JP4923167B2 - ウキクサ類を用いた有機廃液の有資源化方法 - Google Patents
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Description
本発明は，ウキクサ類を用いた有機廃液の有資源化方法に関する。
特公昭６３−５２９６０号公報には，ウキクサ類を用いた有機廃液からアルコールを製造する方法が開示されている。
特公昭６３−５２９６０号公報に開示された方法では，効果的に有機廃液を有資源化できないという問題がある。
そこで，本発明は，効果的に有機廃液を有資源化できる方法を提供することを目的とする。
本発明の第１の側面は，ウキクサ類を用いた有機廃液の有資源化方法に関する。すなわち，本発明は，有機廃液を，利用可能な資源として回収する方法に関する。
この方法は，基本的には，培養液取得工程と，第１の培養工程と，第２の培養工程と，回収工程とを含む。
培養液取得工程は，有機廃液からウキクサ類を培養するための培養液を得るための工程である。有機廃液の例は，パーム搾油廃液，人のし尿含有液又は家畜のし尿含有液である。本発明は，特に，パーム搾油廃液を浄化するために好ましく用いることができる。すなわち，大量に生ずるパーム搾油廃液は，環境汚染の原因である。本発明を用いる，大量に生ずるパーム搾油廃液の貯蔵池を浄化することができる。
ウキクサ類の例は，ミジンコウキクサ，コウキクサ，及びウキクサからなる群より選ばれる１又は２種以上のウキクサである。
培養液取得工程は，有機廃液を嫌気発酵する嫌気発酵工程と，嫌気発酵工程で発生したメタンガスを回収するメタンガス回収工程と，嫌気発酵工程により嫌気発酵された有機廃液を好気発酵し，培養液を得る好気発酵工程とを含むものがあげられる。嫌気発酵工程の期間の例は，1日以上30日以下であり、5日以上10日以下でもよい。メタンガスを回収する工程において，メタンガスは自然発生するため，ガスを回収する方法によりメタンガスを回収できる。好気発酵工程の例は，1日以上30日以下であり、5日以上10日以下でもよい。嫌気発酵は，桶に有機廃液を入れてメタンガスを発生させればよい。
培養液取得工程の別の例は，有機廃液を嫌気発酵する嫌気発酵工程及び，好気発酵する好気発酵工程を繰り返し行い，有機廃液から培養液を得るものである。
第１の培養工程は，培養液をウキクサ類生育系に添加しつつウキクサ類を培養する工程である。この第１の培養工程において，ウキクサ類が成長し，増殖する。第１の培養工程の期間の例は，1週間以上3ヶ月以下であり、2週間以上1ヶ月以下でもよい。
ウキクサ類生育系の例は，土壌により構成された液体収容部と，液体収容部に収容されたウキクサ類及び液体とを含むものである。ウキクサ類生育系の具体例は，パーム搾油廃液を貯蔵した池である。土壌には微生物が存在する。この微生物が，ウキクサ類の発酵に有益に寄与する。
第２の培養工程は，培養液の添加量を第１の培養工程に比べて軽減した状態でウキクサ類を培養する工程である。このように，培養液の添加量を軽減すると，ウキクサ類が成長や増殖を止め，デンプンを蓄える。第２の培養工程の期間の例は，１日以上１カ月以下であり，５日以上２週間以下でもよい。
第２の培養工程の例は，培養液の添加量を第１の培養工程における培養液の添加量の１／１０以下に軽減した状態でウキクサ類を培養するものである。
第２の培養工程の上記とは別の例は，培養液の添加量を第１の培養工程における培養液の添加量の１／１０以下に軽減した状態で，５日以上ウキクサ類を培養する。
回収工程は，第２の培養工程を経た培養後のウキクサ類を回収する工程である。この回収したウキクサ類は，そのまま農地に頒布すると肥料になる。特にこのウキクサ類は，有機リン系物質を多く含んでいるため，有機肥料として有効に利用できる。
