JP3578138B2 - 親水性ポリマーの分解方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、親水性ポリマーまたはそれを含む被処理物を好気性条件下において４０℃〜９５℃の温度範囲で微生物により分解させることを特徴とする親水性ポリマーの分解方法に関する。更に詳しくは親水性ポリマーまたは親水性ポリマーまたはそれを含む被処理物を、例えば堆肥、厩肥あるいは所謂コンポストなどのコンポスト（本発明においては発酵済みのコンポストを混合した処理前の有機性廃棄物を含むもの、堆肥または厩肥または高速堆肥リアクターなどで発酵済みのコンポストおよびコンポスト抽出液のいずれをも指す。）中に投入し、コンポスト中の微生物群等の働きにより親水性ポリマーを分解処理して再資源化するかあるいは生分解して地球上に蓄積させない処理をする方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年親水性ポリマーは、例えば繊維加工、増粘剤、分散剤、乳化剤、抄紙、水処理凝集剤、土壌改良剤、スラリー防止剤、紙おむつや衛生材などの吸水剤などとして広範囲の用途に使用されており、その使用量は増加してきている。これらは通常無害であるけれども、地球環境保全の考え方からすれば、多量のポリマーを埋設するか河川や海に廃棄することは好ましいことではないし、また凝集剤や吸水剤として多量に含水した被処理物を焼却する事は多量の水の蒸発を必要とし、その蒸発に多大のエネルギーを必要とするため好ましいものでないため、安価、安全であって確実にポリマーの蓄積を防げる地球環境保全に適した処理方法の開発が望まれている。
【０００３】
地球環境中にある微生物を用いてこれら親水性ポリマー含有被処理物、例えば吸水性または水溶性ポリマー（本発明においてはこれらを一括して「親水性ポリマー」という。）を生分解できれば、安全且つ環境汚染を招くことなく処理できるので望ましいが、高分子量の吸水性または親水性ポリマーを前処理することなく直接微生物により分解処理する方法は未だ報告されていない。
例えば、高分子量のアクリル酸（塩）系ポリマーに関しては、高分子量の該ポリマーが直接微生物により分解されたという発表はこれまでになかった。一方、例えばポリアクリル酸ソーダに関しては、特開平６−９７２１号公報に、ポリマーを酸化処理および／または光分解処理して分子量１０００以下の水溶性ポリマーとし、さらに活性汚泥を用いて分解する方法が開示されている。また、特開平５−２４７１２６号公報、特開平６−４７３９６号公報にも活性汚泥を用いて分解する方法が開示されている。しかしながら、これらの方法はいずれも大容積の処理設備を必要とするばかりでなく、分解時間が長いか、あるいはほとんど分解しなかったといった問題点を有している。
【０００４】
さらにまた、特開平５−２３７２００号公報にはアートロバクター（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ）属の細菌を用いて、親水性のアクリル酸系ポリマーを分解する方法について開示されているが、その実施例によれば、低分子量のポリアクリル酸ソーダを分解するに留まっている。特に何れの方法においても大量の培地に少量のポリマーを溶解して処理することが必要とされている。
【０００５】
親水性ポリマーの分解方法に関しては、例えば、特開平５−２３７２００号公報にはアクリル酸系ポリマーをアートロバクター（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ）属に属する細菌がアクリル酸系ポリマーを炭素源として資化できることが見出されているが、その実施例によれば、平均分子量が２０００以下のポリアクリル酸ソーダを分解させた場合、分解度は培養日数４０日で、約３０％（平均分子量２０００）〜６０％（平均分子量１０００）に留まり、完全分解されているわけではない。
【０００６】
今まで一般には、特開平５−２３７２００号公報で開示されているようにアートロバクター属細菌の至適生育温度は３０℃〜４０℃であり、このような高温培養条件下では、生育できないか、あるいは生育が難しいといわれてきた。
【０００７】
さらにまた、特開平６−４７３９６号公報では、アクリル単量体およびアクリルオリゴマーを分解する微生物として、ミクロバクテリウム属、ザントモナス・マルトフィリアＷ１、アシネトバクター遺伝種が有効であるとされているが、実施例によれば、その生育温度領域は２８℃〜３０℃であって、本発明を構成する高温度条件下ではやはり生育できないか、あるいは生育が難しいといわれている。
一般にこれらの親水性ポリマーの蓄積を防ぐため、ポリマーの分解処理方法として従来から化学的に分解する方法、生物学的に処理する方法などの検討は行われていた。
【０００８】
例えば、親水性のアクリル酸系ポリマーをアートバクスター属の細菌を用いて分解する方法（特開平５−２３７２００号公報）や、アクリル単量体、アクリルオリゴマーを微生物により生分解する方法（特開平６−４７３９６号公報）などの提案があるが、処理ポリマーが水溶性であること、また処理に際しては低濃度の水溶液としての処理が必要となるためこれらの方法は大容積の処理装置を必要とするなどの問題がある。
【０００９】
