JP6744296B2 - 廃棄物を選別および/または処理するための方法、および前記方法により製造された処理材料 - Google Patents

廃棄物を選別および/または処理するための方法、および前記方法により製造された処理材料 Download PDF

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Description

本発明は、そのいくつかの実施形態において、廃棄物処理に関する。より詳細には、これに限定されるものではないが、廃棄物を選別および/または処理するための方法およびシステム、ならびに前記方法および/またはシステムにより製造された処理材料に関する。
廃棄物を処理する最も一般的な方法は、ごみ処理地への堆積によるものである。しかしながら、環境への懸念および/または土地の費用から、この方法は満足のいくものではない。
標準的な廃棄物のリサイクルは、典型的には、廃棄物を異なる種類の材料へと選別し、異なる種類の材料を別々にリサイクル、または処分する必要がある。
標準的なリサイクルに代わるものとして、固形の廃棄物を細断および乾燥することによる、ごみ固形燃料(refuse−derivedfuel)(RDF)の製造、およびRDFの発電所における燃焼がある。
米国特許第6017475号には、家庭ごみを有用な副産物に変換する処理であって、ごみを破片集合体にまで縮小し、場合によっては、この破片集合体から液体を除き、破片集合体を圧力下で加熱することによってパルプを作り出す処理が記載されている。家庭ごみを破片集合体に変換するためのグラインダーと、液体を除去した後に残る破片集合体を分解してパルプを形成するための加水分解装置とを包含するシステムも記載されている。この処理によりごみの中のリグノセルロースを加水分解して、ごく微量の金属およびプラスチックを有するセルロースパルプの集合体が得られる。さらに、セルロースパルプの凝集体は、純粋なセルロースパルプと、無機物を含む残渣とに分離可能であることが記載されている。
米国特許第7497335号には、多重ドメイン固形原材料の「流体重力(hydrogravity)」分離が記載されており、この方法では、それぞれが実質的に単一のドメインからなる粒子であって、それぞれの種類の粒子が異なる密度を有するものを製造する。粒子を適切な流体を用いてスラリーにして、得られた粒子の混合物を二成分分離に供することで、高い平均比重を有する流れと、低い平均比重を有する流れへと分離する。
国際特許出願公開第2006/035441である国際特許出願には、加熱と混合により、廃物片を溶融プラスチックで封入するための方法が記載されている。
国際特許出願公開第2010/082202である国際特許出願には、廃物を乾燥し、乾燥した廃物をせん断力を用いて混合しながら加熱することによって調製した複合材料が記載されている。複合材料には熱可塑性があり、有用な品物を得るために処理される。
更なる背景技術としては、国際特許出願公開第2005/077630、国際特許出願公開第2005/092708、および国際特許出願公開第2006/079842;欧州特許第1711323;韓国第2003/0014929;米国特許第3850771、米国特許第4013616、米国特許第4772430、米国特許第4968463、米国特許第5217655、米国特許第6017475、米国特許第6253527および米国特許第6423254;および米国特許出願公開第2004/0080072および米国特許出願公開第2004/0080072が挙げられる。
本発明のいくつかの実施形態の態様によれば、廃棄物を処理して非粒状処理材料を形成するための方法が提供される。
いくつかの実施形態によれば、前記方法は
前記廃棄物中の、少なくとも一部の無機物の除去によって、有機物を少なくとも90重量パーセント含有する選別物を取得し、
水分量が少なくとも15重量パーセントであり、かつその乾燥重量の少なくとも50重量パーセントが前記選別物である原材料を提供し、
前記原材料をせん断力を用いた混合に付し、そして
前記原材料を加熱に付すことを包含しており、
非粒状処理材料が得られる。
いくつかの実施形態によれば、前記除去は、材料の比重に応じた分離を含み、前記分離は、前記廃棄物と、前記無機物の少なくとも一部が沈降するように選択された液体との接触を含み、そして
前記原材料は乾燥されることなく前記混合と前記加熱に付される。
本発明のいくつかの実施形態の態様によれば、廃棄物を選別するための方法であって、
前記廃棄物と、前記廃棄物の一部が沈降するように選択された水性液体とを接触させて、あらかじめ選択した範囲内の比重を有する材料を少なくとも90重量パーセント含有する選別物を得ることを含む、前記廃棄物に含まれる材料の比重に応じた分離を包含する方法、が提供される。
本発明のいくつかの実施形態の態様によれば、本明細書に記載の廃棄物を処理するための方法によって得られるポリマー材料が提供される。
本発明のいくつかの実施形態の態様によれば、本明細書に記載のポリマー材料から形成される製造品が提供される。
本発明のいくつかの実施形態の態様によれば、本明細書に記載の製造品を製造するための廃棄物の使用が提供される。
本発明のいくつかの実施形態の態様によれば、廃棄物を処理して非粒状処理材料を形成するためのシステムが提供される。
いくつかの実施形態によれば、前記システムは
前記廃棄物に含まれる材料の比重に応じた分離によって、前記廃棄物から無機物の少なくとも一部を除去するために構成された分離器であって、無機物の少なくとも一部が沈降するように選択された液体を含み、有機物を少なくとも90重量パーセント含有する選別物を得るための分離器と、
原材料をせん断力を用いた混合に付すための装置であって、それぞれ独立に前記廃棄物を加熱に付すために適応された第1混合ゾーンと第2混合ゾーンとを有する装置と、
前記混合および前記加熱の際に放出されるガスを、前記装置から除去するためにそれぞれ適応された第1排出口と第2排出口と
を包含し、
前記システムは、前記選別物を含みかつ水分量が少なくとも15重量パーセントである原材料を前記装置に提供するために構成されており、そして
前記装置は、前記原材料を第1混合ゾーン内で混合に付して前記第1排出口から前記ガスを除去し、続いて、前記原材料を第2混合ゾーン内で混合に付して前記第2排出口から前記ガスを除去して、処理材料を得るために構成されており、前記原材料は乾燥されることなく前記混合と前記加熱に付される。
本発明のいくつかの実施形態の態様によれば、廃棄物を選別するためのシステムが提供される。
いくつかの実施形態によれば、前記システムは
廃棄物に含まれる材料の比重に応じた分離のために構成された分離器を包含し、前記分離器は、前記廃棄物の一部が沈降するように選択された液体を含み、あらかじめ選択した範囲内の比重を有する材料を少なくとも90重量パーセント含有する選別物を得るためのものである。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記原材料の乾燥重量の少なくとも90重量パーセントが前記選別物である。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記原材料の乾燥重量の少なくとも99重量パーセントが前記選別物である。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記非粒状処理材料の体積の10%未満が、体積が少なくとも0.2mmの粒子によって占められる。
本発明のいくつかの実施形態によれば、材料の比重に応じた分離は、あらかじめ選択した範囲内の比重を有する材料を少なくとも90重量パーセント含有する選別物を得ることを含む。
本発明のいくつかの実施形態によれば、材料の比重に応じた分離は、前記廃棄物中の、熱硬化性ポリマーおよび融点が250℃以上の合成ポリマーからなる群より選ばれるポリマーの少なくとも一部を除去し、前記熱硬化性ポリマーと融点が250℃以上の合成ポリマーとを除いた有機物を少なくとも90重量パーセント含有する選別物を得ることをさらに含む。
本発明のいくつかの実施形態によれば、原材料の水分量は少なくとも40重量パーセントである。
本発明のいくつかの実施形態によれば、原材料の水分量は50〜70重量パーセントの範囲内にある。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記原材料の乾燥重量の少なくとも70重量パーセントがリグノセルロースである。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記原材料の乾燥重量の95重量パーセント以下がリグノセルロースである。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記原材料の乾燥重量の5重量パーセント以下が無機物である。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記原材料の乾燥重量の15〜30重量パーセントとして、合成ポリマーを含む。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記原材料中の合成ポリマーの少なくとも50重量パーセントがポリオレフィンである。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記原材料の乾燥重量の少なくとも1重量パーセントが無機塩類である。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記混合および前記加熱は、前記処理材料の水分量が1重量パーセント未満になるまで行う。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記方法は前記廃棄物または前記選別物と、酸性材料とを接触させて、前記原材料を提供することをさらに包含する。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記酸性材料は塩酸を含む。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記酸性材料はpHが4未満である水溶液を含む。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記方法は前記選別物と追加材料とを混合し、前記原材料を提供することをさらに包含する。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記追加材料は少なくとも1種の炭水化物を含む。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記処理材料はポリマー材料を含む。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記処理材料中の炭素濃度は少なくとも55重量パーセントである。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記処理材料中の酸素濃度は少なくとも20重量パーセントである。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記処理材料中の炭素および酸素の合計濃度は少なくとも80重量パーセントである。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記処理材料中の炭素、水素および酸素の合計濃度は少なくとも90重量パーセントである。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記処理材料中の炭素原子、水素原子、酸素原子、窒素原子、アルカリ金属原子およびハロゲン原子の合計濃度は少なくとも93重量パーセントである。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記処理材料中の非水素原子の少なくとも95パーセントが炭素原子または酸素原子である。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記処理材料中の非水素原子の少なくとも97パーセントが炭素原子、酸素原子、窒素原子、アルカリ金属原子またはハロゲン原子である。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記処理材料中のアルカリ金属のモル濃度は、前記廃棄物の乾燥重量に対するアルカリ金属のモル濃度に比べて、50%以上高い。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記処理材料中のハロゲンのモル濃度は、前記廃棄物の乾燥重量に対するハロゲンのモル濃度に比べて、50%以上高い。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記廃棄物は細断された廃棄物である。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記方法は、前記廃棄物と前記液体との接触の前に、前記廃棄物の細断を行うことをさらに包含する。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記方法は、前記廃棄物と前記液体との接触に続いて、前記選別物の細断を行うことをさらに包含する。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記方法は、前記接触において、前記廃棄物と水性液体との接触によって部分選別物を得ることを包含し、前記部分選別物を、材料の比重に応じた分離のための1回以上の追加サイクルに付すことをさらに包含し、前記分離は、前記部分選別物と追加の液体との接触によって前記選別物を得ることを含む。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記方法は、前記部分選別物と追加の液体との接触に続いて、前記選別物の細断を行うことをさらに包含する。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記材料の比重に応じた分離のための1回以上の追加サイクルは、1回以上の、前記追加の液体に沈降する材料の除去を含む。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記材料の比重に応じた分離のための1回以上の追加サイクルは、1回以上の、前記追加の液体に浮遊する材料の除去を含む。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記方法は、前記選別物に含まれる油の少なくとも一部を分離することを包含する。
本発明のいくつかの実施形態によれば、本明細書に記載のポリマー材料は熱可塑性ポリマー材料である。
本発明のいくつかの実施形態によれば、本明細書に記載のポリマー材料は密度が1.2g/cm未満である。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記ポリマー材料中の炭素濃度は少なくとも55重量パーセントである。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記ポリマー材料中の酸素濃度は少なくとも20重量パーセントである。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記ポリマー材料中の炭素および酸素の合計濃度は少なくとも80重量パーセントである。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記ポリマー材料中の炭素、水素および酸素の合計濃度は少なくとも90重量パーセントである。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記ポリマー材料中の炭素原子、水素原子、酸素原子、窒素原子、アルカリ金属原子およびハロゲン原子の合計濃度は少なくとも93重量パーセントである。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記ポリマー材料中の非水素原子の少なくとも95パーセントが炭素原子または酸素原子である。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記ポリマー材料中の非水素原子の少なくとも97パーセントが炭素原子、酸素原子、窒素原子、アルカリ金属原子またはハロゲン原子である。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記ポリマー材料中のアルカリ金属のモル濃度は、前記廃棄物の乾燥重量に対するアルカリ金属のモル濃度に比べて、50%以上高い。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記ポリマー材料中のハロゲンのモル濃度は、前記廃棄物の乾燥重量に対するハロゲンのモル濃度に比べて、50%以上高い。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記ポリマー材料の190℃におけるメルトフローインデックスは1g/10分以上である。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記製造品は、互いに付着および/または混合された2種以上の材料を包含しており、前記材料の少なくとも1つが本明細書に記載のポリマー材料である。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記製造品中の前記2種以上の材料の少なくとも1つがプラスチックである。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記システムは、前記廃棄物に含まれる材料の比重に応じた分離のために構成された分離器を少なくとも1つ包含し、前記分離器は、あらかじめ選択した範囲内の比重を有する材料を少なくとも90重量パーセント含有する選別物を得るために構成されている。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記システムは、前記廃棄物から、熱硬化性ポリマーおよび融点が250℃以上の合成ポリマーからなる群より選ばれるポリマーの少なくとも一部を除去し、前記熱硬化性ポリマーと融点が250℃以上の合成ポリマーとを除いた有機物を少なくとも90重量パーセント含有する選別物を得るために構成されている。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記第1混合ゾーンと前記第2混合ゾーンはそれぞれ独立に、90℃〜230℃の範囲内の温度で前記原材料を加熱するために適応されている。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記システムは、本明細書に記載の装置内の材料の水分量を測定するためのセンサーをさらに包含する。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記装置は混合を実施するためのスクリューを有する。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記システムは、前記廃棄物または前記選別物と、酸性材料とを接触させるように構成されている。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記システムは、前記選別物および/または前記処理材料と、追加材料とを混合するように構成されている。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記システムは、前記廃棄物の細断を、前記廃棄物と前記液体との接触の前に行うように構成されたシュレッダーをさらに包含する。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記システムは前記廃棄物と前記液体との接触に続いて、前記選別物の細断を行うために構成されたシュレッダーをさらに包含する。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記システムは、前記分離器内の液体の比重を監視するための監視部をさらに包含し、前記システムは、前記分離器内の液体の比重を所定の値に調整するように構成されている。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記システムは、材料の比重に応じた分離によって部分選別物を得るために構成された第1分離器と、前記部分選別物を、材料の比重に応じた分離のための1回以上の追加サイクルに付すために構成された、少なくとも1つの追加の分離器とを包含し、前記追加の分離器は前記部分選別物の一部が沈降するように選択された追加の液体を含む。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記システムは、前記追加の分離器における前記部分選別物と前記追加の液体との接触に続いて、前記選別物の細断を行うために構成されたシュレッダーをさらに包含する。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記液体の比重は少なくとも1.05である。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記液体は塩水溶液を含む。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記塩は塩化ナトリウムである。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記塩水溶液中の塩濃度は少なくとも10重量パーセントである。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記処理材料の水分量は1重量パーセント未満である。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記あらかじめ選択した範囲は1.25以下である。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前記システムは、前記液体から油を分離するために構成された、少なくとも1つの分離装置をさらに包含する。
特に断りのない限り、本発明の実施形態は、本明細書に記載の実施形態の任意の組み合わせを含む。
特に定義のない限り、本明細書で用いられる全ての技術用語および/または科学用語は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書に記載のものと類似するか、または等価である方法および材料を、本発明の実施形態の実施または試験において用いることができるが、代表的な方法および/または材料を以下に記載する。矛盾する場合、定義を含め本特許明細書が制御するものとする。さらに、材料、方法、および実施例は例示に過ぎず、限定を意図するものではない。
本発明のいくつかの実施形態を、添付の図面および画像を参照しながら、単に例示としてここで説明する。ここで図面に特に詳細に参照するが、ここで示す詳細は例示に過ぎず、本発明の実施形態の例示的考察のためだけのものであることを強調する。これに関して、図面と共に為される説明は、本発明の実施形態をどのように実施することができるかを当業者に明らかにする。
本発明のいくつかの実施形態における、廃棄物を分離するための方法を示すフローチャートである。 本発明のいくつかの実施形態における、選別された廃棄物を処理するための方法を示すフローチャートである。 本発明のいくつかの実施形態における、廃棄物を分離および処理するためのシステムを示す模式図である。 本発明のいくつかの実施形態における、廃棄物を処理するためのシステムを示す模式図である(大きな矢印は廃棄物の方向を表し、小さな矢印は放出されたガスの方向を表す)。 本発明のいくつかの実施形態における、押し出された処理材料の円筒状サンプルの画像である(図5のAは側面図、図5のBは断面図であり、サンプルの直径は約10cmである)。 本発明のいくつかの実施形態における、処理材料の(10℃/分の速度での)走査熱量測定の際の、温度の関数としての熱流量と共に、観察された相転移の(ピークで表される)温度および相転移熱量を示すグラフである。 廃棄物から調製した処理材料の赤外スペクトルを示し、当該処理材料は、本発明のいくつかの実施形態における廃棄物の分離を実施したもの(緑)および実施しないもの(青)である。 本発明のいくつかの実施形態における処理材料の、電子常磁性共鳴(EPR)スペクトルを示すグラフであり、g1値、g2値およびg3値を表すピークを含み、さらにg値が2.0(炭素ラジカルに特徴的)および3.4(セルロースに特徴的)に対応するピークの位置も示す。 本発明のいくつかの実施形態における処理材料の、(異なるy軸の縮尺での)NMRスペクトルの一部を示す。 (約20重量パーセントの)海塩水溶液のろ液(図10のA)および真水のろ液(図10のB)のNMRスペクトルを示し、それぞれのろ液は植物バイオマスと共に3時間インキュベートして得られたものである。 本発明のいくつかの実施形態における、廃棄物を分離するためのシステムを示す模式図である。 本発明のいくつかの実施形態における、廃棄物を分離および処理するためのシステムを示す模式図である。
