそのまま移行してきた場合を意味する。その際、微生物は、生きた微生物のみならず、死滅した微生物であっても、該微生物由来の酵素活性があれば、結果としてエタノール及び／またはメタンが抽出可能となりうる。
また、第２の工程において、段階（ａ）、段階（ｂ）、段階（ｃ）及び段階（ｄ）のうち、任意の２種以上の段階が１回以上反復して行われることがより好ましい。かかる場合、効率的にエタノール及び／またはメタンを得られるため好適である。
また、第２の工程において、段階（ａ）、段階（ｂ）、段階（ｃ）及び段階（ｄ）のうち、任意の２種以上の段階が同一槽内で同時に行われることも好ましい。前記２種以上の段階で用いられる微生物の最適条件（ｐＨや温度など）がほぼ一致するような微生物をそれぞれ用いることにより、上記した複数の段階を同一槽内で同時に行うことも可能となる。かような場合、省エネルギー、省力化、コスト削減などの観点より非常に好ましいといえる。なお、かかる場合、各段階の反応がそれぞれ単独に繰り返し行われるだけでなく、任意の２種以上の段階（２種、３種及び／または４種）が反復して行われることもありうる。
上述のように、一般に、（産業）廃棄物とせざるをえないような排泄物等の有機物質には腐敗菌が大量に存在し、その数は経時的に増殖し続ける。これにより、経時的な腐敗が進行していき、有害な成分が大量に産生される。該有害な成分が、本第２の工程の各段階（（ａ）〜（ｄ））における微生物に起因する反応を阻害しうる。特に、段階（ｄ）で働くメタン生成菌は、一般に腐敗菌のうちの鉄細菌や硫酸還元菌と増殖に関して拮抗するため、特に硫酸の存在がメタン生成菌の増殖の妨げ（段階（ｄ）におけるメタン発酵の阻害）となりうる。そのため、第１の工程で腐敗菌数を減少させておくことは非常に有益であるといえる。
そして、上記第１の工程を通じて、発酵（エタノール発酵及び／またはメタン発酵）用の原料として好適な状態となるように処理された有機物質を、第２の工程を通じて、エタノール、メタン及び／または後述の第３の工程で生成されうる肥料等の前駆物質といった有用物質が生成されうる。本発明の理解の一助として、かつ、特に好ましい代表的な実施態様として、エタノール発酵とメタン発酵とを共に行う第２の工程について、以下説明する。
有機物質の構成成分であるタンパク質、炭水化物（多糖類）及び脂質は、加水分解能を有する菌（腐敗菌）の異化作用によって、それぞれ低分子糖（単糖など）、グリセリン及び脂肪酸、並びにアミノ酸などに変換される。さらに、これらの物質は、酸生成能を有する菌（腐敗菌）の異化作用によって、上述のように、エタノール等のアルコール類、アンモニア、有機酸（蟻酸、酢酸等）、メチルメルカプタンメチルメルカプタン、硫化水素、インドール、トリメチルアミン、メチルメルカプタン、アルデヒド類（アセトアルデヒド、ホルムアルデヒド等）やフェノール類等に変換される。このうち、有害な物質については、上記した第１の工程により効果的に除去される。エタノールは、エタノール発酵（主に好気性発酵）によって、前記低分子糖を出発物質として、数段階の化学反応を経て二酸化炭素と共に生成される。
一方、メタンは、メタン生成菌によるメタン発酵（嫌気性発酵）によって、上記の有機酸（蟻酸、酢酸等）、アルコール類及びアルデヒド類を経て、二酸化炭素及び水素より生成される。メタン発酵は、嫌気性条件下での有機物分解における最終段階の反応系といえる。したがって、エタノールの抽出・生成から肥料等の生成までを主経路とし、メタンの抽出・生成をその副経路とするような系を構築することにより、エタノール、メタン及び肥料等の有用物質を極めて効率的に生産できる。なお、メタン発酵は、エタノール発酵を行うことなく行うこともできる。
このようなエタノール生成とメタン生成との関係について、より具体的に説明する。上述のような主経路及び副経路を有する有機物質の処理システムを構築する上で、メタン生成がエタノール生成経路の途中より分岐し、エタノール生成の過程上の副産物として得られることは、本発明に係る処理方法の好ましい一実施形態である。一方で、原料である有機物質の組成によっては、エタノール発酵とメタン発酵とが共に反応系の主体となることが好ましい場合もある。かかる場合には、エタノール発酵とメタン発酵とを１つの処理過程（反応系）中に設けることが好ましい。図３７は、後者の場合の一例を示している。さらに、メタン生成を主体とし（メタン生成が主経路に含まれる）、エタノール生成を副産物として生成することも可能である。また、エタノールを生成することなく（エタノール発酵を行うことなく）メタンのみを生成し、残余物質（主に高分子有機化合物）を肥料前駆物質として肥料等に変換することも可能である。一方、メタンを生成することなく（メタン発酵を行うことなく）エタノールのみを生成することも可能である。上記したいずれの系を採ることが好適であるかは、主に有機物質の組成、イオンの組成、水素の存在、温度、圧力、ｐＨやコスト等に依存するといえる。
本発明者らは、家畜の排泄物などのような、特に腐敗が進行し、従来、廃棄せざるを得なかったような有機物質から、人体ないし地球環境にとって有害な物質（固体、液体、気体のいずれも含む）をほとんど外界に廃棄・放出することなく、有用物質のみを得るための方法として、上述の第１の工程に、下記で説明する第２の工程（好気性発酵及び嫌気性発酵の併用）を組み合わせた処理方法が極めて有効であることを見出したのである。すなわち、本発明に係る有機物質の処理方法は、出発物質から最終産物を通じて、前記有害な物質が外界にほとんど廃棄・放出されない、「閉鎖型」となりうるのである。
好気性発酵は、酸素のある状態で活動する微生物の働きで有機物を分解し、発酵させるものである。腐敗の進行した有機物質を分解すると共に、悪臭などの有害な成分量を低減し、廃棄物処理（有用物質への変換）を容易にするという観点より、肥料等の生産まで考慮すれば、好気性発酵によることが好ましい。好気性発酵によれば、効率的に肥料等を生成できる。本発明における肥料前駆物質はセルロース等の難分解性物質を多く含みうる。このような観点から、好気性発酵を行い、かつ前記難分解性物質の肥料化が可能な微生物として、枯草菌や納豆菌などが好ましい。一方、嫌気性発酵は、酸素に触れない状態で活動する微生物の働きによるもので、発酵によりメタンガスが発生する反応を特にメタン発酵という。前記難分解性物質を多く含みうる肥料前駆物質を肥料化するには、一般に嫌気性発酵の方が好気性発酵と比較して有利である。そして、エタノールは、工業用、燃料用及び飲用に使用可能な点で、メタンは、燃料用ガスなどに使用可能な点で、共に有用物質といえる。また、本発明に係る処理方法により得られるエタノールやメタンは、それぞれ、バイオエタノール及びバイオガスに相当し、地球上の限られた資源を保護するという観点から近年、非常に注目されているところである。本発明によれば、このように、従来では有用物質の獲得が工業上の観点から現実には不可能といわれてきた、（産業）廃棄物となる有機物質よりバイオエタノールやバイオガス、そして肥料等を効率的に得ることができるのである。
なお、段階（ａ）、段階（ｂ）、段階（ｃ）及び段階（ｄ）のうち、いずれか１種の段階を含むような「第２の工程」であれば、エタノール、メタンまたは肥料等を得ることができ、本発明の目的を達成可能である。しかし、腐敗がかなり進行した有機物質であって、処理できずに廃棄され続けている結果、地球環境汚染を加速させているような現状を顕著に改善するという観点からいえば、前記有機物質を出発物質として、該有機物質中の成分をほぼ全て有効活用できる処理方法を採用することが極めて好ましいといえる。このような観点から、上述したように、本発明を構成する第２の工程は、段階（ａ）、段階（ｂ）、段階（ｃ）及び段階（ｄ）よりなる群から選択される２種以上の段階を含むことが好ましいといえる。さらに、エタノール及び／またはメタンといった有用物質を有機物質から得るという観点からいえば、第２の工程が段階（ａ）及び段階（ｄ）のいずれか一方を含むことがより好ましいことは上述した通りである。
さらにいえば、第２の工程において、段階（ａ）、段階（ｂ）、段階（ｃ）及び段階（ｄ）のうち、任意の２種以上の段階が１回以上反復して行われることが特に好ましい。このような任意の２種以上（すなわち、２種、３種または４種）の段階を１回以上反復して行う過程を、本明細書において「サイクル」と称することもある。本発明の第２の工程において、このようなサイクルのパターンは非常に多数存在しうるため、以下、特に言及する場合を除き、各段階、及び任意の２種の段階からなるサイクルについてのみ説明する。しかし、任意の３種の段階及び任意の４種の段階からなるサイクルが存在しうることは上述の通りである。そして、段階（ａ）、段階（ｂ）、段階（ｃ）及び段階（ｄ）から選択される全ての任意の３種の段階及び４種の段階も、本発明の範囲に含まれる。なお、上記第１の工程に続く第２の工程のうち最初の段階は、上記４種類の段階のうちいずれでもよい。また、任意の３種の段階及び任意の４種の段階からなるサイクルの場合、各段階は通常、いずれか一方向に従って進行するが、場合によっては、いわゆる「可逆的に」両方向に進行してもよい。あるサイクルが両方向に進行する場合、「同時に」両方向の反応を進行させてもよいし、または所定の時間ごとに交互に方向を切り替えて反応を進行させてもよい。
図３７は、本発明に係る有機物質の処理方法における各工程（特に第２の工程）、及び前記工程を構成する各段階を示した概略的なフローチャートである。図３７は主に、第２の工程におけるサイクルと前記サイクルを構成する各段階との関係について示している。なお、図３７において、第１の工程に続く第２の工程のうちの最初の段階は、段階（ａ）となっているが、その他の段階（（ｂ）、（ｃ）または（ｄ））から始まってもよいことは前述の通りである。
任意の２種の段階からなるサイクルとしては、計６種類が挙げられる。すなわち、段階（ａ）及び段階（ｂ）からなるサイクル経路（以下、「第１のサイクル」ともいう）、段階（ａ）及び段階（ｃ）からなるサイクル経路（以下、「第２のサイクル」ともいう）、段階（ｂ）及び段階（ｃ）からなるサイクル経路（以下、「第３のサイクル」ともいう）、段階（ａ）及び段階（ｄ）からなるサイクル経路（以下、「第４のサイクル」ともいう）、段階（ｂ）及び段階（ｄ）からなるサイクル経路（以下、「第５のサイクル」ともいう）、並びに段階（ｃ）及び段階（ｄ）からなるサイクル経路（以下、「第６のサイクル」ともいう）である。なお、２種の段階からなるサイクルについてのみ、番号を付しているが、任意の３種ないし４種の段階についても本発明の範囲に含まれることは上述の通りである。図３７に示したフローチャートを用いて、前記任意の３種の段階からなるサイクルについて例示すると、段階（ａ）→段階（ｂ）→段階（ｃ）を１単位とするサイクルが挙げられる。また、前記任意の４種の段階からなるサイクルについて例示すると、段階（ａ）→段階（ｂ）→段階（ｄ）→段階（ｃ）を１単位とするサイクルが挙げられる。
本明細書では、図３７に示された経路のうち一部の経路について以下で説明を行う。しかし、本明細書を見た当業者であれば、かかる説明に基づき、図３７に示されたその他の経路についても適当な条件を設定した上で好適に実行可能である。
これらのサイクルは、互いに独立的に機能してもよいし、複数のサイクルが従属的に（同時に）機能してもよい。特に、上記サイクルが２種以上存在するような第２工程の場合には、効率化の観点より、これらのサイクルが従属的に機能することが好ましい。なお、サイクル経路に属さない段階については、１回終了型の「直線状」経路でありうる。
なお、上記の各段階に用いられる微生物は、サイクルの初発にのみ投入されてもよく、サイクルの継続中、すなわち中途の過程でさらに投入されてもよい。以下、上記した６種類のサイクルについて、各サイクルを構成する各段階（（ａ）〜（ｄ））と共により詳細に説明する。