また親水性のアクリル酸ポリマーを酸化処理および／または光分解処理して分子量を１０００以下とした後に活性汚泥を用いて分解する方法（特開平６−９７２１号公報）も提案されている。また水溶性ポリマーを酸化剤、ヒドロキノン類および鉄または銅イオン存在下に分解した後に微生物的に分解する方法（特開平１１−１７２０３９号公報）の提案がなされている。しかしこれらの方法は低分子化のための酸化剤がポリマーに対して多量必要であって、経済的に成立困難な方法と思われる。
【００１０】
一方、家庭などからの厨芥、落ち葉等の堆肥化可能な有機性廃棄物をコンポストとして再資源化していく風潮の中で、脂肪族ポリエステル等の生分解性高分子を有機性廃棄物と共にコンポスト化処理して、再資源化しようとする検討も盛んになってきている。
また吸水性ポリマーの用途の大きなものとして、吸水性を活かした紙オムツなどがあるが、これら廃棄物がこのようなコンポスト化により再資源化できれば正しく画期的であり、その廃棄に纏わる環境諸問題を一挙に解決できることは間違いない。
しかしながら、そのような処理方法自体は検討されてはいなかった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、親水性ポリマーまたはそれを含む有機性廃棄物を環境を汚染することなく小規模であってもコストが安く、容易かつ効率的に分解処理または再資源化できる方法の開発を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、
［１］親水性ポリマーまたはそれを含む被処理物を好気性条件下において４０℃〜９５℃の温度範囲で微生物により分解させることを特徴とする親水性ポリマーの分解方法、
［２］微生物が、Ｒｈｉｚｏｐｕｓ属、Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ属、Ｃａｎｄｉｄａ属、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｌｕｓ属、Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ属、Ｔｒｉｃｈｏｄｅｍａ属、Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ属、Ｆｒａｎｋｉａ属、Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ属及びＢａｃｉｌｌｕｓ属からなる群より選ばれる１種以上の微生物を少なくとも含むことを特徴とする上記［１］に記載の親水性ポリマーの分解方法、
【００１３】
［３］親水性ポリマーが、水溶性ポリマーまたはそれらの架橋型ポリマーである上記［１］または［２］に記載の親水性ポリマーの分解方法、
［４］親水性ポリマーが、アクリル酸系のモノマー単位を含む（共）重合体である上記［１］ないし［３］のいずれかに記載の親水性ポリマーの分解方法、
【００１４】
［５］親水性ポリマーが重合性架橋剤または反応性架橋剤で架橋された共重合体である上記［１］〜［４］のいずれかに記載の親水性ポリマーの分解方法、
［６］コンポスト中で分解させることを特徴とする上記［１］〜［５］のいずれかに記載の親水性ポリマーの分解方法、
［７］コンポストが、有機性廃棄物をもとに製造したコンポストである上記［６］に記載の親水性ポリマーの分解方法、
【００１５】
［８］親水性ポリマーまたはそれを含む被処理物が、含水汚泥、掘削残土、建設廃泥、凝集剤で集めた凝集物、医療または産業廃液固化物のいずれかである上記［１］ないし［７］のいずれかに記載の親水性ポリマーの分解方法、
［９］親水性ポリマーまたはそれを含む被処理物が、おむつ、衛生材料、ペット用尿処理剤、親水性ポリマーの凝集剤を使用した凝集物、親水性ポリマーを用いたフィルム、不織布、繊維、粘着剤、接着剤または塗料のいずれかである上記［１］〜［７］のいずれかに記載の親水性ポリマーの分解方法、
【００１６】
［１０］被処理物が含む水量をあらかじめ調整することを特徴とする上記［１］〜［９］のいずれかに記載の親水性ポリマーの分解方法、
［１１］親水性ポリマーまたはそれを含む被処理物を上記［１］〜［１０］のいずれかに記載の分解方法により分解して得られるコンポスト、
【００１７】
［１２］農業、園芸、法面緑化または一般緑化用である上記［１１］に記載のコンポスト、
および
［１３］道路、グランドまたはゴルフ場の路盤材用である上記［１１］に記載のコンポスト、
を開発することにより上記の目的を達成した。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明は、親水性ポリマーまたはそれを含む被処理物を好気性条件下において４０℃〜９５℃の温度範囲で微生物により分解させることを特徴とする親水性ポリマーの分解方法に関する。
本発明の親水性ポリマーの分解方法において用いる微生物としては、Ｒｈｉｚｏｐｕｓ属などの乳酸菌；Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ属、Ｃａｎｄｉｄａ属などの酵母菌；Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｌｕｓ属、Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ属、Ｔｒｉｃｈｏｄｅｍａ属などの糸状菌； Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ属、Ｆｒａｎｋｉａ属などの放線菌；その他Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ属、Ｂａｃｉｌｌｕｓ属等が挙げられるが、この限りではない。