回収工程の好ましい例は，ウキクサ類生育系において沈降したウキクサ類を回収する工程を含むものである。沈降したウキクサ類は，デンプンを多く含む。このため，沈降したウキクサ類を回収することで効率的に，有機廃液を有資源化できる。
本発明の好ましい態様は，回収工程で回収されたウキクサ類を糖化する糖化工程をさらに含むものである。ウキクサ類を糖化することで，グルコースの濃度を高めることができる。糖化工程は，通常ウキクサ類に糖化酵素又は菌類を添加して発酵させ，糖化液を得る工程である。糖化工程の期間は，通常５時間以上１週間以下であり，１０時間以上２日以下でもよい。
本発明の好ましい態様は，回収工程で回収されたウキクサ類を糖化し糖化液を得る糖化工程と，糖化工程で得られた糖化液を発酵させ，糖化物発酵液を得る発酵工程と，をさらに含む。糖化液を発酵させるためには，菌類を添加して発酵させればよい。発酵条件は，通常発酵に用いられる条件を適宜採用すればよい。
本発明の好ましい態様は，回収工程で回収されたウキクサ類を糖化し糖化液を得る糖化工程と，糖化工程で得られた糖化液を発酵させ，糖化物発酵液を得る発酵工程と，発酵工程で得られた糖化物発酵液を精製し，発酵精製物と精製残渣を得る精製工程と，をさらに含む。
本発明の好ましい態様は，回収工程で回収されたウキクサ類を糖化し糖化液を得る糖化工程と，糖化工程で得られた糖化液を発酵させ，糖化物発酵液を得る発酵工程と，発酵工程で得られた糖化物発酵液を精製し，発酵精製物と精製残渣を得る精製工程と，精製残渣を用いて肥料又は土壌改質剤を得る精製残渣活用工程と，をさらに含む。
本発明の好ましい態様は，回収工程で回収されたウキクサ類を糖化し糖化液を得る糖化工程と，糖化工程で得られた糖化液を発酵させ，糖化物発酵液を得る発酵工程と，発酵工程で得られた糖化物発酵液を精製し，発酵精製物と精製残渣を得る精製工程と，をさらに含む。そして，発酵精製物は，ヒアルロン酸，乳酸，エタノール，スクワレン，カダベリン，及びシキミ酸のいずれかである。たとえば，ヒアルロン酸を製造するためには，発酵工程でスタフィロコッカスを添加すればよい。スクワレン（スクワラン）を製造するためには，発酵工程でモルティエラを添加すればよい。ブタノールを得るためには，発酵工程で，クロストリジウムを添加すればよい。
本発明の好ましい態様は，ウキクサ類生育系から，魚類，は虫類，両生類，節足動物，ホテイアオイ，サンショウモ及びオオサンショウモの何れか１つ以上を除去する除去工程をさらに含む。
本発明によれば，効果的に有機廃液を有資源化できる方法を提供できる。
以下，本発明を実施するための形態を実施例に基づいて説明する。
この実施例では，ウキクサ類を培養してヒアルロン酸を得た。
１．栽培
本発明の効果を検証するため小スケールで数種類のウキクサを栽培した。図１は，栽培したウキクサ類の様子を示す図である。
２．糖化
収穫したウキクサを酵素処理により糖化した。図２は，糖化したウキクサ類を示す図である。
３．発酵
糖化処理された液体をジャーへ添加して，滅菌した。図３は，滅菌後の糖化処理液体を示す図である。次に，滅菌した液体にヒアルロン酸生産菌を植菌した。図４は，ヒアルロン酸生産菌を添加して発酵させた様子を示す図である。図５は，ヒアルロン酸生産菌を示す図である。このようにして，ヒアルロン酸生産菌にヒアルロン酸を生産させた。
４．精製
活性炭で処理することにより，発酵液を精製した。図６は，精製の様子を示す図である。
５．ろ過
次に，フィルターろ過により，ヒアルロン酸のみを抽出した。図７はフィルターろ過の様子を示す図である。
６．製品化
そして，ろ過物を乾燥して，品質チェックを行い，原料化した。このようにしてヒアルロン酸粉末を得た。図８は，得られたヒアルロン酸粉末を示す図である。
１．栽培
