JP2012525507A - コート紙製品をリサイクルするためのプロセスおよび装置 - Google Patents

Abstract

コート紙コップなどのコート紙製品を利用するための方法および装置を提供する。最終産物は、高エネルギー密度を有するバイオ燃料を含む。バイオ燃料は、石炭または他の燃料と混合することができ、良好な結合特性を有し得る。いくつかの実施形態では、ＨＭＦなどの有用な化学物質が生成される。この方法は、酸性条件の下、比較的穏やかな温度および圧力での加熱処理を含む。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２００９年４月３０日に出願された「コート紙製品をリサイクルするためのプロセスおよび装置」と題する米国特許出願第６１／１７４４６６号（参照により本明細書に組み込まれる）について優先権を主張する。米国のために、本出願は、２００９年４月３０日に出願された「コート紙製品をリサイクルするためのプロセスおよび装置」と題する米国特許出願第６１／１７４４６６号（参照により本明細書に組み込まれる）について米国特許法第１１９条の下での恩典を主張する。

技術分野
本発明は、紙のリサイクルに関し、より詳細には、コート紙製品をリサイクルするための方法および装置に関する。

紙製品は様々な用途において使用される。例えば、包装材料、紙コップ、食品または飲料用容器などではプラスチックコーティングが使用される。これらの製品でプラスチックコーティングは、耐水性を付与し、湿潤強度を向上することができる。プラスチックコート紙製品（例えば、熱い飲料用のコップおよび食品包装紙）は、コーティングが現在のリサイクル技術と適合しないために、しばしばリサイクルのプログラムから除外される。このことは埋め立て地にたまるゴミを増やしている。

コート紙製品をリサイクルして使用可能な産物とする方法が必要である。本発明の態様は、この要求に対処する方法および装置を提供する。

本発明の一態様は、コート紙製品をリサイクルする方法を提供する。この方法は、コート紙製品を分解してパルプにする工程を含む。パルプは塩基性溶液中で加熱され、冷却および脱水して脱コートパルプとコーティング微粒子を含んだ混合物が得られる。この混合物はその後、酸性条件下で加熱され、固形残留物と使用可能な化学物質が生成される。固形残留物と使用可能な化学物質は分離してもよい。

固形残留物は優れたエネルギー密度を有し、石炭または他の燃料に代わる環境に優しい代替燃料として使用することができる。固形残留物のエネルギー密度は約２７〜３０ＧＪ／トン（Tonne）でありうる。固形残留物は燃料として使用するためにペレット化することができ、石炭または他の燃料をペレット化するときの結合剤として使用することができ、および／または、石炭または他の燃料と混合して混合燃料を提供することができる。

図面を参照して以下の詳細な説明を熟読することにより、上記の例示的な態様および実施形態の他に、さらなる態様および実施形態が明らかになるであろう。
添付の図面は本発明の非限定的な実施形態を示す。

本発明の一実施形態に係るブロック工程図である。 図１の分解工程のための１つの可能な構成を示すブロック工程図である。 図１の分離工程のための１つの可能な構成を示すブロック工程図である。 図１の変換工程のための１つの可能な構成を示すブロック工程図である。 図１の生成物分離工程のための１つの可能な構成を示すブロック工程図である。 一実施形態に係るバッチモード装置の概略図である。 一実施形態に係る連続モード装置の概略図である。

本発明のより完全な理解を与えるために、以下の説明を通して具体的な詳細を述べる。ただし、本発明はこれらの詳細なしで実施することができる。他の例では、不必要に開示がわかりにくくなるのを避けるために、よく知られている構成要素については図示していないか、あるいは詳細に記載していない場合がある。したがって、これらの説明および図面は、制限的な意味ではなく例示的な意味で考えられるべきである。

本発明は、コート紙製品をリサイクルして使用可能な産物、例えば使用可能な化学物質および固形残留物にするための方法および装置を提供する。本発明はまた、使用可能な化学物質および固形残留物を生成する方法を提供する。コート紙製品は、プラスチックコート紙製品、例えば飲料コップ、ファストフード包装紙、紙皿、持ち帰り用食品用の紙袋、コート段ボール、幼児用おむつ、およびそれらの組み合わせなどを含み得る。