本発明においては、４０℃〜９５℃、好ましくは５０℃〜９２℃、より好ましくは５５℃〜９０℃の温度範囲で分解させる。
【００１９】
本発明に適用される親水性ポリマーとしては、繊維素系、水溶性ビニル系ポリマー、水溶性（メタ）アクリル酸系ポリマー、アクリルアミド系ポリマーなどのホモポリマーあるいは親水性架橋型ポリマー等の合成ポリマー等、広範な親水性ポリマーを対象とすることができる。
（メタ）アクリル酸系のポリマーとは、例えば、一般式（１）
【化１】

（式中、Ｘは水素原子、１価金属、２価金属、３価金属、アンモニウム基、または有機アンモニウム基のいずれかを示し、Ｒは水素原子またはメチル基を示す。またＸが２価または３価の金属であるときは、さらにそれぞれ１個または２個の−（ＣＨ_２−ＣＲ）−ＣＯＯ⁻−の対イオンと結合している。）で表される繰り返しを含む（共）重合体である。
【００２０】
本発明において、（共）重合体とは、単独重合体または共重合体のいずれか又は両方を意味する。
好ましくは（共）重合体を構成する繰り返し単位のうち、少なくとも５０モル％以上が上記一般式（１）で表される繰り返し単位からなるものである。
【００２１】
親水性ポリマーとしては、例えば、ポリグルタミン酸、ポリアスパラギン酸、メチルセルロース、エチルセルロース、プロピルセルロース、エチルメチルセルロース、ヒドロキシセルロース、ヒドロキシアルキルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルスターチ、カルボシキメチルスターチ、アルカリ金属カルボキシメチルセルロース、アルカリ金属セルロース硫酸塩、セルロースラフト重合体、架橋ゼラチン、セルロースアセテートフタレート、デンプン−アクリル酸グラフト重合体、無水フタル酸変性ゼラチン、コハク酸変性ゼラチンなどをあげることができる。
【００２２】
さらにポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル、メチルビニルエステル、ポリ（メタ）アクリル酸塩（例えばポリ（メタ）アクリル酸ソーダ）、カルボキシビニルポリマー、ビニルピロリドン−（メタ）アクリル酸エチル共重合体、ビニルピロリドン−スチレン共重合体、ビニルピロリドン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアセテート−（メタ）アクリル酸（塩）共重合体、ポリビニルアセテート−クロトン酸共重合体、酢酸ビニル−（メタ）アクリル酸共重合体、酢酸ビニル−クロトン酸共重合体、ポリビニルスルホン酸、ポリイタコン酸、ポリヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ポリ（メタ）アクリルアミド、スチレン−マレイン酸無水物共重合体、（メタ）アクリルアミド−（メタ）アクリル酸共重合体などを挙げることができるがこれらに限ったものではない。
【００２３】
また、架橋型親水性ポリマーとしては、例えば、ポリ（メタ）アクリル酸カリウムやポリ（メタ）アクリル酸ナトリウムなどのポリ（メタ）アクリル酸（塩）重合体、ポリ（メタ）アクリロニトリルのケン化物、（メタ）アクリル酸（塩）／ビニルアルコール共重合体、デンプン／（メタ）アクリル酸（塩）グラフト共重合体、デンプン／（メタ）アクリロニトリルグラフト共重合体のケン化物、セルロ−ス／（メタ）アクリル酸（塩）グラフト共重合体、ポリ（メタ）アクリルアミドおよびその部分加水分解物、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、デンプン−（メタ）アクリル酸（塩）グラフト共重合体中和物、酢酸ビニル−（メタ）アクリル酸メチル共重合体ケン化物のナトリウム塩、イソブチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリビニルアルコール−マレイン酸エステル系共重合体、（メタ）アクリルアミド−（メタ）アクリル酸（塩）共重合体、デンプン−ポリ（メタ）アクリロニトリルグラフト共重合体、ポリアルキレンオキシド、ビニルエステル−エチレン系不飽和カルボン酸共重合体、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリビニルアルコール／無水マレイン酸ナトリウム共重合体などが挙げられるがこの限りではない。
【００２４】
これら架橋型ポリマーを製造するときに使用される架橋剤としては、重合系の場合には分子内に２個以上の不飽和結合を有する化合物を使用できる。
例えば、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート等の、複数個のアクリルアミド構造や（メタ）アクリル基を有する化合物、その他、ジビニルベンゼン、ジビニルエーテル、（メタ）アクリル酸アリル等の、１分子中に不飽和基を２個以上有する化合物などがあげられる。これらの架橋剤は一種または二種以上用いることもできる。
【００２５】
また、１分子内にビニルエステル構造を２個以上有する化合物の例としては、シュウ酸ジビニル、マロン酸ジビニル、コハク酸ジビニル、グルタル酸ジビニル、アジピン酸ジビニル、ピメリン酸ジビニル、マレイン酸ジビニル、フマル酸ジビニル、クエン酸トリビニル、トリメリット酸トリビニル、ピロメリット酸テトラビニルなどのビニルエステル構造を２個以上有する化合物を挙げることができる。
