JP6412360B2 - 有機物質を製造する装置及び有機物質を製造する方法 - Google Patents

Description

本発明は、有機物質を製造する装置及び有機物質を製造する方法に関する。

近年、例えば、合成ガスを微生物発酵させることによりエタノールなどの有機物質を製造する方法の実用化が検討されている（例えば特許文献１を参照）。特許文献１には、微生物の栄養源として、アルカリ金属硫化物を発酵槽に添加することが記載されている。

米国特許出願公開第２０１３／０２６０４２９号明細書

アルカリ金属硫化物を発酵槽に添加すると、廃棄物に硫黄が含まれる。このため、廃棄物の脱硫処理が必要となり、コストアップの原因となっている。

本発明の主な目的は、有機物質を安価に製造し得る装置及び方法を提供することにある。

本発明に係る有機物質の製造装置は、有機物質生成部と、供給部と、処理部と、を備える。有機物質生成部は、発酵器を有する。発酵器は、合成ガスから有機物質を生成させる微生物を含む。供給部は、アルカリ金属硫化物を含む培養液を発酵器に供給する。処理部は、有機物質生成部から排出される硫黄分をアルカリ処理することによりアルカリ金属硫化物を得、当該アルカリ金属硫化物を発酵器に供給する。

本発明に係る有機物質の製造装置では、アルカリ金属硫化物は、Ｎａ_２Ｓ及びＮａＨＳの少なくとも一方であることが好ましい。

本発明に係る有機物質の製造装置では、硫黄分は、Ｈ_２Ｓであることが好ましい。

本発明に係る有機物質の製造方法では、微生物を含む発酵器に合成ガスを供給し、微生物発酵させることにより有機物質を生成させる。アルカリ金属硫化物を含む培養液を発酵器に供給する。微生物発酵により生じた排出物に含まれる硫黄分をアルカリ処理することによりアルカリ金属硫化物を得、当該アルカリ金属硫化物を発酵器に供給する。

本発明に係る有機物質の製造方法では、アルカリ金属硫化物は、Ｎａ_２Ｓ及びＮａＨＳの少なくとも一方であることが好ましい。

本発明に係る有機物質の製造方法では、硫黄分は、Ｈ_２Ｓであることが好ましい。

本発明によれば、有機物質を安価に製造し得る装置及び方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る有機物質の製造装置の模式図である。

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。

図１は、本実施形態に係る有機物質の製造装置の模式図である。

図１に示される製造装置１は、炭素源から合成ガスを生成させ、その合成ガスを用いて有機物質を製造するための装置である。製造装置１は、廃棄プラスチック等の炭素源を含む廃棄物から、有機物質を製造するための装置であってもよい。製造される有機物質は、含酸素有機物であってもよい。製造される有機物質は、例えば、アルコール、有機酸、脂肪酸、油脂、ケトン、バイオマス、糖等であってもよい。アルコール、有機酸、脂肪酸、油脂、ケトン、バイオマス、糖の具体例としては、例えば、エタノール、酢酸、ブタンジオール等が挙げられる。

製造された有機物質の用途は、特に限定されない。製造された有機物質は、例えば、プラスチックや樹脂等の原料として用いることもできるし、燃料として用いることもできる。

製造装置１は、合成ガス生成炉１１を備える。合成ガス生成炉１１は、炭素源から、合成ガスを生成させる。具体的には、本実施形態では、合成ガス生成炉１１には、プラスチックや樹脂などの炭素源を含む有機物を含む廃棄物が供給される。合成ガス生成炉１１において廃棄物が部分酸化され一酸化炭素及び水素を含む合成ガスが生成する。

合成ガス生成炉１１は、有機物質生成部１０に接続されている。合成ガス生成炉１１において生成した合成ガスは、有機物質生成部１０に供給される。

有機物質生成部１０は、発酵器１３と、精製機１４とを備える。発酵器１３は、合成ガス生成炉１１に接続されている。合成ガス生成炉１１において生成した合成ガスは、発酵器１３に供給される。発酵器１３は、微生物を含む。微生物は、合成ガスから、製造しようとする有機物質を生成させる。エタノール等のアルコールを生成させる場合に好適に用いられる微生物の具体例としては、例えば、クロストリジウム属等の嫌気性カルボキシド栄養性細菌等が挙げられる。