本発明の効果を検証するため小スケールで数種類のウキクサを栽培した。図１は，栽培したウキクサ類の様子を示す図である。
２．糖化
収穫したウキクサを酵素処理により糖化した。図２は，糖化したウキクサ類を示す図である。
３．発酵
糖化処理された液体をジャーへ添加して，滅菌した。図３は，滅菌後の糖化処理液体を示す図である。次に，滅菌した液体にヒアルロン酸生産菌を植菌した。図４は，ヒアルロン酸生産菌を添加して発酵させた様子を示す図である。図５は，ヒアルロン酸生産菌を示す図である。このようにして，ヒアルロン酸生産菌にヒアルロン酸を生産させた。
４．精製
活性炭で処理することにより，発酵液を精製した。図６は，精製の様子を示す図である。
５．ろ過
次に，フィルターろ過により，ヒアルロン酸のみを抽出した。図７はフィルターろ過の様子を示す図である。
６．製品化
そして，ろ過物を乾燥して，品質チェックを行い，原料化した。このようにしてヒアルロン酸粉末を得た。図８は，得られたヒアルロン酸粉末を示す図である。
パーム搾油廃液池の浄化
実施例２では，パーム搾油廃液池を浄化した。
実施例２では，パーム搾油廃液池を浄化した。
実際に，半径１０ｍ高さ２０ｍの円柱状のコンクリート製の桶にパーム搾油廃液を入れ嫌気発酵させ，発生したメタンガスを収集した。この嫌気発酵残渣液を広さ１ｈａ深さ５０ｃｍ〜２ｍ程度の水田様の池に流し込み２週間以上放置した。このステップにより様々な土着微生物による発酵が進むため廃液残渣中の有機物量が１０分の１以下に減ることを確認した。このステップにおいて雨水等の流入による希釈はあっても無くてもよい。以降この液体をウキクサ培養液と呼ぶ。
ウキクサ培養液を深さが広さ１ｈａ深さ５０ｃｍ〜２ｍ程度の水田様の池に流し見込み，その表面にミジンコウキクサ，コウキクサ，ウキクサを繁茂させた。尚，これらの植物のうちの一つでも良いし２つでも３つでも良い。
ウキクサ培養液は１ｈａ×１ｍのサイズのウキクサ繁茂池あたり，毎日１０Ｌ以上流し入れ続けた。雨水による希釈と，天然の微生物やプランクトン類等の１ｃｍ以下の小型の生物の増殖に関しては自然の条件にした。しかし，魚類・は虫類・両生類の様な１ｃｍ以上の動物は池内で増殖しないように注意し駆除した。
ミジンコウキクサ，コウキクサ，ウキクサが繁茂することでウキクサ培養液中に含まれる窒素分を２００ｋｇ/ｈａ/ｙｅａｒ，リン分を５０ｋｇ/ｈａ/ｙｅａｒ以上除去できることを確認した。
ウキクサ繁茂池に投入するウキクサ培養液量を例えば５日以上停止することで，ウキクサ等に蓄積するデンプン量が２割以上増えることを確認した。
このミジンコウキクサ，コウキクサ，ウキクサを回収し，破砕，滅菌，酵素処理の後，この酵素処理液をエネルギー源として，大腸菌や酵母等の産業用有用微生物を用いて，ヒアルロン酸，乳酸，イタコン酸をはじめとする有機酸やリジンやオルチニン等のアミノ酸，ユビキノンやビタミンB類等のビタミン類，アスタキサンチンやアラキドン酸等の炭化水素，ブタノールやプロパノール等のアルコール類等の発酵生産を行った。これらの発酵生産物を抽出，精製後，発酵残渣を回収，乾燥させパームヤシプランテーションに肥料・土壌改質剤として撒いた。これにより土中のミミズ，微生物等の量が５０％以上増加することを確認した。また，土壌の通気性・保水性が向上した為に，パームヤシ栽培の為に化学肥料の投入量を３割減らしても生産量が維持できることを確認した。
図９は，浄化対象となったパーム搾油廃液池を示す図である。図１０は，パーム搾油廃液池で生産したウキクサ類を示す図である。図１０から，この系においてウキクサとミジンコウキクサが生産されたことが分かる。
本発明は，汚染物質の浄化産業において利用されうる。本発明は，農業用肥料の製造産業において利用されうる。本発明は，化学物質の製造業において利用されうる。
Claims (15)