＜第１のサイクル＞
本サイクルは、好気性条件もしくは嫌気性条件下で、アルコール生成能を有する真菌、ザイモモナス菌及びへテロ型乳酸菌からなる群より選択される１種以上を用いてエタノール発酵を行うことにより、前記有機物質からエタノールを抽出し、肥料前駆物質を得る段階（ａ）と、好気性条件もしくは嫌気性条件下で、前記肥料前駆物質を微生物に分解させることにより、有機物質を得るとともに、場合によりエタノール及び／またはメタンを抽出しうる段階（ｂ）と、を反復して行う段階である。本サイクルは、本発明に係る生成方法においてエタノール生成を主目的とする場合に、中心的な部分を構成しうる。
概略としては、段階（ａ）と段階（ｂ）とを交互に第１の工程を経た有機物質を循環させながら、その間にエタノールが抽出される。ただし、該有機物質の細菌などによる循環過程を設けず、段階（ａ）のみで終了させるか、または段階（ａ）と段階（ｂ）からなる過程を一回のみで終了させることもありうる。かかる場合、当該過程を経た産物は、後述する段階（ｃ）及び／または段階（ｄ）へと移行する。なお、抽出されるエタノールは、主に段階（ａ）中で得られ、エタノールの抽出・生成が進むにつれて、微生物による異化反応は、段階（ａ）から段階（ｂ）側へとシフトすることとなりうる。しかし、段階（ｂ）中でエタノール生成が行われることもありうる。段階（ｂ）中で得られる場合として、例えば、段階（ａ）で用いたエタノール発酵用の微生物が、段階（ｂ）を行う装置へとそのまま移送されて、段階（ｂ）でエタノール発酵が引き続き行われることが挙げられる。また、第１のサイクルは通常、段階（ａ）より開始されるが、原料である有機物質中の糖質含量が極めて低い場合などは、段階（ｂ）より開始する方が好ましいといえる。
さらに、エタノール抽出は、段階（ｂ）終了後で段階（ａ）開始前もありうる。また、本サイクルは通常、段階（ａ）から開始されるが、場合によっては段階（ｂ）から開始されてもよい。さらに、後述のように、段階（ａ）及び段階（ｂ）は共に、好気性条件及び嫌気性条件のいずれのパターンも採りうるため、計４パターンが存在しうる。そして、段階（ａ）及び段階（ｂ）のうち一方が好気性条件、もう一方が嫌気性条件を採用する場合には、段階間の移送中に条件・環境の「切り替え」が必要となりうる。以下、段階（ａ）及び段階（ｂ）について詳細に説明する。
１．段階（ａ）
段階（ａ）を実行するための装置の例を図１２Ａ及び図１２Ｂに示す。当該装置中で、アルコール生成能を有する真菌、ザイモモナス菌及びへテロ型乳酸菌からなる群より選択される１種以上を投入し、適宜必要により攪拌を加えながら、エタノール発酵を行わせることにより、有機物質（未処理及び／または前処理後）からエタノールを抽出する。段階（ａ）において用いられる真菌は、エタノール発酵を行うことのできる菌であれば特に制限されることはないが、酵母及びＲｈｉｚｏｐｕｓ ｏｒｙｚａｅよりなる群から選択される１種以上であることが好ましい。酵母の属としては、エタノール発酵を効率的に行えるという点より、Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ属、Ｃａｎｄｉｄａ属、Ｚｙｇｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ属、Ｓｃｈｉｚｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ属、Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ属、Ｐａｓｔｏｒｉｓ属、Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｏｐｓｉ属、Ｐａｓｔｏｒｉｓ属、Ｐａｃｈｙｓｏｌｅｎ属などが挙げられる。より具体的には、サッカロミセス・セレビシェ（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）、Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｅｘｉｇｕｏｕｓ、Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ ｌａｃｔｉｓ、Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ ｆｒａｇｉｌｉｓ、Ｚｙｇｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｒｏｕｘｉｉ、Ｓｃｈｉｚｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｊａｐｏｎｉｃｕｓ、Ｓｃｈｉｚｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｏｐｔｏｓｐｏｒｕｓ、Ｓｃｈｉｚｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｐｏｍｂｅ、Ｐａｓｔｏｒｉｓ Ｐｉｃｈｉａ、Ｃａｎｄｉｄａ ａｌｂｉｃａｎｓが好ましい。なお、アルコール生成能を有する酵母は、一般には嫌気性菌（通性嫌気性菌、偏性嫌気性菌）である。また、へテロ型乳酸菌としては、ラクトバチルス・ロイテリ（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ．ｒｅｕｔｅｒｉ）（好気性菌）、及びラクトバチルス・ファーメンタム（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ．ｆｅｒｍｅｎｔｕｍ）（通性嫌気性菌）等が挙げられ、なかでもラクトバチルス・ロイテリが好ましい。また、糸状菌であるＲｈｉｚｏｐｕｓ ｏｒｙｚａｅは、好気性菌である。具体的な好気性条件または嫌気性条件については、菌ごとに様々であり、当業者であれば適宜最適条件（温度やｐＨなど）を設定可能であるため、ここでは説明を省略する。
図３８は、嫌気性条件下で使用される一例としてのエタノール発酵ユニットである。特に、嫌気性条件下でのエタノール発酵に適している。エタノール発酵ユニット１９０（処理ユニット）は、ジュラルミン等製の本体１９１、逆流防止弁付きの有機物質（未処理及び／または前処理後）の材料注入口１９２、逆流防止弁付きの気体排出口１９３、微生物注入口１９４、残渣（残余物質）が移送される材料排出口１９５を備える。材料注入口１９２は本体１９１の上方に設けられ、材料排出口１９５は本体の下方に設けられる。材料注入口１９２は、例えば高分子分解ユニット１８０や集積ユニットの材料排出口１８９にチューブ等の連結管１９６により連結可能である。高分子分解ユニット１８０からエタノール発酵ユニット１９０へ材料を供給する際には、高分子分解ユニット１８０の材料排出口１９６とエタノール発酵ユニット１９０の材料排出口１９２を連結し、高分子分解ユニット１８０を上方を移動させるか、またはエタノール発酵ユニット１９０を下方へ移動させることで、材料を移動させることができる。更に、微生物注入口１９４からアルコール生成能を有する真菌、ザイモモナス菌及びへテロ型乳酸菌からなる群より選択される１種以上を投入して、混合溶液とし、エタノール発酵を行わせる。なお、本体１９１の内部に、攪拌装置が備えられてもよい。
なお、好気性条件下でのエタノール発酵を行う場合には、上記エタノール発酵ユニット１９０に別途、酸素などの気体を供給するための気体流入口を設けることが好ましい。
以下、図３８に示したエタノール発酵ユニット１９０を例として説明すると、本段階中で混合溶液に含まれる有機化合物のうち、低分子化合物は、アルコール生成能を有する真菌、ザイモモナス菌及びへテロ型乳酸菌からなる群より選択される１種以上の微生物の栄養要求に起因してエタノールに変換される結果、減少する。かかる低分子化合物として、単糖類、二糖類、ペプチド、アミノ酸などが挙げられる。
その結果、アルコール生成能を有する真菌、ザイモモナス菌及びへテロ型乳酸菌からなる群より選択される１種以上に利用（資化）されずに残る残渣（前記有機物質の一部）については、段階（ｂ）において微生物により分解されることとなる。生成されたエタノールは、段階（ａ）における蒸発物を回収するか、段階（ａ）の一回終了後に分留するか、または段階（ｂ）中に蒸発した物を回収する。前記分留については、図３８に示すように、気体状のエタノールを気体排出口（ダクト付）１９３を通じてエタノール分留を行う経路と、嫌気エタノール発酵ユニット１９０中の残渣（残余物質）を、材料排出口１９５を通して分留槽に一旦貯蔵し、空気、水蒸気、または窒素もしくはアルゴン等の不活性ガス、あるいは二酸化炭素などの気体を投入した後にエタノール分留を行う経路とがありうる。かかる気体は、エタノールと反応せず、エタノールと親和性がよいため好適であり、さらに二酸化炭素の場合には原料としての菌にとって有利であるため好ましい。
なお、段階（ｂ）に移行する前段階として、必要な場合には、例えば、納豆菌を用いる場合、塩基性化合物（例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等）または塩基性塩（例えば炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウム、リン酸カリウム、リン酸ナトリウム、リン酸カルシウム等）を投与し有機物質（未処理及び／または前処理後）のｐＨを塩基性としておくことが好ましい。工程上、段階（ａ）を行った装置から段階（ｂ）を行う装置へ移送する場合に、段階（ｂ）における好ましいｐＨの範囲内にあらかじめ調節しておくためである。一方、酸性下で活性を有する枯草菌を用いる場合には、上記のような前処理は不要となりうる。ｐＨとしては、用いる菌によって異なるため、特に限定されない。
また、段階（ａ）により、エタノール以外に、無機物質、及び異化されなかった（異化反応により分解されなかった）有機物質も得られる。前記無機物質は、アンモニア、窒素化合物、炭素化合物（二酸化炭素など）、リン酸、硫化物、硫化水素、無機酸、無機アルカリ及び無機塩（硫酸塩、亜硫酸塩など）よりなる群から選択される１種以上でありうる。上記した無機物質のほとんどは、外界に排出されると地球環境破壊が進行することが一般に知られており、深刻な問題となっている。しかし、本処理方法では、このような無機物質を後述する段階（ｃ）において微生物に同化させることにより、外界に放出することなく、かつ、エタノールや後述の肥料を一層大量に得ることができる。かかる点において、本発明は、生ゴミ、動物排泄物、廃棄木材や落葉などからなる家庭廃棄物質または（産業）廃棄物質などを出発物質として、二酸化炭素や硫化水素などの大気中への排出を防ぎつつ、エタノールを高い収率で生成することができる点で、地球環境の保護などに大いに貢献できるのである。
一方、本処理方法では、従来残渣として廃棄されていたような残余の有機物質を、微生物を用いて肥料にすることもできる。すなわち、上記した異化されなかった（異化反応により分解されなかった）有機物質は、炭水化物（セルロース、ヘミセルロース、リグニン等）、脂質、グリセリン、高級アルコール、脂肪酸、アミノ酸、ペプチド及びタンパク質等が挙げられるが、これらの有機物質は肥料前駆物質となりうる。肥料の生成については、以下の段階（ｂ）において詳述する。
なお、段階（ａ）と段階（ｂ）とがサイクルとして反復する場合、本段階（ａ）中に段階（ｂ）で投入された微生物が生きて存在する場合がある。かかる場合には、本段階（ａ）において、後述の段階（ｂ）で本来行われうる分解反応（異化）が起こりうる。
２．段階（ｂ）