本発明は、そのいくつかの実施形態において、廃棄物処理に関する。より詳細には、これに限定されるものではないが、廃棄物を選別および/または処理するための方法およびシステム、ならびに前記方法および/またはシステムにより製造された処理材料に関する。
本発明の少なくとも1つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、必ずしもその用途が、以下の記載に示される、および/または、図面および/もしくは実施例に説明される構成要素及び/又は方法の構造及び配置の詳細に限定されるものではないことを理解するべきである。本発明は、他の実施形態が可能であり、又は、さまざまな方法で実践若しくは遂行されることが可能である。
本発明者は、廃棄物に含まれる材料の比重に応じた分離は、選別物の乾燥なしにさらなる処理に付すことができる選別物の取得を、効率的且つ費用対効果の高い方法で、達成するために使用可能であることを見出した。本発明者はさらに、比重に応じた分離は、処理の進行および得られた処理材料のパラメータや性質に好影響を与えることができることも見出した。例えば、廃棄物(例えば未選別廃棄物)と水溶液などの液体との接触は、一部の材料、特に無機物を、得られた選別物から有利に分離するため、および/または、水分量を処理に特に適した量にまで増加するために利用できる。さらに、廃棄物と液体との接触による分離は、湿式廃棄物(例えば乾燥されていない廃棄物)を使用して容易に実行することができるが、湿式廃棄物はその他の分離技術においては障害となる。例えば異なる種類の材料の断片が互いに付着してしまうことによって障害をもたらす。本発明者はさらに、比重分離によって得られた処理廃棄物が、非常に優れたおよび制御可能な性質を示すことを明らかにした。
次に、図面を参照する。図1に、後述の実施例で詳述されるような、本発明の代表的な実施形態における、比重に応じた廃棄物の分離のための一般的手順を示す。
図2に、後述の実施例で詳述されるような、本発明の代表的な実施形態における、選別物の処理のための一般的手順を示す。
図3に、以下の本明細書中に詳述されるような、本発明の代表的な実施形態における、廃棄物の分離と処理のためのシステムを示す。図4は、以下の本明細書中に詳述されるような、本発明の代表的な実施形態における、材料(例えば選別物)の処理のためのシステムを示す。
図5のAとBに、本発明の代表的な実施形態により製造された、比較的均質な処理材料を示す。
図6〜図9のBに、後述の実施例で詳述されるような、本発明の代表的な実施形態により製造された処理材料の物性を示す。
図10のAとBは、高張液がバイオマスからの炭水化物の放出を容易にすることを示す。
図11に、以下の本明細書中に詳述されるような、本発明の代表的な実施形態における、比重に応じた廃棄物の分離のためのシステムを示す。
図12は、後述の実施例で詳述されるような、本発明の代表的な実施形態における、比重に応じた廃棄物の分離および得られた選別物の処理のためのシステムを示す。
本発明のいくつかの実施形態の態様によれば、廃棄物を選別して、選別物を得るための方法が提供される。いくつかの実施形態において、本発明の本態様による方法は、廃棄物に含まれる材料の比重に応じた分離によって実施される。いくつかの実施形態において分離は、廃棄物と、廃棄物の一部が中で沈降する(そして他の部分は沈降しない)ように選択された液体との接触によって実施される。
本明細書を通じて、語句「廃棄物」は、例えば各自治体の固形廃物といった、実質的に固形の廃物であり、いくつかの実施形態においては、多くが家庭から得られるような廃物を指し、「くず」または「ごみ」ともいう。本明細書中で使用される語句「廃棄物」は、実質的に未選別(例えば本明細書に記載のような材料の一部を除去する前)の廃棄物、即ち、家庭廃棄物に特有の様々な材料を含み、さらに場合により、本明細書で定義されるような、一部が選別された(例えば容易にリサイクルできる物が除去された)廃棄物も含む。
従って、廃棄物は固形廃棄物管理施設や廃棄物集積場で、あるいはごみ処理地から受け取った時の形状(「未選別」廃棄物という)であってもよく、代わりに、本明細書に記載の方法によるさらなる選別の前に、予備選別に付された廃棄物、即ち1以上の構成要素(例えば磁性材料など)が選択的に(一部または完全に)除去された(上記のような調達先からの)廃棄物であってもよい。廃棄物は、汚泥(例えば下水汚泥)、産業廃棄物(例えば処分された包装材料)および/または農業廃棄物など、家庭以外の調達先からの廃物を含んでいてもよい。
廃棄物は典型的には液体(水や油など)、例えば廃棄物に吸収された液体および/または廃棄物中の容器に入っている液体などを含む。本明細書に記載の、選別のための方法は、液体との接触によって実施されるため、場合によっては廃棄物をあらかじめ乾燥をさせることなく選別できることを理解されたい。
本明細書を通じて、語句「選別物」は、原料となる材料(例えば廃棄物)に含まれる材料の一部の除去によって得られた材料であって、原料となる材料とは異なる組成を有する材料を説明するのに使用される。「原料となる材料」とは、例えば、本明細書に記載のような選別に付される、本明細書に記載のような廃棄物を指す。
本明細書を通じて、用語「選別」およびその文法的な派生語は、本明細書で定義されるような選別物を、本明細書で定義されるような原料となる材料(例えば廃棄物)から得るための処理を説明するのに使用される。
本明細書を通じて、用語「処理」およびその文法的な派生語は、材料(例えば廃棄物)に対して実行される行為に関連して、材料の組成、化学的性質および/または物性の変化を説明するのに使用され、変化によって、本明細書で「処理材料」という、処理に付される材料とは異なった組成、化学的性質および/または物性を持つ、異なった第2の材料が得られる。本明細書で使用される用語「処理」は、本明細書で定義されるような選別を含むが、選別に限定されるものではない。
明確化のために、用語「処理材料」は一般的に本明細書において、選別以外の手順によって得られた材料を説明するのに使用される(一方、選別によって得られた材料は「選別物」という)。選別以外の手順とは、例えば(本明細書で定義されたような)選別物を選別以外の処理(例えば加熱)に付すことである。
本発明の本態様におけるいくつかの実施形態によれば、本発明の方法は、あらかじめ選択した範囲内の比重を有する材料が豊富に含まれる選別物を提供し、ここで液体は、あらかじめ選択した範囲に応じて選択される(例えば以降でさらに詳述するように、適切な濃度の塩水溶液が選択される)。
本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、選別物はあらかじめ選択した範囲内の比重を有する材料を少なくとも90重量パーセント含有する。いくつかの実施形態において、選別物はあらかじめ選択した範囲内の比重を有する材料を少なくとも95重量パーセント含有する。いくつかの実施形態において、選別物はあらかじめ選択した範囲内の比重を有する材料を少なくとも98重量パーセント含有する。いくつかの実施形態において、選別物はあらかじめ選択した範囲内の比重を有する材料を少なくとも99重量パーセント含有する。90重量パーセントと99.9重量パーセントの間の任意の値もこれらの実施形態において想定される。
本明細書で使用される用語「比重」は、同じ条件(例えば温度や圧力)における、真水の密度に対する材料の密度の比率を指す。従って、真水の比重は1と定義される。本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、比重は、室温(例えば25℃)および大気圧における比重のことである。しかしながら、比重は比率であるため、密度に比べ条件(例えば温度や圧力)の変化に対する感度は低い。そのため、本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、比重は作業環境下での比重のことである。例えば、作業環境下での周囲温度は、例えば約0℃から50℃までの範囲内で変化し得、周囲圧力は場所の標高によって変化しうる。
比重のあらかじめ選択した範囲は、その上限値と下限値により特徴づけられていてもよく、代わりに、範囲は制限のない範囲、例えば上限値があって下限値はない、または下限値があって上限値はないという特徴を持つものでもよい。
本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、あらかじめ選択した範囲は1.25以下、即ち、あらかじめ選択した範囲の上限値が1.25以下であって、範囲全体が1.25以下となる。いくつかの実施形態において、あらかじめ選択した範囲は1.225以下である。いくつかの実施形態において、あらかじめ選択した範囲は1.20以下である。いくつかの実施形態において、あらかじめ選択した範囲は1.175以下である。いくつかの実施形態において、あらかじめ選択した範囲は1.15以下である。いくつかの実施形態において、あらかじめ選択した範囲は1.125以下である。いくつかの実施形態において、あらかじめ選択した範囲は1.10以下である。
本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、前記選別物は、前記液体の比重より低い比重を有する材料を(選別物の由来となった廃棄物に比べて)豊富に含有する。これらいくつかの実施形態において、前記方法は、前記液体内に沈降する材料を廃棄物から除去して選別物を得ることにより実施される。
本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、前記選別物は、前記液体の比重より高い比重を有する材料を(選別物の由来となった廃棄物に比べて)豊富に含有する。これらいくつかの実施形態において、前記方法は、前記液体内に沈降しない材料を廃棄物から除去して選別物を得ることにより実施される。
本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、前記選別物は、第1液体(例えば塩水溶液)の比重より低く、第2液体(例えば真水または希釈塩水溶液)の比重より高い比重を有する材料を(選別物の由来となった廃棄物に比べて)豊富に含有する。これらいくつかの実施形態において、前記方法は第1液体に沈降する材料を廃棄物から除去するための工程、および第2液体に沈降しない材料を廃棄物から除去するための工程を包含する。
本明細書中、用語「沈降」は、液体の底部までの沈降(例えば沈殿)、および液体の液面より下への沈降を含む。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいては、廃棄物中の(有機物よりもより高密度であることが多い)無機物の少なくとも一部が液体の底部まで沈降する。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいては、液体の底部まで沈降する材料を(例えば沈殿物の除去によって)除去し、実質的にその他すべての材料を回収する。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいては、液体に浮遊する材料を(例えば液体の液面をすくい取ることによって)回収し、実質的にその他すべての材料を除去する。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、廃棄物の分離は、液体から実質的にすべての材料(例えば、回収した選別物、および液体から取り除いた選別物を得るために、廃棄物から除去した材料の両方)の除去を含み、それによって液体はさらなる比重に応じた廃棄物の分離に再利用することができる。液体からの除去は、例えば、浮遊する材料の液面からのすくい取り、沈殿した材料の除去、および/または、液体の液面より下に沈降するが、底部まで沈降しない材料のろ過による除去などである。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいては、廃棄物を液体内で攪拌する、例えば少なくとも1つのパドルの回転(例えばパドルホイールの回転)によって行う。攪拌は、液体内で材料の分離がなされるほど十分に静かであるが、(例えば、お互いに付着していることがある)異なった種類の材料の分離を容易にするほど十分に激しい攪拌となるように選択されてもよい。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、攪拌は、120回/分以下の(例えば回転、振動、かき混ぜなどの)摂動を含む。いくつかの実施形態において、攪拌は60回/分以下の摂動を含む。いくつかの実施形態において、攪拌は30回/分以下の摂動を含む。いくつかの実施形態において、攪拌は20回/分以下の摂動を含む。いくつかの実施形態において、攪拌は10回/分以下の摂動を含む。
前記液体は任意の種類の液体であってよく、純粋な液体、溶液および懸濁液を含む。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、前記液体は水性液体である。
本明細書で使用される語句「水性液体」は、液体に含まれる液状化合物(例えば液体内に懸濁および/または溶解している固形物を除いたもの)の少なくとも50重量パーセントが水である液体を指す。いくつかの実施形態において、少なくとも60重量パーセントが水である。いくつかの実施形態において、少なくとも70重量パーセントが水である。いくつかの実施形態において、少なくとも80重量パーセントが水である。いくつかの実施形態において、少なくとも90重量パーセントが水である。いくつかの実施形態において、少なくとも95重量パーセントが水である。いくつかの実施形態において、少なくとも98重量パーセントが水である。いくつかの実施形態において、少なくとも99重量パーセントが水である。いくつかの実施形態において、液状成分は実質的に水からなる。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、前記液体は溶液、例えば水溶液である。溶液(例えば水溶液)に適切な溶質としては、水溶性の塩類、即ち、水中でイオンを形成する任意の化合物(例えば塩化ナトリウム、塩化カリウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、炭酸カリウム)、および水溶性の炭水化物(例えばブドウ糖、ショ糖、乳糖、果糖)が挙げられる。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、前記溶質は塩である、即ち、液体は塩水溶液(イオン溶液)である。いくつかの実施形態において、塩は塩化ナトリウムを含む。塩化ナトリウムは実質的に純粋であってもよい。上記に代えて、塩化ナトリウムは、例えば海塩のように、他の塩類と混合されていてもよい。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、前記液体は海水(例えば真水で希釈した海水および/または濃縮海水、即ち、含有する水の一部が除去された海水)を含有する。いくつかの実施形態において、液体は実質的に海水からなる。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、前記液体は懸濁液、例えば水性懸濁液である。懸濁液のための適切な懸濁物質としては、水不溶性の塩類および/または金属物質、例えば炭酸カルシウム、鉄粉およびフェロシリコン(FeSi)が挙げられる。いくつかの実施形態において、懸濁物質は磁気を帯びており、そのため分離した廃棄物からの(例えば再利用のための)除去が容易である。
比重は、廃棄物から分離したい材料、および/または(例えばさらなる処理のために)廃棄物中に保持しておきたい材料に応じて選択されてもよい。
溶液または懸濁液の比重は、溶質や懸濁物質の濃度の制御により、分離要件に応じて細かく制御することができる。
従って、例えば、高比重によって特徴づけられる材料のみを分離したい場合、比較的高い比重(しかし分離するべき材料の比重よりも低い比重)を有する溶液または懸濁液を使用するため、高濃度の溶質または懸濁物質が含有される。
水の比重と同じか、低い比重を有する材料(例えば有機物)のみを廃棄物中に保持したい場合、水の比重よりもわずかに高い比重を有する溶液または懸濁液を使用するため、比較的低い濃度の溶質または懸濁物質が含有される。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、前記液体の比重は1.00〜2.50の範囲内にある。
2.50以下の比重は、例えば、廃棄物中に存在しうるすべてあるいはほとんどの無機物の除去のために適切でありうる。例えば、窓ガラスの比重は約2.58、シリカの比重は約2.65、アルミニウムの比重は約2.7であり、その他の鉱物や金属の比重は典型的にはさらに高い。比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、前記液体の比重は少なくとも2.00であり、例えば2.00〜2.50の範囲内にある。少なくとも2.00の比重は、例えば、すべてあるいはほとんどの、植物材料、動物材料および(例えばゴムやプラスチックなどの)ポリマー材料などの有機物の保持に適切であると考えられる。
本明細書中、「動物材料」は、動物に由来する材料を指し、「植物材料」は植物または菌類に由来する材料を指す。ここで、石炭製品や石油製品などの、遠い過去にのみ生息していた生物に由来する製品は、本明細書中では動物材料または植物材料と見なさない。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、前記液体の比重は少なくとも1.50であり、例えば1.50〜2.00の範囲内にある。少なくとも1.50の比重は、大多数の有機物の保持に適切でありうる。いくつかの実施形態において、比重は少なくとも1.60である。いくつかの実施形態において、比重は少なくとも1.70である。いくつかの実施形態において、比重は少なくとも1.80である。いくつかの実施形態において、比重は少なくとも1.90である。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、前記液体の比重は少なくとも1.20であり、例えば1.20〜1.50の範囲内である。少なくとも1.20の比重は、一部の有機物(例えば合成ポリマー)は除去するが、多くの、さらには大部分の有機物を保持するのに適切でありうる。いくつかの実施形態において、前記液体の比重は少なくとも1.25である。いくつかの実施形態において、前記液体の比重は少なくとも1.30である。いくつかの実施形態において、前記液体の比重は少なくとも1.35である。いくつかの実施形態において、前記液体の比重は少なくとも1.40である。いくつかの実施形態において、前記液体の比重は少なくとも1.45である。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、前記液体の比重は少なくとも1.01であり、例えば1.01〜1.20の範囲内である。1.01〜1.20の範囲内の比重は、多くの合成ポリマー、例えば熱硬化性ポリマー、融点が250℃以上の合成ポリマー(例えばポリエチレンテレフタレート(PET)やポリテトラフルオロエチレン(PTFE)など)およびポリ塩化ビニル(PVC)は除去するが、多くの、さらには大部分の動物材料および植物材料を保持するのに適切でありうる。
本明細書中、用語「熱硬化性」は、任意の技術によって不可逆的に硬化した合成ポリマーを指し、このような技術としては、加熱による硬化、(エポキシ樹脂内でのような)化学反応による硬化、および照射による硬化が挙げられる。熱硬化性ポリマーの例には、熱硬化性ポリエステル(例えばファイバーグラスに使用されるもの)、ポリウレタン、加硫ゴム、フェノールホルムアルデヒド(例えばベークライト(商標)ポリマー)、Duroplast、尿素ホルムアルデヒド(例えば合板に使用されるもの)、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド、シアン酸エステルおよびポリシアヌレートが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
特定の理論に縛られるものではないが、得られた選別物における、熱硬化性ポリマー、高融点(例えば250℃以上)の合成ポリマーおよび/またはPVCの割合を低下させると、選別物は(例えば本明細書に記載のような)処理に、より適したものになると考えられる。さらに、選別物の由来となった廃棄物に比べて、上記のようなポリマーの割合が低下した選別物を得るためには、本明細書に記載のような比重に応じた分離は特に便利な方法であると考えられる。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、液体の比重は約1.25以下(例えばおよそ海塩の飽和水溶液の比重)である。いくつかの実施形態において、比重は1.20以下である。いくつかの実施形態において、比重は1.15以下である。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、液体の比重は少なくとも1.05である。いくつかの実施形態において、比重は1.05〜1.25の範囲内にある。いくつかの実施形態において、比重は1.05〜1.20の範囲内にある。いくつかの実施形態において、比重は1.05〜1.15の範囲内にある。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、液体の比重は少なくとも1.06である。いくつかの実施形態において、比重は1.06〜1.25の範囲内にある。いくつかの実施形態において、比重は1.06〜1.20の範囲内にある。いくつかの実施形態において、比重は1.06〜1.15の範囲内にある。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、液体の比重は少なくとも1.07(例えば、約10重量パーセント濃度の塩化ナトリウム水溶液)である。いくつかの実施形態において、比重は1.07〜1.25の範囲内にある。いくつかの実施形態において、比重は1.07〜1.20の範囲内にある。いくつかの実施形態において、比重は1.07〜1.15の範囲内にある。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、液体の比重は少なくとも1.08である。いくつかの実施形態において、比重は1.08〜1.25の範囲内にある。いくつかの実施形態において、比重は1.08〜1.20の範囲内にある。いくつかの実施形態において、比重は1.08〜1.15の範囲内にある。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、液体の比重は少なくとも1.09である。いくつかの実施形態において、比重は1.09〜1.25の範囲内にある。いくつかの実施形態において、比重は1.09〜1.20の範囲内にある。いくつかの実施形態において、比重は1.09〜1.15の範囲内にある。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、液体の比重は少なくとも1.10である。いくつかの実施形態において、比重は1.10〜1.25の範囲内にある。いくつかの実施形態において、比重は1.10〜1.20の範囲内にある。いくつかの実施形態において、比重は1.10〜1.15の範囲内にある。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、液体の比重は少なくとも1.11(例えば、約15重量パーセント濃度の塩化ナトリウム水溶液)である。いくつかの実施形態において、比重は1.11〜1.25の範囲内にある。いくつかの実施形態において、比重は1.11〜1.20の範囲内にある。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、液体の比重は少なくとも1.12である。いくつかの実施形態において、比重は1.12〜1.25の範囲内にある。いくつかの実施形態において、比重は1.12〜1.20の範囲内にある。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、液体の比重は少なくとも1.13である。いくつかの実施形態において、比重は1.13〜1.25の範囲内にある。いくつかの実施形態において、比重は1.13〜1.20の範囲内にある。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、液体の比重は少なくとも1.14である。いくつかの実施形態において、比重は1.14〜1.25の範囲内にある。いくつかの実施形態において、比重は1.14〜1.20の範囲内にある。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、液体の比重は少なくとも1.15(例えば、約20重量パーセント濃度の塩化ナトリウム水溶液)である。いくつかの実施形態において、比重は1.15〜1.25の範囲内にある。いくつかの実施形態において、比重は1.15〜1.20の範囲内にある。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、液体の比重は少なくとも1.175である。いくつかの実施形態において、比重は1.175〜1.25の範囲内にある。いくつかの実施形態において、比重は1.175〜1.20の範囲内にある。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、液体の比重は少なくとも1.20である。いくつかの実施形態において、比重は1.20〜1.25の範囲内にある。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、液体の比重は約1.03以下であり、例えば1.01〜1.03の範囲内にある。海水の比重は1.02〜1.03の範囲内、典型的には約1.025であるため、例えば海水、または希釈海水を使用することによって、ある範囲内の比重を容易かつ安価に得ることができる。