【００２６】
例えばテトラアリルオキシエタン、ペンタエリスリトールポリアリルエーテル、ジエチレングリコールジアリルエーテル、ピロメリット酸テトラアリル、トリメリット酸トリアリル、アジピン酸ジアリル、テレフタル酸ジアリル、イソフタル酸ジアリル、アジピン酸ジビニル等の、１分子中に不飽和基を２個以上有する化合物を挙げることができ、これらの架橋性単量体を１種または２種以上用いることができる。
【００２７】
上記架橋剤の使用量は、親水性ポリマーの用途に応じてその配合比が変わるので一概に範囲を確定できないが、例えば、架橋剤／単量体の比がモル比で、１０／９０〜０．０００１／９９．９９９９の範囲から選択され、１／９９〜０．０００５／９９．９９９５の範囲が特に好ましい。
架橋剤の量が架橋剤／単量体のモル比で、１０／９０より多い場合は得られる吸水性樹脂の架橋密度が高くなり過ぎるために膨潤率が非常に少なくなり、実質的に吸水性ポリマーとしての効果を発揮できない。
【００２８】
また、架橋剤／単量体の比がモル比で０．０００１／９９．９９９９よりも架橋剤が少ないと、架橋にあずからない水溶性のポリマーが増大し、実質的な吸水性ポリマーとしての性能を発揮できない。
【００２９】
樹脂の製造プロセスについては必ずしも制限はないが、合成系重合体にあっては通常は水溶液重合法、逆相懸濁重合法、逆相乳化重合法等の方法によることが望ましい。さらにまたこれら親水性ポリマー製造装置内に付着したポリマーも、本発明により容易に分解処理することができる。
本発明方法は、これらの重合体の中でも最も多量に生産され、広く使用されている高分子量であり架橋型のアクリル酸（塩）系ポリマーの処理に適している。
【００３０】
親水性ポリマーとして使用されている（メタ）アクリル酸（塩）系ポリマーの基本主鎖構造は、上記化学式（１）で示された（メタ）アクリル酸のその全部またはその一部が一種または２種以上のナトリウム、カリウム等の１価金属塩、カルシウム、マグネシウム等の２価金属塩、３価の鉄塩などの３価金属塩、アンモニウム塩、または有機アミン塩等が含まれる。本発明でいう（メタ）アクリル酸（塩）系ポリマーにはさらに、下記に記載するような方法によって処理・変性したものも含まれる。
【００３１】
また、（メタ）アクリル酸（塩）モノマーと共重合可能な化合物を（メタ）アクリル酸（塩）と共重合して得られた（共）重合体親水性ポリマーも本発明に係わる分解方法の対照ポリマーとなりうる。
この発明で用いられる（メタ）アクリル酸（塩）と共重合可能な化合物は（メタ）アクリル酸（塩）との共重合ポリマーが親水性を失わない範囲内であればその共重合量およびその化合物の種類は制限する必要はない。
【００３２】
本発明で用いられる（メタ）アクリル酸（塩）と共重合可能な化合物の具体例として例えば、イタコン酸、シトラコン酸、アコニット酸などのモノエチレン性不飽和カルボン酸およびそれらの１価金属塩、２価金属塩、３価金属塩、アンモニウム塩および有機アミン塩等のモノエチレン性不飽和カルボン酸類；エチレン、プロピレン、イソブチレン、ｎ−ブチレン等の炭素数２〜４のα−オレフィン類；
【００３３】
メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、イソプロピル（メタ）アクリレート、ｎ−プロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート等の、アクリル酸およびメタクリル酸の炭素数４〜８のアルキルエステル；ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシ−ｎ−プロピル（メタ）アクリレート、ヒドロキシイソプロピル（メタ）アクリレート、ヒドロキシ−ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシイソブチル（メタ）アクリレート等のアクリル酸およびメタクリル酸の炭素数５〜８のヒドロキシアルキルエステル；
【００３４】
ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート等のポリエーテルモノ（メタ）アクリレート；２−スルホエチル（メタ）アクリレート、２−スルホプロピル（メタ）アクリレート、３−スルホプロピル（メタ）アクリレート、１−スルホプロパン−２−イル（メタ）アクリレート、２−スルホブチル（メタ）アクリレート、３−スルホブチル（メタ）アクリレート、４−スルホブチル（メタ）アクリレート、１−スルホブタン−２−イル（メタ）アクリレート、１−スルホブタン−３−イル（メタ）アクリレート、２−スルホブタン−３−イル（メタ）アクリレート、２−メチル−２−スルホプロピル（メタ）アクリレート、１，１−ジメチル−２−スルホエチル（メタ）アクリレート等の、炭素数４〜１０のスルホアルキル（メタ）アクリレート類；
【００３５】
スルホエトキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、スルホプロポキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、スルホブトキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート等の、炭素数７〜１９７のスルホアルコキシポリアルキレングリコールモノ（メタ）アクリレート類およびその１価金属塩、２価金属塩、３価金属塩、アンモニウム塩および有機アミン塩；