段階（ｂ）を実行するための異化反応ユニットの例を図３９に示す。好気性条件もしくは嫌気性条件の装置中で、前記段階（ａ）で用いられた微生物によって資化されなかった残渣（残余物質）をもとに、段階（ａ）から段階（ｂ）へと移送されてきた生きた酵母によって、「場合により」エタノールが抽出されうる。一方、段階（ａ）から移動してきた抽出液中の酵母がほぼ死滅しているような場合には、段階（ｂ）でのエタノール抽出はほとんど行われない。なお、本処理方法における前記残渣は、図２８及び図３７に示したように、段階（ｂ）によって分解される場合と、肥料前駆物質として前記成分から肥料が生成される場合とがある。ここで、前記残渣とは、前記有機物質（前処理後の有機物質）の構成成分の一部に相当する。前記有機物質としては、使用する菌種や環境条件によっても様々であるが、上述の通り、炭水化物（セルロース、ヘミセルロース、リグニン等）、脂質、グリセリン、高級アルコール、脂肪酸、アミノ酸、ペプチド及びタンパク質等が挙げられ、主にセルロース、へミセルロース及びリグニンが挙げられる。また、段階（ｂ）に使用可能な微生物は、好気性菌の中では、偏性好気性菌もしくはラクトバチルス属が好ましい。より具体的には、好気性菌の中で、特にセルロースを分解する微生物として、枯草菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ）、納豆菌（枯草菌の亜種）、ペニシリウム属、グオクラディウム属または木材腐朽菌（褐色腐朽菌、白色腐朽菌や軟腐菌）が好ましい。また、好気性菌の中で、特にリグニンを分解する微生物として、ケトミウム属が好ましい。さらに好ましくはバチルス属であり、特に好ましくは、枯草菌または納豆菌であり、最も好ましくは納豆菌である。一方、嫌気性菌の中で、特にセルロースを分解する微生物として、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｔｈｅｒｍｏｃｅｌｌｕｍ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｃｅｌｌｕｌｏｖｏｒａｎｓ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｊｏｓｕｉ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｃｅｌｌｕｌｏｌｙｔｉｃｕｍ、Ａｃｅｔｉｖｉｂｒｉｏ ｃｅｌｌｕｌｏｌｙｔｉｃｕｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｃｅｓ ｃｅｌｌｕｌｏｓｏｌｖｅｎｓ、Ｒｕｍｏｎｏｃｏｃｃｕｓ ｆｌａｖｅｆａｃｉｅｎｓまたはＣｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ａｃｅｔｏｂｕｔｙｌｉｃｕｍ、あるいはセルロース分解能を有するツボカビ門（Ｃｈｉｔｒｉｄｉｏｍｙｃｏｔａ）またはＴｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ ｒｅｅｓｅｉが好ましい。より好ましくは、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｔｈｅｒｍｏｃｅｌｌｕｍ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｃｅｌｌｕｌｏｖｏｒａｎｓ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｊｏｓｕｉ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ
ｃｅｌｌｕｌｏｌｙｔｉｃｕｍ、Ａｃｅｔｉｖｉｂｒｉｏ ｃｅｌｌｕｌｏｌｙｔｉｃｕｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｃｅｓ ｃｅｌｌｕｌｏｓｏｌｖｅｎｓまたはＲｕｍｏｎｏｃｏｃｃｕｓ ｆｌａｖｅｆａｃｉｅｎｓ、あるいはセルロース分解能を有するツボカビ門（Ｃｈｉｔｒｉｄｉｏｍｙｃｏｔａ）である。また、嫌気性菌の中でリグニン分解能を有する微生物（細菌、真菌）もまた、好適に使用できうる。
なお、具体的な好気性条件もしくは嫌気性条件については、使用する微生物によって様々であり、当業者であれば適宜最適条件（温度やｐＨなど）を設定可能であるため、ここでは説明を省略する。
図３９に示された一例としての異化反応ユニット２００は、特に、好気性条件下での異化反応に適している。異化反応ユニット２００は、ジュラルミン等製の本体２０１、逆流防止弁付きの気体排出口２０２、逆流防止弁付きの気体注入口２０３、有機物質（段階（ａ）で得られた残渣）を含む混合溶液の材料注入口２０４、逆流防止弁付きの酸素、二酸化炭素及び窒素のいずれか１種以上を含む気体の気体注入口２０５、微生物注入口２０６、次段階への移送経路（配管）である材料排出口２０７を備える。材料注入口２０４は本体２０１の上方に設けられ、材料排出口２０７は本体２０１の下方に設けられる。異化反応ユニット２００の材料注入口２０４は、第１サイクルでは、段階（ａ）で用いられるエタノール発酵ユニット１９０の材料排出口１９５にチューブ等の連結管２０８により連結可能であり、異化反応ユニット２００の材料排出口２０７は、エタノール発酵ユニット１９０の材料注入口１９２にチューブ等の連結管２０９により連結可能である。なお、後述する第３サイクルでは、異化反応ユニット２００は段階（ｃ）で用いられる装置（処理ユニット）と連結し、第５サイクルでは、段階（ｄ）で用いられる装置（処理ユニット）と連結することとなる（図３７参照）。エタノール発酵ユニット１９０から異化反応ユニット２００へ材料を供給する際には、エタノール発酵ユニット１９０の材料排出口１９５と異化反応ユニット２００の材料注入口２０４を連結し、エタノール発酵ユニット１９０を上方を移動させるか、または異化反応ユニット２００を下方へ移動させることで、材料を移動させることができる。更に、微生物注入口２０６から必要な微生物を投入して、混合溶液とし、異化反応を行わせる。
なお、嫌気性条件下で異化反応を行う場合には、気体注入口２０５は不要であり、はじめからこれらのパーツを設けていなくてもよい。
以下、図３９に示した異化反応ユニット２００を例として説明すると、酸素、二酸化炭素及び窒素のいずれか１種以上を含む気体を注入しながら混合溶液を攪拌させるか、または別途の攪拌用シャフトなどを取り付けることによって適宜攪拌しながら、必要な場合には、空気を含む酸素含有気体または純酸素を前記残渣（残余物質）に投入してもよい。かような環境下で、上記した段階（ｂ）で投入される微生物が、段階（ａ）において異化（分解）されなかったセルロース、へミセルロースやリグニン等を栄養分として異化を進める。ここで、前記微生物が異化により無機物質を大量に作り出す前に、段階（ｂ）に使用される装置をあらかじめ嫌気化（無気化）しておくことで、前記微生物の活動を一時的に不活性化にさせること、換言すれば休止状態とすることができる。なお、段階（ｂ）を実行する前に再度活性化することができうる。次いで、異化反応ユニット２００の材料排出口２０７とエタノール発酵ユニット１９０の材料注入口１９２を連結し、異化反応ユニット２００を上方を移動させるか、またはエタノール発酵ユニット１９０を下方へ移動させることで、段階（ａ）用の装置におけるｐＨを調整しつつ、有機物質（未処理及び／または前処理後）及び段階（ｂ）で得られた低分子有機物を段階（ａ）に移行させて、段階（ａ）においてエタノール抽出を再度行う。なお、段階（ｂ）でもエタノール抽出が行われうることは上述した通りである。このように、段階（ａ）と段階（ｂ）とを反復して行う「サイクル」段階によって、経時的にエタノールを抽出することができる。
一般に、段階（ｂ）に使用される微生物が前記残渣を分解する過程において、前記残渣が高温となるため、段階（ｂ）においてエタノールを分留して回収してもよい。
有機物質（前処理後の有機物質）のうち、微生物が栄養要求する物質が枯渇した時点で本サイクルは停止する。しかし、かかる場合に、栄養要求する物質が異なる微生物を投入することによって、本サイクルを維持継続することができる。また、微生物に栄養要求されている物質を補給することによっても本サイクルの維持継続が可能となる。
また、これまで説明してきた第１のサイクルを効率的に維持継続させる手段として、別途、第２のサイクルを設けることもできる。この第２のサイクルは、第１のサイクルの継続維持が不能となった時点、またはエタノールの抽出量が第１のサイクルを維持させるのに十分な量でなくなった時点で初めて使用してもよい。また、第１のサイクルと第２のサイクルとを同時に機能させてもよい。地球環境の保護の観点などからいえば、第１のサイクルと第２のサイクルとを同時に機能させることが好ましい。以下、第２のサイクルについて詳細に説明する。
＜第２のサイクル＞
本段階は、前記段階（ａ）と、無機物質を微生物に同化させることにより前記有機物質を得るとともに、場合によりエタノール及び／またはメタンを抽出しうる段階（ｃ）と、を反復して行う段階である。なお、前記無機物質として、後述するように、例えば、前記段階（ａ）で得られる無機物質や、自然界に存在する無機物質などが挙げられる。
１．段階（ａ）
段階（ａ）については上記第１のサイクルにおいて既に詳説したため、ここでは説明を省略する。すなわち、段階（ａ）は、第１のサイクルと本第２のサイクルの双方に含まれる。
２．段階（ｃ）
段階（ｃ）では、エタノールの抽出に伴って生成された無機物質、すなわち第１のサイクルのうちの段階（ａ）で用いられる微生物による異化作用によって生じた無機物質を再度同化させ、有機物質を生成する。これにより、得られた有機物質を段階（ａ）に供給し、上記第１のサイクルの系内に投入することを特徴とする。本段階が存在することにより、二酸化炭素や硫化水素などの大気中への排出を防ぎつつ、エタノールを高い収率で生成することができる点で、地球環境の保護などに大いに貢献できるのである。段階（ｃ）を実行するための同化反応ユニット（処理ユニット）の例を図４０に示す。
前記微生物は、好気性菌及び嫌気性菌のいずれであってもよい。別の観点からいえば、独立栄養生物であっても従属栄養生物であってもよい。前記独立栄養生物は、光合成独立栄養生物及び化学合成独立栄養生物に大別され、前者の例として光合成細菌及び光合成能を有する真核生物が挙げられ、後者の例として化学合成細菌が挙げられる。また、前記従属栄養生物は、光合成従属栄養生物及び化学合成従属栄養生物に大別され、例えば、窒素固定能を有する好気性もしくは嫌気性細菌（以下、「窒素固定細菌」という）、放線菌、藍藻、またはメタン生成菌などの古細菌、あるいは硝酸還元菌もしくは亜硝酸還元菌または酵母が挙げられる。なお、前記化学合成独立栄養生物としては、無機化合物（硫化水素、アンモニアなど）を酸化してエネルギーを得る、公知の真菌または細菌（独立栄養細菌）が挙げられる。なかでも、光合成細菌、化学合成細菌、光合成能を有する真核生物、及び窒素固定細菌のうちのいずれか１種を含むことが好ましい。
上記した微生物のうち、好気性菌としては、特に限定されることはないが、Ｃｙａｎｏｐｈｉｔａ門 Ｃｈｒｏｏｃｏｃｃａｌｅｓ目、Ｐｌｅｕｒｏｃａｐｓａｌｅｓ目、ｓｃｉｌｌａｔｏｒｉａｌｅｓ目、ｏｓｔｏｃａｌｅｓ目、Ｓｔｉｇｏｎｅｍａｔａｌｅｓ目、Ｐｒｏｃｈｌｏｒａｌｅｓ目などが挙げられる。これらの属・種については特に限定されることはないが、例えば、Ａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒａｃｅａｅ Ａｃｉｄｉｐｈｉｌｉｕｍ、Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒａｃｅａｅ Ｒｏｓｅｏｂａｃｔｅｒ、Ｓｐｈｉｎｇｏｍｏｎａｄａｃｅａｅ Ｅｒｙｔｈｒｏｂａｃｔｅｒなどが挙げられる。