一般的に、比較的低い比重(例えば1.25以下、1.20以下)を有する液体は、比較的容易に調製および使用することができ、一般的で安価な材料の溶液から容易に得ることができる。例えば、塩化ナトリウム水溶液の比重は、その濃度に応じて、1.00〜1.20の範囲にある。比較的低比重は、無機物の効率的な除去に特に適しており、こういった無機物としては、例えば、純粋な無機物よりも比重の低い複合材料(例えば、ファイバーグラス、およびガラスフィラーを含むポリマー)や、(例えば本明細書に記載のような)PVC、PET、PTFEおよび熱硬化性ポリマーなどの、比較的高密度の有機物が挙げられる。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、少なくとも1.20、場合により少なくとも1.25の比重は、カルシウム塩類、マグネシウム塩類、遷移金属塩類、臭化物塩類などの高密度の水溶性塩類の使用、および/またはその懸濁液の使用によって得られる。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、廃棄物と塩溶液との接触は、(選別処理を容易にすることに加えて、)得られた選別物中での微生物(例えば細菌)の生存および/または活性を阻害する。このような阻害は、塩水中での食品保存(例えばピクルス液への漬け込み)に類似する。このような阻害は、例えば選別物の衛生状態を高め、および/または選別物の悪臭を低下させることで、選別物の取り扱いおよび/または貯蔵を容易にする。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、溶液中の塩濃度は、溶液と接触させる廃棄物、および/またはそこから得られる、(本明細書に記載のような)選別物および/または処理材料における、微生物(例えば細菌)の生存および/または活性を阻害可能なように選択する。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、塩溶液(例えば塩水溶液)の塩(例えば塩化ナトリウム、海塩)の濃度は少なくとも3重量パーセントである。いくつかの実施形態において、塩濃度は3〜35重量パーセントの範囲内にある。いくつかの実施形態において、塩濃度は3〜30重量パーセントの範囲内にある。いくつかの実施形態において、塩濃度は3〜25重量パーセントの範囲内にある。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、塩溶液中(例えば塩水溶液)の塩(例えば塩化ナトリウム、海塩)の濃度は少なくとも5重量パーセントである。いくつかの実施形態において、塩濃度は5〜35重量パーセントの範囲内にある。いくつかの実施形態において、塩濃度は5〜30重量パーセントの範囲内にある。いくつかの実施形態において、塩濃度は5〜25重量パーセントの範囲内にある。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、塩溶液中(例えば塩水溶液)の塩(例えば塩化ナトリウム、海塩)の濃度は少なくとも10重量パーセントである。いくつかの実施形態において、塩濃度は10〜35重量パーセントの範囲内にある。いくつかの実施形態において、塩濃度は10〜30重量パーセントの範囲内にある。いくつかの実施形態において、塩濃度は10〜25重量パーセントの範囲内にある。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、塩溶液中(例えば塩水溶液)の塩(例えば塩化ナトリウム、海塩)の濃度は少なくとも15重量パーセントである。いくつかの実施形態において、塩濃度は15〜35重量パーセントの範囲内にある。いくつかの実施形態において、塩濃度は15〜30重量パーセントの範囲内にある。いくつかの実施形態において、塩濃度は15〜25重量パーセントの範囲内にある。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、塩溶液中(例えば塩水溶液)の塩(例えば塩化ナトリウム、海塩)の濃度は少なくとも20重量パーセントである。いくつかの実施形態において、塩濃度は20〜35重量パーセントの範囲内にある。いくつかの実施形態において、塩濃度は20〜30重量パーセントの範囲内にある。いくつかの実施形態において、塩濃度は20〜25重量パーセントの範囲内にある。
特定の理論に縛られるものではないが、廃棄物と、10重量パーセント以上、特に15重量パーセント以上、とりわけ20重量パーセント以上の塩濃度を有する塩溶液との接触は、溶液と接触した廃棄物における微生物(例えば細菌)の生存および/または活性の阻害だけではなく、そこから得られる、(本明細書に記載のように)選別物および/または処理材料における微生物(例えば細菌)の生存および/または活性の阻害にも特に効果的である。即ち、(材料が塩溶液から除去された後に)選別物および/または処理材料に残った残留塩は、微生物の生存および/または活性を、比重に応じた分離が完了した後も、長期間効果的に阻害できると考えられる。
動物材料または植物材料(例えばリグニン)に由来のセルロースやその他化合物は、約1.5の比重により特徴づけられるが、動物材料および植物材料は、典型的にはそれよりも大幅に低い比重を示す。この低比重は、多孔性(例えば、ほとんどの木材の比重を1未満に低下させる木材の空隙)および/またはそこに含有される大量の水(それによって比重は1近傍となる)によるものであると理解されたい。従って、多くの材料の比重は、その材料の水分量および/または多孔性の指標となる。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、(本明細書に記載のような)比較的高い比重での材料の除去は、(例えば、比較的湿気のある動物材料および/または植物材料は保持するが、比較的乾燥した動物材料および/または植物材料は除去することによって)材料の水分量を増加させ得るため、得られた選別物の水分量は、前記廃棄物の水分量よりも高い(例えば、これは分離処理の際に水を吸収しなくてもである)。従って、本明細書に記載のような材料の除去は、水の吸収を容易にするおよび/または比較的乾燥した材料を除去することによって、廃棄物に対する得られた選別物の水分量を(例えば本明細書に記載の水分量にまで)増加させるために使用しうる。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、(例えば本明細書に記載のような)比較的高比重の材料の除去は、(平均)比重の低下した選別物をもたらす。その比重は、例えば、1.20未満、場合により1.15未満、場合により1.10未満、場合により1.05未満、および場合により1.00未満である。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、選別物は少なくとも90重量パーセント(乾燥重量)の有機物を含有する。これは、例えば無機物が中で沈降する液体を選択することによって達成される。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、選別物は、少なくとも90重量パーセント(乾燥重量)の、熱硬化性ポリマーと融点が250℃以上の合成ポリマー(例えばPET、PTFE)とを除いた有機物を含有する。これは、例えば当該ポリマーが沈降する液体を選択することによって達成される。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、選別物は少なくとも90重量パーセント(乾燥重量)のPVC以外の有機物を含有する。これは、例えばPVCが中で沈降する液体を選択することによって達成される。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、選別物は、熱硬化性ポリマーと、融点が250℃以上の合成ポリマー(例えばPET、PTFE)と、ポリ塩化ビニル(PVC)とを除いた有機物を少なくとも90重量パーセント(乾燥重量)含有する。これは、例えば当該ポリマーが沈降する液体を選択することによって達成される。
この点において、熱硬化性ポリマー、融点が250℃以上の合成ポリマー(例えばPET、PTFE)およびポリ塩化ビニル(PVC)は、典型的には比較的高い比重により特徴づけられることを理解されたい。
例えば、250℃以上の融点により特徴づけられる合成ポリマーの中で、PET(例えば、食品や液体の容器に使用されるが故に、廃棄物中に特に広く分布している合成ポリマー)は、典型的には1.37〜1.455の範囲内の比重を示し、PTFEは典型的には2.1〜2.2の範囲内の比重を示す。
同様に、ポリ塩化ビニル(広く分布するポリマー)は、硬く、比較的純粋な形態では、典型的には1.35〜1.45の範囲内の比重を示すが、可撓性のある形態のポリ塩化ビニルは、可塑剤の存在故に、より低い比重(例えば1.1〜1.3の範囲)を示す。従って、比重が1.1未満の液体は、実質的にすべてのポリ塩化ビニルの除去に適切であり、一方、比重が中程度に、より高い(例えば1.1〜1.3の範囲内)の液体は、ポリ塩化ビニルの大部分を除去するのに適切であり得る。
さらに、熱硬化性ポリマーは典型的には、ポリマーの比重増加をもたらすヘテロ原子(例えば窒素、酸素、硫黄)を含み、ヘテロ原子は、例えばそのエステル基、ウレタン基、および加硫ゴムの硫黄架橋などの中に含まれる。
廃棄物と、比重に応じた分離のための液体との(本明細書に記載の、任意のそれぞれの実施形態による)接触は、廃棄物に元からあって、比重に応じた分離のための液体に対して混和性である液体の部分除去をもたらしうることを理解されたい。これは、選別物が液体から除去される時に液体同士は混じり合ったままだからである。例えば、元となる廃棄物中の水性液体は、本明細書に記載の任意のそれぞれの実施形態による水性液体(例えば塩溶液)との接触に際し、少なくとも部分的に除去されてもよい。
さらに、比重に応じた分離のための液体(例えば水溶液)に対し非混和性である液体(例えば油)は、廃棄物中に一般的に存在し、分離処理の際に別の液層を形成する。ここで別の液層とは、例えば、(浮遊してはいるが、部分的に水性液体中に沈んでいる固形物質とは対照的に)水性液体の液面に浮遊している油の層である。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、本方法は、(材料の比重に応じた分離のための1回以上の任意のサイクルの一部として)、元となる廃棄物に含まれる(比重に応じた分離のための液体に対し非混和性である)液体の少なくとも一部の、その他の廃棄物および比重に応じた分離のための液体からの分離をさらに包含する。いくつかの実施形態において、元となる廃棄物中の油であって、比重に応じた分離のための液体(例えば塩溶液)の液面に浮遊するものが分離される。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、選別物の油の濃度は、選別前の廃棄物の油の濃度に比べて低い。
本明細書中、用語「油」は、水に対し非混和性の液体を指し、0℃〜100℃の範囲内の温度で液体である材料を含む。
本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、油は0℃〜50℃の範囲内の温度で液体である。本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、油は20℃で液体である。
本明細書中、語句「水に対し非混和性」とは、少なくとも水の一部分と、その他の液体(例えば本明細書で定義されたような油)とについて、当該液体と水とが互いに均質な溶液を形成せず、別々の相に分離することを意味する。
本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、油はlogP値(分配係数の対数)が少なくとも1であることによって特徴づけられる化合物から構成される。いくつかの実施形態において、油の中の化合物のlogP値は少なくとも1.5である。いくつかの実施形態において、油の中の化合物のlogP値は少なくとも2である。
本明細書中、用語「logP値」は、化合物が1−オクタノールと水という(別々の相を形成する)組み合わせと接触した際の、水中の化合物濃度に対する1−オクタノール中の化合物濃度の比率の対数を指す。濃度はイオン化していない形態の化合物に関する。
本明細書に記載の任意のそれぞれの実施形態による、非混和性液体の除去は、当技術分野で知られている標準的な技術を使用して実行してもよい。例えば、油の層は、堰スキマー(weirskimmer)、および/または疎油性のおよび/または金属製のスキマーを使用し、(例えばドラム缶、ロープ、ディスク、ベルトなど油を付着させ除去するための回転要素を使用して)、水溶液の液面からすくい取ってもよい。(任意の種類の)スキマーは、油が効果的にすくい取られるほど十分な量が存在しなくなった時に、すくい取りを停止するように構成されていてもよい。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、比重に応じた分離のための液体から(例えば液体の液面から油をすくい取ることによって)分離された油は、例えばさらなる油の処理のための原料として使用するために回収される。
上記に代えて、または上記に加えて、油の分離は、油の含有量がより少ない選別物を得るため、および/または、本明細書に記載の処理で使用される液体中の油である不純物のレベルを低下させるためであってもよい。いくつかのそのような実施形態では、分離された油は処分される。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、油は分離処理の際に廃棄物中の細胞から放出された脂質を含有している。ここで分離処理とは、例えば細胞を浸透圧ストレスに付す塩水溶液(例えば高張液)との接触である。
材料の除去は、細断の前および/または後、および/または細断の際(例えば2つの細断工程の間)に実行してもよい。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、廃棄物は細断された廃棄物である、即ち、細断された形態で得られている。例えば廃棄物は(例えばハンマーミルを使用した)粉砕に付されている。いくつかの実施形態において、細断された廃棄物はさらに本明細書に記載のように細断されている。
本明細書で使用される用語「細断する」、「細断された」および「細断」、およびそれらのさらなる文法的に異なる活用形(diversions)は、材料(例えば廃棄物、選別物)の固形構成要素の任意の機械的手段によるサイズの低下を指し、機械的手段としては、切断、角切り、研削、潰崩、切断、引き裂きおよび粉砕などが挙げられる。
当技術分野における種々の機器が廃棄物の細断に使用可能であり、工業用のシュレッダー、グラインダー、チッパーおよび造粒機が挙げられるが、これらに限定されるものではない。細断のために使用する機器は、廃棄物中に存在する硬い物質、例えば金属、ガラス、粘土および石などの取り扱いに適切であるように意図されていてもよく、それは、例えばステンレス鋼やチタンなどの強靭な材料でできた刃やプレートを使用することによってなされる。
本明細書中、用語「シュレッダー」は、本明細書で定義されたような、細断のために構成されたすべての機器を含む。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、廃棄物は、液体との接触による材料の除去(例えば本明細書に記載のような、例えば選別)の前に細断され、それにより、例えば互いに付着している異なる種類の材料(例えばプラスチックに付着している金属)の分離を容易にする、および/または、ガスの放出および液体の廃棄物粒子の隙間への流入を容易にする。いくつかの実施形態において、材料が除去される時の、細断された材料中の固形粒子の直径は50mm未満であり、場合により直径は20mm未満である。いくつかの実施形態において、材料が除去される時の、固形粒子の直径は10mm未満である。
いくつかの実施形態において、材料の除去の前の細断はハンマー、例えばハンマーミルにより実施(例えば粉砕)される。
特定の理論に縛られるものではないが、ハンマーは、硬い材料の除去にまだ付されていない廃棄物中に存在する硬い材料(例えば鉱物、セラミック、ガラス、金属)に関連する損傷に対して、比較的抵抗性があると考えられる。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、選別物は、液体との接触による材料の除去に続いて、(例えば本明細書に記載の粒子サイズへの細断によって)細断され、それにより、例えば細断を実施する装置に損傷を与えうる、硬く高密度の材料(例えば無機物)を除去する、および/または、廃棄物の粒子を材料除去に干渉するほど小さくはしない。例えば、小さい粒子は一般的に大きな粒子に比べ、比重に応じてよりゆっくりと分離する。いくつかの実施形態において、材料が除去される時の固形粒子の直径は少なくとも2mmである。いくつかの実施形態において、材料が除去される時の固形粒子の直径は少なくとも5mmである。いくつかの実施形態において、材料が除去される時の固形粒子の直径は少なくとも10mmである。
細断に関連する本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、材料の除去に続く細断は、(例えば刃および/またはプレートによる)切断により、例えば工業用シュレッダーの中で実施される。
特定の理論に縛られるものではないが、このような細断技術は、さらなる処理(例えば本明細書に記載のような混合および加熱)により適切でありうる比較的小さい粒子を形成するのに特に適切であるが、硬く高密度の材料(例えば無機物)の影響を比較的受けやすいため、そのような材料の量を低下させた選別物に適切であると考えられる。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、廃棄物は材料の除去の前に、比較的大きなサイズの粒子(例えば直径が少なくとも10mm)にまで、例えば粉砕、ハンマーおよび/または類似の技術を用いて細断される。材料の除去に続いて、次に選別物を、さらなる処理(例えば本明細書に記載のような混合および加熱)に適切なように選択された、より小さなサイズの粒子(例えば直径が10mm未満)にまでさらに細断してもよい。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、本方法は材料の比重に応じた分離のための1回以上のサイクルを包含する。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、(例えば本明細書に記載のように)廃棄物と水性液体とを接触させて部分選別物を得、前記部分選別物をさらに、材料の比重に応じた分離のための1回以上の追加のサイクルに付す。上述の1回以上の追加のサイクルのそれぞれにおける分離は、部分的に選別された廃棄物と、追加の液体(例えば材料の分離のための、本明細書に記載の液体)との接触を含む。
本明細書中、語句「部分選別物」は、本明細書で定義されたような、さらなる選別に付すことを目的とした選別物を指す。従って、語句「選別物」は「部分選別物」を含む。
それぞれのサイクルは液体(例えば塩水溶液)を用いて実施されるが、当該液体は、他のサイクルで使用した液体(例えば塩水溶液)と同じでも異なってもよく、それぞれのサイクルは、独立して、高密度材料(例えば液体中で沈降する材料)の廃棄物からの除去、または低密度材料(例えば液体に浮遊する材料)の廃棄物からの除去を含んでもよいことを理解されたい。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、材料の比重に応じた分離のための1回以上のサイクルは、そのサイクルに用いる液体に沈降する材料の除去を含む。いくつかの実施形態において、第1サイクル以外の1回以上のサイクル(即ち1回以上の追加のサイクル)は、そのサイクルに用いる液体(即ち本明細書に記載の追加の液体)に沈降する材料の除去を含む。いくつかの実施形態において、第1サイクルは、そのサイクルに用いる液体に沈降する材料の除去を含む。いくつかの実施形態において、第1サイクルおよび1回以上の追加のサイクルは、そのサイクルに用いる液体に沈降する材料の除去を含む。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、材料の比重に応じた分離のための1回以上のサイクルは、そのサイクルに用いる液体に浮遊する材料の除去を含む。いくつかの実施形態において、第1サイクルは、そのサイクルに用いる液体に沈降する材料の除去を含み、その後の1回以上のサイクルは、そのサイクルに用いる液体に浮遊する材料の除去を含む。
それぞれのサイクルは独立に、そのサイクルに用いる(例えば本明細書に記載のような)液体との接触に続いて、得られた選別物(場合により、最終サイクル以外のサイクルの後の部分選別物)の細断をさらに含んでもよい。廃棄物の選別に関する任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、第1サイクル以外の1回以上のサイクル(即ち1回以上の追加のサイクル)は、そのサイクルに用いる液体(即ち本明細書に記載の追加の液体)との接触に続く選別物の細断をさらに含む。いくつかの実施形態において、最終サイクルは選別物の細断を(即ち最終サイクルに用いる液体との接触の後に)含む。いくつかの実施形態において、それぞれのサイクルは、得られた(最終サイクル以外のサイクルの後の部分選別物を含む)選別物の細断を含む。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、液体の除去は、材料の比重に応じた分離のための1回以上のサイクルに続いて実行される。液体の除去は、選別物の排水(例えば、自重による排水)および/または、例えばスクリュープレスを使用する選別物の圧搾により実施されてもよい。少なくとも一部の除去された液体が、本明細書に記載のような材料の分離に再利用されてもよい。
廃棄物の比重に応じた選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、除去された液体は、廃棄物に元からある液体、例えば水性液体および/または油を含む。例えば、本明細書に記載の任意のそれぞれの実施形態により、(例えば、排水および/または圧搾によって)除去された液体は、(本明細書に記載の任意のそれぞれの実施形態による)比重に応じた分離のために使用された水性液体(例えば塩溶液)と共に、廃棄物に元からあって比重に応じた分離のための水性液体と混じり合っている水性液体、および/または、廃棄物に元からある油を含んでいてもよい。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、例えばさらなる処理のために油を回収するため、および/または、油不純物のレベルを低下することによって、材料の分離のための液体(例えば水性液体)の再利用を容易にするために、除去された液体からの油の分離を行う。
