JP3131545B2

JP3131545B2 - 植物性チップの分解装置及びその分解方法

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Publication number: JP3131545B2
Application number: JP30280394A
Authority: JP
Inventors: 晴男香川
Original assignee: 晴男香川
Priority date: 1994-11-10
Filing date: 1994-11-10
Publication date: 2001-02-05
Anticipated expiration: 2016-02-05
Also published as: JPH08132009A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、植物性チップの分解方
法及び分解装置に係り、特にセルロースやリグニン成分
を含む木材チップ、竹チップ、麦わらなどと糞尿などが
混合された有機廃棄物を短時間で分解し、堆肥化又は分
解消滅させることが可能な植物性チップの分解装置及び
その分解方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自然界では、植物資源、特に木質資源
は、微生物や様々の動物との共同作業で、リグニンとセ
ルロースに分解されている。従って、セルロースとリグ
ニンは地球上に存在する有機物質としては最大量の物質
であり、セルロースとリグニンを有効利用する様々な方
法が模索されている。ここで、セルロースはグルコース
がβ−１，４結合した直鎖状高分子であり、結晶性を持
つために難分解性物質であるが、従来より、セルロース
を化学的に分解してアルコールや燃料化合物、微生物蛋
白質への転換が研究されている。これに対して、リグニ
ンは天然の条件下ではかなりの部分が腐植などに転換さ
れているが、セルロースよりもさらに難分解性の物質で
あるため、パルプ工業界が産出すリグニンについては、
ほとんど積極的な利用が図られていないのが現状であ
る。

【０００３】また、微生物によりセルロースやリグニン
を分解する試みもなされているが、自然界ではセルロー
スはヘミセルロース、リグニンなどと共存して強固な組
織を作っているために、大量の木質を安く分解すること
は未だに解決困難なテーマである。さらに、好気性菌を
用いたリグニンの分解の研究において、マツ樹皮チップ
をＢａｃｉｌｌｕｓとＣｅｌｌｕｌｏｍｏｎａｓの混合
培養液中で３５日処理したところ最高で４３．６％が分
解したとの報告がある。（微生物vol.5(1989)30P-39P
「細菌によるリグニンの分解および有用資源化の試み」
川上日出国，51P-57P「木質資源活用のためのセルラー
ゼ」荒井基夫，村尾澤夫）このようにリグノセルロース
の分解には、リグニン分解菌だけでなくセルロース分解
の能力のある細菌の共存が必要であることが報告されて
いる。

【０００４】一方、木材廃棄物を原料とした堆肥には、
樹皮（バーク）堆肥が知られている。木材廃棄物はリグ
ニン、フェノール、タンニンなどの含有量が多いが、こ
れらの物質がセルロースと堅く結合しているために、比
較的分解されやすいセルロースも分解されにくい物質と
なっている。従って、これらを発酵させて堆肥化するた
めには、まず樹皮を２、３年間放置したあと粉砕し、一
次発酵で１、２カ月高温発酵させ放置し、８、９カ月で
一次発酵が終了する。二次発酵は２、３カ月間かけて行
う。このように、バーク堆肥を作るには数年にわたるバ
クテリアによる分解を必要としていた。従って、従来で
は、大量の木質を堆肥化又は分解消滅するには広大なる
場所と、長期間にわたる微生物分解を必要としていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、植物性チッ
プを分解するにあたり、従来の技術が抱えていた上記の
ような問題点に鑑みて成されたものであり、短時間に大
量のリグニンとセルロースを分解し、堆肥化又は消滅す
ることが可能であり、しかもかかる植物性チップの分解
作業を小規模な施設で実施することが可能であり、悪臭
や有機廃棄物などによる環境汚染も最小限に抑えること
が可能な新規かつ改良された植物性チップの分解装置及
びその分解方法を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に基づいて構成された植物性チップの分解装
置は、植物性チップを収容する処理容器と、植物性チッ
プに常温発酵菌群及びその常温発酵菌群の栄養源を混入
する手段と、植物性チップの表面に傷を付けるための例
えば攪拌装置や回転装置などの手段と、処理容器内に空
気を導入する手段とを備えている。さらに、上記装置に
は、処理容器内の水分を４０重量％以上、好ましくは７
０重量％以上に保持するための手段や、処理容器内の温
度を２０℃以上４２℃以下、好ましくは２８℃±５℃程
度に調整するための温調手段を設けることが好ましい。