【００３６】
スチレン、ｐ−メチルスチレン等の、炭素数８〜１０の芳香族ビニル類；ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート等の炭素数５〜１０のアミノエチル（メタ）アクリレート類；（メタ）アクリルアミド、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、ジエチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド等の炭素数３〜１２の（メタ）アクリルアミド類；２−アクリルアミド−２−メチルスルホン酸、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸等の炭素数２〜４のモノエチレン性不飽和ホスホン酸；その他（メタ）アクリロニトリル、アクロレイン、アリルアルコールなどが挙げられ、これら１種または２種以上を用いることが出来る。
【００３７】
さらに上記の重合体に含有される官能基と反応しうる化合物で変性したポリマーも、親水性を失わない範囲内で本発明の分解方法の対象物となりうる。
変性に用いる化合物の具体例をあげると、例えばエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングルコール、グリセリン、ポリグリセリン、プロピレングリコール、ポリオキシプロピレン、オキシエチレンオキシプロピレンブロック共重合体、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、ソルビタン脂肪酸エステル、ヒドロキシ酢酸グリコールモノエステル、乳酸グリコールモノエステル、ヒドロキシビバリン酸ネオペンチレングリコールエステル、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニルのケン化物等の多価アルコール；
【００３８】
両末端ヒドロキシル基を含有するポリδ−カプロラクトン等の両末端ヒドロキシル基を含有するラクトン重合体；エチレングリコールグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、レゾルシンジグリシジルエーテル、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、アジピン酸ジグリシジルエステル、ｏ−フタル酸ジグリシジルエステル、テレフタル酸ジグリシジルエステル、ｐ−ヒドロキシ安息香酸のグリシジルエステルエーテル等の多価グリシジル化合物類；
【００３９】
エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、ポリエチレンイミン、フェニレンジアミン等の多価アミン類；２，２−ビスヒドロキシメチルブタノール−トリス〔３−（１−アジリジニル）プロピオネート〕、１，６−ヘキサメチレンジエチレンウレア、ジフェニルメタン−ビス−４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジエチレンウレア等の多価アジリジン類、グリタルアルデヒド、グリオキサール等の多価アルデヒド類；２，４−トルイレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等の多価イソシアネート類；などが挙げられ、これら１種または２種以上が使用される。これら架橋型ポリマーの製造は、前述した架橋型親水性ポリマーと同様にして製造できる。
【００４０】
本発明で親水性ポリマー含有被処理物は、特に限定はないが例えばコンポスト中などで分解させることができる。また、用いるコンポストについては特に限定はなく、好気的な微生物発酵により熟成されたものであればよい。
以下、コンポスト中での分解を例に説明する。
【００４１】
本発明において用いるコンポストとしては、有機性廃棄物を原料として利用するいわゆる高速堆肥が望ましい。一般的な手順としては、有機性廃棄物を発酵槽に投入し４０℃〜９５℃、好ましくは５０℃〜９２℃、より好ましくは５５℃〜９０℃で運転されるリアクターの中で急速に発酵させ、減容されその後室温、冷暗所で時々かき混ぜながら静置させてコンポスト化させる。
この方法によるときは高温であるため、コンポストに病原菌など有害な微生物の混入のおそれがなく、特定の高温活性微生物により良質なコンポストが熟成される。
【００４２】
本発明においては、このように得られたコンポストを混合して処理してもよいし、さらに、家庭からでる有機性廃棄物と一緒にコンポスト化処理してもよい。各家庭などから廃棄される生ゴミ等の一般有機性廃棄物を利用してコンポスト化する場合、ポリエチレンなどの非分解性プラスチック等を予め除去しなければならないが、本発明に従えば親水性ポリマーは、生ゴミや脂肪族ポリエステル等の生分解性を有するプラスチックと同様に廃棄処理することが可能となる。
この場合、被処理物中に炭素源となる親水性ポリマーは単独あるいは２種以上混合されても何ら問題はない。
【００４３】
一方、ウシ、ブタ、ニワトリなどの家畜ふん尿をもとにしたコンポストも有用である。一般に家畜のふん尿は含水量が多いため通気性が悪く酸素の混入が困難となり、嫌気性発酵となり易いが、親水性ポリマー含有被処理物を混入することにより、親水性ポリマーの吸水性を利用してふん尿中の水分量を調節され、通気性の良好な条件をつくりだすことができるため、好気的な発酵が促進され、温度も上昇して、良質なコンポストをつくりだすことができる。