一方、上記した微生物のうち、嫌気性菌としては、特に限定されることはないが、Ｒｈｏｄｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ Ｒｈｏｄｏｃｉｓｔａ、Ａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒａｃｅａｅ
Ｒｈｏｄｏｐｉｌａ、Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ Ｒｈｏｄｏｖｕｌｕｍ、Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉａｃｅａｅ ｈｏｄｏｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、Ｈｙｐｈｏｍｉｃｒｏｂｉａｅｃｅａｅ Ｒｓｈｏｄｏｍｉｃｒｏｂｉｕｕｍ、Ｂｌａｓｔｏｃｈｌｏｒｉｓ Ｒｈｏｄｏｐｌａｎｅｓ、Ｒｈｏｄｏｂｉａｃｅａｅ Ｒｈｏｄｏｂｉｕｍ、Ｃｏｍａｍｏｎａｓｄａｃｅａｅ Ｒｈｏｄｏｆｅｒａｘ、Ｒｈｏｄｏｃｙｃｌａｃｅａｅ Ｒｈｏｄｏｃｙｃｌｕｓ、Ｃｈｒｏｍａｔｉｕｍ ｏｋｅｎｉｉ、Ｌａｍｐｒｏｃｙｓｔｉｓ ｄｅｎｔｉｃｕｌａｔａ、Ｌａｍｐｒｏｃｙｓｔｉｓ ｆａｓｔｉｇａｔａ、Ｌａｍｐｒｏｃｙｓｔｉｓ ｈａｈａｊｉｍａｎａ、Ｌａｍｐｒｏｃｙｓｔｉｓ ｈｏｒｎｂｏｓｔｅｌｉ、Ｌａｍｐｒｏｃｙｓｔｉｓ ｍｉｓｅｌｌａ、Ｃｈｌｏｒｏｂａｃｕｌｕｍ ｔｅｐｉｄｕｍ、Ｃｈｌｏｒｏｎｅｍａ ｇｉｇａｎｔｅｕｍ、Ｈｅｌｉｏｔｈｒｉｘ ｏｒｅｇｏｎｅｎｓｉｓ、Ｒｏｓｅｉｆｌｅｘｕｓ ｃａｓｔｅｎｈｏｌｚｉｉ、Ｏｓｃｉｌｌｏｃｈｌｏｒｉｓ ｃｈｒｙｓｅａ、Ｏｓｃｉｌｌｏｃｈｌｏｒｉｓ ｔｒｉｃｈｏｉｄｅｓ、Ｈｅｌｉｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｃｈｌｏｒｕｍ、Ｈｅｌｉｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ
ｇｅｓｔｉｉ、Ｈｅｌｉｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｍｏｄｅｓｔｉｃａｌｄｕｍ、Ｈｅｌｉｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｕｌｆｉｄｏｐｈｉｌｕｍ、Ｈｅｌｉｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ
ｕｎｄｏｓｕｍなどが挙げられる。
前記好気性菌として、窒素固定能を有するという観点より、好ましくはシアノバクテリアであるＣｙａｎｏｐｈｉｔａ門 Ｃｈｒｏｏｃｏｃｃａｌｅｓ目、Ｐｌｅｕｒｏｃａｐｓａｌｅｓ目、ｓｃｉｌｌａｔｏｒｉａｌｅｓ目、ｏｓｔｏｃａｌｅｓ目、Ｓｔｉｇｏｎｅｍａｔａｌｅｓ目、Ｐｒｏｃｈｌｏｒａｌｅｓ目である。より好ましくは、硫黄粒を生じないという観点より、Ｒｈｏｄｏｓｐｉｒｉｌｌａｃｅａｅ Ｒｈｏｄｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ、Ｒｈｏｄｏｓｐｉｒｉｌｌａｃｅａｅ Ｒｈｏｄｏｃｉｓｔａである。一方、嫌気性菌として、好ましくはＨｅｌｉｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｃｈｌｏｒｕｍ、Ｈｅｌｉｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｇｅｓｔｉｉ、Ｈｅｌｉｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｍｏｄｅｓｔｉｃａｌｄｕｍ、Ｈｅｌｉｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｕｌｆｉｄｏｐｈｉｌｕｍ、Ｈｅｌｉｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｕｎｄｏｓｕｍである。一般に、通性嫌気性菌は、有酸素下で光合成をせずに呼吸してしまい、消費してしまうものが多い。その中で、上記の菌は、酸素下では光合成をせず異化もせず不活性化しているため、光合成の効率が有意に優れているからである。
図４０に示された一例としての同化反応ユニット２１０は、嫌気性条件、好気性条件のいずれの培養にも適した構成となっている。具体的には、ジュラルミン等製の本体２１１、蓋部２１２、逆流防止弁付きの微生物投入口２１３、逆流防止弁付きの材料注入口２１４、酸素、二酸化炭素及び窒素のいずれか１種以上を含む気体注入口２１５、次段階への移送経路（配管）である材料排出口２１６を備える。ここで、蓋部２１２は、好気性条件下での使用の場合には開放し、嫌気性条件下の場合には閉鎖することを特徴とする。また、好気性条件下で本装置を使用する場合には、気体注入口２１５を通じて、有機化合物を含む混合溶液へ酸素、二酸化炭素及び窒素のいずれか１種以上を含む気体を送り込むことができる。
材料注入口２１４は本体２１２の上方に設けられ、材料排出口２１６は本体２１２の下方に設けられる。同化反応ユニット２１０の材料注入口２１４は、第２サイクルでは、段階（ａ）で用いられるエタノール発酵ユニット１９０の材料排出口１９５にチューブ等の連結管２１７により連結可能であり、同化反応ユニット２１０の材料排出口２１６は、エタノール発酵ユニット１９０の材料注入口１９２にチューブ等の連結管２１８により連結可能である。なお、後述する第３サイクルでは、同化反応ユニット２１０は段階（ｂ）で用いられる異化反応ユニット（処理ユニット）と連結し、第６サイクルでは、段階（ｄ）で用いられる装置（処理ユニット）と連結することとなる（図３７参照）。エタノール発酵ユニット１９０から同化反応ユニット２１０へ材料を供給する際には、エタノール発酵ユニット１９０の材料排出口１９５と同化反応ユニット２１０の材料注入口２１４を連結し、エタノール発酵ユニット１９０を上方を移動させるか、または同化反応ユニット２１０を下方へ移動させることで、材料を移動させることができる。更に、微生物注入口２１３から必要な微生物を投入して、混合溶液とし、同化反応を行わせる。また、同化反応ユニット２１０からエタノール発酵ユニット１９０へ材料を供給する際には、同化反応ユニット２１０の材料排出口２１６とエタノール発酵ユニット１９０の材料注入口１９２を連結し、同化反応ユニット２１０を上方を移動させるか、またはエタノール発酵ユニット１９０を下方へ移動させることで、材料を移動させることができる。
出発物質である有機物質が、第１の工程、及び第２の工程のうち少なくとも第１のサイクルを経ると、前記第１のサイクルによって、主に窒素及び炭素といった無機物並びに有機物が反応系中で欠乏してくる場合がある。この時、窒素固定菌（ジアゾ栄養生物等）が大気中の窒素ガスから窒素を固定し、光合成細菌などが大気中の二酸化炭素等から炭素を固定でき、このような独立栄養生物の同化作用によって、窒素及び炭素並びに有機物を反応系（特に第１のサイクル）中に取り入れることが可能になる。さらに、場合によっては、第１のサイクルで用いられる微生物がその他の微量元素などを欠乏して要求することがあり、かかる場合に、本段階（ｃ）により当該元素などを補うこともできる。嫌気性、好気性条件は使用する菌株に依存する。
かかる同化作用により、再度、糖質（単糖等）の低分子有機物質を得ることが可能になり、段階（ａ）で用いられる微生物が得られた低分子有機物質等を原料としてエタノール発酵を行う結果、さらにエタノールが抽出される。その際生成される無機物質より、再度、段階（ｃ）において有機物質を生成（同化）することができる。このように、段階（ａ）と段階（ｃ）とを反復して行う第２の「サイクル」段階によって、連続的・経時的（長期的）に、段階（ａ）で発生する無機物質の外界への放出を抑制するとともにエタノールを一層大量に抽出することができる。
段階（ｃ）に用いられる微生物が窒素や炭素以外の微量元素を要求する場合には、かかる元素を種々の形態で補給してもよい。なお、段階（ｃ）に用いられる微生物の培養条件については、上述の通り、好気性菌、嫌気性菌のいずれもあり得、また、使用する菌の種類によって様々であるため、特に限定されることはない。さらに、嫌気性条件や好気性条件については、使用する菌の種類によって、当業者であれば適宜最適条件（温度やｐＨなど）を設定可能であるため、ここでは説明を省略する。
段階（ｃ）の原料である無機物質については、上記した段階（ａ）で得られる無機物質と、自然界に存在する無機物質とを共に用いてもよいし、いずれか一方のみを用いてもよい。
なお、段階（ａ）と段階（ｃ）とがサイクルとして反復する場合、例えば、段階（ａ）中に段階（ｃ）で投入された微生物が生きて存在する場合がある。かかる場合には、段階（ａ）において、段階（ｃ）で本来行われうる同化が起こりうる。逆の場合、すなわち段階（ｃ）において、段階（ａ）で本来行われうるエタノール発酵が「場合によっては」起こりうる。
本段階（ｃ）の存在意義としては、主に２つある。まず、第１のサイクルが働いている間に、エタノールの抽出に伴って生成された無機物質、すなわち第１のサイクルのうちの段階（ａ）で用いられる微生物による異化作用によって生じた無機物質を再度同化させ、有機物質を生成することができる。これにより、第１のサイクルの働きをより活発化することができうる。また、エタノールを抽出し尽くした後に残ったセルロース等の残渣（主に高分子有機化合物）を廃棄することなく、後述の第３の工程に供給することにより、肥料等へと変換させて更なる有用物質を得ることができる。このように、本段階では、化石燃料エネルギーの使用量をできるだけ抑えて、代わりに太陽エネルギーを主に利用するため、地球環境資源の浪費を効果的に抑制できる。
＜第３のサイクル＞
上記した段階（ｂ）と段階（ｃ）とを反復することを特徴とする。これにより、段階（ｂ）において段階（ａ）の酵母が残存するか残存させたような場合に、段階（ｃ）において生成されたグルコースなどを原料として、該酵母がエタノール抽出することが可能となる。
好ましくは、第１のサイクルと同時に、より好ましくは第１及び第２のサイクルと同時に機能させることにより、地球環境の保護の観点で非常に優れたエタノールの生産システムを構築することができる。
第３のサイクルを反復するには、段階（ａ）で用いられるエタノール発酵ユニット１９０の材料排出口１９５と段階（ｃ）で用いられる同化反応ユニット２１０の材料注入口２１４をチューブ等の連結管で連結し、更にエタノール発酵ユニット１９０の材料注入口１９２と同化反応ユニット２１０の材料排出口２１６をチューブ等の連結管で連結することで、一方を上昇または下降させて、互いに材料を移動させることができる。
なお、段階（ｂ）と段階（ｃ）とがサイクルとして反復する場合、例えば、段階（ｂ）中に段階（ｃ）で投入された微生物が生きて存在する場合がある。かかる場合には、段階（ｂ）において、段階（ｃ）で本来行われうる同化が起こりうる。逆の場合、すなわち段階（ｃ）において、段階（ｂ）で本来行われうる異化が起こる場合もありうる。
＜段階（ｄ）を含むサイクル群＞
上記した段階（ａ）、段階（ｂ）または段階（ｃ）と段階（ｄ）とを反復することを特徴とする。なお、このような反復する経路（サイクル）のうち、段階（ｄ）と段階（（ａ）〜（ｃ））のいずれかとからなるサイクルは、図３７において第４〜第６のサイクルとして示している。
段階（ｄ）としてメタン発酵を第２の工程に設ける意義としては、主に２点ある。第１の点として、腐敗菌（加水分解能を有する菌や酸生成を有する菌）が有機物質の構成成分であるタンパク質、炭水化物（多糖類）及び脂質を分解して生成された有機酸（蟻酸、酢酸等）、アルコール類やアルデヒド類などをメタンにまで還元することができる。上述のように、腐敗菌により生成された物質の多くは有害な物質であるため、かような有害物質を有用な物質であるメタンに変換することによって、地球環境を有効に守ることができる。第２の点として、タンパク質、炭水化物（多糖類）及び脂質などの分解過程、すなわち第１の工程及び第２の工程（段階（ａ）〜（ｃ））で生成される二酸化炭素も、地球環境破壊の要因の１つ（地球温暖化の促進）であることは周知の事実であるが、各段階（反応）で発生した二酸化炭素をメタンに変換することにより、かような問題も解決できうる。
