JP2010131528A - 生分解性樹脂成形体を含む有機系廃棄物の処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】生分解性樹脂成形体を含む有機系廃棄物を、生分解性樹脂成形体を分解する酵素および/または酵素を生成する微生物を添加して可溶化を行う工程と、可溶化された分解物で発酵を行う工程と、発酵生成物を回収する工程、からなる生分解性樹脂を含む有機系廃棄物の処理方法を提供する。
【選択図】図1
Description
そこでプラスチックとして生分解性樹脂を用い、有機系廃棄物と同時に分解させる方法が考案されている(特許文献1〜4)。水分をほとんど含まない生分解性樹脂は発酵処理において、投入量に対するバイオガス回収量の増加が見込まれる利点がある。しかしながら生分解性樹脂の酵素との接触による生分解速度は極めて遅いため、分解を促進する工程を必要とする。例えば、アルカリ分解工程(特許文献1)、120℃〜250℃の加水分解工程(特許文献2)、紫外線またはオゾンガス照射工程(特許文献3)が挙げられる。これらの工程を用いることは設備規模、エネルギー消費量、環境負荷が大きく、生分解性樹脂成形体を含む有機系廃棄物の適切でかつ簡易的な処理方法ではない。また生分解性樹脂の分解を促進する工程を含まず、酵素で分解する処理方法も考案されている(特許文献4)。しかしながら、生分解性プラスチックとして使用されているポリカプロラクトンは、分解性が早く且つ耐熱性などの物性が極めて低いので生分解性樹脂成形体、例えば食品容器やトレイ等として用いるには充分に満足できるものではない。
前記処理方法において、
1.生分解性樹脂成形体が、分解促進剤をブレンドした易分解性樹脂成形体である、
2.生分解性樹脂がポリ乳酸である、
3.分解促進剤が0.005g/mlの濃度で水に溶解させたときのpHが2以下の酸を放出する、
4.分解促進剤がポリオキサレートである、
5.可溶化を行う工程において、可溶化分解液がpH8以下で、且つ、酵素と、中和剤、有機溶媒のいずれか1種以上を含む
6.可溶化分解液に用いる酵素がプロテアーゼ、リパーゼ、クチナーゼ、セルラーゼ、エステラーゼの少なくとも1種以上である、
7.可溶化分解液中には該分解液に対して非相溶な中和剤が含有している、
8.非相溶中和剤が炭酸カルシウムまたはキトサンである、
9.可溶化分解液に用いる有機溶媒のSP値が8.5未満であるか又は11.5を超える値であり、前記分解液中の有機溶媒の含有率(体積含率)が1%よりも多く15%未満である、
10.有機溶媒がエタノールである、
11.分解促進剤を含有した結晶化ポリ乳酸樹脂成形体が10℃/分で昇温させたDSC測定において130〜160℃に発熱ピークを有する、
12.可溶化を行う工程の温度が20℃以上50℃以下である、
13.生分解性樹脂成形体を含む有機系廃棄物に、前処理で水熱処理および/または熱処理を施す工程を有する、
14.発酵生成物が水素発酵、メタン発酵、エタノール発酵の少なくとも1種以上を含む、
ことが好適である。
例えば、樹脂の種類に応じた数の押出機を用いて、多層多重ダイを用いて押出成形を行うことで多層フィルム、多層シート、多層パリソン又は多層パイプ等が成形できる。また、樹脂の種類に応じた数の射出成形機を用いて、同時射出法や逐次射出法等の共射出成形によりボトル成型用の多層プリフォームを製造することができる。このような多層フィルム、パリソン、プリフォームをさらに加工することにより、本発明の処理方法に用いられる生分解性樹脂成形体を得ることができる。
フィルム等の包装材料は、種々の形態のパウチや、トレイ・カップの蓋材として用いることができる。パウチとしては、例えば、三方又は四方シールの平パウチ類、ガセット付パウチ類、スタンディングパウチ類、ピロー包装袋等が挙げられる。製袋は公知の製袋法で行うことができる。また、フィルム又はシートを、真空成形、圧空成形、張出成形、プラグアシスト成形等の手段に付することにより、カップ状、トレイ状等の包装容器が得られる。
また、パリソン、パイプ又はプリフォームを一対の割型でピンチオフし、その内部に流体を吹込むことにより容易にボトルやチューブを成形できる。また、パイプ、プリフォームを冷却した後、延伸温度に加熱し、軸方向に延伸すると共に、流体圧によって周方向にブロー延伸することにより、延伸ブローボトル等が得られる。