除去された液体からの油の分離は、当技術分野で知られている技術や装置、例えば電気化学的乳化(electrochemicalemulsification)、バイオレメディエーション、油−水分離器などによって実行されてもよく、その例としては、重力式油−水分離器(例えばAPI分離器、重力式板分離器)および遠心式油−水分離器、および/またはスキマー(例えば本明細書に記載の任意のスキマー)が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、本方法は、本明細書に記載の任意のそれぞれの実施形態による、比重に応じた分離のための液体からの、(例えば油の液体の液面からのすくい取りにより)分離した油の回収、および本明細書に記載の任意のそれぞれの実施形態による、除去された液体から分離した油の回収の両方を包含し、回収した油の、例えばさらなる処理のための混合を更に包含する。即ち、このような実施形態において、材料の分離のための1回以上のサイクル(この工程で廃棄物は液体と接触する)、および続く材料の分離のための1回以上のサイクル(この工程で液体が選別物から除去され、油が除去された液体から分離される)の両方のサイクルにおいて、油が回収される。
比重に応じた廃棄物の選別に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、分離された材料(例えば無機物)は(例えば当技術分野で知られている技術を使用して)さらに選別され、(鉄や金などの)金属、および(例えばコンクリートやプラスチックなどのフィラーとして使用するための)シリカおよび/またはガラスなどの、有用なおよび/または高価な材料が抽出される。
なお、本明細書に記載のような材料の除去は、最終生成物(例えば本明細書に記載のような、選別物の処理により得られた処理材料)の化学組成に影響を与える点に着目されたい。またこれらの任意の実施形態において使用される液体は、最終生成物における所望の特性に応じて選択されてもよく、それにより、最終生成物における所望の特性を付与しうる化学組成を持つ材料が、廃棄物中に保持される。
例えば、代表的な家庭廃棄物の乾燥物中には、約60%の、リグニン含有木材由来材料(例えば紙、段ボール、枝)が、典型的にはリグノセルロースの形態で含まれ、約20%のリグニン非含有有機物(例えばプラスチック、食品などの非木性の植物由来材料)および約20%の無機物(例えば石、砂、セラミック、金属)が含まれる。リグノセルロース含有材料(例えばリグニン、セルロースおよび/またはヘミセルロース含有材料)の割合は、本明細書に記載のような、無機物などの高密度材料および/または熱硬化性ポリマー、PETおよびPVCなどのポリマーの、廃棄物からの除去に伴い増加すると予想される。
本明細書に記載のようにして得られた選別物は、本発明者により見出され、本明細書に記載された手順に従ったさらなる処理に特に適している。さらに、このような手順は、(例えば本明細書に記載のように)液体との接触により選別された廃棄物のような、湿式材料の処理に対して特に適切である。従って、選別およびさらなる処理は、廃棄物の処理のための特に効率的で効果的な方法として組み合わされうる。
本明細書に記載のような材料の比重に応じた分離に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、廃棄物中の無機物の除去は、得られた選別物の有機物含有量が少なくとも90重量パーセント(乾燥重量)となるように行われる。いくつかの実施形態において、選別物は、有機物を少なくとも95重量パーセント(乾燥重量)含有する。いくつかの実施形態において、選別物は、有機物を少なくとも98重量パーセント(乾燥重量)含有する。いくつかの実施形態において、選別物は、有機物を少なくとも99重量パーセント(乾燥重量)含有する。
本明細書に記載のような材料の比重に応じた分離に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、本方法は、廃棄物中の特定の有機物(例えば本明細書で定義されたような合成ポリマー)の少なくとも一部の除去を包含する。いくつかの実施形態において、本方法は、(例えば本明細書に記載のような)ポリ塩化ビニル、比較的高融点(例えば250℃以上)の合成ポリマーおよび/または熱硬化性ポリマーの少なくとも一部の除去を包含する。
本明細書に記載のような材料の比重に応じた分離に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、選別物は、熱硬化性ポリマーと融点が250℃以上の合成ポリマーとを除いた有機物を、少なくとも90重量パーセント(乾燥重量)含有する。いくつかの実施形態において、選別物は、熱硬化性ポリマーと融点が250℃以上の合成ポリマーとを除いた有機物を、少なくとも95重量パーセント(乾燥重量)含有する。いくつかの実施形態において、選別物は、熱硬化性ポリマーと融点が250℃以上の合成ポリマーとを除いた有機物を、少なくとも98重量パーセント(乾燥重量)含有する。いくつかの実施形態において、選別物は、熱硬化性ポリマーと融点が250℃以上の合成ポリマーとを除いた有機物を、少なくとも99重量パーセント(乾燥重量)含有する。
本明細書に記載のような材料の比重に応じた分離に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、選別物は、PVCを除いた有機物を、少なくとも90重量パーセント(乾燥重量)含有する。いくつかの実施形態において、選別物は、PVCを除いた有機物を、少なくとも95重量パーセント(乾燥重量)含有する。いくつかの実施形態において、選別物は、PVCを除いた有機物を、少なくとも98重量パーセント(乾燥重量)含有する。いくつかの実施形態において、選別物は、PVCを除いた有機物を、少なくとも99重量パーセント(乾燥重量)含有する。
本明細書に記載のような材料の比重に応じた分離に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、選別物は、PVCと熱硬化性ポリマーと融点が250℃以上の合成ポリマーとを除いた有機物を、少なくとも90重量パーセント(乾燥重量)含有する。いくつかの実施形態において、選別物は、PVCと熱硬化性ポリマーと融点が250℃以上の合成ポリマーとを除いた有機物を、少なくとも95重量パーセント(乾燥重量)含有する。いくつかの実施形態において、選別物は、PVCと熱硬化性ポリマーと融点が250℃以上の合成ポリマーとを除いた有機物を、少なくとも98重量パーセント(乾燥重量)含有する。いくつかの実施形態において、選別物は、PVCと熱硬化性ポリマーと融点が250℃以上の合成ポリマーとを除いた有機物を、少なくとも99重量パーセント(乾燥重量)含有する。
本明細書に記載のような材料の比重に応じた分離に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、選別物の乾燥重量の5重量パーセント以下が無機物である。いくつかの実施形態において、4重量パーセント以下が無機物である。いくつかの実施形態において、3重量パーセント以下が無機物である。いくつかの実施形態において、2重量パーセント以下が無機物である。いくつかの実施形態において、1重量パーセント以下が無機物である。いくつかの実施形態において、0.5重量パーセント以下が無機物である。いくつかの実施形態において、0.2重量パーセント以下が無機物である。いくつかの実施形態において、0.1重量パーセント以下が無機物である。
本明細書中、選別物および/または原材料中の「無機物」の量が記載されている場合はいつでも、前記量は本明細書に記載のような、分離のために使用される水性液体に含まれる無機水溶性塩類および/またはイオンをいずれも含まない。
特定の理論に縛られるものではないが、そのような塩類は実質的に有害な効果は有さず、選別物のさらなる処理において、むしろ有益な効果を有しうるが、その他の無機物は(例えば本明細書に記載のような)有害な効果を有する可能性が高いため、そのような無機物の量を低下させることは有利であると考えられる。
本明細書に詳述されるように、本明細書に記載のように得られた選別物は、さらなる処理に特に適している。選別物は、そのままで更なる処理に付されてもよく、または処理に供するための原材料を調製するために使用されてもよい。
特定の理論に縛られるものではないが、本明細書に記載のように得られた選別物は、中程度の加熱、混合および/または押出を含む処理に特に適していると考えられる。このような処理にそれほど適していない材料とは、当該温度では溶融または実質的に軟化しない材料(例えば無機物、熱硬化性ポリマー、比較的高融点のポリマー)、当該温度での加熱により有害産物を形成する材料(例えばポリ塩化ビニル)、高摩耗性材料(例えば硬い無機物)、および目詰まりを起こしやすい材料(当該温度で加熱した際に、溶融も実質的に軟化もしない材料が挙げられるが、これらに限定されるものではない)がある。
さらに、例えば本明細書に記載のような手順は、(例えば本明細書に記載のように)液体との接触により選別された廃棄物のような、湿式材料の処理に対し特に適切である。
さらに、本明細書に記載のように得られた選別物では、リサイクルに適していない材料が除去されるため、容易に廃棄物のリサイクルができる。リサイクルに適していない材料とは、有害な金属や鉱物(例えばヒ素、カドミウム、コバルト、クロム、水銀、ニッケル、鉛、アンチモン、セレン、石綿)、および加熱により有害産物を形成するため典型的にはリサイクルされない材料(例えばポリ塩化ビニル)などである。
従って、選別およびさらなる処理は、廃棄物の処理のための特に効率的で効果的な方法として組み合わされうる。
従って、本発明のいくつかの実施形態の態様によれば、廃棄物を処理して非粒状処理材料を形成するための方法が提供される。本方法は、(例えば本明細書に記載のような)廃棄物由来の選別物を含有する原材料の提供を包含する。本明細書に記載のような廃棄物の処理のための方法に関する実施形態のうちの、いくつかの実施形態において、本方法は、原材料をせん断力を用いた混合に付し、原材料を加熱に付して処理材料を得ることにより実施される。原材料はあらかじめ乾燥されることなく混合と加熱に付されることが好ましい。
従って、本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、本明細書に記載のような廃棄物の処理のための方法には、本明細書に記載のような材料の比重に応じた分離に関する、本明細書に記載の任意の実施形態による、廃棄物の選別のための方法が組み込まれる。
本明細書中、用語「原材料」は、特に指定のない限り、本明細書に記載のような加熱および/または混合による処理に付された材料(処理された材料)を指す。原材料は、任意のそれぞれの実施形態において、本明細書に記載のような選別物からなるものでもよい。また、選別物とは異なるものでもよく、例えば、原材料が、選別物と、(例えば本明細書に記載のような)1以上の追加材料とを組み合わせて含有する場合などが挙げられる。
本明細書に記載のような廃棄物の処理のための方法に関する実施形態のうちの、いくつかの実施形態において、用語「原材料」は本明細書に記載のような選別物を含む。いくつかの実施形態において、用語「原材料」は、本明細書に記載のような1以上の追加材料と、本明細書に記載のように組み合わされた(例えば混合された)選別物をいう。
本明細書中、用語「非粒状」は、体積が0.2mm超の個別の粒子(例えば互いに付着している粒子、または場合により粒子の凝集体)によって構成されていない固形の材料、即ち、目に見える境界によって特徴づけられる上記体積の粒子、および/または、周辺に存在する物質とは異なる物質からなる粒子から形成された材料ではないことを指す。本明細書に記載のような廃棄物の処理のための方法に関する実施形態のうちの、いくつかの実施形態において、非粒状処理材料は、体積が0.04mm超の個別の粒子で構成されるものではない。いくつかの実施形態において、非粒状処理材料は、体積が0.01mm超の個別の粒子で構成されるものではない。非粒状処理材料は、その中に埋め込まれている個別の粒子を多少含有しうるが、材料の大部分は連続した非粒状のマトリクスを含むことを理解されたい。
本明細書に記載のような廃棄物の処理のための方法に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、非粒状処理材料の20重量パーセント未満が個別の粒子からなる。いくつかの実施形態において、非粒状処理材料の10重量パーセント未満が個別の粒子からなる。いくつかの実施形態において、非粒状処理材料の5重量パーセント未満が個別の粒子からなる。いくつかの実施形態において、非粒状処理材料の2重量パーセント未満が個別の粒子からなる。いくつかの実施形態において、非粒状処理材料の1重量パーセント未満が個別の粒子からなる。
本明細書に記載のような廃棄物の処理のための方法に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、加熱は混合に続いて行われる。いくつかの実施形態において、加熱は混合の前に行われる。いくつかの実施形態において、原材料は同時に混合および加熱に付される。
本明細書に記載のような廃棄物の処理のための方法に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、原材料の乾燥重量の少なくとも50重量パーセントが、本明細書に記載のような、比重に応じた廃棄物中の材料の分離によって得られた選別物である。いくつかの実施形態によれば、原材料の乾燥重量の少なくとも60重量パーセントが選別物である。いくつかの実施形態によれば、原材料の乾燥重量の少なくとも70重量パーセントが選別物である。いくつかの実施形態によれば、原材料の乾燥重量の少なくとも80重量パーセントが選別物である。いくつかの実施形態によれば、原材料の乾燥重量の少なくとも90重量パーセントが選別物である。いくつかの実施形態によれば、原材料の乾燥重量の少なくとも95重量パーセントが選別物である。いくつかの実施形態によれば、原材料の乾燥重量の少なくとも98重量パーセントが選別物である。いくつかの実施形態によれば、原材料の乾燥重量の少なくとも99重量パーセントが選別物である。いくつかの実施形態によれば、原材料の乾燥重量の実質的にすべてが選別物である。
本明細書中、原材料および/またはその組成物の記載は、特に指定のない限り、混合および加熱に付す前の原材料を指す。
本明細書に記載のような廃棄物の処理のための方法に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、(混合および加熱に付す前の)原材料の水分量は少なくとも15重量パーセントである。いくつかの実施形態において、原材料の水分量は少なくとも20重量パーセントである。いくつかの実施形態において、原材料の水分量は少なくとも30重量パーセントである。いくつかの実施形態において、原材料の水分量は少なくとも40重量パーセントである。いくつかの実施形態において、原材料の水分量は少なくとも45重量パーセントである。いくつかの実施形態において、原材料の水分量は少なくとも50重量パーセントである。いくつかの実施形態において、原材料の水分量は少なくとも55重量パーセントである。いくつかの実施形態において、原材料の水分量は少なくとも60重量パーセントである。
本明細書に記載のような廃棄物の処理のための方法に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、(混合および加熱に付す前の)原材料の水分量は15〜70重量パーセントである。いくつかの実施形態において、原材料の水分量は20〜70重量パーセントである。いくつかの実施形態において、原材料の水分量は30〜70重量パーセントである。いくつかの実施形態において、原材料の水分量は40〜70重量パーセントである。いくつかの実施形態において、原材料の水分量は45〜70重量パーセントである。いくつかの実施形態において、原材料の水分量は50〜70重量パーセントである。いくつかの実施形態において、原材料の水分量は55〜70重量パーセントである。いくつかの実施形態において、原材料の水分量は60〜70重量パーセントである。いくつかの実施形態において、原材料の水分量は約64重量パーセントである。
原材料中の水の由来は、廃棄物に含有される水、(例えば本明細書に記載のような)比重に応じた分離のために使用した水性液体、および/または選別物に添加された水のいずれでもよい。
本明細書に記載の、廃棄物の処理に関する任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、原材料の水分量は、原材料の由来となった廃棄物の水分量よりも高い。例えば、記載されたような比重に応じた分離の際の廃棄物と水性液体との接触により、(由来となる廃棄物の水分量よりも高い水分量を有する選別物(その後、原材料に含まれる選別物)が得られうる(これは、例えば、水性液体の吸収によるものである)。上記に加えて、または上記に代えて、水を選別物に添加して原材料を製造する。従って、原材料は選別物よりも高い水分量を有していてもよい。
材料分離のために水性液体を使用することは、(例えば本明細書に記載のような)比較的高い水分量を有する原材料の利用に適した方法の観点において特に好適であり、これは、水性液体から選別物への水の取り込みが、このような原材料を使用する時には必ずしも問題とならないからであることを理解されたい。
本明細書に記載のような廃棄物の処理のための方法に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、原材料の乾燥重量の少なくとも20重量パーセントが、リグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の20〜95重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の20〜90重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の20〜85重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の20〜80重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の20〜70重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の20〜60重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の20〜50重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、リグノセルロースの少なくとも40重量パーセントが炭水化物である。いくつかの実施形態において、リグノセルロースの少なくとも60重量パーセントが炭水化物である。いくつかの実施形態において、リグノセルロースの少なくとも80重量パーセントが炭水化物である。いくつかの実施形態において、リグノセルロースの少なくとも90重量パーセントが炭水化物である。
本明細書で使用される用語「リグノセルロース」は植物由来の乾燥物質を指し、主として炭水化物(主としてセルロースおよびヘミセルロース)およびリグニンによって構成されるものである。従って、本明細書に記載のリグノセルロースの量は、例えば炭水化物およびリグニンの割合にかかわらず、植物に由来する乾燥物質の合計量であるとみなしてもよい。
特定の理論に縛られるものではないが、リグノセルロース中の炭水化物(例えばセルロースおよび/またはヘミセルロース)は、本明細書に記載のような処理に(例えばリグニンに比べ)特に適しており、得られた処理材料へ望ましい性質を与えると考えられる。リグノセルロース中の炭水化物の割合は、処理されている廃棄物中の、リグニンが豊富な材料の量を制限することにより高めてもよく、例えば木材(例えば伐採材、木材置き場の廃棄物)を制限量以上含まない廃棄物を使用することにより達成される。
本明細書に記載のような廃棄物の処理のための方法に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、原材料の乾燥重量の少なくとも30重量パーセントが、リグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の30〜95重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の30〜90重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の30〜85重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の30〜80重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の30〜70重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の30〜60重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の30〜50重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、リグノセルロースの少なくとも40重量パーセントが炭水化物である。いくつかの実施形態において、リグノセルロースの少なくとも60重量パーセントが炭水化物である。いくつかの実施形態において、リグノセルロースの少なくとも80重量パーセントが炭水化物である。いくつかの実施形態において、リグノセルロースの少なくとも90重量パーセントが炭水化物である。
本明細書に記載のような廃棄物の処理のための方法に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、原材料の乾燥重量の少なくとも40重量パーセントが、リグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の40〜95重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の40〜90重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の40〜85重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の40〜80重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の40〜70重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の40〜60重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、リグノセルロースの少なくとも40重量パーセントが炭水化物である。いくつかの実施形態において、リグノセルロースの少なくとも60重量パーセントが炭水化物である。いくつかの実施形態において、リグノセルロースの少なくとも80重量パーセントが炭水化物である。いくつかの実施形態において、リグノセルロースの少なくとも90重量パーセントが炭水化物である。
本明細書に記載のような廃棄物の処理のための方法に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、原材料の乾燥重量の少なくとも50重量パーセントが、リグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の50〜95重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の50〜90重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の50〜85重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の50〜80重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の50〜75重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の50〜70重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、リグノセルロースの少なくとも40重量パーセントが炭水化物である。いくつかの実施形態において、リグノセルロースの少なくとも60重量パーセントが炭水化物である。いくつかの実施形態において、リグノセルロースの少なくとも80重量パーセントが炭水化物である。いくつかの実施形態において、リグノセルロースの少なくとも90重量パーセントが炭水化物である。