発酵器１３には、供給部１２が接続されている。供給部１２は、発酵器１３にアルカリ金属硫化物を供給する。これにより、発酵器１３における微生物発酵の活性が向上される。アルカリ金属硫化物は、還元性を有することが好ましい。好ましく用いられるアルカリ金属硫化物の具体例としては、Ｎａ_２ＳやＮａＨＳ等が挙げられる。これらの１種のみを用いてもよいし、複数種類を混合して用いてもよい。

例えば、Ｎａ_２ＳやＮａＨＳ等を発酵器１３に供給した場合は、Ｎａ_２ＳやＮａＨＳ等は、発酵器１３において、Ｈ_２Ｓとなる。

発酵器１３は、精製機１４に接続されている。発酵器１３における生成物は、精製機１４に移送される。通常、発酵器１３においては、製造しようとする有機物質に加え、他の有機物質も生成する。精製機１４は、発酵器１３における生成物を精製する。これにより、目的とする有機物質を得ることができる。

ところで、発酵器にアルカリ金属硫化物を供給する場合、有機物質生成部からの排出物に硫黄分が含まれる。このため、有機物質生成部からの排出物を廃棄する前に、脱硫処理を行う必要がある。従って、有機物質の製造工程が煩雑になると共に、製造コストが増大する。

製造装置１では、有機物質生成部１０からの硫黄分（Ｈ_２Ｓ）を含む排出物は、処理部１５に移送される。処理部１５は、排出物に含まれる硫黄分（Ｈ_２Ｓ）をアルカリ処理する。処理部１５は、具体的には、硫黄分を、例えば、水酸化ナトリウムなどのアルカリと接触させる。これにより、硫黄分（Ｈ_２Ｓ）はＨ_２ＳがＮａ_２ＳやＮａＨＳとなる。処理部１５は、このＮａ_２ＳやＮａＨＳを発酵器１３に供給する。

なお、排出物には、気体の排出物と、液体の排出物と、固体の排出物が含まれる。処理部１５は、処理部１５に固体や液体の排出物が供給された場合は、その排出物をガス化処理した上で、硫黄分をアルカリ処理するものであってもよい。処理部１５は、例えば、液体や固体の廃棄物をメタン発酵させたり、焼却することによりガス化するものであってもよい。

このように、本実施形態では、硫黄分が排出されずにリサイクルされる。このため、排出物の脱硫処理を必ずしも要さない。また、有機物質の製造に必要となるアルカリ金属硫化物の量を低減することができる。従って、有機物質を容易かつ低コストに製造することができる。

なお、本実施形態では、製造装置１が合成ガス生成炉１１を有している例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。合成ガス生成炉が製造装置とは別個に設けられていてもよい。

１ 製造装置
１０ 有機物質生成部
１１ 合成ガス生成炉
１２ 供給部
１３ 発酵器
１４ 精製機
１５ 処理部

Claims (6)

1. 合成ガスから有機物質を生成させる微生物を含む発酵器を有する有機物質生成部と、
   アルカリ金属硫化物を含む培養液を前記発酵器に供給する供給部と、
   前記有機物質生成部から排出される硫黄分をアルカリ処理することによりアルカリ金属硫化物を得、当該アルカリ金属硫化物を前記発酵器に供給する処理部と、
   を備える、有機物質の製造装置。
2. 前記アルカリ金属硫化物は、Ｎａ_２Ｓ及びＮａＨＳの少なくとも一方である、請求項１に記載の有機物質の製造装置。
3. 前記硫黄分は、Ｈ_２Ｓである、請求項１又は２に記載の有機物質の製造装置。
4. 微生物を含む発酵器に合成ガスを供給し、微生物発酵させることにより有機物質を生成させる工程と、
   アルカリ金属硫化物を含む培養液を前記発酵器に供給する工程と、
   前記微生物発酵により生じた排出物に含まれる硫黄分をアルカリ処理することによりアルカリ金属硫化物を得、当該アルカリ金属硫化物を前記発酵器に供給する工程と、
   を備える、有機物質の製造方法。
5. 前記アルカリ金属硫化物は、Ｎａ_２Ｓ及びＮａＨＳの少なくとも一方である、請求項４に記載の有機物質の製造方法。
6. 前記硫黄分は、Ｈ_２Ｓである、請求項４又は５に記載の有機物質の製造方法。

Images