ポリエチレンはポリコートとも呼ばれ、コート紙製品で一般的に使用されるプラスチックコーティングである。ポリコートは耐水性を付与し、湿潤強度を向上することができる。ただし本発明の方法は、ポリエチレンコート紙、さらにはプラスチックコート紙に制限されるものでなく、ワックス、ラッカー、ニス、接着剤およびホットメルトなどの様々なコーティングと共に使用することができる。この方法は、ほとんどのコート紙製品と共に使用することができ、この場合、個々の繊維はプラスチックまたは疎水性マトリクスに埋め込まれていない。

図１は、本発明の一実施形態に係る方法１０のブロック図を示す。コート紙製品は分解工程２０に供されて、パルプが形成される。その後、パルプは分離工程４０に供されて、脱コートパルプとコーティング微粒子を含んだ混合物が形成される。この混合物は変換工程６０に供されて、ここで脱コートパルプおよびコーティング微粒子が使用可能な産物に変換される。生成物分離工程８０において、使用可能な産物は分離されても、また必要に応じて精製されてもよく、有用な最終産物が提供される。

分解工程２０は、コート紙製品中の紙を分解し、少なくとも部分的にパルプ化するように作用する。得られたパルプは、いくらかのコーティングと接着している完全なセルロース繊維、いくらかのコーティングと接着している破損したセルロース繊維、脱コートセルロース繊維、コート紙粒子、またはこれらの組み合わせを含んでもよい。分離段階４０は、セルロース繊維または紙とコーティングの間の接着を少なくとも部分的に破壊するように作用し、脱コートパルプとコーティング微粒子を含んだ混合物が得られる。脱コートパルプは、いくらかのコーティングと接着しているセルロース繊維、脱コートセルロース、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。

コート紙製品の紙は、主にセルロース繊維からなるものであってもよい。ただし、ヘミセルロース繊維などの他の種類の繊維が存在していてもよい。本発明の一実施形態では、コート紙製品は木質繊維から形成される。また、本発明は、他の種類の繊維から形成された紙を用いて実施することができる。例えば、コート紙製品は、綿、亜麻（linen）、麻、竹、ジュート、バガス、わら、エスパルト（esparto）、またはこれらの組み合わせから形成され得る。

図２は、可能な分解工程２０を示すブロック図である。コート紙製品１０２は、分解段階２４において水中で分解してもよく、パルプ１０６を含んだパルプ−水スラリー１０４が生成される。分解段階２４は、コート紙製品１０２を水中で崩壊（disintegrate）すなわちパルプ化することを含んでもよい。それに加えてあるいはその代わりに、分解段階は、コート紙製品１０２を破砕（shredding）、引き裂き（tearing）、切断（cutting）、摩砕（grinding）、粉砕（milling）、細断（chopping）、叩解（beating）、水ジェットへの曝露、またはこれらの組み合わせのような他の機械的プロセスを用いて分解することを含んでもよい。必要に応じて、パルプ−水スラリー１０４は脱水段階２６において脱水させることができ、パルプ１０６が得られる。

分解段階２４では、コート紙製品１０２を分解するために粉砕機（disintegrator）を使用してもよい。一実施形態では、コート紙製品１０２を水中で撹拌することにより、コーティングが接着しているセルロース繊維、脱コートセルロース繊維、コート紙粒子、またはそれらの組み合わせを崩壊および分散させるために、パルパー（pulper）が使用される。パルパーは、水ジェットパルパー、ハイドロパルパー、または別の種類のパルパーを含み得る。他の実施形態では、他の種類の粉砕機、例えばチョッパー（chopper）、コミニュータ（comminutor）、グラインダー（grinder）、ミル（mill）、シュレッダー（shredder）および水ジェットが使用される。

パルプ１０６は、いくらかのコーティングと接着している完全なセルロース繊維、いくらかのコーティングと接着している破損したセルロース繊維、脱コートセルロース繊維、コート紙粒子、またはこれらの組み合わせを含み得る。一実施形態において、コート紙製品は、水を含んだ小さなコート紙粒子にまでコート紙製品を変えるのに十分な時間の間、分解段階２４で撹拌される。一実施形態において、分解段階２４は周囲温度および圧力で実施される。