本明細書に記載のような廃棄物の処理のための方法に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、原材料の乾燥重量の少なくとも60重量パーセントが、リグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の60〜95重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の60〜90重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の60〜85重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の60〜80重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、リグノセルロースの少なくとも40重量パーセントが炭水化物である。いくつかの実施形態において、リグノセルロースの少なくとも60重量パーセントが炭水化物である。いくつかの実施形態において、リグノセルロースの少なくとも80重量パーセントが炭水化物である。いくつかの実施形態において、リグノセルロースの少なくとも90重量パーセントが炭水化物である。
本明細書に記載のような廃棄物の処理のための方法に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、原材料の乾燥重量の少なくとも70重量パーセントが、リグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の70〜95重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の70〜90重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の70〜85重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の75〜85重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の80〜85重量パーセントがリグノセルロースである。いくつかの実施形態において、リグノセルロースの少なくとも40重量パーセントが炭水化物である。いくつかの実施形態において、リグノセルロースの少なくとも60重量パーセントが炭水化物である。いくつかの実施形態において、リグノセルロースの少なくとも80重量パーセントが炭水化物である。いくつかの実施形態において、リグノセルロースの少なくとも90重量パーセントが炭水化物である。
典型的には、原材料は、廃棄物中の合成ポリマーの少なくとも一部、即ち選別物中に存在する合成ポリマーの少なくとも一部を含有することになる。さらに、原材料は選別物に添加された合成ポリマー(例えば本明細書に記載の追加材料)を含有してもよい。
本明細書中、語句「合成ポリマー」は、植物材料または動物材料にみられるポリマー(例えばリグニン、炭水化物、ポリペプチド)、または、本明細書に記載のような植物材料または動物材料を加熱および混合することによって形成されるポリマー(例えば、炭水化物、ポリペプチドなどの、加水分解物、カラメル化反応物および/または熱分解物)を除くポリマーを指す。合成ポリマーの例には、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリアクリロニトリル、ポリブタジエン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエステル(例えばレーヨン)およびナイロンが挙げられるが、これらに限定されるものではない。天然のポリマーの化学反応によって形成されたポリマー、例えばセルロースを化学処理(例えば二硫化炭素による処理)し、再生して形成したレーヨンは、本明細書中では合成ポリマーとみなす。当業者であれば、廃棄物中にみられることがあり、その結果、本明細書に記載の原材料に含まれうる追加の合成ポリマーについても認識するであろう。
特定の理論に縛られるものではないが、ポリオレフィンは、その比重が比較的低いために、選別物および原材料中の合成ポリマーの顕著な割合を占めるであろうと考えられる。さらに、原材料は選別物に添加された合成ポリマーをさらに含有してもよい。
本明細書中、用語「ポリオレフィン」はオレフィンモノマーから調製したポリマーを指す。ポリオレフィンの例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリブテン−1、ポリイソブチレン、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンモノマーゴム、およびそれらの共重合体が挙げられるが、これらに限定されるものではない。ポリエチレンおよびポリプロピレンは廃棄物中に特に多く存在し、したがって顕著な量で選別物および原材料中に存在する可能性が高い。
本明細書に記載のような廃棄物の処理のための方法に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、合成ポリマーの少なくとも50重量パーセントが、ポリオレフィンである。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも60重量パーセントが、ポリオレフィンである。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも70重量パーセントが、ポリオレフィンである。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも80重量パーセントが、ポリオレフィンである。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも90重量パーセントが、ポリオレフィンである。
特定の理論に縛られるものではないが、熱可塑性ポリマーは、選別物および原材料中の合成ポリマーの顕著な割合を占めるであろうと考えられる。これは、多くの熱可塑性ポリマーの比重が比較的低いためであり、このような熱可塑性ポリマーとしては、熱可塑性ポリオレフィン(例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリブテン−1)が挙げられるが、これらに限定されるものではない。さらに、原材料は選別物に添加された熱可塑性ポリマーをさらに含有してもよい。さらに、熱可塑性ポリマー、特に熱可塑性合成ポリマーは、本明細書に記載のような混合および加熱の際に軟化および/または溶融し、より均質な処理材料を得ることができると考えられる。
さらに、1以上の熱可塑性合成ポリマーの存在は処理材料(例えば本明細書に記載のポリマー材料)の熱可塑性を高めうる、および/または合成ポリマーのリサイクルを可能にしうる。
本明細書に記載のような廃棄物の処理のための方法に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、合成ポリマーの少なくとも50重量パーセントが、熱可塑性である。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも60重量パーセントが、熱可塑性である。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも70重量パーセントが、熱可塑性である。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも80重量パーセントが、熱可塑性である。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも90重量パーセントが、熱可塑性である。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも95重量パーセントが、熱可塑性である。
本明細書に記載のような廃棄物の処理のための方法に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、原材料は、その乾燥重量の少なくとも5重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の5〜80重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の5〜70重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の5〜60重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の5〜50重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の5〜40重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の5〜30重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の5〜25重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の5〜20重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の5〜15重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも50重量パーセントを占める部分が、ポリオレフィンを含有する、またはポリオレフィンからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも60重量パーセントを占める部分が、ポリオレフィンを含有する、またはポリオレフィンからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも70重量パーセントを占める部分が、ポリオレフィンを含有する、またはポリオレフィンからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも80重量パーセントを占める部分が、ポリオレフィンを含有する、またはポリオレフィンからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも90重量パーセントを占める部分が、ポリオレフィンを含有する、またはポリオレフィンからなる。
本明細書に記載のような廃棄物の処理のための方法に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、原材料は、その乾燥重量の少なくとも10重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の10〜80重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の10〜70重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の10〜60重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の10〜50重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の10〜40重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の10〜30重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の10〜25重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の10〜20重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の10〜15重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも50重量パーセントを占める部分が、ポリオレフィンを含有する、またはポリオレフィンからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも60重量パーセントを占める部分が、ポリオレフィンを含有する、またはポリオレフィンからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも70重量パーセントを占める部分が、ポリオレフィンを含有する、またはポリオレフィンからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも80重量パーセントを占める部分が、ポリオレフィンを含有する、またはポリオレフィンからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも90重量パーセントが、ポリオレフィンである。
本明細書に記載のような廃棄物の処理のための方法に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、原材料は、その乾燥重量の少なくとも15重量パーセントが、合成ポリマーである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の15〜80重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の15〜70重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の15〜60重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の15〜50重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の15〜40重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の15〜30重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の15〜25重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の15〜20重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも50重量パーセントを占める部分が、ポリオレフィンを含有する、またはポリオレフィンからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも60重量パーセントを占める部分が、ポリオレフィンを含有する、またはポリオレフィンからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも70重量パーセントを占める部分が、ポリオレフィンを含有する、またはポリオレフィンからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも80重量パーセントを占める部分が、ポリオレフィンを含有する、またはポリオレフィンからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも90重量パーセントが、ポリオレフィンである。
本明細書に記載のような廃棄物の処理のための方法に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、原材料は、その乾燥重量の少なくとも20重量パーセントが、合成ポリマーである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の20〜80重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の20〜70重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の20〜60重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の20〜50重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の20〜40重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の20〜30重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の20〜25重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも50重量パーセントを占める部分が、ポリオレフィンを含有する、またはポリオレフィンからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも60重量パーセントを占める部分が、ポリオレフィンを含有する、またはポリオレフィンからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも70重量パーセントを占める部分が、ポリオレフィンを含有する、またはポリオレフィンからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも80重量パーセントを占める部分が、ポリオレフィンを含有する、またはポリオレフィンからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも90重量パーセントが、ポリオレフィンである。
本明細書に記載のような廃棄物の処理のための方法に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、原材料は、その乾燥重量の少なくとも25重量パーセントが、合成ポリマーである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の25〜80重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の25〜70重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の25〜60重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の25〜50重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の25〜40重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の25〜30重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも50重量パーセントが、ポリオレフィンである。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも60重量パーセントを占める部分が、ポリオレフィンを含有する、またはポリオレフィンからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも70重量パーセントを占める部分が、ポリオレフィンを含有する、またはポリオレフィンからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも80重量パーセントを占める部分が、ポリオレフィンを含有する、またはポリオレフィンからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも90重量パーセントが、ポリオレフィンである。
本明細書に記載のような廃棄物の処理のための方法に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、原材料は、その乾燥重量の少なくとも30重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の30〜80重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の30〜70重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の30〜60重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の30〜50重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の30〜40重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも50重量パーセントが、ポリオレフィンである。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも60重量パーセントを占める部分が、ポリオレフィンを含有する、またはポリオレフィンからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも70重量パーセントを占める部分が、ポリオレフィンを含有する、またはポリオレフィンからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも80重量パーセントを占める部分が、ポリオレフィンを含有する、またはポリオレフィンからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも90重量パーセントが、ポリオレフィンである。
本明細書に記載のような廃棄物の処理のための方法に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、原材料は、その乾燥重量の少なくとも40重量パーセントが、合成ポリマーである。いくつかの実施形態において、乾燥重量の40〜80重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の40〜70重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の40〜60重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の40〜50重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも50重量パーセントを占める部分が、ポリオレフィンを含有する、またはポリオレフィンからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも60重量パーセントを占める部分が、ポリオレフィンを含有する、またはポリオレフィンからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも70重量パーセントを占める部分が、ポリオレフィンを含有する、またはポリオレフィンからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも80重量パーセントを占める部分が、ポリオレフィンを含有する、またはポリオレフィンからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも90重量パーセントが、ポリオレフィンである。
本明細書に記載のような廃棄物の処理のための方法に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、原材料は、その乾燥重量の少なくとも50重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の50〜80重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の50〜70重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、乾燥重量の50〜60重量パーセントを占める部分が、合成ポリマーを含有する、または合成ポリマーからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも50重量パーセントを占める部分が、ポリオレフィンを含有する、またはポリオレフィンからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも60重量パーセントを占める部分が、ポリオレフィンを含有する、またはポリオレフィンからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも70重量パーセントを占める部分が、ポリオレフィンを含有する、またはポリオレフィンからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも80重量パーセントを占める部分が、ポリオレフィンを含有する、またはポリオレフィンからなる。いくつかの実施形態において、合成ポリマーの少なくとも90重量パーセントが、ポリオレフィンである。
本明細書に記載のような廃棄物の処理のための方法に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、原材料は、熱硬化性ポリマーと融点が250℃以上の合成ポリマーとを除いた有機物を、少なくとも90重量パーセント(乾燥重量)含有する。いくつかの実施形態において、原材料は、熱硬化性ポリマーと融点が250℃以上の合成ポリマーとを除いた有機物を、少なくとも95重量パーセント(乾燥重量)含有する。いくつかの実施形態において、原材料は、熱硬化性ポリマーと融点が250℃以上の合成ポリマーとを除いた有機物を、少なくとも98重量パーセント(乾燥重量)含有する。いくつかの実施形態において、原材料は、熱硬化性ポリマーと融点が250℃以上の合成ポリマーとを除いた有機物を、少なくとも99重量パーセント(乾燥重量)含有する。