メタン発酵及びメタン生成菌について、さらに詳細に説明する。メタン発酵は、嫌気的に行われる反応であるため、省エネルギー化に寄与するとともに、非燃焼タイプの反応であるため、有害物質が発生しないという利点がある。メタン発酵は、発酵温度の観点より、５５℃程度の高温型メタン発酵と３７℃程度の中温型メタン発酵に大別される。なかでも好ましくは高温型である。なぜなら、高温型は、中温型よりもメタン生成能力が２倍程度高く、発酵の効率に優れているためであり、さらに、上記の残余物質のうち、セルロースなどの繊維質を分解する能力も非常に高い。そのため、生ゴミや排泄物などの有機物質を原料とする場合の高温型メタン発酵は、本発明の目的に鑑みて、まさに好適であるといえる。メタン生成菌については、従来公知のものであれば特に制限されることはないが、例えば、Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ属、Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ属やＭｅｔｈａｎｏｓａｅｔａ属などが挙げられる。
１．段階（ａ）、段階（ｂ）または段階（ｃ）
表記の段階については既に詳説したため、ここでは説明を省略する。
２．段階（ｄ）
段階（ｄ）、及び段階（ｄ）を含むサイクル（第４〜第６のサイクルを含む）は、メタン発酵を用いて、本発明により得られる有用物質の１つであるメタンを抽出・生成する段階及びサイクルである。段階（ｄ）、及び段階（ｄ）を含むサイクルは、エタノール発酵を主体とする段階（ａ）、及び段階（ａ）が含まれる上述の第１〜第２のサイクルと同様、本発明の特徴の一つである。
第１の工程中の上記「５．麹菌及び／または麹菌由来の酵素を用いた、前記高分子有機化合物の分解」終了後（前記「５」が省略される場合には、好ましくは、第１の工程中の上記「１」〜「４」の段階のいずれか終了後）に段階（ｄ）を行う場合がありうる。換言すると、第１の工程に続く第２の工程の最初の段階が段階（ｄ）である場合である。かかる場合、段階（ｄ）で働くメタン生成菌は、一般に腐敗菌のうちの鉄細菌や硫酸還元菌と増殖に関して拮抗するため、特に硫酸の存在がメタン生成菌の増殖の妨げ（段階（ｄ）におけるメタン発酵の阻害）となりうる。かかる場合には、硫酸還元細菌または硫酸還元古細菌によって硫酸イオンをあらかじめ除去しておくことが好ましい。このように、あらかじめ硫酸を除去しようとすると、硫化水素が発生するため、これを安全に回収する。
なお、一般にメタン生成菌の要求する栄養成分は、水素及び二酸化炭素、水素並びに乳酸、酢酸及び蟻酸などの有機酸、あるいは水素及びエタノール等であるため、各菌種に合わせて発酵の環境を設定することが好ましい。以下、かかる栄養成分ごとに詳細に説明する。
（１）メタン生成菌の要求する栄養成分が水素及び二酸化炭素の場合
第２の工程が上述のような、エタノール発酵を含む経路とメタン発酵及びエタノール発酵を含む経路とからなる場合（いずれか一方のみが主経路の場合、及び両方とも主経路の場合のどちらもありうる）、かかる２種類の経路の分岐点は、理論上、特に制限されることはない。ここで、メタン生成菌の要求する栄養成分を考慮するならば、前記分岐点は、第１の工程中の「５」終了後（前記「５」が省略可能な場合には、好ましくは、第１の工程中の上記「１」〜「４」の段階のいずれか終了後）、段階（ａ）の直後（エタノール抽出を含むサイクル開始前、該サイクル中もしくは該サイクル終了後のいずれであってもよい）、または段階（ｂ）の直後（エタノール抽出を含むサイクル開始前、該サイクル中もしくは該サイクル終了後のいずれであってもよい）、第１のサイクル終了後、または段階（ｃ）の直後が好ましい。より好ましくは、段階（ａ）の直後（エタノール抽出を含むサイクル開始前、該サイクル中もしくは該サイクル終了後のいずれであってもよい）、または段階（ｃ）の直後である。
第２の工程がかような分岐点を有する場合、メタン生成菌が栄養要求する水素源としては、水素ガスの供給、嫌気性菌による水素生成及びハイドロジェノソームによる水素生成のうちいずれか一以上が好適に挙げられる。水素ガス（気体状の水素分子）を供給することは、安全性に細心の注意を払うことによって、工程上の簡便性という観点より好ましいといえる。一方、水素ガスの酸化や水素ガスによる爆発の危険性を考えると、嫌気性菌による水素生成も好ましい。原料中に嫌気性菌が存在する場合、有機酸を電子供与体とした嫌気呼吸により水素が発生しうる。この水素を用いることにより、別途、原料等を供給することなく、反応系中で水素を自動的に得ることができうる。他方、水素ガスの酸化や水素ガスによる爆発の危険性に加えて、上記のような原料中に存在する嫌気性菌の多くはメタン生成菌と拮抗しうることを考慮すると、ハイドロジェノソームによる水素生成がさらに好ましいといえる。すなわち、ハイドロジェノソームを有する微生物をメタン生成菌に投入するのである。ハイドロジェノソームとは、嫌気的条件下でリンゴ酸またはピルビン酸からカルボキシル基を酸化的に除去し、酢酸、水素及び二酸化炭素を生成するとともにＡＴＰを合成する細胞小器官である。換言すれば、ハイドロジェノソームを有する微生物は水素生成能を有する。ハイドロジェノソームを有する微生物の例として、人畜に無害なトリコモナス属の一部、ルーメン真菌（例えばネオカイマティックス等）、無機呼吸性繊毛虫（Ｎ．ｏｖａｌｉｓ）等が好ましく挙げられる。より好ましくは、ネオカイマティックス及び／または無機呼吸性繊毛虫とメタン生成菌とは共棲（共生）することから、ネオカイマティックス及び／または無機呼吸性繊毛虫である。
一方、二酸化炭素の補給は、原料（メタン生成菌、並びに第１の工程、及び第２の工程の一部を経た有機物質等）が炭酸の形で二酸化炭素を有している場合には特に必要ない。一方、炭酸の形で二酸化炭素を有していない場合には、ハイドロジェノソームを有する微生物を投入することが好ましい。かかる微生物は二酸化炭素生成能も有するからである。それでもなお二酸化炭素が足りない場合には、気体状の二酸化炭素を原料に供給しうる。なお、かかる場合には、例えば、上記した第１の工程中の「５」、段階（ａ）または段階（ｂ）における微生物学的反応より生じた二酸化炭素を回収したものを再利用することも可能であり、生成された二酸化炭素をできるだけ大気中に放出しないという観点から見れば、好ましい手段といえる。また、炭酸の形で液体として供給することも可能である。なお、かかる場合も、例えば、第１の工程中の「５」、段階（ａ）または段階（ｂ）の微生物学的反応より生じた二酸化炭素を回収したものを再利用することが可能である。
（２）メタン生成菌の要求する栄養成分が水素並びに乳酸、酢酸及び蟻酸などの有機酸の場合
第２の工程が上述のような、エタノール発酵を含む経路とメタン発酵及びエタノール発酵を含む経路とからなる場合（いずれか一方のみが主経路の場合、及び両方とも主経路の場合のどちらもありうる）、当該２種類の経路の分岐点は、理論上、特に制限されることはない。このことは、上記（１）と同様である。ここで、メタン生成菌の要求する栄養成分を考慮するならば、前記分岐点は、第１の工程中の「５」終了後（前記「５」が省略可能な場合には、好ましくは、第１の工程中の上記「１」〜「４」の段階のいずれか終了後）、段階（ａ）の直後（エタノール抽出を含むサイクル開始前、該サイクル中もしくは該サイクル終了後のいずれであってもよい）、または段階（ｂ）の直後（エタノール抽出を含むサイクル開始前、該サイクル中もしくは該サイクル終了後のいずれであってもよい）、第１のサイクル終了後、または段階（ｃ）の直後が好ましい。より好ましくは、段階（ａ）の直後（エタノール抽出を含むサイクル開始前、該サイクル中もしくは該サイクル終了後のいずれであってもよい）、または段階（ｃ）の直後である。
また、原料（メタン生成菌、並びに第１の工程、及び第２の工程の一部を経た有機物質等）に、酢酸や蟻酸などを生成する菌（例えばヘテロ乳酸菌など）を投入し、かかる菌にとっての至適環境を整えることが好ましい。例えば、ヘテロ乳酸菌であれば、メタン発酵の開始時に、原料に対して酸を加えて中性から酸性にした上で菌を接種し、嫌気状態とすることが好ましい。このように、ヘテロ乳酸菌に酢酸や蟻酸を生成させることにより、メタン生成菌によるメタン生成を促進することができる。なお、ヘテロ乳酸菌は、自らが生成した酢酸や蟻酸に起因して生じるｐＨの低下によって、働きが鈍る傾向にあるため、ヘテロ乳酸菌による酢酸や蟻酸の生成の前半及び／または後半に、アルカリ側へのｐＨ調整、熱処理によるヘテロ乳酸菌由来の物質の機能維持が好ましく、また、場合により酢酸菌を投入することによる発酵液の中性化を行ってもよい。前記ｐＨ調整を行う場合、至適ｐＨは菌種や菌株によって様々であるため以下に限定されることはないが、ｐＨ２〜８であることが好ましく、ｐＨ４．５〜８であることがより好ましく、ｐＨ６．８〜７．６であることがさらに好ましい。また、ｐＨ調整はアルカリ剤のみならず、水などで行ってもよい。なお、前記熱処理は、メタン生成菌の菌種によって至適温度が多様であるため、特に限定されることはないが、０〜１００℃であることが好ましく、１５〜８０℃であることがより好ましく、２０〜６０であることがさらに好ましい。なぜなら、中温度域に生物学的活性を有する菌が多く、一般にヘテロ型乳酸菌は中温度域に生物学的活性を有する場合が多く、ラクトバチルス属は１５〜２０℃程度を超えると生物学的活動を行える場合が多いためである。
一方、メタン生成菌が栄養要求する水素源としては、水素ガスの供給、嫌気性菌による水素生成及びハイドロジェノソームによる水素生成のうちいずれか一以上が好適に挙げられる。詳細については上記（１）で説明したことと同様であるため、ここでは説明を省略する。
（３）メタン生成菌の要求する栄養成分が水素及びエタノールである場合
本発明における第２の工程の一態様は、上述のように、エタノール生成を含む主経路とメタン生成及びエタノール生成を含む副経路とからなる。前記主経路と前記副経路との分岐点は、理論上、特に制限されることはない。ここで、メタン生成菌の要求する栄養成分を考慮するならば、前記分岐点は、第１の工程中の「５」終了後（前記「５」が省略される場合には、好ましくは、第１の工程中の上記「１」〜「４」の段階のいずれか終了後）、段階（ａ）の直後（エタノール抽出を含むサイクル開始前、該サイクル中もしくは該サイクル終了後のいずれであってもよい）、または段階（ｂ）の直後（エタノール抽出を含むサイクル開始前、該サイクル中もしくは該サイクル終了後のいずれであってもよい）、第１のサイクル終了後、または段階（ｃ）の直後が好ましい。より好ましくは、段階（ａ）の直後（エタノール抽出を含むサイクル開始前、該サイクル中もしくは該サイクル終了後のいずれであってもよい）、または段階（ｃ）の直後である。
ここで、一般的に酵母やザイモモナス菌により生成されたエタノールをメタン生成に資するのは、有用物質の１つであるエタノールを消費することとなり必ずしも好ましいものとはいえない。しかし、以下の場合には、生成されたエタノールをメタン生成に資することが却って好ましいものとなりうる。