パルプ１０６の特性は多くの因子、例えばコート紙製品の紙を製造する際に用いた繊維の供給源およびパルプの精製方法に依存し得る。パルプ１０６の特性はまた、分解段階２４で使用される装置およびパラメータに依存し得る。この方法は、種々の平均繊維長を有するセルロース繊維からなるコート紙製品と共に使用してもよい。

必要に応じて行われる脱水段階２６において、パルプ−水スラリー１０４は濃縮すなわち脱水される。一実施形態において、パルプ−水スラリー１０４は、例えば１％から５％ＡＤの希薄な濃度（consistency）を有する。この実施形態において、パルプ−水スラリー１０４は脱水して３０％から５０％ＡＤの範囲の濃度のパルプ１０６が得られる。必要に応じて行われる脱水段階２６において、パルプ−水スラリー１０４を脱水するためには、多くの異なる種類の脱水アセンブリのいずれかを使用してもよい。例えば、脱水アセンブリは、重力濃縮機（thickener）またはデッカー（decker）、あるいはスラッシャー（slusher）、抽出機（extractor）、フィルター、またはこれらの組み合わせを含んでもよい。

図３は、可能な分離工程４０を示すブロック工程図である。加熱段階４２において、パルプ１０６は、脱コートパルプとコーティング微粒子のスラリー１１２を生成させるのに十分な時間の間、塩基性（すなわちアルカリ）条件で加熱される。必要に応じて、加熱後にはスラリー１１２が冷却段階４４で冷却される。その後、スラリー１１２は脱水段階４６で脱水され、塩基性溶液１１０’が除去されて脱コートパルプとコーティング微粒子１１６が残る。塩基性溶液１１０’は加熱段階４２に再循環してもよく、脱コートパルプとコーティング微粒子のスラリー１１２をさらに処理する。必要に応じて、脱水段階４６の後には脱コートパルプおよびコーティング微粒子１１６を洗浄段階４８で洗浄してもよい。

加熱段階４２において、パルプ１０６は塩基性条件で加熱される。一例として、塩基性条件は、パルプ１０６を加える前か同時か後に塩基性溶液１１０を容器に加えることにより行うことができる。塩基性溶液１１０は、水酸化物（例えば水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウム）などの水溶性塩基を含み得る。一実施形態において、塩基性溶液１１０は水酸化ナトリウムを含む。パルプ１０６のスラリーは塩基性溶液中で１０を超えるｐＨを有してもよい。一実施形態において、パルプ１０６のスラリーは塩基性溶液中で１３〜１４の範囲のｐＨを有する。

分離段階４０における加熱段階４２は、パルプ１０６中のコート繊維またはコート紙粒子におけるセルロース繊維とコーティングの間の接着を少なくとも部分的に破壊するように作用する。ポリコート紙製品を使用する一実施形態では、塩基性条件でパルプ１０６を加熱することによりセルロース繊維の膨潤を引き起こし、ポリコートと繊維との間の接着を破壊し、脱コートパルプおよびコーティング微粒子が得られる。ポリコート紙製品から生じるコーティング微粒子は、１〜５ｍｍの範囲の平均長さおよび約１ｍｍの平均直径を有していてもよい。好ましくは、パルプ１０６のスラリーは、セルロース繊維とコーティングの間のほとんどの接着を破壊するのに十分な温度と圧力で十分な時間の間、塩基性溶液中で加熱される。終了の時点は、スラリー中のコーティング微粒子が小粒子を形成することにより知ることができる。

一実施形態において、パルプのスラリーは、２気圧から５気圧の範囲の圧力で１２５℃を超える温度にまで塩基性溶液中で加熱され、この温度および圧力で適当な時間、例えば３０分間保持される。塩基性溶液中のパルプ１０６のスラリーは圧力容器内で加熱してもよい。

必要に応じて、得られた脱コートパルプとコーティング微粒子のスラリー１１２は冷却してもよく、脱水段階４６および必要に応じて洗浄段階４８に供する前に冷却させてもよい。例えば、スラリー１１２は５０℃未満にまで冷却してもよい。

脱水段階４６において、スラリー１１２は濃縮すなわち脱水される。一実施形態において、スラリー１１２は１％から１０％ＡＤの範囲の濃度を有する。この実施形態において、スラリー１１２は脱水され、３０％から５０％ＡＤの範囲の濃度を有する脱コートパルプおよびコーティング微粒子１１６が得られる。脱水段階４６でスラリー１１２を脱水するためには、多くの異なる種類の脱水アセンブリを使用することができる。例えば、脱水アセンブリは、重力濃縮機またはデッカー、あるいはスラッシャー、抽出機、フィルター、またはこれらの組み合わせを含んでもよい。