本明細書に記載のような廃棄物の処理のための方法に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、原材料は、PVCを除いた有機物を、少なくとも90重量パーセント(乾燥重量)含有する。いくつかの実施形態において、原材料はPVCを除いた有機物を、少なくとも95重量パーセント(乾燥重量)含有する。いくつかの実施形態において、原材料はPVCを除いた有機物を、少なくとも98重量パーセント(乾燥重量)含有する。いくつかの実施形態において、原材料はPVCを除いた有機物を、少なくとも99重量パーセント(乾燥重量)含有する。
本明細書に記載のような廃棄物の処理のための方法に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、原材料は、PVCと熱硬化性ポリマーと融点が250℃以上の合成ポリマーとを除いた有機物を、少なくとも90重量パーセント(乾燥重量)含有する。いくつかの実施形態において、原材料は、PVCと熱硬化性ポリマーと融点が250℃以上の合成ポリマーとを除いた有機物を、少なくとも95重量パーセント(乾燥重量)含有する。いくつかの実施形態において、原材料は、PVCと熱硬化性ポリマーと融点が250℃以上の合成ポリマーとを除いた有機物を、少なくとも98重量パーセント(乾燥重量)含有する。いくつかの実施形態において、原材料は、PVCと熱硬化性ポリマーと融点が250℃以上の合成ポリマーとを除いた有機物を、少なくとも99重量パーセント(乾燥重量)含有する。
本明細書に記載のような廃棄物の処理のための方法に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、原材料の乾燥重量の5重量パーセント以下が無機物である。いくつかの実施形態において、4重量パーセント以下が無機物である。いくつかの実施形態において、3重量パーセント以下が無機物である。いくつかの実施形態において、2重量パーセント以下が無機物である。いくつかの実施形態において、1重量パーセント以下が無機物である。いくつかの実施形態において、0.5重量パーセント以下が無機物である。いくつかの実施形態において、0.2重量パーセント以下が無機物である。いくつかの実施形態において、0.1重量パーセント以下が無機物である。
本明細書に記載のような廃棄物の処理のための方法に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、原材料の乾燥重量の少なくとも1重量パーセントが(例えば、比重に応じた分離のために使用した塩水溶液由来の無機塩類を含む)無機塩類である。いくつかの実施形態において、原材料の乾燥重量の少なくとも1.5重量パーセントが無機塩類である。いくつかの実施形態において、原材料の乾燥重量の少なくとも2重量パーセントが無機塩類である。いくつかの実施形態において、原材料の乾燥重量の少なくとも2.5重量パーセントが無機塩類である。いくつかの実施形態において、原材料の乾燥重量の少なくとも3重量パーセントが無機塩類である。
特定の理論に縛られるものではないが、無機塩類(例えば、比重に応じた分離のために使用した塩水溶液由来の塩類)は、(例えば本明細書に記載のような)混合および加熱によって原材料を処理して、望ましい性質を持つ処理材料を形成することを容易にすると考えられる。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、本明細書に記載のような選別物を含有する原材料は、実質的に選別物からなるものでもよい。
上記に代えて、廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、本明細書に記載のような原材料の提供は、選別物と1以上の追加材料との組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、本方法は選別物と追加材料との混合をさらに包含する。追加材料は、原材料の組成を微調整する(例えば本明細書に記載の原材料組成を達成する)ため、および/または得られた処理材料に所望の性質を付与するため、および/または、追加材料を処理することが望ましい(例えば、その他の手段で当該追加材料を処分する必要をなくす)という理由から、選別物へ添加されてもよい。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、原材料を本明細書に記載のような、せん断力を用いた混合に付す前に、選別物と追加材料とを混合する(例えば原材料を提供する)。従って、本明細書に記載の加熱とせん断力を用いた混合は、あらかじめ調製した原材料に対して行なってもよい。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、選別物と追加材料とは、本明細書に記載のようなせん断力を用いた混合に材料を付すのと同時に混合される。即ち、原材料の提供と、原材料をせん断力を用いた混合に付すのとを同時に実行する。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、本方法は、処理材料と追加材料との混合をさらに包含する。これらの実施形態において、追加材料は処理材料と混合することができ、ここで処理材料は、原材料の処理の完了時(例えば、原材料を1回または複数回の加熱および/または混合のサイクルに付す際)に、または原材料の処理の際(例えば、原材料を加熱および/または混合の第1サイクルに付す際であって、原材料を加熱および/または混合の第2サイクルに付す前、または加熱および/または混合の第1サイクルに付す際であって、原材料からガスを除去する前、または原材料を加熱および/または混合の第1サイクルに付す際であって、ガス除去の次で、原材料を加熱および/または混合の第2サイクルに付す前、または原材料を、加熱および/または混合の第1サイクル、ガス除去、および加熱および/または混合の第2サイクルに付す際であって、第2ガス除去の前)に得られる。
追加材料と処理材料とを混合する実施形態において、追加材料は、処理が実行される容器へ、容器の所望の部分から添加される。
追加材料に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態において、選別物に添加される追加材料は、主として(例えば50重量パーセント超の)水からなる材料でもよく、例えば水または水溶液である。本明細書に記載のように、水の追加は原材料の水分量を増加させるために使用することができる。
追加材料に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態において、(水を除く)追加材料は動物材料および/または植物材料を含有していてもよい。
上記に代えて、または上記に加えて、(水を除く)追加材料は動物または植物由来ではない。
(例えば選別物に)添加してもよい動物材料の例として、糞便材料(例えば、下水固形物、肥料)、死骸、動物臓器、羽毛、毛(例えば羊毛)、肉、獣脂、乳製品、卵殻、および骨が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
(例えば選別物に)添加してもよい植物材料の例として、干し草、刈り取った芝生、切り枝、伐採材、農作物の非食用部分、葉、おがくず、木片、葉と樹皮、果物、野菜、穀物、植物油、布(例えば綿、亜麻、麻、黄麻)および紙製品(例えば紙、段ボール)が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
動物材料および/または植物材料は、下水(例えば下水汚泥の形態)、農業廃棄物(例えば選別された農業廃棄物)、食品産業廃棄物、園芸副産物(gardeningbyproducts)および/または木工副産物(carpentrybyproducts)などの廃物を処理するため、および/または紙製品のリサイクルのために(例えば各自治体のリサイクルプログラムの一環として)、(例えば選別物に)添加してもよい。
任意の追加材料の別の例(即ち動物材料または植物材料を除いた例)として、鉱物(例えば砂、乾燥セメント、石)、ガラス(ファイバーグラスを含む)、金属、ポリマー材料(例えば布および/またはゴムに含まれる合成ポリマー)が挙げられるが、これらに限定されるものではない。そのような材料は、例えば産業廃棄物、建設活動からの廃物などをリサイクルするため、および/または、処理材料の物性を改良するおよび/または高めるために(例えばコンクリート中に砂を含ませるのと同様に)添加してもよい。例えば、追加材料は、弾性材料(例えばゴムやその他のエラストマー)、機械的強度を高めるための繊維(例えばグラスファイバー、ポリマー繊維)および/または、処理材料と混合する(例えばポリマーブレンドとする)ことで得られる処理材料の性質を改良するためのポリマーなどでありうる。
追加材料が実質的に無機物(例えば鉱物、ガラスおよび/または金属)である実施形態において、追加材料は得られた処理材料に(例えば、無機物が本明細書に記載の処理の邪魔にならないように)添加される、および/または、処理の邪魔を過度にしないような形態であるように選択される(例えば過度の摩擦および/または目詰まりを起こさないような細粒状である)ことが好ましい。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、追加材料および/またはその量は、選別物の組成、および原材料の所望の組成(例えば本明細書に記載の原材料の組成)をもとに選択される。例えば、選別物の組成が、原材料の所望の組成と違う場合である。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、処理される廃棄物(および/またはその量)および追加材料(および/またはその量)は、補完的であるように選択される。例えば、廃棄物由来の選別物の予想される組成が、原材料の所望の組成と違うと予想される場合である。
例えば、いくつかの実施形態において、廃棄物は比較的高いパーセンテージの植物材料および/または動物材料を(例えば、農業廃棄物、伐採材、切り枝、葉、段ボール、下水汚泥などの形態で)含有し、その結果、合成ポリマー(例えばポリオレフィン)の含有量が、原材料において所望される組成(例えば本明細書に記載の原材料組成に従うもの)よりも低く、追加材料が合成材料を含有するように選択され、(例えば上述の廃棄物のリサイクルを容易にしながら)所望の原材料組成が得られる。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、追加材料は、廃棄物から本明細書に記載のようにあらかじめ分離された材料(主として無機物)から分離された材料(例えば無機物、ポリマー)を含有する、即ち、廃棄物から除去された材料(例えば無機物、ポリマー)の一部は、廃棄物へ戻される。
追加材料は、同じ廃棄物を選別して得られた(例えば異なる処理を使用した)選別物であってもよく、および/または異なる廃棄物を選別して得られた選別物であってもよい。
例えば、追加材料は、リグノセルロースが豊富な材料の少なくとも一部を含有してもよい。リグノセルロースが豊富な材料は、選別物が沈降しない比重が1.03以下の液体、場合により1.01以下の液体(例えば水)の中での沈殿により除去された材料である。廃棄物から除去されたリグノセルロースが豊富な材料、または、リグノセルロースの発酵/嫌気性消化の際の残渣は、選別物に添加されても(例えば同じ廃棄物に由来するのであれば、戻されても)よい。
別の例では、追加材料は、低比重ポリマー(例えばポリオレフィン)が沈降しない(が一方で、リグノセルロース、高比重ポリマーおよび無機物などの材料は沈降する)、比重が1.03以下の液体、場合により1.01以下の液体(例えば水)の中で、廃棄物を選別して得られたポリマー材料を含有していてもよい。選別されたポリマー材料は、同じ廃棄物または異なる廃棄物から選別されてもよい。
場合により、または上記に加えて、ポリマー材料は、別の廃棄物を、本明細書に記載のような比重に応じた分離に付すことにより得られる。
追加材料は、積層体(例えばポリマーを、紙製品および/または金属と共に含む)および、ガラス−ポリマー複合材料(例えばポリマーに埋め込まれたグラスファイバーを含む)などの複合材料であってもよいことを理解されたい。そのような複合材料は、標準的な方法では特にリサイクルが困難である。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、追加材料は少なくとも1種の炭水化物(例えば単糖、二糖、三糖、オリゴ糖、多糖)を含有する。
特定の理論に縛られるものではないが、炭水化物は、本明細書に記載のような加熱および混合の際に反応し、当該反応によって望ましい性質を持つ処理材料が得られると考えられる。
炭水化物は、本明細書に記載のいかなる原料(例えば動物材料または植物材料)由来でもよい。
本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、炭水化物は、原材料の提供の前に、例えば材料の(例えば本明細書に記載のような)圧搾および/または排水によって、廃棄物および/または選別物(例えば部分選別物)から浸出し、回収された液体(例えば水溶液)から得られる。そのような液体は、細断処理の際または細断処理の直後、および/または、本明細書に記載の分離処理の際に廃棄物から浸出してもよい。例えば、本明細書に記載のような、材料の比重に応じた分離のためのサイクルに続いて除去された液体(例えば、炭水化物を含有する塩水溶液)である。液体から得られた炭水化物は、本明細書に記載の追加材料として使用されてもよい。
本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、炭水化物は、廃棄物および/または選別物(例えば部分選別物)からの液体の少なくとも一部から分離される。いくつかの実施形態において、炭水化物は選別物に添加される前に、例えば液体の蒸発および/またはろ過により濃縮される。
本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、(本明細書に記載のように)液体から得られた炭水化物は、本明細書に記載の廃棄物の処理以外の処理のための原材料として使用されてもよい。例えば、ポリマー材料(例えば多糖含有材料および/またはポリ乳酸含有材料)の提供のために使用されてもよい。廃棄物および/または選別物(例えば部分選別物)由来の液体から得られた炭水化物は、当技術分野で知られている技術、例えば熱処理、発酵、架橋、凝縮および/または重合により処理されてもよい。
本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、炭水化物は、更なる処理の前に、廃棄物および/または選別物(例えば部分選別物)由来の液体の一部またはすべてから、例えば炭水化物の(例えば本明細書に記載のような)濃縮および/または精製により分離される。
本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、炭水化物は廃棄物および/または選別物(例えば部分選別物)由来の液体に含まれている間に、即ち液体から炭水化物の最初の分離をせずに処理される。例えば、液体は加熱および/または試薬の添加により処理されてもよく、試薬には、架橋剤、酵素、微生物、酸、塩基、有機溶媒、および/または、その他化学分野で使用される、発酵、架橋、濃縮および/または重合を実施するための任意の試薬などが挙げられる。
本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、炭水化物は本明細書に記載のように処理され、多糖含有ポリマー材料(例えばプラスターチ材料)が製造される。
本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、液体中の炭水化物は、(例えば微生物や単離酵素による)発酵に付され、炭水化物は代謝産物、例えば乳酸に変換される。いくつかの実施形態において、液体中の代謝産物(例えば乳酸)は、本明細書に記載のように(例えばポリ乳酸を製造するために)処理される。
本明細書に記載のような廃棄物の処理のための方法に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、混合および加熱に付す前の原材料は、細断された原材料である。原材料は細断された形態(例えば本明細書に記載のような細断された選別物および/または追加材料の形態)で得られてもよく、また、本方法は、本明細書に記載の混合および加熱の前に、原材料の細断をさらに包含してもよい。
場合により、原材料は比較的大きな粒子を実質的に含んでいない。特定のサイズを超える粒子は、例えばふるいにかけることにより除去されてもよい。
本明細書に記載のような廃棄物の処理のための方法に関する、任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、原材料(例えば細断された原材料)中の固形粒子の直径は50mm未満、場合により20mm未満である。いくつかの実施形態において、固形粒子の直径は10mm未満である。いくつかの実施形態において、固形粒子の直径は5mm未満である。いくつかの実施形態において、固形粒子の直径は2mm未満である。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、原材料の加熱は少なくとも90℃の温度で行われる。いくつかの実施形態において、原材料の加熱は少なくとも100℃の温度で行われる。いくつかの実施形態において、原材料の加熱は少なくとも110℃の温度で行われる。いくつかの実施形態において、原材料の加熱は少なくとも120℃の温度で行われる。いくつかの実施形態において、原材料の加熱は少なくとも130℃の温度で行われる。いくつかの実施形態において、原材料の加熱は少なくとも140℃の温度で行われる。いくつかの実施形態において、原材料の加熱は少なくとも150℃の温度で行われる。いくつかの実施形態において、原材料の加熱は少なくとも160℃の温度で行われる。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、原材料の加熱は230℃以下の温度で行われる。いくつかの実施形態において、原材料の加熱は225℃以下の温度で行われる。いくつかの実施形態において、原材料の加熱は210℃以下の温度で行われる。いくつかの実施形態において、原材料の加熱は200℃以下の温度で行われる。いくつかの実施形態において、原材料の加熱は190℃以下の温度で行われる。いくつかの実施形態において、原材料の加熱は180℃以下の温度で行われる。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、原材料の加熱は90℃から230℃の範囲内の温度で行われる。いくつかの実施形態において、原材料の加熱は90℃から180℃の範囲内の温度で行われる。いくつかの実施形態において、原材料の加熱は140℃から180℃の範囲内の温度で行われる。いくつかの実施形態において、原材料の加熱は180℃から225℃の範囲内の温度で行われる。
加熱は、加熱処理の間中、一定の温度で行われてもよい。
上記に代えて、温度は加熱処理の際に変化してもよい。例えば、代表的な実施形態において、加熱処理の一工程では加熱は約110℃の温度で行われ、加熱処理のさらに後の工程では加熱は約180℃から約225℃の温度で行われ、これについては加熱と混合の繰り返しサイクルに関し、以降でさらに詳述する。
本明細書中、用語「約」は、温度に関して使用された時には、±10℃を示す。いくつかの実施形態において、「約」は±5℃を示す。
原材料のせん断力を用いた混合は、原材料の加熱前、加熱と同時、および/または加熱に続いて行われてもよい。代表的な実施形態において、原材料のせん断力を用いた混合は、原材料の加熱と同時に行われる。
単純化のために、原材料をせん断力を用いた混合に付すステップ、および原材料を加熱に付すステップ(これらは本明細書に記載のようなステップである)は、本明細書中では「混合および/または加熱」という。従って、語句「混合および/または加熱」は、本明細書に記載の温度での加熱、および本明細書に記載のようなせん断力を用いた混合を指す。
混合はせん断力を発生する任意の方法によって実施してもよい。
本明細書および当技術分野で使用されるような「せん断力」は、材料内で材料の横断面に平行の方向に応力を加える力を指す。
固体表面を覆う流体の動きは、その性質上、せん断力を受けることを理解されたい。
従って、廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかによれば、混合は、固体表面を覆う原材料の移動を最大限にするように行われる。場合により、大きな表面積を有する固形の構成要素(例えばスクリュー、プロペラ)がせん断力を増大させるために利用される。
場合により、せん断力はコンパウンダによって発生させてもよく、コンパウンダには押出機、密閉式混合器(バンバリー(登録商標)ミキサー)、共混練機および/または連続式混合器などがあるが、これらに限定されるものではない。
せん断力と混合時間は、得られた処理材料が実質的には、その塊/集まりの全体にわたって均一に分散した物質になるのに十分でなければならない。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、せん断力は、1秒−1以上のせん断速度、場合により2秒−1以上のせん断速度、場合により3秒−1〜300秒−1の範囲内にあるせん断速度に特徴づけられる。いくつかの実施形態において、せん断速度は1秒−1〜30秒−1の範囲内にある。いくつかの実施形態において、せん断速度は30秒−1〜100秒−1の範囲内にある。いくつかの実施形態において、せん断速度は100秒−1〜200秒−1の範囲内にある。いくつかの実施形態において、せん断速度は200秒−1〜300秒−1の範囲内にある。
任意の実施形態によれば、混合はスクリューの回転により実施される。スクリューはバレル(例えば閉じた容器を形成するバレル)に入っていてもよい。バレルは、混合と一緒に加熱を実施するために(例えば電熱器によって)加熱されてもよい。上記に代えて、または上記に加えて、スクリューは、混合と一緒に加熱を実施するために(例えばスクリュー内部の加熱流体の流れによって)加熱されてもよい。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、混合は押出機内のスクリューの回転により実施される。
押出機は典型的には、回転する1つのまたは複数のスクリューを内部に有する、加熱されたバレルを有する。複数のスクリューを使用する場合、それぞれのスクリューは同方向に回転してもよく、逆方向に回転してもよい。スクリューはかみ合っていても、かみ合っていなくてもよい。押出装置は、1つの押出機であっても、(タンデム型押出に見られるような)押出機の組み合わせであってもよい。押出機は、プラスチック業界で知られている任意の押出機であってもよく、押出機には単軸押出機、テーパード二軸押出機、テーパード二軸単軸押出機、二軸押出機、多軸押出機などが含まれるが、これらに限定されるものではない。押出機に関連する本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、押出機は単軸押出機である。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、押出機は排出ゾーンを備えている。いくつかの実施形態において、押出機は複数の排出ゾーンを備えている。いくつかの実施形態において、押出機のノズルは押出処理の際に冷却されている。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、本方法は、混合および/または加熱の際に、処理されている材料を少なくとも1つのスクリーンに通過させることをさらに包含する。場合により、複数の(寸法は同じであるか、異なる)スクリーンが使用され、処理されている材料を加熱および/または混合の複数の工程においてスクリーンを通過させる。
本明細書で使用される用語「スクリーン」は、十分小さい寸法の固形材料を、選択的に通過させる空間を有する任意の装置を含む。
いくつかの実施形態において、スクリーンの空間の幅は10mm以下である。いくつかの実施形態において、スクリーンの空間の幅は5mm以下である。代表的な実施形態において、空間の幅は約3mmである。
特定の理論に縛られるものではないが、スクリーンの使用により、処理されている材料の大部分とは対照的な、加熱の際に大きくは溶融も軟化もしない固形粒子含有材料を除去し、より均質な非粒状処理材料が得られる、と考えられる。