本発明の分解方法によれば、親水性ポリマーを分解するだけではなく、このように従来、酪農産業等で問題となっていた家畜のふん尿処理問題も一挙に解決することも可能となる。
【００４４】
このようにコンポスト化に加えられる被処理物としては、親水性ポリマーを含んだ紙オムツや衛生材料、ペット用尿処理材、含水汚泥、掘削残土、建設廃泥、凝集剤で集められた凝集物、キノコ、カルスなどの培地、芳香剤、消臭剤などの日用品雑貨に用いられたゲル、フィルム、不織布、繊維、粘着剤、接着剤、塗料、繊維処理剤、製紙廃液凝集物、土壌、培土、医療廃液凝固物、産業廃液固化物などを挙げることができる。
【００４５】
さらに、本発明者らは親水性ポリマーの分解挙動を調べている中で、分解反応はポリマーの周囲に存在する水分により影響されることを突き止めた。
本発明において、例えばコンポスト中での微生物の活性が分解に最も適する水分量としては、コンポストの最大容水量（最高に水を吸収できる重量比率（％）：乾燥重量に対する割合）の３０〜７５％程度であり、好ましくは４０〜６０％である。コンポストの水分量が３０％より少ないと乾燥して微生物活性が低下するため好ましくなく、水分量が７５％を超えると分解能が低下するため、予めコンポストの水分を補充するなどして上記範囲に保つことが必要である。
【００４６】
本発明の親水性ポリマーの分解方法においては、一般に用いられるコンポスター装置を用いることができる。
例えば、堆肥舎、通気型堆肥舎、箱型付など堆積方式の装置；ロータリー式、スクープ式などの開放攪拌方式の装置；横型または縦型の密閉式攪拌方式装置などがあるが、これらの中でも微生物活性を高め効率よく高速に分解を進めるためには、太陽熱を利用しない密閉式攪拌方式の装置を用いることが好ましい。
【００４７】
本発明における親水性ポリマーの分解は、該ポリマー（紙オムツなど親水性ポリマーを含むもの）をコンポストと良くかき混ぜて、堆積する。堆積中に発酵が進みコンポスト化し内部温度が上昇する。高速堆肥リアクター内では好ましくは外部から加熱して、４０℃〜９５℃の高温条件下で好気的に培養することで達成される。
【００４８】
本発明の親水性ポリマーのコンポスト化において、その分解速度を制御したり、堆肥（コンポスト）を与える植物体の成長を調整したりする目的で、使用するコンポストあるいは被処理物をコンポスト化する前後に各種添加物を加えることができる。
この添加物としては、土類、肥料類、基本栄養源物質、無機成分、糖類、アミノ酸類、天然物質、その他抗生物質、ビタミン類、生長調整物質、害菌防除剤などが挙げられる。
【００４９】
土類としては、赤玉土、黒土、ピートモス、培養土、腐葉土、石灰、鹿沼土、山苔、日向土、水苔、ケト土等がある。
培土などに混合する肥料としては、合成肥料、鶏糞や牛糞などの動物の糞類、発酵残渣、配合肥料、油粕、木材屑、硫安、バーク堆肥、ＥＳＨ堆肥（籾殻を膨軟化したもの）、川砂、山砂、矢作砂、桐生砂、富士砂、朝明砂、多孔性鉱物としてバーミキュライト、パーライト、ゼオライト、オスマンダ、鉱滓、軽石、骨粉、苦土石灰、ドリームボール、くん炭、火山灰などが挙げられるがこの限りではない。
【００５０】
基本栄養源物質としては、鋸屑、米糠、トウモロコシ糠、サトウキビ滓、醸造滓、おから、パン粉、堆肥、油脂、脂肪、脂肪酸類、キチンなどの有機物質であって、堆肥中のバクテリアや植物体の栄養源として利用できるものであればよい。
【００５１】
無機成分の具体例としては、銅、窒素、燐、カリウム、カルシウム、マグネシウム、いおう、鉄、マンガン、亜鉛、ホウ素、モリブデン、塩素、ナトリウム、沃素、コバルトなど、さらに詳しくは硝酸カリウム、硝酸ナトリウム、硝酸カルシウム、硝酸アンモニウム、リン酸２水素ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、硫酸マンガン、硫酸亜鉛、ホウ素、硫酸銅、モリブデン酸ナトリウム、三酸化モリブデン、ヨウ化カリウム、塩化コバルト、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、クエン酸ナトリウム、あるいはコバルト、モリブデン、銅、鉄、マンガン、亜鉛などの硫酸塩等を挙げることができるがこれに限られない。
【００５２】
糖類の具体例としては、シュクロース、イノシトール、グルコース、蔗糖、マルトース、ソルビトール、フラクトース、マンノースなどの炭水化物、その誘導体などを挙げることができるがこの限りではない。
アミノ酸の具体例としては、グリシン、システィン、グルタミン酸、アスパラギン酸、アルギニン等が挙げられるがこの限りでない。
【００５３】
天然物質の具体例としては、カゼイン加水分解物、ココナッツミルク、酵母エキス、可溶性でんぷん、タンパク質、ブイヨン（肉汁）、ペプトン、アミノ酸、ジャガイモ、人参、タマネギなどの抽出液、核酸成分、麦芽エキス、トマトやポテトの抽出物（絞り汁）、アラビアガム、トラガントゴム、ローカストビーンガム、グアーガム、エコーガム、カラヤガム、寒天、でんぷん、カラゲナン、アルギン酸、アルギン酸塩（例えばアルギン酸ナトリウム）、アルギン酸プロピレングリコール、デキストリン、デキストラン、アミロース、ゼラチン、コラーゲン、プルラン、ペクチン、アミロペクチン、スターチ、アミロペクチンセミグリコール酸ナトリウム、キチン、アルブミン、ポリグルタミン酸、ポリアスパラギン酸等の天然高分子などが挙げられるがこの限りではない。