洗浄段階４８は、種々の適当な洗浄またはすすぎ（rinse）のプロセスのいずれかを含んでもよい。一実施形態において、洗浄段階４８では、パルプのすすぎと濾過が行われる。いくつかの実施形態において、回転真空洗浄機、圧力洗浄機および／または希釈／抽出装置のような洗浄アセンブリを使用してもよい。必要に応じて、洗浄段階４８は多段階のプロセスであってもよい。

図４は、可能な変換工程６０のブロック工程図である。脱コートパルプおよびコーティング微粒子１１６は、変換段階７０に供する前に再湿潤化段階６２で水と混合させてもよい。あるいは、脱コートパルプおよびコーティング微粒子１１６は、変換段階７０で湿潤化される。変換段階７０において、脱コートパルプとコーティング微粒子１１６のスラリーは、固形残留物と使用可能な化学物質の混合物を生成するのに十分な時間の間、酸性条件で加熱される。必要に応じて、この混合物は冷却してもよいし、冷却段階７２で冷却させてもよい。

必要に応じて、変換段階７０の前に、脱コートパルプとコーティング微粒子１１６のスラリーは、中和段階６４に供されてもよい。中和段階６４の一例では、二酸化炭素などの弱酸ガス１２０の泡を脱コートパルプとコーティング微粒子のスラリーに通して放出または散布し、分離工程４０から残っている塩基の少なくともいくらかを中和する。中和段階６４の別の例では、スラリーを弱酸溶液と混合する。必要に応じて、中和段階６４の後に、脱水段階６６、洗浄段階６７および再湿潤化段階６８を続け、その後に変換段階７０を続けてもよい。

変換段階７０において、脱コートパルプとコーティング微粒子１１６のスラリーは酸性条件で加熱される。一例として、酸性条件は、脱コートパルプとコーティング微粒子１１６のスラリーを加える前か同時か後に一以上の酸１２２を容器に加えることにより行うことができる。一以上の酸１２２は、硫酸や塩酸などの水溶性の酸を含み得る。ただし、所望とする産物に応じて、他の酸、例えば、マレイン酸、マロン酸および／またはシュウ酸のような弱有機酸を使用してもよい。脱コートパルプとコーティング微粒子１１６のスラリーは５未満のｐHを有し、いくつかの実施形態では２未満のｐＨを有してもよい。一実施形態において、脱コートパルプとコーティング微粒子１１６のスラリーは０〜２の範囲のｐＨを有する。酸性条件を達成するために使用され得るその他の酸としては、例えば、リン酸、硫酸、塩酸または臭化水素酸などのその他の強酸、あるいは炭酸（Ｈ_２ＣＯ_３）、ギ酸、酢酸、シュウ酸、マレイン酸、リンゴ酸、マロン酸などのその他の弱酸が挙げられる。いくつかの実施形態において、炭酸は、例えばＣＯ_２ガスをスラリーに通して散布するなど、ＣＯ_２をスラリーと接触させることにより提供される。

変換段階７０は、脱コートパルプのセルロース繊維中の糖分子間のグリコシド結合を破壊するように作用し、糖類１２４ｄが得られる。変換段階７０のいくつかの実施形態では、糖類１２４ｄのいくらかまたはすべてが分解され、他の使用可能な化学物質、例えば、レブリン酸、ギ酸および／または５−ヒドロキシメチルフルフラールが得られる。変換段階７０はまた、コーティング微粒子を分解するように作用し、フミン（humin）を含んだ固形残留物１２４ｂが得られる。

好ましくは、脱コートパルプとコーティング微粒子１１６のスラリーは、セルロース中のグリコシド結合の実質的にすべてを破壊するのに十分な温度と圧力で十分な時間の間、酸性条件下で加熱される。一実施形態において、スラリーは１未満のｐＨにまで酸性化され、５気圧から３０気圧の範囲の圧力で１７５℃を超える温度にまで加熱され、この温度および圧力で適当な時間、例えば３０分から４時間の間保持される。変換段階７０において、脱コートパルプとコーティング微粒子１１６のスラリーは圧力容器内で加熱してもよい。