【０００７】また植物性チップに混入される常温発酵菌
群は、常温、大気存在下、アルミニウムイオン濃度が
０．１ｍＭ以上０．５ｍＭ以下に保持された栄養源中で
選定された好気性常温発酵バクテリア群、例えば、少な
くともＢａｃｉｌｌｕｓｓｐ．、Ｙｅａｓｔ、Ａｃｉ
ｎｅｔｏｂａｃｔｅｒＩｗｏｆｆｉｉ、Ｐｓｅｕｄｏ
ｍｏｎａｓＰｉｋｅｔｔｉｉ、Ｐ．Ｐｉｋｅｔｔｉ
ｉ、Ａｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒｓｐ．、Ｎｏｃａｒ
ｄｉａｓｐ．等を含むものであることが好ましい。

【０００８】また本発明の別の観点によれば、処理容器
内に収容された植物性チップを分解するための方法が提
供される。その分解方法は、植物性チップに上記分解装
置に適用されるバクテリア群と同様の常温発酵菌群及び
その常温発酵菌の栄養源を混入し、植物性チップの表面
に傷を付けながら、かつ曝気しながら、植物性チップを
発酵分解することに特徴を有している。その際に、処理
容器内の水分量を４０重量％以上、好ましくは７０重量
％以上に保持し、また処理容器内の温度を２０℃以上４
２℃以下、好ましくは２８℃±５℃程度に保持すること
が好ましい。また植物性チップは予め高温処理されるこ
とが好ましい。また植物性チップに予め機械的加圧処理
を加えることも好ましい。

【０００９】

【作用】本発明装置及び方法によれば、処理容器内に収
容された植物性チップに常温発酵菌群及びその常温発酵
菌群の栄養源、例えば糞尿などが混入されるので、常温
発酵菌群はまず糞尿などの栄養源を分解して容易に増殖
する。そして、攪拌や回転などの外力により植物性チッ
プの表面同士をすり合わせて無数の傷を生じさせるの
で、その傷から栄養源により増殖した常温発酵菌群を植
物性チップの内部に進入することが可能となる。その結
果、常温発酵菌群は植物性チップの内部においても増殖
し、セルロース成分やリグニン成分を迅速に分解する。
その際に、本発明によれば、処理容器内に空気が導入さ
れるので、悪臭などの原因となる嫌気性発酵菌群の増殖
を抑えることができる。また空気により処理容器内の温
度の上昇も抑えられるので、木質を炭化させ分解させ難
くする高熱菌の増殖も抑えることができる。なお処理に
あたっては、予め植物性チップを高温処理することによ
り、植物性チップの強固な構造を破壊することが可能で
あるとともに、植物性チップに当初から含まれるバクテ
リアを殺菌し、本発明による常温発酵菌群のみを有効に
増殖することができる。またその際に機械的圧力を加え
ることによっても分解の促進を図ることができる。

【００１０】なお処理にあたって、処理容器内の水分量
を４０重量％、好ましくは７０重量％以上に保持すると
ともに、処理容器内の温度を２０℃以上４２℃以下、好
ましくは２８℃±５℃程度に保持することにより、より
迅速に分解反応を進展させることができる。

【００１１】さらに、また植物性チップに混入される常
温発酵菌群として、常温、大気存在下、アルミニウムイ
オン濃度が０．１ｍＭ以上０．５ｍＭ以下に保持された
栄養源中で選定された好気性常温発酵バクテリア群、例
えば、少なくともＢａｃｉｌｌｕｓｓｐ．、Ｙｅａｓ
ｔ、ＡｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒＩｗｏｆｆｉｉ、Ｐ
ｓｅｕｄｏｍｏｎａｓＰｉｋｅｔｔｉｉ、Ｐ．Ｐｉｋ
ｅｔｔｉｉ、Ａｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒｓｐ．、Ｎ
ｏｃａｒｄｉａｓｐ．等を含むバクテリア群を使用し
た場合には、これらのバクテリア群は、高濃度に増殖可
能であり、これらの多くがふん尿のインドール、スカト
ール、Ｐクレゾール等（悪臭物質）を吸着分解できるだ
けでなく、硝酸還元能や脱窒能、硝化能も有しており、
さらに有機物を分解し増殖しても凝集沈澱を起こさない
ため、ヘドロを産出することなく有機物を分解し続ける
ことができるため、高い分解処理能力を確保できる。ま
た、酸性脂肪酸の悪臭物質をつくるバクテリア群も、こ
の条件下で増殖できないから、悪臭を発生しないという
点においても優れている。また、高温で増殖できるバク
テリアによる木材チップの分解が主として行われている
分解方法であると、分解処理に数カ月の時間がかかり、
分解時にアンモニアが発生する為に悪臭が発生する。こ
れらと比較すると、方法によれば悪臭を発生させること
なく短時間に植物性チップを分解できる。