【００５４】
そのほかにグリセリン、ペニシリン、クロラムフェニコール、ストレプトマイシン、カナマイシンなどの抗生物質、クマシーブリリアントブルー、ブロムチモールブルー、ローズベンガル等の色素、ビオチン、チアミン、ビタミンＢ６などのビタミン類、ｐＨ調節剤、リグニンスルホン酸、糖スルホン酸およびその関連物質などがある。
また成長調整物質としてはサイクリックＡＭＰ、各種有機酸、ベンジルアミノプリン、ジベレリン等のホルモン剤など、ベノミル、チオファネートメチル、サイアベンダゾールなどの害菌防除剤が挙げられるがこの限りでない。上記の添加剤は１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００５５】
本発明にあるコンポストによる親水性ポリマーの分解方法としては、バッチ処理はもちろんのこと、ポリマーを逐次コンポスト化設備の系内、またはコンポストを含む分解反応系内に投入して連続的に処理することができる。
ポリマーの分解に要する期間は、親水性ポリマーの種類、濃度、重合度（架橋度）などの因子により異なるが、通常、コンポストへの投入後１ヶ月以内に顕著なポリマー分解が行われる。
【００５６】
また、分解に要する期間は、系内のコンポスト量、温度、好気度、通気量、湿度等により変化し、これらを最適に制御することにより、分解速度を速めて、分解に要する期間を短縮できる。例えば、ＪＩＳ Ｋ６９５３（ＩＳＯ１４８５５）に準拠する方法で重合架橋物を分解させた場合の実施例を以下に示すが、この場合、ポリマーは４０日で約８０％が二酸化炭素と水に分解された。
【００５７】
処理されたものは、土壌、培土へ添加して使用される他、路盤材、法面緑化資材、一般緑化資材、グランド、ゴルフ場へも使用することができる。
本発明方法の具体的な応用方法としては、親水性ポリマーを含んだ使用後のおむつや衛生材料を回収し、コンポスト化設備で処理し、その分解物を堆肥として農業や園芸、緑化に利用する方法、食品工場から出る廃液を親水性ポリマー凝集剤で凝集もしくは固化させたものを回収し、コンポスト化設備で処理し、その処理物を農業や園芸、緑化に利用する方法、掘削残土、含水汚泥を親水性ポリマーで凝集または固化させたものを回収し、コンポスト化設備で処理し、その処理物をグランドや路盤材として利用する方法、親水性ポリマーを含んだ使用済みの培土、培地を回収し、コンポスト化設備で処理し、その処理物を堆肥、培土として農業や園芸、緑化に利用する方法などがある。
【００５８】
さらに、本発明の分解方法は、余剰水を含んだ生ゴミ等を運搬する際に、その余剰水が漏出するのを防ぐために、その余剰水を吸水性樹脂に吸収させて、漏出を防ぐ方法等にも応用することができる。一般に生ゴミは、水分を伴う場合が多く、生ゴミを廃棄する際にポリエチレン等の袋に入れておくと、袋の中に余剰水がたまっていることがある。この生ゴミ入り袋を持ち運びする際に、破袋を起こすと中の水分が漏出する。この水分は、異臭を伴う場合が多く、家屋内、道路、庭等で漏出すると非常に不快感を起こす原因となり、近隣へも迷惑となる。この時、その袋の中に吸水性樹脂を入れておくと、その余剰水を吸収し、漏出を防止することができる。更に、その吸水性樹脂をシート化、フィルム化、ネット化、繊維化し、破袋したところからの漏出を防ぐようにしておくと、更に便利である。
【００５９】
上記と同様にコンポスト化設備においても、余剰水は微生物活性を抑制し、処理物の分解を遅らせるという問題を引き起こすことがある。分解が遅れると、装置の運転が不安定になったり、運転管理が難しくなったり、分解が不完全になったり、分解菌を死滅させたりといったトラブルに繋がる。この時、吸水性樹脂をコンポスト化設備に投入し、余剰水を吸水させ固形化することにより、そのような問題を解決することができる。
【００６０】
【実施例】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細にかつ具体的に説明するが、本発明はこれら実施例になんら限定されるものではない。
【００６１】
（実施例１）
家庭から出る厨芥等の生ゴミをもとにできたコンポスト８０ｇ（乾燥重量で３０ｇ）に架橋型ポリアクリル酸ソーダを混ぜ合わせた。この際、架橋型ポリアクリル酸ソーダは予め、５０ｇ（ポリマーの乾燥重量の１０倍量）の水を吸水させたものを用いた。混ぜ合わせた試料（ポリマーとコンポスト、合わせて１３５ｇ）をＪＩＳ Ｋ６９５３（ＩＳＯ１４８５５）に記載の方法に従い、密閉型の反応容器に入れ、これを５８℃の恒温槽内に静置した。反応容器には、２Ｎの水酸化ナトリウム溶液とシリカゲルで予め二酸化炭素を除いた空気を毎分３ｍＬの流速で通気し、好気的な条件に保った。これとは別に、架橋型ポリアクリル酸ソーダを加えないコントロールと、上記と同様に、陽性対照物質であるアビセルを加えた反応容器を準備し、恒温槽内に静置し、通気した。
【００６２】
反応容器中で架橋型ポリアクリル酸ソーダが分解して、二酸化炭素と水になる反応が起こると、反応容器中で発生した二酸化炭素が系より排出されるが、この排出される二酸化炭素を２Ｎの水酸化ナトリウム溶液で捕捉し、一定時間毎に吸収された二酸化炭素量を化学滴定により求めた。
【００６３】
ポリマーの分解率は、次式により求めた。
【００６４】
分解率（％）＝［（ＣＯ_２）_Ｔ−（ＣＯ_２）_Ｂ］／［ＴｈＣＯ_２］×１００
【００６５】
（ＣＯ２）Ｔ：架橋型ポリアクリル酸ソーダを含むコンポスト容器中で発生・吸収された二酸化炭素量（ｇ）