必要に応じて、得られた使用可能な化学物質と固形残留物の混合物１２４は冷却してもよく、さらなる処理の前に冷却段階７２で冷却させてもよい。一実施例において、混合物１２４は生成物分離工程８０の前に５０℃未満にまで冷却される。

図５は、一例の生成物分離工程８０のためのブロック工程図である。酸の中の使用可能な化学物質および固形残留物の混合物１２４は濾過段階で濾過され、固形残留物１２４ｂが除去される。固形残留物１２４ｂは、フミンおよび／または他のポリマー炭素化合物を含んでもよい。フミンは、炭素、水素および酸素から構成される固体のポリ炭素である。フミンおよび同様のポリ炭素材料は、優れた高エネルギー燃料になる。酸素の存在は、そのような燃料がクリーンに燃焼するのを助ける。一実施形態において、固形残留物１２４ｂは乾燥してペレット化され、固体燃料が生成される。あるいは、固形残留物１２４ｂは乾燥して石炭と共にペレット化することができ、石炭に似た燃料が生成される。

酸の中の使用可能な化学物質を含んだ得られた溶液は、生成物分離段階８４に供してもよく、糖類１２４ｄ、有機化合物１２４ｃおよび酸１２０’に分離される。一実施形態において、糖類１２４ｄはグルコースを含む。グルコースは使用／販売用に抜き取られてもよい。また、グルコースは発酵させてもよく、生成するエタノールは使用／販売用に抜き取られてもよい。有機化合物１２４ｃは、レブリン酸、ギ酸、および／または５−ヒドロキシメチルフルフラールなどの一以上の有機化合物を含んでもよい。これらの有機化合物は分離されてもよく、使用／販売用に例えば工業用化学物質として抜き取られてもよい。必要に応じて、一以上の使用可能な産物を精製してもよい。酸１２０’は分離して変換段階７０に再循環させてもよく、より多くの使用可能な化学物質および固形残留物が生成される。

使用可能な化学物質は、多くの異なる分離技術のいずれか、例えばカラムクロマトグラフィー、溶媒抽出、または高速液体クロマトグラフィーにより分離してもよい。
本発明の一例の実施形態として、５０ｇのコート紙製品を１Ｌの水とハイドロパルパー内で混合し、５％ＡＤの濃度を有するパルプ−水スラリーを生成する。その後、パルプ−水スラリーを脱水してパルプが生成される。

その後、パルプを０．２５モルの水酸化ナトリウム溶液と、１０〜２０部の水酸化ナトリウム溶液に対して１部のパルプの比で圧力容器内で混合する。水酸化ナトリウム溶液の量は、すべてのパルプが確実に浸漬されるのに十分なものである。容器を密閉し、加熱中に溶液が沸騰してなくならないようにする。

圧力容器は約１２５〜１７５℃の範囲の温度にまで加熱され、この温度で適当な時間（例えば１２５℃で３０分間）保持される。容器はその後、５０℃未満にまで冷却される。容器を開封し、真空濾過により溶液を除去する。必要に応じて、溶液を再構成し、より多くのパルプを処理するために再循環する。その後、脱コートパルプを水ですすぐ。

洗浄した脱コートパルプおよびコーティング微粒子はその後、０．５〜１Ｌの水と圧力容器内で混合される。水の中の洗浄した脱コートパルプおよびコーティング微粒子のスラリーはその後、二酸化炭素の散布を受け、残りの水酸化物が中和される。その後、塩酸や硫酸などの水溶性の強酸を添加してｐＨを４または５未満（いくつかの実施形態では２未満）とする。いくつかの実施形態では、ｐＨは、二酸化炭素との接触（これにより炭酸が生じる）により、満足に低い値とされる。これにより、一つの容器内で完全なプロセスを行うことが容易となる（「ワンポット」プロセス）。

圧力容器はその後、密閉され、適切な保持時間、例えば３０分〜４時間にわたり１７５℃を超える温度、例えば２００℃にまで加熱される。終了の時点は、セルロースの繊維の塊が消失したりフミンが微粒子の沈殿物を形成したりするのを目にすることにより知ることができる。圧力容器はその後、５０℃未満にまで冷却される。