【００１２】

【実施例】以下に添付図面を参照しながら、本発明に基
づいて構成された植物性チップの分解装置及び分解方法
について説明する。

【００１３】図１には、本発明に基づいて構成された植
物性チップの分解装置の一実施例の簡単な構成が示され
ている。図示のように分解装置１は、横置きのバレル状
処理容器２を備えており、その処理容器２内には、導入
口３より処理対象である木材チップ、及びその木材チッ
プを分解するバクテリア群、及びそのバクテリア群の一
次栄養源を投入することが可能である。また処理容器２
内には、スクリュー状のフィンを有する攪拌装置４が回
転自在に設けられており、木材チップ、バクテリア群、
及び一次栄養源を混ぜ合わせるとともに、木材チップの
表面同士をすり合わせ、表面に無数の傷を生じさせるこ
とが可能である。さらに処理容器２には、処理容器内の
水分量を調整するための散水装置５、処理容器内の温調
を行うための温調器６、さらに処理容器内を曝気するた
めの曝気口７が設けられており、分解処理時の環境を最
適に調整することができるように構成されている。

【００１４】なお本分解処理装置によれば、木材チップ
に限らず、竹チップ、藁チップ、稲チップなどのセルロ
ース成分及びリグニン成分を含有する様々な植物性チッ
プを分解処理することが可能である。また、図示の例で
は攪拌装置４により木材チップの表面同士をすり合わせ
無数の傷を生じさせる構成を採用したが、本発明はかか
る構成に限定されない。かかる構成の要旨は、木材チッ
プの表面に傷を生じさせ、常温発酵菌の侵入を容易なら
しめることにあるため、木材チップの表面に傷を生じさ
せることが可能な手段であれば、あらゆる機械的、化学
的手段を採用することが可能であることは言うまでもな
い。

【００１５】また本発明者らの知見によれば、微生物に
よる有機物分解、例えば活性汚泥法に使用されるバクテ
リア群は、非常に低い濃度０．１〜０．５ｍＭ、好まし
くは０．１ｍＭ〜０．２ｍＭ程度のアルミニウムイオン
の存在で沈殿してしまう。そして、このアルミニウムイ
オン存在下で栄養源、例えば、動物飼育家庭の糞尿や各
種産業廃棄物などを与えてバクテリアを選択増殖する
と、次のような性質を有するバクテリア群が得られた。

【００１６】まず、選択されたバクテリア群は活性汚泥
法のバクテリアと異なり、腐敗臭を出さなかった。この
ことは低濃度のアルミニウムイオンを栄養源に加えるこ
とにより、有機物を分解する過程で腐敗臭を形成するバ
クテリアが除去されたことを示していた。次に、選択さ
れたバクテリア群は、有機物の分解過程で生じる悪臭、
インドール、スカトール、Ｐ−クレゾール等を吸着分解
する。また、選択されたバクテリア群は、従来の活性汚
泥法などで使用されるバクテリア群に比較して遥かに高
濃度に増殖可能であり、分解処理の高速化を図ることが
可能である。さらに選択されたバクテリア群の多くはイ
ンドール（悪臭物質）を吸着分解できるだけでなく、硝
酸還元能や脱窒能、硝化能も有しており、有機物を分解
し増殖しても凝集沈澱を起こさないため、ヘドロを産出
することなく有機物を分解し続けることができるなど、
セルロース成分やリグニン成分を大量かつ高速に分解処
理するために最適な性能を有していることが判明した。

【００１７】なお選定されたバクテリア群には、Ｂａｃ
ｉｌｌｕｓｓｐ．、Ｙｅａｓｔ、Ａｃｉｎｅｔｏｂａ
ｃｔｅｒＩｗｏｆｆｉｉ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ
Ｐｉｋｅｔｔｉｉ、Ｐ．Ｐｉｋｅｔｔｉｉ、Ａｃｉｎｅ
ｔｏｂａｃｔｅｒｓｐ．、Ｎｏｃａｒｄｉａｓｐ．
が含まれていた。

【００１８】これらのバクテリア群は、処理容器内の水
分量を４０重量％、好ましくは７０重量％以上に保持す
るとともに、処理容器内の温度を２０℃以上４２℃以
下、好ましくは２８℃±５℃程度に保持し、さらに適宜
曝気することにより、悪臭や分解の遅れの原因となる嫌
気性バクテリア群や高熱菌などの増殖を抑えながら、増
殖させることが可能である。