（ＣＯ２）Ｂ：コントロールの反応容器中で発生・吸収された二酸化炭素量（ｇ）
ＴｈＣＯ２ ：架橋型ポリアクリル酸ソーダが完全分解された場合に、理論的に発生する二酸化炭素量（ｇ）
【００６６】
このようにして求めた、ポリアクリル酸ソーダの分解曲線を図１に示す。
この結果、架橋型ポリアクリル酸ソーダは約８０日で約８０％分解された。
【００６７】
（実施例２）
実施例１の恒温槽の温度を４５℃にした場合の分解曲線は図２のようであった。分解度は４０日で約５０％であり、５８℃の場合と同等の結果であった。
【００６８】
（実施例３）
実施例１で、架橋型ポリアクリル酸ソーダに吸水させた水分量を、ポリマー重量の１０倍量と、その５０倍量、及び吸水させない各々の場合の分解曲線を図３に示す。
【００６９】
この結果、架橋型ポリアクリル酸ソーダの分解率は、含水量により変化し、実施例３の場合、ポリマー重量の１０倍量の水を含水させた場合が最も効率よく分解されることがわかった。
【００７０】
（実施例４）
乾燥重量に対して１０倍量の水を吸水させたポリアクリルアミドを実施例１と同様にしてコンポスト中に投入し、５５℃で培養して分解を調べた。そのときの分解曲線は図４のようであった。分解度は４０日で５０％であった。
【００７１】
（実施例５）
乾燥重量に対して１０倍量の水を吸水させたポリビニルアルコールを実施例１と同様にしてコンポスト中に投入し、６０℃で培養して分解を調べた。そのときの分解曲線は図５のようであった。分解度は１０週で４０％であった。
【００７２】
（実施例６）
実施例１にあるコンポスト８０ｇに代えて、コンポスト抽出水６０ｇ（固形分換算１３００ｐｐｍ）を木粉３０ｇに加えたものを用い、その他は実施例１と同じ条件で架橋型ポリアクリル酸ソーダを分解させたところ、７０日で約２０％分解させることができた。このことから、コンポストに含まれる微生物を人工的な好気的環境に置くことによっても、分解を促進させることができることが判明した。
【００７３】
【発明の効果】
以上に述べたように、親水性ポリマーは本発明によるコンポスト中で処理することにより、効率的かつ迅速に分解することができる。本発明によれば、親水性ポリマーが環境中に残留し、環境に著しい負荷を与えることはなく、しかもコンポスト中で他の有用な有機資源とともに再生処理することができるのである。
【００７４】
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１におけるポリアクリル酸ソーダの分解曲線。
【図２】実施例２におけるポリアクリル酸ソーダの分解曲線。
【図３】実施例３におけるポリアクリル酸ソーダの分解曲線。
【図４】実施例４におけるポリアクリルアミドの分解曲線。
【図５】実施例５におけるポリビニルアルコールの分解曲線。
【図６】実施例６におけるポリアクリル酸ソーダの分解曲線。

Claims (12)

1. （メタ）アクリル酸系のモノマー単位を含む（共）重合体である親水性ポリマーまたはそれを含む被処理物を好気性条件下において４０℃〜９５℃の温度範囲で微生物により分解させることを特徴とする親水性ポリマーの分解方法。
2. （メタ）アクリルアミド系ポリマーである親水性ポリマーまたはそれを含む被処理物を好気性条件下において４０℃〜９５℃の温度範囲で微生物により分解させることを特徴とする親水性ポリマーの分解方法。
3. 微生物が、Rhizopus属、Saccharomyces属、Candida属、Aspergilllus属、Penicillium属、Trichodema属、Streptomyces属、Frankia属、Azotobacter属及びBacillus属からなる群より選ばれる1種以上の微生物を少なくとも含むことを特徴とする請求項１または２に記載の親水性ポリマーの分解方法。
4. 親水性ポリマーが重合性架橋剤または反応性架橋剤で架橋された共重合体である請求項１ないし３のいずれかに記載の親水性ポリマーの分解方法。
5. コンポスト中で分解させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の親水性ポリマーの分解方法。
6. コンポストが、有機性廃棄物をもとに製造したコンポストである請求項５に記載の親水性ポリマーの分解方法。
7. 親水性ポリマーまたはそれを含む被処理物が、含水汚泥、掘削残土、建設廃泥、凝集剤で集めた凝集物、医療または産業廃液固化物のいずれかである請求項１ないし６のいずれかに記載の親水性ポリマーの分解方法。
8. 親水性ポリマーまたはそれを含む被処理物が、おむつ、衛生材料、ペット用尿処理剤、親水性ポリマーの凝集剤を使用した凝集物、親水性ポリマーを用いたフィルム、不織布、繊維、粘着剤、接着剤または塗料のいずれかである請求項１ないし６のいずれかに記載の親水性ポリマーの分解方法。
9. 被処理物が含む水量をあらかじめ調整することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の親水性ポリマーの分解方法。
10. 親水性ポリマーまたはそれを含む被処理物を、請求項１ないし９のいずれかに記載の分解方法により分解して得られるコンポスト。
11. 農業、園芸、法面緑化または一般緑化用である請求項１０に記載のコンポスト。
12. 道路、グランドまたはゴルフ場の路盤材用である請求項１１に記載のコンポスト。

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