固形残留物は、真空濾過により使用可能な化学物質から分離させられる。固形残留物はフミンまたはポリマー炭素化合物を含んでいてもよい。固形残留物は、乾燥して固体燃料としてペレット化することができる。あるいは、固形残留物は乾燥して石炭と共にペレット化することができ、石炭に似た燃料が生成される。この石炭に似た燃料は、ＨＭＦおよびグルコース誘導体からなるポリ炭素ポリマーを含んでもよい。そのような燃料は２７〜３０ＪＧ／トンの優れたエネルギー密度および良好な燃焼特性を有することができる。

所望とする最終産物が固体燃料である場合、少なくともいくつかの用途でプラスチックの小粒子が固体燃料の成分として好ましくない可能性があることから、加熱工程４２を必要に応じて実施する。別の実施形態では、パルプ化原料を反応器に入れ、かつ、パルプ化原料を通してＣＯ_２を通気するか、パルプ化原料に酸を添加するか、あるいはその両方を行う。反応器はその後、適当な温度（例えば少なくとも１８０℃、典型的には１８０℃〜２５０℃または３００℃の範囲の温度）にまで加熱される。望ましい温度は、加熱前のパルプ化原料のｐＨや処理完了までに許される時間などの因子に依存する。酸性が強いほど（すなわちｐＨが低いほど）、必要な温度は低くなる。温度が高いほど、処理時間は短くなる。

例えばＣＯ_２をパルプスラリーに通して通気させてもよく、３〜４のｐＨが得られる。反応器はその後、密閉され、１時間にわたり２２０℃にまで加熱され、小さなプラスチックコーティング粒子（例えばｌ〜２ｍｍ片）が存在する固体バイオ燃料材料が生成される。バイオ燃料（プラスチックを含む）は適切な濾過により分離してもよく、乾燥および圧縮してペレット、ブリケットなどにされる。

使用可能な化学物質は、グルコース、有機化合物および酸を分離するために処理される。生成した有機化合物は、レブリン酸、ギ酸、および／または５−ヒドロキシメチルフルフラールを含んでいてもよい。これらの化合物は分離および精製した後に販売または使用されてもよい。グルコースは精製して販売または使用されてもよいし、あるいは例えばサッカロミセス・セレビシエ（Saccharomyces cerevisiae）を用いて発酵させてエタノールとしてもよい。

図６は、一実施形態に係るバッチモード装置の概略図である。コート紙製品１０２を分解段階２４’においてパルパーに入れて、コート紙粒子をほとんど含まないパルプに分解するのに十分な時間、コート紙製品１０２を撹拌する。パルプは、加熱段階４２’で圧力容器にパイプ輸送される。制御装置９０はパルプスラリーのｐＨをモニタし、ｐＨが１０未満となった場合には塩基１１０の添加をもたらす。制御装置９０はまた、パルプスラリーの温度および圧力をそれぞれ、１２５〜１７５℃および１．５〜５気圧の範囲で維持する。パルプは、セルロース繊維とコーティングの間の大部分の接着を破壊するのに十分な時間、加熱段階４２’の容器内に存在する。

加熱段階４２’から、脱コートパルプとコーティング微粒子のスラリーは、脱水段階４６’の脱水アセンブリにパイプ運搬される。塩基性溶液１１０’が脱コートパルプおよびコーティング微粒子から除去され、再構成されて加熱段階４２’に再循環される。あるいは、パルプは加熱段階４２’の前に脱水されてもよく、塩基性溶液１０’をほとんどあるいは全く再構成しないで再循環してもよい。

脱コートパルプおよびコーティング微粒子は、変換段階７０’の圧力容器内にパイプ運搬される。酸１２２は圧力容器内にパイプ運搬され、脱コートパルプおよびコーティング微粒子を再湿潤化し、酸性条件を作り出す。制御装置９２は変換段階７０’の圧力容器のｐＨ、温度および圧力をモニタする。ｐＨが２を超えて上昇すると、制御装置９２は酸１２２の添加をもたらす。制御装置９２は脱コートパルプとコーティング微粒子のスラリーの温度および圧力をそれぞれ、１７０〜２２０℃および５〜２５気圧の範囲で維持する。脱コートパルプおよびコーティング微粒子は、実質的にすべてのセルロースが糖および必要に応じて有機化合物に加水分解され、コーティング微粒子がフミンを含んだ固形残留物に分解されるまで変換段階７０’で加熱される。