メタン生成菌の要求する栄養成分を考慮すると、原料（メタン生成菌、並びに第１の工程、及び第２の工程の一部を経た有機物質等）に、乳酸やエタノール等を生成する菌（例えばヘテロ乳酸菌など）を投入し、かかる菌にとっての至適環境を整えることが好ましい。例えば、ヘテロ乳酸菌であれば、メタン発酵の開始時に、原料に対して酸などを加えるか、水を添加する等の処理により、ｐＨを中性から酸性域に調節することが好ましい。至適ｐＨは、メタン生成菌の菌種・菌株によって多様であるため、特に限定されることはないが、一般的には、ｐＨ２〜８が好ましく、ｐＨ４．５〜８がより好ましく、ｐＨ５．８〜７．８がさらに好ましく、ｐＨ６．８〜７．６が特に好ましい。発酵温度、発酵時間については、メタン生成菌の菌種・菌株によって多様であるため、特に限定されることはない。このようにして、ヘテロ乳酸菌に乳酸やエタノールを生成させてメタン生成菌によるメタン生成を促進することができる。得られたエタノールの消費が不利益とならずにむしろ、好ましいものとなりうる理由は、一般にヘテロ乳酸菌が生産するエタノール量は、酵母等が生産するエタノール量と比較して有意に少量であるためである。
なお、メタン生成菌が栄養要求する水素源としては、水素ガスの供給、嫌気性菌による水素生成及びハイドロジェノソームによる水素生成のうちいずれか一以上が好適に挙げられる。詳細については、上記（１）で説明したことと同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
図４１に示された一例としてのメタン発酵ユニット２２０は、嫌気性条件の培養に適した構成となっている。具体的には、ジュラルミン等製の本体２２１、蓋部２２６、逆流防止弁付きの微生物投入口２２２、逆流防止弁付きの材料注入口２２３、攪拌装置２２４、次段階への移送経路（配管）である材料排出口２２５を備える。材料注入口２２３は本体２２１の上方に設けられ、材料排出口２２５は本体２２１の下方に設けられる。メタン発酵ユニットの材料注入口２２３は、第１の工程または第２の工程の段階（ａ）〜（ｃ）のいずれかに用いられる装置（処理ユニット）の材料排出口２２７とチューブ等の連結管２２９により連結可能であり、メタン発酵ユニット２２０の材料排出口２２５は、第２の工程の段階（ａ）〜（ｃ）のいずれかに用いられる装置（処理ユニット）の材料注入口２２８、もしくは第３工程に用いられる装置の材料注入口にチューブ等の連結管２３０により連結可能である。したがって、メタン発酵ユニット２２０または連結される他のユニットの一方を上昇または下降させることで、材料を移動させることができる。
上記した段階（ｄ）（または段階（ｄ）を含む一以上のサイクル）におけるメタン抽出が効率的な面から終了したと判断した後は、段階（ｂ）、段階（ｃ）または第３の工程へと進行することが好ましい。なお、第３の工程については後述する。
段階（ｂ）に移行する場合として、原料中にセルロースやヘミセルロース等の残余の高分子有機化合物（肥料前駆物質）が極めて多い場合が挙げられる。かかる場合、必要に応じてアルカリを加え原料を弱酸性からアルカリ性としてもよい。特に、アルカリ物質として炭酸水素カルシウムを使用すると、上述したホタテの貝殻等より得られる廃棄物を有効利用できるので非常に好適である。段階（ｂ）の終了後は、段階（ａ）へと進んでエタノール抽出を行うか、または段階（ｄ）へと進んでメタン抽出を行うことが可能である。
段階（ｃ）に移行する場合として、原料中の有機成分が枯渇した場合が挙げられる。段階（ｃ）の終了後は段階（ａ）へと進んでエタノール抽出を行うか、または段階（ｄ）へと進んでメタン抽出を行うことが可能である。それでもなお、有機成分量が十分に得られないような場合には、段階（ｃ）へと移行することにより、有機成分量を増大させることができる。
第３の工程に移行する場合として、原料がエタノール抽出やメタン抽出を行うにあたって、化学的または経済的に適さない状態に到った場合が挙げられる。すなわち、原料である有機物質（肥料前駆物質）を肥料等とし、有用物質を獲得することができる。
ここで、上記（１）〜（３）のいずれにも該当しうる点として、段階（ａ）と段階（ｄ）とを有するサイクル、すなわち、第４のサイクル、または段階（ａ）と段階（ｄ）とその他の段階とからなるサイクルは、第２の工程においてエタノール及びメタンを最も効率良く得ることができうるという点で、理想的でありうる。例えば、段階（ａ）でヘテロ乳酸菌などによりエタノールを抽出し、段階（ｄ）でメタン生成菌によりメタンを抽出する。その際、段階（ａ）から段階（ｄ）への直接移行は円滑に行われうる。反対に、段階（ｄ）から段階（ａ）への直接移行については、段階（ａ）への移行の際に必要な原料が存在している限り、円滑に行うことができる。一方、必要な原料が十分に存在していない場合には、段階（ｄ）でメタン抽出後、真菌による無機物（二酸化炭素など）の同化段階を経由させて、段階（ａ）でエタノール抽出を行うことが考えられる。前記同化段階として、例えば、段階（ｃ）を利用することが挙げられ、さらに、段階（ａ）で用いられる微生物が真菌である場合には、該真菌の同化作用を利用可能である。したがって、段階（ａ）がかような場合には、段階（ａ）のみで連続的・長期的なエタノール生成が行いうるため、第２の工程が段階（ａ）のみからなってもよい。
さらに、段階（ａ）と段階（ｄ）との間の移行に際し、両段階間のｐＨ（生育ｐＨ）が有意に異なる場合があり、中間段階としてｐＨ調整を別途行う必要もありうる。例えば、ヘテロ乳酸菌を用いた段階（ａ）から段階（ｄ）へと移行する場合には、段階（ａ）においてｐＨが顕著に低下する結果、段階（ｄ）において適当なｐＨとはいえない可能性がある。しかし、本発明者らは、ヘテロ乳酸菌を用いた段階（ａ）と段階（ｄ）とを同時に（例えば同一の装置内で）行わせることによって、ヘテロ乳酸菌が生成した有機酸をメタン生成菌（例えばメタン古細菌など）が直ちに資化することができ、これにより、ｐＨの低下を生じさせることなくエタノール及びメタンを非常に効率良く生成できることを見出した。これは、段階（ａ）において用いられる微生物（ヘテロ乳酸菌など）と段階（ｄ）においてにおいて用いられる微生物（メタン古細菌など）との一種の「共棲（共生）」環境を作り出しているともいえる。
なお、上述した段階（ａ）〜段階（ｄ）に用いられる装置を、図１３，図２２，図２６，図４２に示すように連結することもできる。すなわち、４つの処理ユニットを互いに接続することで、図３７に示す第１〜第６のサイクルの任意のサイクルを容易に実現することが可能となる。この際、互いに接続される材料排出口と材料注入口の間には開閉弁を設けることで、収容物のより確実な移動が可能となる。
また、各々の処理ユニットに車輪を設けたり、複数の処理ユニットを連結するためのフック等が設けられてもよい。また、各々の処理ユニットは、発酵等の過程において加熱等が必要な場合には、図４３に示すように、温水が流れる湯せん槽２３０内に保持することで、加熱することもできる。また、処理ユニットに巻き付いた流路を設け、内部に温水等を流通させて温度調節を行ってもよい。また、複数の処理ユニットを伝熱性の高い金属等で接続することで、発酵等の過程において生じる熱で他の処理ユニットを加熱することもできる。
［第３工程］
本発明に係る有機物質の処理方法は、微生物を用いて、段階（ａ）、段階（ｂ）、段階（ｃ）及び段階（ｄ）のうち１種以上の段階で得られる前記肥料前駆物質から肥料を生成する第３工程をさらに含んでもよい。第３工程では、第２工程に用いた処理ユニットと同様の処理ユニットを用いえるが、他の処理ユニットを用いてもよい。本発明は、上述した通り、段階（ａ）等により、エタノール以外に、異化されなかった（異化反応により分解されなかった）有機物質（未処理及び／または前処理後）も得られる。従来から、かかる有機物質（未処理及び／または前処理後）は大量に廃棄されているが、本発明では、このような有機物質を原料として微生物を用いて肥料を生成する。本工程が存在することによって、生ゴミ、動物排泄物、廃棄木材や落葉などからなる家庭廃棄物質または（産業）廃棄物質などを有効利用するのみならず、これらの物質をほとんど余すところなく利用して、最終的にエタノールに加えて肥料をも効率良く生成することができるのである。
段階（ａ）等で得られる残渣（肥料前駆物質）中に、窒素分及び／または炭素分が肥料の生成に適さない程しか存在しない場合、本工程において用いられる微生物は、大気中など自然界に存在する窒素ガス等に由来の窒素及び／または二酸化炭素などに由来の炭素を同化することができる。これは、上記段階（ｃ）と同様の同化作用（反応）が使用可能であることを意味する。特に、ジアゾ栄養生物のうち硝化細菌を用いると、硝酸塩を反応系内に取り込ませることができ、肥料の品質上好ましいものとなりうる。得られる肥料の炭素分と窒素分との比率を考慮し、場合によっては光合成細菌及び窒素固定細菌のいずれか一方のみを使用してもよい。なお、肥料を生成することは、他のサイクルなしに、第１のサイクルのみ存在している系でも可能であり、さらにいえば、段階（ａ）のみからなるエタノール生成系でも可能である。このような場合、簡易なプロセスであることに起因して、肥料を迅速に生産することができる点で有利である。
前記肥料前駆物質中の有機態窒素分及び／または有機態炭素分が、肥料の生成に適する程度に存在する場合には、肥料前駆物質から肥料への生成にそのまま移行することができる。なお、前記肥料前駆物質として、特に限定されることはないが、炭水化物（多糖類）、脂質、グリセリン、高級アルコール、脂肪酸、アミノ酸、ペプチド及びタンパク質よりなる群から選択される１種以上が挙げられる。これらは、有機態窒素分源ないし有機態炭素分源となる。
したがって、本工程は、前記肥料前駆物質中の有機態窒素分及び／または有機態炭素分に応じて、用いる微生物の種類が変化しうる。なお、前記肥料前駆物質の水分含有率が高い場合、本工程の最初に、加熱などによって水分含有率を減少させてもよい。
前記肥料前駆物質中の有機態窒素分及び／または有機態炭素分に応じた好適に用いられる微生物の種類を、有機態窒素分及び／または有機態炭素分の多い順から挙げる。
前記肥料前駆物質中の有機態窒素分及び／または有機態炭素分が余分な場合、枯草菌、乳酸菌、光合成細菌、酵母、放線菌及び腐朽菌よりなる群から選択される１種以上を用いることが好ましく、枯草菌、放線菌を用いることがより好ましい。なお、腐朽菌（木材腐朽菌）としては、セルロース、へミセルロースやリグニン等の多糖類を分解できることを特徴としており、褐色腐朽菌、白色腐朽菌や軟腐菌が挙げられる。腐朽菌は、リグニン等が非常に大量に残存しているような場合に特に好適に用いられうる。次に、前記肥料前駆物質中の有機態窒素分及び／または有機態炭素分が適度な場合、放線菌を必須に用いると共に、光合成細菌及び／または放線菌を併用することが好ましく、放線菌のみを用いることがより好ましい。そして、前記肥料前駆物質中の有機態窒素分及び／または有機態炭素分が欠乏している場合、光合成細菌、酵母及び放線菌を必須に用いると共に、窒素固定細菌を併用することが好ましく、光合成細菌、酵母及び放線菌を用いることがより好ましい。上記の場合、用いられる微生物は主に太陽光線をエネルギーとして使用し、化石燃料からのエネルギーをほとんど必要としないため、地球上の貴重な天然資源の消費を抑えつつ、肥料を生産することが可能となる。
以上の微生物を１種ずつまたは複数種を同時に本工程に投入することにより、所望の肥料等を生成することができる。
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば３つの処理工程を含む培養装置として、図４４Ａのような構成としてもよい。３つの処理工程を、一例として、有機物質が集積される集積槽２４０（処理ユニット）、光合成細菌等によりアンモニアを固定するアンモニア固定槽２４１（処理ユニット）、メタン発酵を行うメタン発酵槽２４２（処理ユニット）により行うものとする。集積槽２４０の周りには、開閉弁が設けられたダクト２４４により連結された複数のアンモニア固定槽２４１が設けられ、更にアンモニア固定槽２４１の周りには、開閉弁が設けられたダクト２４５により連結されたメタン発酵槽２４２が設けられる。このように配置することで、効率よく有機材料を受け渡して発酵サイクルを実行することができる。なお、集積槽２４０には、スロープ２４３が設けられて、有機物質の搬入が容易となっている。
