JP4385162B2 - 発酵肥料の製造方法および発酵肥料 - Google Patents
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Description
イネのもみ殻は収穫した子実から食用とする玄米をのぞいた残渣であり、開花時における内穎と外穎に由来する。内外穎の厚壁組織は強くリグニン化するとともに、外表皮には多量のケイ酸が蓄積し、さらにこれらをクチクラ膜が覆って強固な外壁を形成している(図2)ために土壌中の微生物に分解され難く、堆肥として利用するためには1〜2年を要する。
一方、もみ殻に含まれるケイ酸は植物の細胞壁を強化する作用があり、イネ以外の作物においてもケイ酸質肥料の施用によって「うどん粉病」などの病害発生を抑制することが知られている(図3)。
日本の米生産量は年間約1000万トンであり、精米時には約200万トンのもみ殻が排出される。そして、そのうちの35%にあたる約70万トンが未利用のまま焼却処分されているとされている(図4)
もみ殻の焼却は煤煙による周囲環境へ影響を与えるばかりか、地球温暖化へつながる愚かな行為であり、もみ殻の持つ機能を生かす利用法の開発が期待されている。地球規模では1億2千万トンのもみ殻が排出されており、本発明の技術は日本国内にとどまらず、世界的にも注目されるだろう。
また、特許文献1の製造法では、糞尿排泄物を使用しており、7日程度で無臭になるとはいうものの臭気の発生は避けられず、環境衛生的にも問題がある。
さらに、特許文献2のもみ殻堆肥は、糞尿排泄物等を用いない方法ではあるが、もみ殻の粉砕が容易でないことに加えて、加熱後膨軟化処理という手間のかかる前処理を必要としている。すなわち、1次発酵から2次、3次発酵に加えて、石灰乳、栄養剤あるいは、VA菌根菌及び根粒菌を混合するという複雑な工程によっている。このために経済性の点で実用化には問題があり、前記特許文献1および特許文献2に記載の技術は実用化されるまでには至っていない。
そこで、処理水を曝気しながら各種の酵素と酵母を添加した酵素液を製造し、この酵素液にもみ殻を浸漬または噴霧することによってケイ酸層を可溶化し、外壁を脆くして発酵分解を促進することに成功した。(図6)
(1)酵素液を使用してケイ酸層の破壊と可溶化を図った結果、発酵もみ殻に含まれる可溶性ケイ酸を増加させることが出来る。(図8)
ケイ酸肥料の効果はすでに知られていることも多いが、発酵もみ殻に含まれる可溶性ケイ酸は植物であるもみ殻に由来するものであり、仮に過剰施用が行われても安全性に問題がない。
ケイ酸の吸収が速やかに行われ、表皮細胞を強化することによって、作物栽培、とくにイチゴやトマト、キウリなどの果菜類、イモ類、ブドウなどの果樹類ではうどんこ病や線虫、果面汚点症などの被害を軽減することが出来る。また、ホウレンソウやレタスでは糖度上昇効果が認められた。
(2)発酵もみ殻には各種酵素や酵母、菌類が残存しており、水分を与えることによって再度発酵・分解を進めることが出来る。
発酵による発熱はもみ殻の水分を蒸発させ、その含量が30%以下になると発酵は緩慢となり温度も低下して、各種の微生物は乾燥菌体となって残存する現象は一般に知られていることである。
このため、イネ科の草本類に限らず、水分を調整することによって生ゴミ、各種汚泥等の未利用有機資源の発酵・分解の処理剤として応用できる。
(3)もみ殻は最も発酵・分解の困難な有機質資源として知られており、酵素液への浸漬に始まる、もみ殻の発酵・分解工程は竹や木材などの長大な有機物などでも、粉砕処理をすることによって発酵・分解を進めることができる。
(4)酵素液はもみ殻の浸漬を続けている間に発酵を続けながら酸化されて濃い茶褐色となり、可溶性ケイ酸濃度も増加する。この液は液肥として利用できるので、有害な排出物は生じない。
本発明において、酵素液とは下水処理施設において活性汚泥処理を経て塩素殺菌されて河川の環境基準(図9)を満たした下水処理水に、セルロース、デンプン、脂質およびタンパク質を分解する酵素と有機物を餌とする酵母や菌類を配合して曝気処理したものであり、汚泥や下水のにおいは殆ど感じない。