【００１９】次に、１０リットル規模の処理容器２ａと
２０００リットル規模の処理容器２ｂを使用して、木材
チップを分解処理した場合の実施例について説明する。

【００２０】１．１０リットル処理容器２ａによる木材
チップの分解まず上記のように選定されたバクテリア群を、木材チッ
プが収容された処理容器２ａに加え、バクテリアを増殖
させる為の栄養源として家庭内生ゴミ等を加え、水分量
を６０〜７０％に調整し２８℃に保持した。処理容器２
ａ中の木材チップは腐植物質に特有な茶褐色の色を帯び
てきた。未処理の木質を顕微鏡で観察すると、茶褐色の
物質と透明な繊維状のセルロース部分が色々な形で結合
している様子が観察された。

【００２１】さらにバクテリア群により分解され、堆肥
化しつつある木質を水に溶かして顕微鏡下で覗くと、小
さな断片になった茶褐色の物質と透明なセルロースの断
片が多く作られているのが観察された。一部は透明で他
の部分はまだ茶褐色の部分が残る大きな分解途中のもの
も見られた。この処理３日目のチップを採り１００ミリ
リットルの水に入れウルトラトラックスにて破砕した。
この溶液の持つ全有機炭素量（ＴＯＣ）を分析した。

【００２２】その結果、図２に見られるように、分解３
日目のチップの持つ有機炭素量は１ｇ（湿重量）あたり
４１ｐｐｍであったが、日を追うにしたがってバクテリ
アの分解により炭酸ガスになり減少し２５ｐｐｍあたり
に落ちついた。このようにチップはリグニンとセルロー
スに分解されセルロースはさらに小さくグルコースにま
で分解された。これらの有機物はバクテリアにより炭酸
ガスにまでなったことが示されている。

【００２３】さらに、生ゴミ処理機の中のチップを日を
追って１ｇづつ取り出し、これを１００ｃｃの水に入れ
てバクテリアにより小さく分解された可溶成分の中の有
機炭素量（▲）と未分解の不溶成分のチップの有機炭素
量（□）を調べたところ、図３に見られるようにチップ
はバクテリアにより５日目あたりでほとんど分解され不
溶成分は１０ｐｐｍあたりにおちついた。一方可溶成分
のほうは日を追って多くなり５日あたりで最高値（２０
ｐｐｍ）に達した。このように、本実施例に適用される
バクテリアを用いると５日半くらいでほとんど分解され
小さなセルロース断片と褐色簿の物質グルコース等を含
む可溶成分にまで分解されたことがわかる。このこと
は、樹皮（バーク）を堆肥化するために数年の歳月が必
要であったことを考えると、本実施例に適用されるバク
テリアを用いると、堆肥化が短時間の内に速やかに起こ
ることが示されている。

【００２４】比較のために、市販のバーク堆肥（タケダ
培養士２１）を用いてこれを観察してみたところ、バー
ク堆肥の中には小さく切断された茶褐色の物質と繊維状
のセルロースが混在していた。これを本実施例の場合と
同様に、湿重量で１ｇを採り１００ｃｃの水に入れて可
溶成分と不可溶成分の有機炭素量を調べてみたところ、
図４に示すように、バーク堆肥にみられる可溶成分は全
有機炭素量の５０．５％であるり、かなりの樹皮の成分
がバクテリアによって分解されていることが判明した。
これに対し本実施例により８日間分解したチップ堆肥は
７４％が可溶成分であった。従って、本実施例によれ
ば、８日目堆肥で、充分に数年を要して作られたバーク
堆肥に対応できるか、またはそれ以上に分解性能が示さ
れた。

【００２５】また、従来から高熱発酵菌を用いて植物性
チップを分解する試みがなされている。次に、かかる高
熱発酵菌を用いた分解方法と、本実施例による常温発酵
菌を用いた分解方法とを比較する。堆肥を作る場合に、
藁や籾殻が水分調整のために添加されることがある。そ
して、従来は藁や籾殻などの植物性チップを分解するた
めに、高熱発酵菌が用いられていた。この場合にはまず
常温菌が増殖し、その後に高熱菌が増殖してワラ等のリ
グニンとセルロースを分離して分解するため、長時間に
わたる分解過程であった。すでに説明したように、植物
性チップではリグニンとセルロースが強く結合している
ために、バクテリアによる分解が難しく、この状態で高
熱菌を用いるとセルロースリグニンの分解が行われず、
木質は炭化してしまい、ますますバクテリアによる分解
が困難になっていた。この点、本実施例によれば、常温
発酵菌でリグニンとセルロースの間の結合を解き放すの
で、木質の炭化を起こさせず、速やかに分解反応を促進
させることが可能である。