また、図４４Ｂに示すように、複数の回転体２４５，２４６，２４７を設けてもよい。なお各々の回転体２４５，２４６，２４７は、図２３〜２７において説明した構成を有しえる。すなわち、まず回転体２４５を回転させつつ回転体２４５の収容ユニット内で発酵等の処理を行った後、回転体２４５の収容ユニットから、複数の回転体２４６の収容ユニット内へ有機物質を移動させる。この後、回転体２４６を回転させつつ回転体２４６の収容ユニット内で発酵等の処理を行った後、各々の回転体２４６の収容ユニットから、複数の回転体２４７の収容ユニット内へ有機物質を移動させる。この後、回転体２４７を回転させつつ回転体２４７の収容ユニット内で発酵等の処理を行う。なお、回転体同士での有機物質の移動には、位置エネルギーを用いることができる。例えば、各々の回転体２４５，２４６，２４７に図２４に示すようなダクト８３を設け、有機物質が移動する回転体２４５，回転体２４６，回転体２４７の順番で設置位置を低くする。これにより、受け渡しの際に、上流側（例えば回転体２４５）のダクト８３を下方へ移動させ、下流側（例えば回転体２４６）のダクト８３を上方へ移動させることで、上下に位置する回転体のダクトを介して有機物質を移動させることができる。このように複数の回転体へ有機物質を分割しつつ移動させる構成は、例えば回転体毎に発酵等の条件を異ならせる場合等に有効である。条件の変更の例としては、回転体毎に嫌気性または好気性としたり、発生させる気体をメタンまたはエタノールと異ならせることが挙げられる。また、収容ユニットの体積が小さい方が発酵等が早くなる場合や、発酵等の制御が容易となる場合等には、複数の回転体へ有機物質を分割することが好ましい。また、複数の回転体へ有機物質を分割することで、全ての回転体での発酵過程が同時に失敗することを予防することができる。なお、図４４Ｂの例では、回転体２４５→回転体２４６→回転体２４７と有機物質が移動するにつれて回転体が増加しているが、回転体を任意に増減してもよく、または回転体２４５、回転体２４６、回転体２４７の各々を一つのみとすることも可能である。
また、例えば３つの処理工程を含む大型の培養装置として、図４５のような構成としてもよい。３つの処理工程を、一例として、有機物質が集積される集積槽２５０（処理ユニット）、光合成細菌等によりアンモニアを固定するアンモニア固定槽２５１（処理ユニット）、メタン発酵を行うメタン発酵槽２５２（処理ユニット）により行うものとする。集積槽２５０にはスロープ２５３が設けられ、トラック等により、上部に設けられる開口部２５４から有機物質を容易に投入することができる。集積槽２５０とアンモニア固定槽２５１の間には、開閉弁を有するダクト２５７が設けられて、有機物質を集積槽２５０からアンモニア固定槽２５１へ容易に投入することができる。アンモニア固定槽２５１には、外部へ収容物を排出する材料排出口２５６が設けられ、材料排出口２５６からメタン発酵槽２４２へ材料が投入される。メタン発酵槽２４２は、アンモニア固定槽２５１の外部に設けられるスロープ２５５により上下に移動可能であり、これにより材料排出口２５６から有機材料を容易に受け取ることができる。
また、例えば２つの処理工程を含む大型の培養装置として、図４６のような構成としてもよい。２つの処理工程を、一例として、メタン発酵を行うメタン発酵槽２６０（処理ユニット）、肥料を生成する肥料生成槽２６１により行うものとする。肥料生成槽２６１にはスロープ２６２が設けられ、メタン発酵槽２６０が、上部に設けられる開口部２６３から肥料前駆物質を容易に投入することができる。肥料生成槽２６１には開閉扉２６４が設けられて、生成された肥料を容易に搬出することができる。
また、例えば３つの処理工程を含む大型の培養装置として、図４７のような構成としてもよい。３つの処理工程を、一例として、有機物質が集積される集積槽２７０（処理ユニット）、光合成細菌等によりアンモニアを固定するアンモニア固定槽２７１（処理ユニット）、メタン発酵を行うメタン発酵槽２７２（処理ユニット）により行うものとする。集積槽２７０にはスロープ２７３が設けられ、トラック等により、上部に設けられる開口部２７４から有機物質を容易に投入することができる。集積槽２７０とアンモニア固定槽２７１の間には、下方の一部のみが連通するように隔壁２７５が設けられており、有機物質が集積槽２７０からアンモニア固定槽２７１へ少量ずつ連続的に流入される。アンモニア固定槽２７１には、外部へ収容物を排出する材料排出口２７６が設けられ、材料排出口２７６からメタン発酵槽２７２へ材料が投入される。メタン発酵槽２７２は、アンモニア固定槽２７１の外部に設けられるスロープ２７７により上下に移動可能であり、これにより材料排出口２７６から有機材料を容易に受け取ることができる。
図４８は、例えば更に多くの処理工程を含む大型の培養装置の概略斜視図であり、図４９は同培養装置の概略平面図である。本培養装置の処理工程を、一例として、有機物質が集積される集積槽２８０（処理ユニット）、光合成細菌等によりアンモニアを固定するアンモニア固定槽２８１（処理ユニット）、メタン発酵を行うメタン発酵槽２８２（処理ユニット）、主に高分子有機化合物を分解する異化反応槽２８３（処理ユニット）、エタノール発酵を行うエタノール発酵槽２８４（処理ユニット）により行うものとする。集積槽２８０にはスロープ２８５が設けられ、トラック等により、上部に設けられる開口部２８６から有機物質を容易に投入することができる。集積槽２８０とアンモニア固定槽２８１の間には、下方の一部のみが連通するように隔壁２８７が設けられており、有機物質が集積槽２８０からアンモニア固定槽２８１へ少量ずつ連続的に流入される。アンモニア固定槽２８１とメタン発酵槽２８２の間には、上方の一部のみが連通するように隔壁２８８が設けられており、有機物質がアンモニア固定槽２８１からメタン発酵槽２８２Ａへ少量ずつ連続的に流入される。メタン発酵槽２８２Ａと異化反応槽２８３Ａの間には、下方の一部のみが連通するように隔壁２８９が設けられており、有機物質がメタン発酵槽２８２Ａから異化反応槽２８３Ａへ少量ずつ連続的に流入される。この後、更に上方の一部のみが開いた隔壁２９０、下方の一部のみが開いた隔壁２９１が設けられて、メタン発酵槽２８２Ｂおよび異化反応槽２８３Ｂが形成される。また、メタン発酵槽２８２および異化反応槽２８３には、図４９に示すように、槽の並ぶ方向に沿って延びる隔壁２９５が、下方の一部のみが開いて形成される。メタン発酵槽２８２および異化反応槽２８３には、二酸化炭素等の気体を注入するための気体注入口２９１、撹拌装置２９２、脱気するための気体排出口２９３が設けられている。異化反応槽２８３Ｂには、外部へ収容物を排出する材料排出口２９４が設けられ、材料排出口２９４からエタノール発酵槽２８４へ材料が投入される。本培養装置のような構成とすることで、メタン発酵および異化反応を繰り返し実施することができる。
また、例えば内部環境を変更可能な他の培養装置として、図５０のような構成としてもよい。本培養装置は、箱体３００の内部に、箱体３００内に納まって箱体３００内を一方向へ移動可能な処理ユニット３０１を有している。処理ユニット３０１は、軸体３０２に連結されており、この軸体３０２を外部から進退動させることで、処理ユニット３０１を移動させることが可能である。箱体３０１には、処理ユニット３０１の移動方向に沿って、一端側に開閉可能な蓋部３０３が設けられ、中央部に気体排出口３０４および炉３０６が設けられ、他端側に孔部３０５が設けられる。処理ユニット３０１には、撹拌装置３０７と、材料排出口３０８が設けられる。処理ユニット３０１が箱体３００の一端側に位置する際には、図５０（Ａ）のように、蓋部３０３から有機材料および必要な微生物等を投入することができる。この後、撹拌装置３０７により有機材料を撹拌しつつ発酵等を進行させる。更に、図５０（Ｂ）のように、処理ユニット３０１を中央部へ移動させ、炉３０６により加熱することで、気体排出口３０４から気体（メタンやエタノール等）を抽出することができる。この後、図５０（Ｃ）のように、処理ユニット３０１を箱体３００の他端側へ移動させると、孔部３０５から材料排出口３０８が導出され、材料排出口３０８から残渣を排出することができる。
また、例えば、上述した実施の形態は、記載された培養過程以外にも適用できる。例えば、上述の培養装置（処理ユニット）をメタンやエタノールの生成だけでなく、堆肥・肥料等や、飼料、発酵食品等の生成にも適用できる。
本発明に係る培養装置の処理ユニットの例を示す概略斜視図である。 本発明に係る培養装置の処理ユニットの他の例を示す概略斜視図である。 本発明に係る培養装置の処理ユニットの他の例を示す概略斜視図である。 一例として２つの処理ユニットを連結した培養装置を示す概略斜視図である。 連結した２つの処理ユニットの一方を上昇させた際を示す培養装置の概略斜視図である。 連結した２つの処理ユニットの他方を上昇させた際を示す培養装置の概略斜視図である。 他の例として２つの処理ユニットを連結した培養装置を示す概略斜視図である。 他の例として２つの処理ユニットの一方を上昇させた際を示す培養装置の概略斜視図である。 他の例として２つの処理ユニットの他方を上昇させた際を示す培養装置の概略斜視図である。 更に他の例として３つの処理ユニットを連結した培養装置を示す概略斜視図である。 更に他の例として２つの処理ユニットを連結した培養装置を示す概略斜視図である。 更に他の例として２つの処理ユニットを回転体内に設けた培養装置を示す概略斜視図である。 更に他の例として３つの処理ユニットを回転体内に設けた培養装置を示す概略斜視図である。 更に他の例として２つの処理ユニットを設けた回転体を複数並べた培養装置を示す概略斜視図である。 更に他の例として処理ユニットを設けた回転体をレール上に配置した培養装置を示す概略斜視図である。 更に他の例として２つの処理ユニットを回転体内に設けた培養装置を示す概略斜視図である。 同回転体内に設けた隔壁を示す概略斜視図である。 同回転体内が回転する際の収容物の移動を示す概略斜視図である。 本発明に係る培養装置の処理ユニットの他の例を示す概略斜視図である。 処理ユニットの蓋構造部を示す概略斜視図である。 処理ユニットの回転体を示す概略斜視図である。 他の例として３つの処理ユニットを回転台に設けた培養装置を示す概略斜視図である。 更に他の例として処理ユニットを環状の回転体に設けた培養装置を示す概略斜視図である。 環状の回転体の処理ユニットの概略拡大斜視図である。 環状の回転体の処理ユニットを別構造で設けた例の概略拡大斜視図である。 更に他の例として処理ユニットを環状の回転体に設けた培養装置を示す概略斜視図である。 処理ユニットを加熱する加熱装置を示す概略斜視図である。 本発明に係る実施形態が適用される有機物質の処理方法の構成を示した概略的なフローチャートである。 電流を用いて腐敗菌数を減少させるために用いられる滅菌ユニットの概略斜視図である。 嫌気性条件下で腐敗菌の数を減少させるために用いられる滅菌ユニットを示す概略斜視図である。 光合成細菌を用いて低分子物質含量を増加させる低分子化ユニットを示す概略斜視図である。 炭酸水素カルシウムなどの固体状成分を用いた場合の固定化ユニットの一例を示す概略斜視図である。 塩酸などの液体状成分を固定化成分として用いる場合の固定化ユニットの一例を示す概略斜視図である。 好気性の光合成細菌を用いてアンモニア固定を行わせる固定化ユニットを示す概略斜視図である。 嫌気性の光合成細菌を用いてアンモニア固定を行わせる固定化ユニットを示す概略斜視図である。 麹菌及び／または麹菌由来の酵素を用いた、上記高分子有機化合物の分解を行うための一の例示的な高分子分解ユニットを示す概略斜視図である。 本発明に係る実施形態が適用される有機物質の処理方法の構成を示した概略的なフローチャートである。 嫌気性条件下で使用される一例としてのエタノール発酵ユニットを示す概略斜視図である。 好気性条件下で使用される一例としての異化反応ユニットを示す概略斜視図である。 一例としての同化反応ユニットを示す概略斜視図である。 嫌気性条件下で使用される一例としてのメタン発酵ユニットを示す概略斜視図である。 ４つの処理ユニットを互いに接続した培養装置を示す概略斜視図である。 処理ユニットを湯せん槽により加熱する際を示す概略斜視図である。 ３つの処理工程を含む大型の培養装置の一例を示す概略平面図である。 複数の回転体を含む大型の培養装置の一例を示す概略平面図である。 ３つの処理工程を含む大型の培養装置の一例を示す概略斜視図である。 ２つの処理工程を含む大型の培養装置の一例を示す概略斜視図である。 ３つの処理工程を含む大型の培養装置の一例を示す概略斜視図である。 多くの処理工程を含む大型の培養装置の一例を示す概略斜視図である。 多くの処理工程を含む大型の培養装置の一例を示す概略平面図である。 内部環境を変更可能な培養装置の他の一例を示す概略斜視図である。