塩素殺菌された下水処理水にもみ殻のケイ酸層を分解し脆くする働き(図5,図6)があることや塩素殺菌されたものに漬け込んだ有機物が発酵することはこれまで想像し得なかったことである。
特に、もみ殻は農業用に堆肥化するためには1年以上の歳月を必要とすることはよく知られていることであり、本発明によって短時間で分解し、かつ、臭気の少ない方法が見出されたことは、有機資源の循環と環境に優しい農業育成のためにきわめて重要な意味を持つ。
添加量は、もみ殻100に対して酵素・酵母混合物5%、米糠30%である。米糠が不足すると発酵温度の上昇が緩慢となる。
また、生ゴミ等の未利用有機資源の処理にも適用できるので、各地の行政府が苦慮している有機資源(バイオマス)の有効利用や自然再生、環境保護技術等による循環型社会の構築にも寄与できる。(図10)
【図2】内外頴の構造(松田智明ら,日本作物学会紀事Vol.146別号1.より引用)
【図3】ケイ素の施用により発病が軽減される病害(日本土壌肥料学会編「ケイ酸と作物生産」(博友社)より引用
【図4】もみ殻の利用(平成16年農林水産省生産局農産振興課ホーページより引用)
【図5】下水道処理水で処理し、多湿状態で3ヶ月経過後のもみ殻の表面組織(クチクラとケイ酸層の破壊がわずかに進んでいる.撮影:原弘道)
【図6】酵素液に24時間浸漬して2週間発酵させたもみ殻の表面組織(クチクラとケイ酸層の分解が進んで,組織全体が脆くなっている.撮影:原弘道)
【図7】堆積時の発酵温度の時系列変化(酵素液浸漬を行い,米ぬか,酵素を混和して5時間発酵促進した後に堆積し,切り返し操作を行った場合の温度変化.測定:原弘道)
【図8】無処理もみ殻(生もみ殻)、処理液散布処理後の発酵もみ殻、および酵素液浸漬処理後の発酵もみ殻におけるケイ酸含有量の相違
【図9】下水処理水の排出基準例(茨城県土木部のホームページより引用)
【図10】有機質資材の資源循環活用(関東農政局バイオマス・ニッポンホームページより引用)
参考資料2.「発酵もみがら」による栽培試験結果,「株式会社アイオム」ホームページより引用
Claims (10)
- 下水道法に基づいて活性汚泥処理及び殺菌処理され、下水処理施設から排出される下水処理水に、アミラーゼ、プロテアーゼ、セルラーゼ、リパーゼ及び酵母と木材腐朽菌からなる混合物を添加し、曝気を行ってなることを特徴とする有機物の発酵・分解促進用の酵素液。
- 請求項1に記載の酵素液にイネ科植物を浸漬し、又は請求項1に記載の酵素液をイネ科植物に噴霧し、イネ科植物を発酵・分解させることを特徴とする発酵肥料の製造方法。
- 前記発酵前に、前記イネ科植物に米糠を添加することを特徴とする請求項2に記載の発酵肥料の製造方法。
- 前記イネ科植物が、もみ殻であることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の発酵肥料の製造方法。
- 請求項1に記載の酵素液に、もみ殻を浸漬し、前記もみ殻を前記酵素液から引き上げた後、水分を50〜60重量%に調整し、米糠と、アミラーゼ、プロテアーゼ、セルラーゼ、リパーゼ及び酵母からなる混合物とを添加し、50〜60℃に達するまで撹拌し、次に、堆積し、中心温度60〜70℃に達温したとき切り返しを行うことを特徴とする発酵肥料の製造方法。
- 前記もみ殻100重量部に対して、前記米糠30重量%、前記混合物5重量%、添加することを特徴とする請求項5に記載の発酵肥料の製造方法。
- 請求項2〜請求項6の何れか1項に記載の発酵肥料の製造方法により得られることを特徴とする発酵肥料。
- 請求項7に記載の発酵肥料に、生ゴミ又は糞尿或いは汚泥を添加して、発酵・分解させたことを特徴とする発酵肥料。
- 前記発酵肥料100重量部に対して、前記生ゴミ又は糞尿或いは汚泥を20〜50重量%の範囲で添加したことを特徴とする請求項8に記載の発酵肥料。
- 請求項1に記載の酵素液に、イネ科植物を浸漬した後、イネ科植物を除いた茶褐色の残液として得られることを特徴とする液肥。
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