【００２６】２．２０００リットル処理容器２ｂによる
木材チップの分解２０００リットル程の木材チップ処理装置になると、大
量の種菌を必要とするため、実験では、図５に示すよう
な手順で、１０リットル機から、１００リットル機、さ
らに２０００リットル機へと順次処理機内のバクテリア
を増殖させ、立ち上げ運転を行った。菌種立ち上げ日程１０リットル機日（種菌１）７日間１００リットル機（種菌２）６日間２０００リットル機６日間

【００２７】また前処理として、図６に示すように、分
解対象である木材チップを２，０００リットル機に入
れ、高熱処理した。投入された４８０ｋｇの木材チップ
は、４６．２％の水分量を含み、固形物２５８ｋｇと水
分２２２ｋｇで、木材チップの体積は１．４立方メート
ルであった。これに３５２リットルの水を加え水分率を
上げた後、バーナーで高熱をかけた。処理機の内部温度
は１２４℃で３０分間高温をつづけた。ウッドチップの
温度は５７℃まで平均として上がった。高熱処理を行っ
た後、放置した。１６時４５分に水分を加えて７４．６
％にまで水分率を上げた。木材チップは３２〜３３℃を
示していた。そして、このように高熱処理をした木材チ
ップに対して、上述のように立ち上げられた種菌を加え
た。

【００２８】このように、あらかじめ木材チップを１０
０℃以上に加熱することにより部分的に構造を破壊し分
解を容易にするとともに、木材チップに含まれるバクテ
リアをあらかじめ殺菌し、本実施例において加えられる
種菌のみを増殖させることが可能となる。

【００２９】また、別の実験で、馬糞などを含む厩舎の
麦わらを分解した際には、麦わらの中にかなりの線虫が
顕微鏡下で見られた。これらの線虫は、馬体の寄生虫と
考えられるが、分解処理に先立って、１００℃以上の高
熱処理を施した場合には、上記のような線虫は発見され
なかった。従って、前処理として高熱処理を行うこと
は、処理機の中に色々な生物の混入を防ぐ意味でも有効
である。なお、木材チップは、本発明装置により比較的
容易に分解することが可能であるが、麦わらなどは２層
の性質の異なるセルロース繊維がはりあわされた構造を
しているために、そのままではかなり難分解性の性質を
示すため、予め機械的圧力を加えて、その２層構造を破
壊してから、分解処理を行うことが有効であることが判
明した。また別の実験において、竹チップを分解する際
には、前処理として、竹チップは蒸してローラーをかけ
ることにより、非常に小さな繊維の断片に分割されるの
で、微生物による分解を促進することが可能となる。

【００３０】さて、以上のように前処理された木材チッ
プに対して、種菌と種菌の一次栄養源、例えば糞尿など
の有機物を入れてから、２０００リットル機のドラムを
回転させた。吹き出し口で２８℃の空気を送り込んだ。
２０００リットル機は大きな放熱体であるため、木材チ
ップは最初は２１℃（室温）を示した。さらに常温発酵
菌を増殖させるためには、７４〜７５％程度の水分量が
最適なので、水を加えて水分率を上昇させた。第１日目
は２７８リットル、第２日目午前に１６７リットル、午
後に４８リットル加えて水分率を維持した。またバクテ
リアが増加し、木材チップを分解し始めると、有機物が
炭酸ガスと水となり、水分を処理機に加えなくても水分
率は上昇していき、第６日目は７７．９％にまで上昇し
た（図７参照のこと）。

【００３１】また木材チップの温度について観察してみ
ると、図８に示すように、当初２１℃であった２０００
リットル機内の木材チップは、バクテリアが馬糞を食べ
て増殖し、木材チップを分解し始めると、徐々に発熱を
始め、やがて３０℃近くにまで上昇した。木材チップを
温めて、バクテリアを早く増殖させるために熱源として
用いたブロアーヒーターは第４日目に切断したが、木材
チップは２８〜３０℃で、第７日目の実験終了まで安定
した状態を保った。