結晶化度=(ΔHm-ΔHc)/135×100
(ΔHmは融解の吸熱量(mJ/mg)、ΔHcは昇温時における結晶化の発熱量(mJ/mg)を表す。水熱処理および/または熱処理後に結晶化度を20%未満に抑える方法としては、例えば処理後に急冷する方法がある。
本発明に使用される加水分解酵素としては、一般に生分解性樹脂を分解するものであれば特に限定はされず、当業者が任意のものを使用することができる。このような酵素としては例えばプロテアーゼ、セルラーゼ、クチナーゼ、リパーゼ等が挙げられ、これらの酵素は固定化していても固定化していなくてもよい。例えば和光純薬工業株式会社製のプロテアーゼKを使用することが可能である。酵素反応液に添加する酵素の量は、酵素の種類、フィルムの量等を基準として当業者が適宜決定することが可能であり、特に限定されるものではないが、例えばTritirachium album由来ProteinaseK(和光純薬工業株式会社製)の粉末を使用する場合、分解する生分解樹脂1mgに対して1〜10μg、好ましくは5〜8μgの量で使用することができる。
また微生物を入れ、その菌体外酵素を用いてもよく、その微生物が必要とする培地成分や栄養成分が添加されていてもよい。
本発明における発酵工程は、一般に有機系廃棄物を発酵させるものであれば特に限定はされず、回収したい発酵生成物に応じて当業者が任意のものを使用することができるが、例えばメタン発酵、水素発酵、エタノール発酵、乳酸発酵、アセトン・ブタノール発酵等有機物の生分解法が挙げられる。例えばメタン発酵は有機系廃棄物を嫌気発酵させ、バイオガスを得るもので、その中に存在するメタンガスを回収利用することができる。
2 有機廃棄物
3 可溶化槽
4 発酵槽
5 精製装置
Claims (15)
- 生分解性樹脂成形体を含む有機系廃棄物を、生分解性樹脂成形体を分解する酵素および/または酵素を生成する微生物を添加して可溶化を行う工程と、可溶化された分解物で発酵を行う工程と、発酵生成物を回収する工程、を有する生分解性樹脂を含む有機系廃棄物の処理方法。
- 生分解性樹脂成形体が、分解促進剤をブレンドした易分解性樹脂成形体である請求項1に記載の有機系廃棄物の処理方法。
- 生分解性樹脂がポリ乳酸である請求項1又は2に記載の処理方法
- 分解促進剤が0.005g/mlの濃度で水に溶解させたときのpHが2以下の酸を放出する請求項2又は3に記載の有機系廃棄物の処理方法。
- 分解促進剤がポリオキサレートである請求項4に記載の有機系廃棄物の処理方法。
- 可溶化を行う工程において、可溶化分解液がpH8以下で、且つ、酵素と、中和剤、有機溶媒のいずれか1種以上を含む請求項1〜5のいずれかに記載の有機系廃棄物の処理方法。
- 可溶化分解液に用いる酵素がプロテアーゼ、リパーゼ、クチナーゼ、セルラーゼ、エステラーゼの少なくとも1種以上である請求項6に記載の有機系廃棄物の処理方法。
- 可溶化分解液中には該分解液に対して非相溶の中和剤を含有している請求項6又は7に記載の有機系廃棄物の処理方法。
- 非相溶の中和剤が炭酸カルシウムまたはキトサンである請求項8に記載の有機系廃棄物の処理方法。
- 可溶化分解液に用いる有機溶媒のSP値が8.5未満であるか又は11.5を超える値であり、前記分解液中の有機溶媒の含有率(体積含率)が1%よりも多く15%未満である請求項6〜9のいずれかに記載の有機系廃棄物の処理方法。
- 有機溶媒がエタノールである請求項10に記載の有機系廃棄物の処理方法
- 分解促進剤を含有した結晶化ポリ乳酸樹脂成形体が10℃/分で昇温させたDSC測定において130〜160℃に発熱ピークを有する請求項2〜11のいずれかに記載の有機系廃棄物の処理方法。
- 可溶化を行う工程の温度が20℃以上、50℃以下である請求項1〜12のいずれかに記載の有機系廃棄物の処理方法。
- 生分解性樹脂成形体を含む有機系廃棄物に、前処理で水熱処理および/または熱処理を施す工程を有する請求項1〜13のいずれかに記載の有機系廃棄物の処理方法。
- 発酵生成物が水素発酵、メタン発酵、エタノール発酵の少なくとも1種以上を含む請求項1〜14のいずれかに記載の有機系廃棄物の処理方法。
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