しかしながら本発明者は、1つ以上のスクリーンの廃棄物処理時の使用は、処理の際にスクリーンが目詰まりを起こすという傾向によって制限されることを見出した。目詰まりは、例えばスクリーンがその除去を意図する固形材料および/または粘性が高すぎてスクリーンを容易に通過しにくい流体によるものである。そのような目詰まりによって、スクリーンを洗浄するおよび/または取り替えるのに大幅な時間が取られ、処理の効率が顕著に低下する。本発明者は、本明細書に記載の方法による廃棄物の選別は、スクリーンの目詰まりを大幅に低下させ、その使用を容易にすることをさらに見出した。
特定の理論に縛られるものではないが、本明細書に記載の方法による廃棄物の選別が目詰まりを低下させるのは、加熱の際にも固形のままである材料(例えば無機物、熱硬化性合成ポリマー、高融点の合成ポリマー)を除去するため、および/または加熱の際に容易に溶融するポリマー(例えばポリオレフィン)の割合を増大させる(例えばその結果処理されている材料の流れを高める)ためであると考えられる。さらに、比較的高い(例えば本明細書に記載のような)水分量を有する原材料の使用は、原材料の粘度が減少するため、目詰まりを低下させうると考えられる。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、混合および/または加熱は、比較的低酸素濃度の条件下で行われる。混合および/または加熱を容積空気の低い閉じた容器内で行うことで、低酸素濃度を達成してもよい。容器内の空気容積は、容器容積の30%未満であってもよく、容器容積の20%未満であってもよく、容器容積の10%未満であってもよく、容器容積の5%未満であってもよく、容器容積の2%未満であってもよく、容器容積の1%未満であってもよい。
場合により、混合および/または加熱の際に容器内の酸素濃度を下げるために、容器内に真空を発生させることにより閉じた容器から空気を除去する。
上記に代えて、または上記に加えて、混合および/または加熱の際に容器内の酸素濃度を下げるために、酸素をわずか(例えば20%未満)しか含まないガス、または全く含まないガス(例えば窒素ガス、アルゴンガス、二酸化炭素)を容器に流すことで閉じた容器から空気を除去する。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、原材料を加熱および混合の前に圧搾して、原材料そのものの中に含まれる空気容積を下げる。
押出機を原材料の圧搾に使用してもよい。例えば、原材料を第1押出機へ加熱および混合に付すために導入し、その間に(例えば第1押出機に対し垂直の)タンデム型押出機が、第1押出機に導入された原材料を圧搾して空気を除去してもよい。タンデム型押出機は、例えばコニカル型押出機および/または密閉式混合器(バンバリー(登録商標)ミキサー)を含んでもよい。
特定の理論に縛られるものではないが、過度の酸化反応は、処理材料の実用性に悪影響を及ぼすことがあり、開示の処理を比較的低酸素濃度の条件下で行うことは、そのような酸化反応のレベルを低下するのに望ましいと考えられる。例えば、過度の酸化(例えば燃焼)は原材料中の固形材料をかなりの程度まで破壊し、得られた処理材料の強度を減少させうる。
さらに、処理材料の実用性に好影響を及ぼす反応のいくつかは吸熱性であり、発熱性の酸化反応(例えば燃焼)と非常に対照的であると考えられる。発熱性の酸化反応を制限することのさらなる利点は、過度の発熱反応は制御が困難でありうるからである。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、本方法は、混合および/または加熱の際に放出されたガスの除去をさらに包含する。ガスは蒸気(ガス状の水)を含み、追加のガス、例えば揮発性有機化合物の気化ガスなどを含みうる。
ガス除去は、例えばポンプを介した吸引を使用して実施されてもよい。
本方法は(本明細書に記載のような)ガス除去を1回より多く包含(即ち、処理中1を超える工程において実施)してもよく、その回数は例えば2回、3回、4回、およびさらに多い回数である。代表的な実施形態において、ガス除去は2回行われる。
処理の際のガス除去は、得られた処理材料の性質に影響を及ぼすことが明らかになった。例えば、処理の際の蒸気の除去は、処理の際の水分量を、原材料に見られる(例えば本明細書に記載のような)比較的高濃度から(例えば本明細書に記載のような)低濃度にまで徐々に低下させることを容易にし、処理材料における有利な物理化学的性質が得られる。さらに、処理の際のガス除去は、過度の圧力が発生するのを防ぐため、長く続く処理を最後まで続けることができ、処理材料の物理化学的性質がさらに高められる。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、(例えば上記で記載したような)混合および/または加熱により得られた処理材料を、本明細書に記載のように、混合および/または加熱のための1回以上のサイクルに付し、少なくとも1つの追加の処理材料を得る。従って、本方法は例えば、本明細書に記載のような混合および/または加熱のための2回、3回、4回、5回、およびさらに多い回数のサイクルを包含してもよく、最終サイクルによって最終の処理材料が製造されるまで、各サイクルは新たな処理材料を製造する。
代表的な実施形態において、本方法は本明細書に記載のような、混合および/または加熱のためのサイクルを2回包含する。混合および/または加熱のための第1サイクルから得られた第1処理材料は、混合および/または加熱のための第2サイクルに付され、第2であって最終の処理材料が製造される。
混合および/または加熱のためのさまざまなサイクルは、処理されている材料を、混合および/または加熱のための互いに異なるゾーンの間を、移動させることによって実施してもよい。
混合および/または加熱のための各サイクルは、(例えば本明細書に記載のように)サイクル実施の際に放出されたガスの除去をさらに含んでいてもよい。従って、本方法は、連続的なサイクル(例えば2回のサイクル)を包含してもよく、各サイクルは本明細書に記載のような混合および/または加熱、および本明細書に記載のようなガス除去を含む。
上記に代えて、1回以上のサイクルが、混合および/または加熱、およびガス除去の両方を含み、その他のサイクルは本明細書に記載のような混合および/または加熱のみを含む。
混合および/または加熱のための最終サイクルは、このサイクルの際に放出されるガスの除去を含んでいなくてもよい(例えば最終サイクルの際にガスは、ほとんどまたは全く放出されない)。従って、本方法は、混合および/または加熱、およびガス除去のための連続的なサイクル(例えば2回のサイクル)と、それに続くガス除去を含まない、混合および/または加熱のための最終サイクル(例えば第3サイクル)とを包含してもよい。
従って、本発明のいくつかの実施形態による代表的な処理は、本明細書に記載のような原材料を特定の条件(例えば特定の混合技術および、上記で記載したような、ここでは第1温度といえる特定の温度条件)で、混合に付し、加熱に付すことにより実施される。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、混合および加熱の際に第1ガス除去が本明細書に記載のように実施される。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、得られた処理材料を次に、特定の条件(例えば特定の混合技術および、上記で記載したような、ここでは第2温度といえる特定の温度の条件)で、本明細書に記載のような混合および加熱のための第2サイクルに付す。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、混合および加熱の際に第2ガス除去が本明細書に記載のように実施される。
いくつかの実施形態において、上記の処理は所望のサイクル数だけ繰り返される。
従って、廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、(例えば上記で記載したような)混合および加熱のための第2サイクルから得られた処理材料を次に、特定の条件(例えば特定の混合技術および、上記で記載したような、ここでは第3温度といえる特定の温度の条件)で、本明細書に記載のような混合および加熱のための第3サイクルに付す。
各サイクルにおいて、混合および加熱のための条件は、同じでも異なっていてもよい。
各サイクルにおいて、ガス除去は実施されてもされなくてもよい。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、混合は各サイクルにおいて同じである。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、第1、第2、第3等の温度は互いに異なる。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、第1温度は、第2温度より高い。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、第1温度は、第2温度より低い。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、第2温度は、第3温度より高い。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、第2温度は、第3温度より低い。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、第1温度は、第3温度より高い。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、第1温度は、第3温度より低い。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、第3温度は約150℃である。
代表的な処理において、混合は押出機のスクリューによって実施され、第1温度は約110℃であり、第2温度は約180℃から約225℃である。
この代表的な処理のいくつかの実施形態において、第1温度と第2温度は同じ加熱機構によって達成され、この2つの温度の差は、処理されている材料の性質の変化の結果である(例えば、より低い第2温度は、吸熱反応の増大を反映している)。
この代表的な処理において、ガス除去は各サイクル内で実施される。
代表的な処理において、ガス除去はポンプにより実施される。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、原材料の加熱の合計(即ち、すべてのサイクル)持続時間は、少なくとも5分である。いくつかの実施形態において、原材料の加熱の合計持続時間は、少なくとも10分である。いくつかの実施形態において、原材料の加熱の合計持続時間は、少なくとも15分である。いくつかの実施形態において、原材料の加熱の合計持続時間は、少なくとも20分である。いくつかの実施形態において、原材料の加熱の合計持続時間は、少なくとも30分である。いくつかの実施形態において、原材料の加熱の合計持続時間は、少なくとも40分である。いくつかの実施形態において、原材料の加熱の合計持続時間は、少なくとも60分である。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、上記で記載したような第1の混合および加熱の際に、処理されている材料に含まれる水は、加熱および/または混合によって形成された蒸気の除去を介して(例えばガス除去の際に、蒸発した水の除去を介して)取り除かれる。さらに、水は化学反応(例えば、水分子が別の分子と反応して共有結合が開裂する加水分解)を介してさらに取り除かれてもよい。その結果、水分量は処理の際に低下する。混合および/または加熱は、処理されている材料の水分量が所望のレベルに低下するまで実行されてもよい。
水分量は、例えば市販の水分計を使用して測定してもよい。
混合処理および/または加熱処理は水の蒸発を招くため、混合および/または加熱は水の蒸発が十分になされるまで、適切な温度で、適切な期間実行されてもよい。さらに、ガス除去は、実質的にすべての発生水蒸気を取り除くために適切な速度で、廃棄物の水分量が所望のレベルに低下するまで実行されてもよい。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、原材料中の大部分の水が第1ガス除去を介して取り除かれ、処理前の原材料の水分量に対する、第1ガス除去の後に得られた処理材料の水分量は、50%未満になる。場合により、任意の追加のガス除去は、本明細書に記載のような低濃度(例えば1重量パーセント未満)までの、水分量のさらなる低下をもたらす。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、本明細書に記載の方法は、得られた処理材料の水分量が1重量パーセント未満になるように実施される。いくつかの実施形態において、処理材料の水分量は0.1重量パーセント未満である。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、混合、加熱、およびガス除去は処理材料の水分量が、0.03重量パーセント未満になるまで行われる。いくつかの実施形態において、混合、加熱、およびガス除去は処理材料の水分量が、0.01重量パーセント未満になるまで行われる。いくつかの実施形態において、混合、加熱、およびガス除去は処理材料の水分量が、0.003重量パーセント未満になるまで行われる。いくつかの実施形態において、混合、加熱、およびガス除去は処理材料の水分量が、0.001重量パーセント未満になるまで行われる。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、本方法は、廃棄物または(例えば本明細書に記載のような)選別された廃棄物と、酸性材料(例えば酸を含有する固体または液体の材料)とを接触させて、酸性材料との接触がなかった場合の原材料に比べて、より酸性である原材料を提供することをさらに包含する。いくつかの実施形態において、本明細書に記載のように選別物に添加される追加材料が酸性材料を含有している。
特定の理論に縛られるものではないが、本明細書に記載の混合および加熱処理の際に、酸は有利な方法で反応を高めると考えられる。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、酸性溶液は、本明細書に記載のような、混合および加熱の前、および/または混合および加熱の際に、廃棄物、選別物および/または原材料中のリグノセルロースをより小さな単位に開裂させる(例えば多糖をより小さな多糖単位、オリゴ糖単位、三糖単位、二糖単位および/または単糖単位に開裂させる)のに十分な酸性度であってもよい。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、選別物および/または原材料と、酸性材料(例えば酸性の液体)とを接触させ、接触は、例えば、本明細書に記載のような液体中の分離の際に、酸性材料の流出が起きないように行われる。当該流出は、混合および加熱の際に酸の量を低下させたり、および/または分離に関係する機器を酸に曝して有害な影響を与えうる。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、酸性材料と廃棄物とを選別の前に混合する。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、廃棄物、選別物および/または原材料を酸性の液体に沈め、材料に酸性の液体の一部が付着して残った状態で酸性の液体から取り出す。いくつかの実施形態において、廃棄物、選別物および/または原材料は、固形物質を液体から除去するために構成されたスクリュー(例えば傾斜式スクリュー)を使用して取り出す。いくつかの実施形態において、廃棄物、選別物および/または原材料は液体からろ過によって取り出す。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、酸性材料は塩酸を含む。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうち、いくつかの実施形態において、酸性材料は酸性の水溶液を含む。いくつかの実施形態において、酸性の水溶液はpH4未満により特徴づけられる。いくつかの実施形態において、酸性の水溶液はpH3未満により特徴づけられる。いくつかの実施形態において、酸性の水溶液はpH2未満により特徴づけられる。いくつかの実施形態において、酸性の水溶液はpH1未満により特徴づけられる。いくつかの実施形態において、酸性の水溶液はpH0未満(即ちマイナスのpH)により特徴づけられる。
本明細書中の実施例に記載のように、本明細書に記載のような加熱および混合により得られる処理材料は熱可塑性であり得、その結果、成形性でありえる。
本明細書中、「熱可塑性」は、加熱されたときに変形可能な状態に可逆的に変化する能力を指す。変形可能な状態とは、例えば、加熱の際の溶融によって得られた液体、または軟化した固形物質または半固形物質であり、加圧によって容易に変形(塑性変形)しうる物質のことでありうる。
本明細書中、用語「成形性」は、材料の形を(例えば熱可塑性材料の加熱により)制御可能に変形し、所定の形の製品を(例えば成形後の熱可塑性材料を冷却することで)得る能力を指す。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、本方法は、処理材料の成形をさらに包含する。成形は、当技術分野で使用される熱可塑性材料を成形するための任意の技術によってもよい。
いくつかの実施形態において、成形は押出成形を含む。いくつかの実施形態において、成形は射出成形を含む。いくつかの実施形態において、成形は回転成形を含む。いくつかの実施形態において、成形は圧縮成形を含む。
いくつかの実施形態において、本明細書に記載のような追加材料と処理材料とを、処理材料の成形前または成形の際に混合する。
上記の方法で、決められた構成の品物が製造されうる。例えば、処理材料を成形または形を整えることにより、植木鉢、住宅の羽目板、デッキ材料、床材、家具、積層体、パレット、浄化槽などを調製することができる。
成形は処理材料を、少なくとも90℃、場合により少なくとも100℃、場合により少なくとも110℃、場合により少なくとも120℃、場合により少なくとも130℃、場合により少なくとも140℃、場合により少なくとも150℃、場合により少なくとも160℃、場合により少なくとも170℃、および場合により少なくとも180℃、の温度で加熱することにより実施されてもよい。
いくつかの実施形態において、成形は約50℃〜約200℃または約90℃〜約180℃の範囲内の温度において実施される。中間にあるどの値も想定される。
このような加熱は、上記で記載したような原材料の処理に使用した加熱を継続する、および/または、本明細書に記載のような、原材料の加熱による処理、および、場合により、混合に続き、処理材料を再加熱することにより実施されてもよい。
本明細書に記載の処理を使用して、本明細書に記載のような処理材料が得られる。処理材料の組成は、水が除去された原材料の組成(例えば本明細書に記載の原材料の組成)に類似するはずであるが、例えば本明細書に記載の加熱および混合により起こった化学反応故に、典型的には原材料の組成とは多少異なるはずである。
任意の実施形態によれば、処理材料はポリマー材料(例えば非粒状ポリマー材料)を含有する。
本発明のいくつかの実施形態のその他の態様によれば、任意の本明細書に記載のような処理により得られるポリマー材料(例えば非粒状ポリマー材料)である処理材料が提供される。ポリマー材料は、好ましくは熱可塑性ポリマー材料であってもよい。
本明細書中、「ポリマー材料」は、ポリマーの濃度が、材料の少なくとも50重量パーセントを占める材料を指す。ポリマーは、合成ポリマーまたはバイオマス(例えば植物材料および動物材料)由来のポリマーであってもよい。
従って、廃棄物を処理するための方法および/または処理材料に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、処理材料の少なくとも50重量パーセントがポリマーからなる。いくつかの実施形態において、処理材料の少なくとも60重量パーセントがポリマーからなる。いくつかの実施形態において、処理材料の少なくとも70重量パーセントがポリマーからなる。いくつかの実施形態において、処理材料の少なくとも80重量パーセントがポリマーからなる。いくつかの実施形態において、処理材料の少なくとも90重量パーセントがポリマーからなる。
処理材料の残余は、例えば、灰、残存液体(例えば水)、低分子有機化合物(例えば糖、フルフラール、アミノ酸、脂質)および/または廃棄物中に存在する少量の無機物(例えば金属、砂、石、ガラスおよび/またはセラミック、および/または本明細書に記載のような分離に使用した水性液体由来の無機塩)を含みうる。
本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、ポリマー材料は熱可塑性材料である。ポリマー材料は種々のポリマーを含みうるため、ポリマー材料全体として熱可塑性であるという意味であり、それ自体は熱可塑性として特徴づけられないポリマーをポリマー材料が含有しうることを理解されたい。
特定の理論に縛られるものではないが、本発明の実施形態により得られた処理材料中のポリマーは、本明細書に記載のような処理をされた廃棄物の熱可塑性に負うところが大きいと考えられる。
無機物の除去と本明細書に記載のような無機塩の任意の添加は、得られた処理材料の元素組成に影響を及ぼす。影響は、例えば、炭素、酸素、窒素、水素および/または塩に含まれる元素(例えばアルカリ金属および/またはハロゲン)、特に炭素と水素のパーセンテージの増大(例えば、酸素と窒素は、比較的高い比重を有する無機物内および/または有機物内に存在するが故に、激減しうるからである)によって、および/またはその他の原子のパーセンテージの減少によって起こる。
特定の理論に縛られるものではないが、得られた元素組成は、処理材料の望ましい性質に関連すると考えられる。
廃棄物を処理するための方法および/または処理材料に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、処理材料中の炭素濃度は、少なくとも55重量パーセントである。いくつかの実施形態において、炭素濃度は、少なくとも57.5重量パーセントである。いくつかの実施形態において、炭素濃度は、少なくとも60重量パーセントである。いくつかの実施形態において、炭素濃度は、少なくとも62.5重量パーセントである。いくつかの実施形態において、炭素濃度は、少なくとも65重量パーセントである。いくつかの実施形態において、炭素濃度は、少なくとも67.5重量パーセントである。
廃棄物を処理するための方法および/または処理材料に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、処理材料中の炭素濃度は、少なくとも55重量パーセントである。いくつかの実施形態において、炭素濃度は、少なくとも57.5重量パーセントである。いくつかの実施形態において、炭素濃度は、少なくとも60重量パーセントである。いくつかの実施形態において、炭素濃度は、少なくとも62.5重量パーセントである。いくつかの実施形態において、炭素濃度は、少なくとも65重量パーセントである。いくつかの実施形態において、炭素濃度は、少なくとも67.5重量パーセントである。
廃棄物を処理するための方法および/または処理材料に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、処理材料中の炭素および水素の合計濃度は、少なくとも65重量パーセントである。いくつかの実施形態において、炭素および水素の濃度は、少なくとも67.5重量パーセントである。いくつかの実施形態において、炭素および水素の濃度は、少なくとも70重量パーセントである。いくつかの実施形態において、炭素および水素の濃度は、少なくとも72.5重量パーセントである。いくつかの実施形態において、炭素および水素の濃度は、少なくとも75重量パーセントである。いくつかの実施形態において、炭素および水素の濃度は、少なくとも77.5重量パーセントである。いくつかの実施形態において、炭素および水素の濃度は、少なくとも80重量パーセントである。
廃棄物を処理するための方法および/または処理材料に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、処理材料中の酸素濃度は、少なくとも20重量パーセントである。いくつかの実施形態において、酸素濃度は、少なくとも22重量パーセントである。いくつかの実施形態において、酸素濃度は、少なくとも24重量パーセントである。いくつかの実施形態において、酸素濃度は、少なくとも26重量パーセントである。いくつかの実施形態において、酸素濃度は、少なくとも28重量パーセントである。いくつかの実施形態において、酸素濃度は、少なくとも30重量パーセントである。