【００３２】また実験段階では、木材チップの分解度を
全有機炭素量測定器や顕微鏡を用いて調べることが可能
であるが、現場の処理場でいちいち木材チップの分解度
を調べることは困難である。そこで、手軽な分解指標を
作る目的で、種々の測定をしたが、その一つが電気伝導
度であった。各時間に一定量の分解された木材チップを
取り出し、一定量の水の中に入れてかき混ぜ、その水の
電気伝導度（ＥＣ）を測定した。その結果、図９に示す
ように、最初の１日間はＥＣ値は４．４で変動しなかっ
たが、バクテリアが増殖し、木材チップの分解が始まる
と、２日目あたりから増加を始め、４日目、５日目、６
日目と６．３〜８．４位の値まで上昇した。この変化
は、８に示す温度変化のグラフとよく一致していた。す
なわち、バクテリアが木材チップを分解始めると、細胞
が壊され、中からイオンが溶出し、これが水の中に溶け
出すために電気伝導度が上昇したと考えられる。従っ
て、処理場現場では電気伝導度を観測することにより、
植物性チップの分解度を調整することが可能であり、堆
肥段階、あるいは完全分解段階などの諸段階で分解反応
を停止することができる。

【００３３】木材チップの固形量の変化については、図
７に示すように、０日目で固形値は２５８ｋｇであっ
た。図１０に示すように、７日後の１０時に木材チップ
を取り出して全重量を量ったところ、６４８ｋｇであっ
た。水分率は７４％であるから、固形重量は１６８ｋｇ
であった。反応出発時の木材チップの固形重量は２５８
ｋｇであったから、９０ｋｇ位がが水と炭酸ガスに変化
したと考えられる（図１０）。見かけの体積をみると４
分の１くらいにまで減少していた。これは、先に１０リ
ットル機の実施例において観測した結果と同じであっ
た。

【００３４】また図１１には、ＥＣ値と固形量の変化の
関係が示されている。図示のように、最初の固形量を１
として、その減少ととともに電気伝導度が上昇している
様子がわかり、これによっても、ＥＣ値が手軽に木材チ
ップの分解度合いを示す指標として使用することができ
ることが分かる。

【００３５】次に菌種の一次栄養源の経時的変化を見て
みる。既に説明したように、木材チップをバクテリアに
より分解させるためには、まず一次栄養源によりバクテ
リアを充分に増殖させなければならない。先の１０リッ
トル機を用いた実施例では、バクテリア群を増殖させる
ための一次栄養源として、野菜クズ等を用いたが、この
２０００リットル機を用いた実施例では、一次栄養源と
して馬糞を用いた。２０００リットル機から各時間帯に
取り出した木材チップを１グラム取り、１００ミリリッ
トルの水に入れて超音波を１０分かけ可溶成分を取り出
した後、バクテリアを通さない０．２２μの穴のあいた
グラスファイバー・フィルターで内容物を取り出した。
この有機炭素量を測定したところ、図１２に示すよう
に、バクテリアの一次栄養源としての馬糞に含まれる可
溶性の栄養物は、１日間は存在したが２日目以降は０に
なりバクテリアが食べつくしたことを示していた。すな
わち、この実施例によれば、わずか１日間でバクテリア
群は一次栄養源を食べ尽くし充分に増殖していることが
判明した。

【００３６】一方、木材チップが分解されて小さな断片
となり可溶成分となる過程については、図１２を参照す
ることにより、１日目までは、バクテリアにより分解さ
れて小さくなった木材チップは少なく、２日目から増加
したことがわかる。従って、バクテリアは、まず馬糞を
食べて増殖し、栄養源の有機物としての馬糞がなくなる
と木材チップを食べ始め、分解が急速に進展する。な
お、その間に木材チップは回転するドラムの中でこすら
れて弱体化し、繊維状のセルロースとなり、またその表
面に付けられた傷からバクテリアが侵入し、分解が促進
されると考えられる。なお、別の実施例では、稲わらを
長いまま２０００リットルの処理機に放り込んで、分解
処理を行ったが、小さな繊維になるには、木材チップよ
りも時間がかかった。従って、稲わらについては、前処
理として、機械的に剪断等の処理を施すことが好まし
い。

【００３７】以上のようにして、木材チップをバクテリ
アに食べさせて３日目のものを水分を蒸発させて、市販
のバーク堆肥と比較したところ、ほとんど同様のものが
産出された。このように、本発明によれば、従来であれ
ば、数年を要していたバーク堆肥をわずか、３日の分解
処理で形成することが可能であり、木材資源を飛躍的に
有効利用することが可能となった。

【００３８】３．その他の実施例（１）麦わらの分解処理さらに、本願発明者らは、１０リットル機と２，０００
リットル機とを用いて麦わらの分解処理を行った。な
お、１０リットル機では、麦わらを切断して投入し、２
０００リットル機では麦わらと木材チップを混ぜてチッ
プ温度（平均温度）５７℃、３０分の高温処理をしてか
ら処理を行った。なお、２０００リットル機では、バク
テリア群を一次増殖させるに十分な一次栄養源（馬糞）
を含んだ木材チップを使用した。