変換段階７０’から得られる固形残留物および使用可能な化学物質は、濾過段階８２’のフィルター中にパイプ運搬される。固形残留物１２４ｂは濾過され、必要に応じて燃料または石炭へとさらに処理するために取り除かれる。糖類および／または有機化合物を含んだ使用可能な化学物質は、生成物分離段階８４’の樹脂抽出カラム（またはクロマトグラフィーカラム）中にパイプ運搬される。酸の中の使用可能な化学物質の混合物は酸性溶液１２２’、糖類１２４ｄおよび有機化合物１２４ｃに分離される。酸１２２’は変換段階７０’に再循環される。糖類１２４ｄおよび有機化合物１２４ｃは取り除かれ、販売および／または使用前にさらに処理されてもよい。

図７は、一実施形態に係る連続モード装置の概略図である。コート紙製品１０２を分解段階２４”においてパルパーに送り込んで撹拌する。得られたパルプは、容器を通して加熱段階４２”に送られる。パルプは、加熱段階４２”の容器の一端から他端まで移動するのにかかる時間の間、同容器中に存在する。制御装置９０’はパルプスラリーのｐＨをモニタし、ｐＨが１０未満となった場合には塩基１１０の添加をもたらす。制御装置９０’はまた、パルプスラリーの温度および圧力をそれぞれ、１２５〜１７５０℃および２〜５気圧の範囲で維持する。図７は２つの制御装置９０’を示す。あるいは、別の数の制御装置９０’を使用してもよい。

得られた脱コートパルプとコーティング微粒子のスラリーは、脱水段階４６”の脱水コンベヤを通して搬送される。塩基性溶液１１０’は、脱コートパルプおよびコーティング微粒子から除去され、再構成されて分離段階４２”に再循環される。

脱コートパルプおよびコーティング微粒子は、容器を通して変換段階７０”に送られる。酸１２２は容器内にパイプ運搬され、脱コートパルプおよびコーティング微粒子を再湿潤化し、酸性条件を作り出す。脱コートパルプおよびコーティング微粒子は、容器の一端から他端まで移動するのにかかる時間の間、変換段階７０”で加熱される。制御装置９２’は、変換段階７０”の容器のｐＨ、温度および圧力をモニタする。ｐＨが２を超えて上昇すると、制御装置９２’は酸１２２の添加をもたらす。制御装置９２’は脱コートパルプとコーティング微粒子のスラリーの温度および圧力をそれぞれ、１７５〜２００℃および５〜３０気圧の範囲で維持する。図７は２つの制御装置９２’を示す。あるいは、別の数の制御装置９２’を使用してもよい。

変換段階７０”から得られる固形残留物および使用可能な化学物質は、フィルターを通して濾過段階８２”に送られる。固形残留物１２４ｂは濾過され、必要に応じて固体燃料または石炭様燃料にさらに処理するために取り除かれる。糖類および／または有機化合物を含んだ使用可能な化学物質は、生成物分離段階８４”の樹脂抽出カラム（またはクロマトグラフィーカラム）中にパイプ運搬される。酸の中の使用可能な化学物質の混合物は、酸性溶液１２２’、糖類１２４ｄおよび／または有機化合物１２４ｃに分離される。酸１２２’は加熱段階７０”に再循環される。糖類１２４ｄおよび／または有機化合物１２４ｃは取り除かれ、販売および／または使用前にさらに処理されてもよい。

多くの例示的な態様および実施形態について上に述べてきたが、当業者であれば、ある一定の改変、置換、追加およびそれらのサブコンビネーションを認識するであろう。そのため、下記本発明の態様および以下で導入されるすべての特許請求の範囲は、そのような改変、置換、追加およびそれらのサブコンビネーションを本発明の真の精神および範囲内にあるものとして、すべて含むものと解釈されることが意図される。

Claims (26)