符号の説明
１，２２，２６，３０，４０，４５，４８，５７，６０，７０，７９ 処理ユニット、
５，８５，１０４，１０６，１１９，１２４，１３４，１４３，１４８，１６３，１６９，１８６，１９２，２０４，２１４，２２３，２２８ 材料注入口、
６，１０３，１０７，１２５，１３５，１４４，１４７，１５１，１６４，１７０，１８７，１８９，１９２，１９５，１９６，２０７，２１６，２２５，２２７，１２４ 材料排出口、
３４ 浮き袋（浮き部）、
３６ 槽、
４１，４７，４８，５５，６２，７２，７８，２４５，２４６，２４７ 回転体、
４９ ギア、
５６ 隔壁、
５８ 扉部、
６３ 蓋構造部（環境変更部）、
６４ 昇降部（環境変更部）、
７３ 非遮光性蓋構造部（環境変更部）、
７４ 遮光性蓋構造部（環境変更部）、
７５ カーテン（環境変更部）、
９０ 加熱装置、
１０１ 滅菌ユニット（処理ユニット）、
１０２ 集積ユニット（処理ユニット）
１１５ 滅菌ユニット（処理ユニット）、
１３０ 低分子化ユニット（処理ユニット）、
１４０，１４６，１６０，１８０ 固定化ユニット（処理ユニット）、
１８０ 高分子分解ユニット（処理ユニット）、
１９０ エタノール発酵ユニット（処理ユニット）、
２００，２１０ 異化反応ユニット（処理ユニット）、
２１０ 同化反応ユニット（処理ユニット）、
２２０ メタン発酵ユニット（処理ユニット）。

Claims (40)

  1. 有機物質を格納して処理を加えるための処理ユニットを有し、当該処理ユニットを移動させることで、当該処理ユニット内の環境を変更可能な培養装置。
  2. 有機物質を格納して処理を加えるための少なくとも２つの処理ユニットを有し、
    前記処理ユニットは、有機物質を内部に注入するための材料注入口と、有機物質を外部へ排出するための材料注入口とを備え、
    異なる処理ユニット同士の材料注入口と材料排出口の間が互いに連通可能であり、当該異なる処理ユニットの位置関係が、上下に変更可能な請求項１に記載の培養装置。
  3. 前記処理ユニットは、少なくとも３つ設けられ、任意の処理ユニットを昇降させることで、任意の処理ユニットから他の任意の処理ユニットへ、選択的に有機物質を移動可能な請求項２に記載の培養装置。
  4. 前記異なる処理ユニットの一方の前記材料注入口および材料排出口の各々が、他方の前記材料排出口および材料注入口と連通可能である請求項２または３に記載の培養装置。
  5. 前記処理ユニットを収容可能で液体が入れられた槽と、
    前記処理ユニットを前記槽の液体内における浮力により昇降可能とする浮力昇降手段とを更に備えた請求項２〜４のいずれか１項に記載の培養装置。
  6. 前記浮力昇降手段は、前記処理ユニットに設けられて浮力発生用の材料が投入または排出される浮き部を有し、
    前記槽の液体内での前記浮き部への前記浮力用の材料の投入または排出により生じる浮力の変化により、前記処理ユニットを昇降可能な請求項５に記載の培養装置。
  7. 前記槽が、複数の処理ユニットを収容可能に設けられた請求項５または６に記載の培養装置。
  8. 前記槽が、各処理ユニット毎に設けられた請求項５または６に記載の培養装置。
  9. 前記浮力昇降手段は、前記処理ユニットに設けられて浮力を生じさせる浮き部と、前記処理ユニットを牽引、押圧もしくは切り離すことにより昇降させる浮力調整手段とを有する請求項５〜８のいずれか１項に記載の培養装置。
  10. 前記少なくとも２つの処理ユニットは、水平面と交差する回転面を有する回転体に、回転中心から離れて設けられる請求項２〜４のいずれか１項に記載の培養装置。
  11. 前記回転体は、外周にギアが形成されて複数設けられ、隣接する回転体同士のギアが噛み合いつつ並んで配置された請求項１０に記載の培養装置。
  12. 前記少なくとも２つの処理ユニットは、水平面と交差する回転面を有する回転体の内部に形成された空間を、隔壁で分割して形成され、当該隔壁に、一方側へのみ開閉可能で閉じた状態に付勢された扉部が設けられ、当該扉部が、前記材料注入口または材料注入部となる請求項２〜４のいずれか１項に記載の培養装置。
  13. 前記扉部は、前記隔壁の回転中心から離れた位置に設けられる請求項１２に記載の培養装置。
  14. 有機物質を格納して処理を加えるための少なくとも１つの処理ユニットと、
    回転可能に設けられ、前記処理ユニットが回転中心から離れて配置される回転体と、
    前記回転体の周囲に設けられ、当該回転体に配置されて移動する処理ユニットの内部環境を変化させる環境変更部と、を有する請求項１に記載の培養装置。
  15. 前記回転体には、少なくとも２つの処理ユニットが環状に並んで配置されて形成される請求項１１に記載の培養装置。
  16. 前記処理ユニットは開口部を有し、前記環境変更部は、前記開口部を覆うことが可能な蓋構造部である請求項１４または１５に記載の培養装置。
  17. 前記処理ユニットは、当該処理ユニットの外部の光を内部の有機材料まで透過させる非遮光性材料を含んで形成され、前記環境変更部は、前記処理ユニットを覆って遮光する遮光部である請求項１４または１５に記載の培養装置。
  18. 前記環境変更部は、前記処理ユニットを加熱する加熱手段である請求項１４または１５に記載の培養装置。
  19. 前記回転体が少なくとも２つ設けられ、当該回転体同士で、有機物質を移動可能な請求項１４〜１８のいずれか１項に記載の培養装置。
  20. 前記処理ユニットには、外部または他の回転体の処理ユニットとの間で有機物質を移動させるために上下に移動可能なダクトが設けられる請求項１４〜１９のいずれか１項に記載の培養装置。
  21. 有機物質を格納して処理を加えるための処理ユニットを有し、当該処理ユニットを移動させることで、当該処理ユニット内の環境を変更させる培養方法。
  22. 有機物質を内部に注入するための材料注入口および有機物質を外部へ排出するための材料注入口が設けられ、前記有機物質を格納して処理を加えるための少なくとも２つの処理ユニットを設け、異なる処理ユニット同士の材料注入口と材料排出口の間を連通させて当該異なる処理ユニットの一方を上昇または下降させることで、前記異なる処理ユニットの上下の位置関係を変更し、有機材料を材料排出口側から材料注入口側へ移動させる請求項２１に記載の培養方法。
  23. 前記処理ユニットを少なくとも３つ設け、任意の処理ユニットを昇降させることで、任意の処理ユニットから他の任意の処理ユニットへ、選択的に有機物質を移動させる請求項２２に記載の培養方法。
  24. 前記異なる処理ユニットの一方の前記材料注入口および材料排出口の各々を、他方の前記材料排出口および材料注入口と連通可能とし、当該異なる処理ユニットの間で有機材料を移動させる請求項２２または２３に記載の培養方法。
  25. 前記処理ユニットを液体が入れられた槽に収容し、前記処理ユニットを前記槽の液体内における浮力により昇降可能させる請求項２２〜２４のいずれか１項に記載の培養方法。
  26. 前記処理ユニットに設けられて浮力発生用の材料の投入および排出が可能な浮き部に当該材料を投入もしくは排出することで、前記槽の液体内で前記処理ユニットの浮力を変化させて、当該処理ユニットを昇降させる請求項２５に記載の培養方法。
  27. 前記槽を、複数の処理ユニットを収容可能に設けた請求項２５または２６に記載の培養方法。
  28. 前記槽を、各処理ユニット毎に設けた請求項２５または２６に記載の培養方法。
  29. 前記槽の液体内で浮力を有する処理ユニットを、牽引、押圧もしくは切り離すことにより昇降させる請求項２５〜２８のいずれか１項に記載の培養方法。
  30. 前記少なくとも２つの処理ユニットを、水平面と交差する回転面を有する回転体に回転中心から離して設け、当該回転体を回転させることで、前記処理ユニットを昇降させる請求項２２〜２４のいずれか１項に記載の培養方法。
  31. 外周にギアが形成された前記回転体を複数設け、隣接する回転体同士のギアを噛み合わせつつ並べることで、前記複数の回転体を同時に回転させる請求項３０に記載の培養方法。
  32. 前記少なくとも２つの処理ユニットを、水平面と交差する回転面を有する回転体の内部に形成された空間を隔壁で分割して形成し、当該隔壁に、一方側へのみ開閉可能で閉じた状態に付勢された扉部を設け、前記回転体を回転させることで有機物質を格納した処理ユニットを上方へ移動させて、前記扉部を有機物質の重量により開いて有機物質を移動させる請求項２２〜２４のいずれか１項に記載の培養方法。
  33. 前記扉部を、前記隔壁の回転中心から離れた位置に設け、前記回転体を回転させることで傾く隔壁によって有機物質を処理ユニット内で移動させて、当該有機物質が前記扉部に達する際に、有機物質の重量により扉部を開いて有機物質を移動させる請求項３２に記載の培養方法。
  34. 有機物質を格納して処理を加えるための少なくとも１つの処理ユニットを、回転可能な回転体に回転中心から離れて配置し、当該回転体を回転させることで、前記回転体の周囲に設けられる環境変更部により前記処理ユニットの内部環境を変化させる請求項２１に培養方法。
  35. 前記回転体に、少なくとも２つの処理ユニットを環状に並んで配置し、前記環状に並ぶ処理ユニットの処理を連続して順次行う請求項３４に記載の培養方法。
  36. 前記処理ユニットに設けられる開口部を、前記環境変更部である蓋構造部により覆うことで、前記処理ユニット内の環境を、好気性環境から嫌気性環境へ変更する請求項３４または３５に記載の培養方法。
  37. 前記処理ユニットの、当該処理ユニットの外部の光を内部の有機材料まで透過させる非遮光性材料を含む部位を、前記環境変更部である遮光性の遮光部により覆うことで、前記処理ユニット内の環境を、非遮光環境から遮光環境へ変更する請求項３４または３５に記載の培養方法。
  38. 前記処理ユニットを、前記環境変更部である加熱手段により加熱することで、前記処理ユニット内の温度を変更する請求項３４または３５に記載の培養方法。
  39. 前記回転体を少なくとも２つ設け、当該回転体同士で、有機物質を移動させる請求項３４〜３８のいずれか１項に記載の培養方法。
  40. 前記処理ユニットには、外部または他の回転体の処理ユニットとの間で有機物質を移動させるために上下に移動可能なダクトが設けられる請求項３４〜３９のいずれか１項に記載の培養方法。
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