【００３９】麦わら繊維がバクテリアにより分解されて
いく過程を顕微鏡で見ると、ギザギザの構造物がぎっし
りと束になった層と、平坦な繊維構造物が重なった２層
から構成されており、麦わらは稲わらよりも硬い構造を
示していた。そこで、２０００リットル機で５７℃３０
分の高温処理を行ったところ、２，０００リットルのド
ラムの中で麦わらは速やかに２重層が分離したため、バ
クテリアは早くセルロースを分解することができ、稲わ
らと同様にバラバラの繊維の断片となった。また、この
場合には、高温処理を行わなかった１０リットル機で見
られたような線虫も発見されず、高温処理が殺菌能力が
あることが認められた。

【００４０】（２）竹チップの分解処理次に、馬糞が多量に含まれている竹チップの分解を試み
た。なお、竹チップは、蒸気で蒸した後、ローラーで圧
し潰し、小さく切断することにより形成されたものを使
用した。このような竹チップに対して、先の実施例の木
材チップで増殖させた種菌を混入し、分解過程を観察し
た。その結果、竹チップの端の方からバクテリアにより
浸食され、端部からささくれたように繊維がバラバラに
なっていく様子が見られた。全体としてみると、竹チッ
プのバクテリアによる分解には、木材チップと同様に、
困難がみられなかった。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明装置及び方
法によれば、処理容器内に収容された植物性チップに常
温発酵菌群及びその常温発酵菌群の栄養源、例えば糞尿
などが混入されるので、常温発酵菌群はまず糞尿などの
栄養源を分解して容易に増殖する。そして、攪拌や回転
などの外力により植物性チップの表面同士をすり合わせ
て無数の傷を生じさせるので、その傷から栄養源により
増殖した常温発酵菌群を植物性チップの内部に進入する
ことが可能となる。その結果、常温発酵菌群は植物性チ
ップの内部においても増殖し、セルロース成分やリグニ
ン成分を迅速に分解する。その際に、本発明によれば、
処理容器内に空気が導入されるので、悪臭などの原因と
なる嫌気性発酵菌群の増殖を抑えることができる。また
空気により処理容器内の温度の上昇も抑えられるので、
木質を炭化させ分解させ難くする高熱菌の増殖も抑える
ことができる。なお処理にあたっては、予め植物性チッ
プを高温処理することにより、植物性チップの強固な構
造を破壊することが可能であるとともに、植物性チップ
に当初から含まれるバクテリアを殺菌し、本発明による
常温発酵菌群のみを有効に増殖することができる。また
その際に機械的圧力を加えることによっても分解の促進
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づいて構成された植物性チップの分
解処理装置の一実施例の概略図である。