- 有機廃液からウキクサ類を培養するための培養液を得る培養液取得工程と，
前記培養液をウキクサ類生育系に添加しつつ前記ウキクサ類を培養する第１の培養工程と，
前記培養液の添加量を前記第１の培養工程に比べて軽減した状態で前記ウキクサ類を培養する第２の培養工程と，
前記第２の培養工程を経た培養後の前記ウキクサ類を回収する回収工程と，
を含む，
ウキクサ類を用いた有機廃液の有資源化方法。 - 前記有機廃液が，
パーム搾油廃液である，請求項１に記載の有資源化方法。 - 前記ウキクサ類が，ミジンコウキクサ，コウキクサ，及びウキクサからなる群より選ばれる１又は２種以上のウキクサである，請求項１に記載の有資源化方法。
- 前記培養液取得工程は，
前記有機廃液を嫌気発酵する嫌気発酵工程と，
前記嫌気発酵工程で発生したメタンガスを回収するメタンガス回収工程と，
前記嫌気発酵工程により嫌気発酵された前記有機廃液を好気発酵し，培養液を得る好気発酵工程と，
を含む，
請求項１に記載の有資源化方法。 - 前記培養液取得工程は，
前記有機廃液を嫌気発酵する嫌気発酵工程及び，好気発酵する好気発酵工程を繰り返し行い，前記有機廃液から培養液を得る，
請求項１に記載の有資源化方法。 - 前記ウキクサ類生育系は，
土壌により構成された液体収容部と，
前記液体収容部に収容された前記ウキクサ類及び液体と，
を含む，
請求項１に記載の有資源化方法 - 前記第２の培養工程は，
前記培養液の添加量を前記第１の培養工程における前記培養液の添加量の１／１０以下に軽減した状態で前記ウキクサ類を培養する，
請求項１に記載の有資源化方法。 - 前記第２の培養工程は，
前記培養液の添加量を前記第１の培養工程における前記培養液の添加量の１／１０以下に軽減した状態で，５日以上前記ウキクサ類を培養する，
請求項１に記載の有資源化方法。 - 前記回収工程は，
前記ウキクサ類生育系において沈降したウキクサ類を回収する工程を含む，
請求項１に記載の有資源化方法。 - 前記回収工程で回収された前記ウキクサ類を糖化する糖化工程をさらに含む，
請求項１に記載の有資源化方法。 - 前記回収工程で回収された前記ウキクサ類を糖化し糖化液を得る糖化工程と，
前記糖化工程で得られた糖化液を発酵させ，糖化物発酵液を得る発酵工程と，
をさらに含む，
請求項１に記載の有資源化方法。 - 前記回収工程で回収された前記ウキクサ類を糖化し糖化液を得る糖化工程と，
前記糖化工程で得られた糖化液を発酵させ，糖化物発酵液を得る発酵工程と，
前記発酵工程で得られた糖化物発酵液を精製し，発酵精製物と精製残渣を得る精製工程と，
をさらに含む，
請求項１に記載の有資源化方法。 - 前記回収工程で回収された前記ウキクサ類を糖化し糖化液を得る糖化工程と，
前記糖化工程で得られた糖化液を発酵させ，糖化物発酵液を得る発酵工程と，
前記発酵工程で得られた糖化物発酵液を精製し，発酵精製物と精製残渣を得る精製工程と，
前記精製残渣を用いて肥料又は土壌改質剤を得る精製残渣活用工程と，
をさらに含む，
請求項１に記載の有資源化方法。 - 前記回収工程で回収された前記ウキクサ類を糖化し糖化液を得る糖化工程と，
前記糖化工程で得られた糖化液を発酵させ，糖化物発酵液を得る発酵工程と，
前記発酵工程で得られた糖化物発酵液を精製し，発酵精製物と精製残渣を得る精製工程と，
をさらに含み，
前記発酵精製物は，ヒアルロン酸，乳酸，エタノール，スクワレン，カダベリン，及びシキミ酸のいずれかである，
請求項１に記載の有資源化方法。 - 前記ウキクサ類生育系から，魚類，は虫類，両生類，節足動物，ホテイアオイ，サンショウモ及びオオサンショウモの何れか１つ以上を除去する除去工程をさらに含む
請求項１に記載の有資源化方法。
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