1. コート紙製品をリサイクルする方法であって、
   前記コート紙製品を分解および脱水し、パルプを生成する工程と、
   前記パルプを塩基性溶液中で加熱し、脱コートパルプとコーティング微粒子を含んだ混合物を生成する工程と、
   前記混合物を酸性溶液中で加熱し、固形残留物および酸中の使用可能な化学物質の溶液を生成する工程と、
   前記固形残留物、使用可能な化学物質、および酸を分離する工程と
   を含む方法。
2. 脱コートパルプとコーティング微粒子を含んだ前記混合物を冷却、脱水および洗浄する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 脱コートパルプとコーティング微粒子を含んだ前記混合物のスラリーを弱酸ガスで中和する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
4. 脱コートパルプとコーティング微粒子を含んだ前記混合物のスラリーを脱水、洗浄および再湿潤化する工程をさらに含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記使用可能な化学物質は一以上の糖類および一以上の有機化合物を含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記一以上の糖類はグルコースを含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記一以上の有機化合物は、レブリン酸、５−ヒドロキシメチルフルフラール、ギ酸、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項１に記載の方法。
8. 前記グルコースを発酵させてエタノールを得る工程を含む、請求項６に記載の方法。
9. 前記塩基性溶液は水酸化物溶液からなる、請求項１に記載の方法。
10. 前記酸性溶液は塩酸、硫酸、マレイン酸、シュウ酸、マロン酸、またはこれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。
11. 前記酸性溶液は有機酸を含む、請求項１に記載の方法。
12. 前記有機酸は、炭酸、酢酸、ギ酸、マレイン酸、リンゴ酸、マロン酸、シュウ酸およびそれらの一以上の混合物からなる群より選択される酸からなる、請求項１１に記載の方法。
13. 前記有機酸は、１．５〜３．８５の範囲のｐＫａを有する酸からなる、請求項１１に記載の方法。
14. 前記酸性溶液は無機酸を含む、請求項１に記載の方法。
15. 前記無機酸は、硫酸、塩酸、臭化水素酸、硝酸およびリン酸、ならびにそれらの組み合わせからなる群より選択される酸からなる、請求項１４に記載の方法。
16. 前記固形残留物を燃料として使用するために乾燥する工程を含む、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記固形残留物をペレット化する工程を含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記固形残留物は、少なくとも２０ＧＪ／トンのエネルギー密度を有する、請求項１６に記載の方法。
19. 前記固形残留物を燃料粒子と混合し、混合した固形残留物および燃料粒子をペレット化する工程を含む、請求項１６に記載の方法。
20. 前記燃料粒子は石炭微粒子からなる、請求項１９に記載の方法。
21. 前記固形残留物を石炭と混合し、前記石炭よりも低い平均硫黄含量を有する混合燃料を提供する工程を含む、請求項１６に記載の方法。
22. コート紙製品をリサイクルするための装置であって、
    前記コート紙製品をパルプに変換するための粉砕機を有する分解段階と、
    前記パルプを脱コートパルプおよびコーティング微粒子に変換するための加熱段階であって、分離段階が容器および制御装置を有することと、
    塩基性溶液を前記脱コートパルプおよびコーティング微粒子から除去するための脱水段階と、
    前記脱コートパルプおよびコーティング微粒子を固形残留物、糖類および有機化合物に変換するための変換段階であって、前記加熱段階が容器および制御装置を有することと、
    前記固形残留物を前記糖類および有機化合物から濾過して除去するための濾過段階であって、前記濾過段階はフィルターを含むことと、
    前記糖類および有機化合物を分離するための分離段階と
    を備える装置。
23. コート紙製品をリサイクルする方法であって、
    前記コート紙製品を、コート紙製品の粒子を実質的に含まないパルプに変換する工程と、
    前記パルプを脱コートパルプおよびコーティング微粒子に変換する工程であって、前記脱コートパルプは、コーティングと接着している繊維を実質的に含まないことと、
    前記脱コートパルプおよびコーティング微粒子を、固形残留物と糖類と有機化合物の混合物に変換する工程と、
    前記固形残留物、糖類および有機化合物を分離する工程と
    を含む方法。
24. 本明細書に記載の任意の新規でかつ進歩性のある工程、作用、工程および／または作用の組み合わせ、あるいは工程および／作用のサブコンビネーションを含む方法。
25. 本明細書に記載の任意の新規でかつ進歩性のある要素、要素の組み合わせ、あるいは要素のサブコンビネーションを備える装置。
26. 本明細書に記載の任意の新規でかつ進歩性のある物質、物質および／または特性の組み合わせ、あるいは物質および／または特性のサブコンビネーションを含む物質組成物。