【図２】木材チップに含まれる有機炭素量の経時的変化
を示すグラフである。

【図３】木材チップに含まれる有機炭素量の経時的変化
を、不溶成分と可溶成分のそれぞれについて示すグラフ
である。

【図４】市販のバーク堆肥と本発明に基づいて形成され
た木材チップ堆肥とを比較する図表である。

【図５】本発明に適用可能なバクテリア群を増殖するた
めの手順を示す図表である。

【図６】本発明に適用可能な木材チップの高熱処理の手
順を示す図表である。

【図７】木材チップの分解発酵の経時的変化の一実施例
を示す図表である。

【図８】木材チップの分解発酵過程での温度変化を示す
図表である。

【図９】木材チップの分解発酵過程での電気伝導度（Ｅ
Ｃ）の変化を示す図表である。

【図１０】分解後の木材チップの成分を示す図表であ
る。

【図１１】木材チップの分解発酵過程での固形量とＥＣ
値との関係を示す図表である。

【図１２】木材チップの分解発酵過程での有機炭素量の
変化を示す図表である。

【符号の説明】

１木材チップ分解装置２処理容器３木材チップ投入口４攪拌装置５散水装置６加熱装置７給気口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＣ１２Ｎ 1/20 Ｃ１２Ｎ 1/20 Ｆ (56)参考文献特開平２−167878（ＪＰ，Ａ) 特開平５−105564（ＪＰ，Ａ) 特開平６−240254（ＪＰ，Ａ) 特開平５−209385（ＪＰ，Ａ) 特開昭51−57557（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−150496（ＪＰ，Ａ) 特開昭50−39283（ＪＰ，Ａ) 特開平４−29792（ＪＰ，Ａ) 特開平７−31465（ＪＰ，Ａ) 特開平２−259180（ＪＰ，Ａ) 特開平３−220388（ＪＰ，Ａ) 特開平７−31465（ＪＰ，Ａ) 特開平６−191977（ＪＰ，Ａ) 特開平２−120289（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B09B 3/00 - 5/00 C05F 1/00 - 17/02 C12S 3/04 - 3/08 D21C 9/08 - 9/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】処理容器内に収容された植物性チップを
分解するための装置であって、前記植物性チップに常温
大気存在下アルミニウムイオン濃度が０．１ｍＭ以上
０．５ｍＭ以下に保持された栄養源中で選定された有機
物の分解過程で生じる悪臭を吸着分解する好気性常温発
酵バクテリア群及びその常温発酵菌群の栄養源を混入す
る手段と、前記植物性チップの表面に傷を付けるための
手段と、前記処理容器内に空気を導入する手段とを備え
たことを特徴とする、植物性チップの分解装置。
【請求項２】さらに前記処理容器内の水分を調整する
ための手段を設けたことを特徴とする、請求項１に記載
の植物性チップの分解装置。
【請求項３】さらに前記処理容器内の温度を調整する
ための温調手段を設けたことを特徴とする、請求項１又
は２に記載の植物性チップの分解装置。
【請求項４】前記バクテリア群は、少なくともＢａｃ
ｉｌｌｕｓｓｐ．、Ｙｅａｓｔ、Ａｃｉｎｅｔｏｂａ
ｃｔｅｒＩｗｏｆｆｉｉ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ
Ｐｉｋｅｔｔｉｉ、Ｐ．Ｐｉｋｅｔｔｉｉ、Ａｃｉｎｅ
ｔｏｂａｃｔｅｒｓｐ．、Ｎｏｃａｒｄｉａｓｐ．
のいずれか１つを含むことを特徴とする、請求項１、２
又は３のいずれかに記載の植物性チップの分解装置。
【請求項５】前記処理容器内の水分量は４０重量％以
上、好ましくは７０重量％以上に保持されることを特徴
とする、請求項２、３又は４いずれかに記載の植物性チ
ップの分解装置。
【請求項６】前記処理容器内の温度は２０℃以上４２
℃以下、好ましくは２８℃±５℃程度に設定されること
を特徴とする、請求項３、４又は５のいずれかに記載の
植物性チップの分解装置。
【請求項７】前記処理容器内の植物性チップに傷をつ
ける手段は、撹拌装置であることを特徴とする、請求項
１、２、３、４、５又は６のいずれかに記載の植物性チ
ップの分解装置。
【請求項８】前記処理容器内の植物性チップに傷をつ
ける手段は、回転装置であることを特徴とする、請求項
１、２、３、４、５、６又は７のいずれかに記載の植物
性チップの分解装置。
【請求項９】処理容器内に収容された植物性チップを
分解するにあたり、前記植物性チップに常温大気存在下
アルミニウムイオン濃度が０．１ｍＭ以上０．５ｍＭ以
下に保持された栄養源中で選定された有機物の分解過程
で生じる悪臭を吸着分解する好気性常温発酵バクテリア
群及びその常温発酵菌の栄養源を混入し、前記植物性チ
ップの表面に傷を付けながら、かつ曝気しながら、植物
性チップを発酵分解することを特徴とする、植物性チッ
プの分解方法。
【請求項１０】前記処理容器内の水分量を４０重量％
以上、好ましくは７０重量％以上に保持することを特徴
とする、請求項９に記載の植物性ヒップの分解方法。
【請求項１１】前記処理容器内の温度を２０℃以上４
２℃以下、好ましくは２８℃±５℃程度に保持すること
を特徴とする、請求項９又は１０に記載の植物性チップ
の分解方法。
【請求項１２】前記バクテリア群は、少なくともＢａ
ｃｉｌｌｕｓｓｐ．、Ｙｅａｓｔ、Ａｃｉｎｅｔｏｂ
ａｃｔｅｒＩｗｏｆｆｉｉ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ
Ｐｉｋｅｔｔｉｉ、Ｐ．Ｐｉｋｅｔｔｉｉ、Ａｃｉｎ
ｅｔｏｂａｃｔｅｒｓｐ．、Ｎｏｃａｒｄｉａｓ
ｐ．のいずれか１つを含むことを特徴とする、請求項
９、１０又は１１のいずれかに記載の植物性チップの分
解方法。
【請求項１３】前記植物性チップは、予め高温処理さ
れることを特徴とする、請求項９、１０、１１又は１２
のいずれかに記載の植物性チップの分解方法。
【請求項１４】前記植物性チップは、予め機械的に加
圧処理されることを特徴とする、請求項９、１０、１
１、１２又は１３のいずれかに記載の植物性チップの分
解方法。