廃棄物を処理するための方法および/または処理材料に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、処理材料中の炭素および酸素の合計濃度は、少なくとも80重量パーセントである。いくつかの実施形態において、炭素および酸素の濃度は、少なくとも82重量パーセントである。いくつかの実施形態において、炭素および酸素の濃度は、少なくとも84重量パーセントである。いくつかの実施形態において、炭素および酸素の濃度は、少なくとも86重量パーセントである。いくつかの実施形態において、炭素および酸素の濃度は、少なくとも88重量パーセントである。いくつかの実施形態において、炭素および酸素の濃度は、少なくとも90重量パーセントである。
廃棄物を処理するための方法および/または処理材料に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、処理材料中の炭素、水素および酸素の合計濃度は、少なくとも90重量パーセントである。いくつかの実施形態において、炭素、水素および酸素の濃度は、少なくとも92重量パーセントである。いくつかの実施形態において、炭素、水素および酸素の濃度は、少なくとも94重量パーセントである。いくつかの実施形態において、炭素、水素および酸素の濃度は、少なくとも96重量パーセントである。いくつかの実施形態において、炭素、水素および酸素の濃度は、少なくとも98重量パーセントである。
廃棄物を処理するための方法および/または処理材料に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、処理材料中の炭素原子、水素原子、酸素原子、窒素原子、アルカリ金属原子およびハロゲン原子の合計濃度は、少なくとも93重量パーセントである。いくつかの実施形態において、炭素原子、水素原子、酸素原子、窒素原子、アルカリ金属原子およびハロゲン原子の濃度は、少なくとも94重量パーセントである。いくつかの実施形態において、炭素原子、水素原子、酸素原子、窒素原子、アルカリ金属原子およびハロゲン原子の濃度は、少なくとも95重量パーセントである。いくつかの実施形態において、炭素原子、水素原子、酸素原子、窒素原子、アルカリ金属原子およびハロゲン原子の濃度は、少なくとも96重量パーセントである。いくつかの実施形態において、炭素原子、水素原子、酸素原子、窒素原子、アルカリ金属原子およびハロゲン原子の濃度は、少なくとも97重量パーセントである。いくつかの実施形態において、炭素原子、水素原子、酸素原子、窒素原子、アルカリ金属原子およびハロゲン原子の濃度は、少なくとも98重量パーセントである。いくつかの実施形態において、炭素原子、水素原子、酸素原子、窒素原子、アルカリ金属原子およびハロゲン原子の濃度は、少なくとも99重量パーセントである。比較的高い炭素原子、水素原子、酸素原子、窒素原子、アルカリ金属原子およびハロゲン原子の合計濃度は、水溶性無機塩類(これらは典型的にはアルカリ金属カチオンおよび/またはハロゲンアニオンを含む)を除く無機物が比較的低い濃度であるのを示すことを理解されたい。
いくつかの実施形態において、非水素原子(例えば水素原子以外の任意の原子)を定量する。これにより、水素原子を効果的に検出することのできない元素分析技術(例えば本明細書中に例示した分析法)を使用することができる。
廃棄物を処理するための方法および/または処理材料に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、処理材料中の非水素原子の少なくとも95%が炭素原子または酸素原子である。いくつかの実施形態において、非水素原子の少なくとも96%が炭素または酸素である。いくつかの実施形態において、非水素原子の少なくとも97%が炭素または酸素である。いくつかの実施形態において、非水素原子の少なくとも98%が炭素または酸素である。
廃棄物を処理するための方法および/または処理材料に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、処理材料中の非水素原子の少なくとも97%が炭素原子、酸素原子、窒素原子、アルカリ金属原子またはハロゲン原子である。いくつかの実施形態において、非水素原子の少なくとも97.5%が炭素原子、酸素原子、窒素原子、アルカリ金属原子またはハロゲン原子である。いくつかの実施形態において、非水素原子の少なくとも98%が炭素原子、酸素原子、窒素原子、アルカリ金属原子またはハロゲン原子である。いくつかの実施形態において、非水素原子の少なくとも98.5%が炭素原子、酸素原子、窒素原子、アルカリ金属原子またはハロゲン原子である。いくつかの実施形態において、非水素原子の少なくとも99%が炭素原子、酸素原子、窒素原子、アルカリ金属原子またはハロゲン原子である。いくつかの実施形態において、非水素原子の少なくとも99.5%が炭素原子、酸素原子、窒素原子、アルカリ金属原子またはハロゲン原子である。
原子のパーセンテージを測定する場合、重量パーセンテージとは逆に、本明細書に記載の元素は特に高いパーセンテージを示すことを理解されたい。無機物に関連する原子(例えばケイ素、金属類)はより重い傾向にあり、炭素、水素、酸素などの原子については、従って、それらの数と重量パーセンテージとの均衡は保たれていない。
廃棄物を処理するための方法および/または処理材料に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、処理材料中のアルカリ金属のモル濃度は、廃棄物の乾燥重量に対するアルカリ金属のモル濃度に比べて50%以上高い。いくつかの実施形態において、アルカリ金属のモル濃度は100%以上高い(即ち2倍以上である)。いくつかの実施形態において、アルカリ金属のモル濃度は150%以上高い。いくつかの実施形態において、アルカリ金属のモル濃度は200%以上高い。いくつかの実施形態において、アルカリ金属のモル濃度は300%以上高い。いくつかの実施形態において、アルカリ金属のモル濃度は400%以上高い。いくつかの実施形態において、アルカリ金属のモル濃度は600%以上高い。いくつかの実施形態において、アルカリ金属のモル濃度は900%以上高い(即ち10倍以上である)。
廃棄物を処理するための方法および/または処理材料に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、処理材料中のハロゲンのモル濃度は、廃棄物の乾燥重量に対するハロゲンのモル濃度に比べて50%以上高い。いくつかの実施形態において、ハロゲンのモル濃度は100%以上高い。いくつかの実施形態において、ハロゲンのモル濃度は150%以上高い。いくつかの実施形態において、ハロゲンのモル濃度は200%以上高い。いくつかの実施形態において、ハロゲンのモル濃度は300%以上高い。いくつかの実施形態において、ハロゲンのモル濃度は400%以上高い。いくつかの実施形態において、ハロゲンのモル濃度は600%以上高い。いくつかの実施形態において、ハロゲンのモル濃度は900%以上高い。
本明細書中、語句「モル濃度」は、体積当たりの分子または原子(例えばアルカリ金属原子、ハロゲン原子)の数(例えばモル単位)を指す。
本明細書中、廃棄物の乾燥重量に対するモル濃度とは、実質的に乾燥された状態(例えば、水分量が1重量パーセント以下)まで(例えば蒸発により)乾燥させた廃棄物中のモル濃度を指す。例えば、ここで乾燥廃棄物の水分量は、比較対象の処理材料の水分量と実質的に同じである。
廃棄物を処理するための方法および/または処理材料に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、処理材料のメルトフローインデックス(MFI)は190℃において1g/10分以上である(メルトフローインデックスはISO1133規格に準拠して測定する)。いくつかの実施形態において、MFIは1.5g/10分以上である。いくつかの実施形態において、MFIは2g/10分以上である。いくつかの実施形態において、MFIは2.5g/10分以上である。いくつかの実施形態において、MFIは3g/10分以上である。いくつかの実施形態において、MFIは3.5g/10分以上である。いくつかの実施形態において、MFIは4g/10分以上である。いくつかの実施形態において、MFIは10g/10分以下(例えば1〜10g/10分)である。いくつかの実施形態において、MFIは8g/10分以下(例えば1〜8g/10分)である。いくつかの実施形態において、MFIは6g/10分以下(例えば1〜6g/10分)である。
特定の理論に縛られるものではないが、1g/10分以上のメルトフローインデックスは、処理材料(例えば本明細書に記載のようなポリマー材料)のポリマーとしての性質、特に処理材料の熱可塑性ポリマーとしての性質、が比較的高いことと関連すると考えられる。
さらに、(例えば本明細書に記載のようなMFIで定義されるような)処理材料の熱可塑性は、加熱および混合による処理の際の原材料の相対的流動性(relative flowability)に関連すると考えられ、さらには、加熱および混合による処理の際のそのような流動性は、不均質部分(例えば固形材料)を除去するための処理におけるスクリーンの効果的な使用を有利に実行せしめ、より均質な非粒状処理材料をもたらすと考えられる。これに対し、より低い流動性を有する原材料は、スクリーンの目詰まりを起こしやすいため、処理材料の均質性をさらに高め、粒状レベルを低下させるための効果的なスクリーンの使用を阻む。
廃棄物を処理するための方法および/または処理材料に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、選別物の代わりに(未選別の)廃棄物を処理すること、即ち選別物の代わりに廃棄物を含有する原材料を処理すること、により得られた材料に比べて、処理材料は、低温、場合により10℃、0℃、−10℃および/または−20℃において砕けにくい(例えば冷間割れが生じにくい)。いくつかの実施形態において、冷間割れに対し増大した抵抗性は、10℃、0℃、−10℃および/または−20℃の温度における、より高い衝撃強さ(例えばアイゾット衝撃強さ、シャルピー衝撃強さ)により特徴づけられる。
廃棄物を処理するための方法および/または処理材料に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、選別物の代わりに(未選別の)廃棄物を処理すること、即ち選別物の代わりに廃棄物を含有する原材料を処理すること、により得られた材料に比べて、処理材料は燃焼(例えばより高い温度で起こる燃焼)に対して抵抗性がある。
特定の理論に縛られるものではないが、低温において低下した脆性、および/または、燃焼に対するより高い抵抗性は、不均質部分の占める割合の低下に関連すると考えられる。ここで不均質部分(例えば金属、鉱物)とは、例えば、亀裂の形成を引き起こす(例えば脆性を増大させる)もの、および/または加熱によって温度不均質部分をもたらして燃焼を促進するものである。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、処理材料は適切な溶媒、例えば有機溶媒に対する高い溶解性によって特徴づけられる。「有機溶媒に対する」溶解性を有するということは、複数の溶媒を使用した溶解を示す(例えば、処理材料のいくつかは1種の溶媒に溶解し、他の処理材料は別の溶媒に溶解する)場合もあり、単一の溶媒にすべての材料が溶解できることを示すものでは必ずしもないことを理解されたい。
そのような溶解度は、高いポリマー量および/または低い無機物量に関連する。
廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、処理材料の少なくとも90%が有機溶媒に溶解性である。いくつかの実施形態において、処理材料の少なくとも95%が有機溶媒に溶解性である。いくつかの実施形態において、処理材料の少なくとも99%が有機溶媒に溶解性である。いくつかの実施形態において、処理材料の少なくとも99.9%が有機溶媒に溶解性である。
非溶解性材料含有量の低さ故に、処理材料は、過剰量(例えば5%超、8%超)の非溶解性(例えば無機)材料との組み合わせによって脆くなりうるさまざまなポリマー(例えばポリエチレン、ポリプロピレン)との組み合せに、より適切に使用可能であることを理解されたい。
特定の理論に縛られるものではないが、少なくとも一部が廃棄物由来である、原材料に含まれる多糖のような炭水化物は、本明細書に記載のような加熱と混合に付されると、加水分解し、その結果、単糖、二糖、三糖および/またはオリゴ糖の混合物が得られると考えられる。混合物は、例えば、ブドウ糖(例えばセルロース、ヘミセルロースおよび/またはでんぷん由来のもの)および/またはキシロース、マンノース、ガラクトース、ラムノースおよび/またはアラビノース(例えば、ヘミセルロース由来のもの)を含有しうる。加水分解の大部分が、(本明細書に記載のような)原材料に最初から含まれる顕著な量の水に起因するものであると考えられる。加えて、多糖の熱分解によっても、単糖、二糖、三糖および/またはオリゴ糖が生じうる。
さらに、原材料中の炭水化物は、重合およびその他形態の共有結合形成(例えば、カラメル化および/またはメイラード型反応)を経て、処理前の原材料には存在しなかったポリマー材料(例えば炭水化物およびその誘導体)を形成すると考えられる。さらに、処理の際に原材料中のポリマー材料の構造が熱分解によってさらに変化し、処理前の原材料には存在しなかったポリマー材料がさらに形成されると考えられる。
加水分解の程度は、処理されている材料が処理の際の乾燥により次第に乾燥していくにつれて、徐々に減少すると考えられ、一方で、その他の反応(例えばカラメル化、熱分解)の相対的な程度は、処理されている材料が次第に乾燥していくにつれて、徐々に増大すると考えられる。
従って、廃棄物を処理するための方法に関連する、本明細書に記載の任意の実施形態のうちのいくつかにおいて、処理されたポリマー材料は、処理前の原材料に存在したポリマー以外のポリマーを含有する。いくつかの実施形態において、処理材料中のポリマー材料の少なくとも1重量パーセントが、処理前の原材料に存在したポリマー以外のポリマーからなる。いくつかの実施形態において、ポリマー材料の少なくとも5重量パーセントが、原材料に存在したポリマー以外のポリマーからなる。いくつかの実施形態において、ポリマー材料の少なくとも10重量パーセントが、原材料に存在したポリマー以外のポリマーからなる。いくつかの実施形態において、ポリマー材料の少なくとも20重量パーセントが、原材料に存在したポリマー以外のポリマーからなる。いくつかの実施形態において、ポリマー材料の少なくとも50重量パーセントが、原材料に存在したポリマー以外のポリマーからなる。いくつかの実施形態において、ポリマー材料の少なくとも75重量パーセントが、原材料に存在したポリマー以外のポリマーからなる。
本明細書に記載した実施形態のいくつかにおいて、本明細書に記載した処理は、廃棄物中の植物材料または動物材料を特徴付ける構造の喪失をもたらす。例えば、植物材料または動物材料の顕微鏡観察においては、典型的には、細胞壁や繊維状構造(例えばコラーゲン繊維)が認められるが、処理材料においては、このような構造は顕微鏡観察下で実質的に喪失している場合がある。いくつかの実施形態においては、(例えば本明細書に記載のような)比重に応じた分離に使用する溶液中の溶質(例えば塩)によって誘導される浸透圧ストレスは、細胞の構造(例えば細胞の体積)を変化させることによって、植物材料または動物材料を特徴付ける構造の喪失を容易にする。このような浸透圧ストレスは、比重に応じた分離の最中、および/または比重に応じた分離後に(例えば選別物中に残存する溶質によって)起こりうる。
特定の理論に拘束されることはないが、植物材料および/または動物材料の本来の構造の喪失は、処理材料の剛性を低下させ、熱可塑性を増加させると考えられる。
処理材料に関連して本明細書に記載した実施形態のいくつかにおいては、本明細書に記載した処理材料(例えばポリマー材料)は、1.2グラム/cm未満の比重によって特徴付けられる。いくつかの実施形態において、比重は1.15グラム/cm未満である。いくつかの実施形態において、比重は1.1グラム/cm未満である。いくつかの実施形態において、比重は1.05グラム/cm未満である。いくつかの実施形態において、比重は1.0グラム/cm未満である。
特定の理論に拘束されることはないが、本明細書に記載のような比重に応じた分離は、廃棄物の処理によって得られる他の材料と比べて、比較的低比重(例えば1.2グラム/cm未満)によって特徴付けられる処理材料を特にもたらす傾向にあると考えられる。これは、本明細書に記載のような加熱および混合の前には、廃棄物から高比重材料が分離されるためである。
本明細書に記載のように、本明細書に記載の処理によって得られる処理材料は、プラスチック製品の製造といった様々な目的に有用であり、よって、廃棄物の有益なリサイクルを容易にする。
本明細書の記載した実施形態にいくつかにおいては、本明細書に記載の処理は危険物(例えば毒性化合物や、放射性化合物)の廃棄を可能せしめる。危険物を含む原材料、例えば危険物(例えば毒性のスラッジ)を含む追加材料と混合された選別物は、本明細書に記載のように処理することで、危険物が埋め込まれた固体基質(matrix)の形状の処理材料を提供する。固体基質内の危険物が外に到達する確率は低いため、危険物は安全に内包される。
任意の実施形態において、処理材料の少なくとも10重量パーセントは、1種または数種の合性ポリマー、例えば、処理前の廃棄物に含まれる合性ポリマー(例えばプラスチック製品)からなる。いくつかの実施形態においては、処理材料の少なくとも15重量パーセントが1種または数種の合性ポリマーからなる。いくつかの実施形態においては、処理材料の少なくとも20重量パーセントが1種または数種の合性ポリマーからなる。いくつかの実施形態においては、処理材料の少なくとも30重量パーセントが1種または数種の合性ポリマーからなる。
本明細書に記載した処理材料(例えばポリマー材料)は、初めにペレットなどに成形されて、使用可能な成形体(例えば本明細書に記載するような製造品)に更に加工する前に保存されてもよい。こういった更なる加工には、射出成形、圧縮成形や、他の物品形成工程が含まれてもよい。更なる加工には、新品のまたはリサイクルしたプラスチックと、ペレットまたは他の適切な形状の処理材料との混合が含まれてもよい。得られる混合物は、その後使用可能な物品(例えば本明細書に記載した製造品)に形成することができる。
種々の材料(例えば新品またはリサイクルしたプラスチック)と、本明細書に記載した処理材料(例えばポリマー材料)との混合物は、例えば、物性、価格などの所望の規格に合うように作られたものである。例えば、弾性率の向上のために弾性材料と処理材料とを混合したり、剛性の向上のために剛性材料と処理材料とを混合したり、価格を抑えるために特に安い材料と処理材料とを混合したり、といったことが挙げられる。
本明細書に記載したいくつかの実施形態においては、本明細書に記載した処理材料(例えばポリマー材料)を追加ポリマー材料(例えばプラスチック)と混合する。
本明細書に記載した処理材料(例えばポリマー材料)のみならず、処理材料と追加の材料(例えばプラスチック)とを混合して得られる材料は、所望により、当業界で公知の種々の工業的プロセスによって更に加工されて、様々な準完成品または完成品を形成してもよい。
本発明のいくつかの実施形態における別の態様は、本明細書に記載した処理材料(例えばポリマー材料)から形成された製造品を提供する。
いくつかの実施形態においては、本明細書に記載した処理材料(例えばポリマー材料)を(例えば本明細書に記載した工程に基づいて)成形することで、製造品を形成する。
限定的でない例示としては、建築材料、パネル、ボード、パレット、ポット、その他多数が挙げられる。
製造品に関連した本発明の実施形態の処理材料(例えばポリマー材料)は、単一の構成成分であってもよいし、1種または数種の追加材料と組み合わされていてもよい。追加材料としては、ポリマー、相溶性ポリマーブレンド(互いに結合する非溶解性ポリマーの安定なブレンド)および/または溶解性ポリマーブレンド(溶解性ポリマーの均一なブレンド)などが挙げられる。処理材料は、追加材料に接着する、および/または1種または数種の追加材料のそれぞれと混和されることで、組み合わされる。所望により、追加材料はプラスチック(例えば、本明細書に記載したポリマー、相溶性ポリマーブレンド、または溶解性ポリマーブレンド)である。
追加材料は、選別物でもよい。当該選別物は、上記と同様の廃棄物を(例えば異なる工程を用いて)選別したもの、および/または異なる廃棄物の選別によって得られた選別物である。例えば、追加材料は、比重が1.03以下、所望により1.01以下の液体(例えば水)の中で廃棄物を選別して得たポリマー材料でもよい。このような液体は、低比重ポリマー(例えばポリオレフィン)は沈降しない液体である(一方、リグノセルロース、高密度ポリマーおよび無機物は沈降するものである)。
いくつかの実施形態によれば、製造品は互いに接着した積層体をも含んでもよく、積層体においては、少なくとも一層が本明細書に記載した処理材料(例えばポリマー材料)を含む。このような多層構造は、多層製品を形成するための、2種以上の材料(しかし1種は本発明の実施形態の処理材料)の積層、共カレンダー成形、共圧縮、共押出またはタンデム押出によって得ることができる。
本明細書に記載した製造品は廃棄物由来の処理材料を含み、いくつかの実施形態においては、このような処理材料から実質的になるものであることから、本明細書に記載の処理に付される廃棄物に製造品を含めることで、簡便にリサイクル可能である。よって本明細書に記載した製造品は、特にリサイクルが容易である。
本発明の実施形態の別の態様においては、本明細書に記載した製造品の製造における廃棄物の使用を提供する。廃棄物は、本明細書に記載した処理材料(例えばポリマー材料)を製造するように、本明細書に記載のように処理してもよい。使用は、本明細書に記載した処理材料の(例えば本明細書に記載のような材料の成形による)処理を更に含んでもよい。
本発明の実施形態の別の態様においては、廃棄物を選別するためのシステムを提供する。当該システムは、廃棄物中の材料の(例えば本明細書に記載のような)比重に応じた分離によって、選別物(例えば本明細書に記載した選別物)を得るために構成された少なくとも1つの分離器を包含する。選別物は、(例えば本明細書に記載のような)あらかじめ選択した範囲内の比重を有する材料に富んだ選別物などである。いくつかの実施形態において選別物は、(例えば本明細書に記載のような)あらかじめ選択した範囲内の比重を有する材料を少なくとも90重量パーセント含有する。
本明細書において「分離器」および「分離チャンバー」は、入れ替えて使用可能な用語であり、廃棄物の一部が沈降するように選択した液体(例えば本明細書に記載のような液体)を含み、それによって導入された材料を比較的高比重材料と比較的低比重材料とに分離する(例えば本明細書に記載のような)サイクルを実施可能な機器を意味する。
本明細書に記載のシステムに関連した実施形態に係わるいくつかの態様においては、1種または数種の分離器は、液体中で沈降する材料を除去するために構成されている。除去した材料は、例えば、除去した材料(例えば無機物、熱硬化性ポリマー、PET、PTFE、PVC)を受け取るように適応された廃棄物用容器に移動してもよい。いくつかの実施形態において分離器は、沈降しない材料をシステムの他の構成要素に移動するためにさらに構成されてもよい。
本明細書に記載のシステムに関連した実施形態に係わるいくつかの態様においては、1種または数種の分離器は、液体に浮遊する材料を除去するために構成されている。除去した材料は、例えば、除去した材料を受け取るように適応された廃棄物用容器に移動してもよい。いくつかの実施形態において分離器は、浮遊しない材料をシステムの他の構成要素に移動するためにさらに構成されてもよい。
本明細書に記載のシステムに関連した実施形態に係わるいくつかの態様においては、1種または数種の分離器は、液体に浮遊する材料および/または液体中で沈降する材料を除去するために構成されており、分離器の当該構成は制御可能であり、且つ可逆的である。
本明細書に記載のシステムに関連した実施形態に係わるいくつかの態様においては、システムは、(例えば、本明細書に記載のような)細断された廃棄物の選別のために構成されており、細断された廃棄物は、(例えばハンマーミルによる)粉砕などに付した廃棄物である。
本明細書に記載のシステムに関連した実施形態に係わるいくつかの態様においては、システムは、(例えば本明細書に記載のように)廃棄物を細断するために構成された少なくとも1つのシュレッダーを更に包含する。
本明細書に記載のシステムに関連した実施形態に係わるいくつかの態様において、システムは少なくとも1つの分離器と、少なくとも1つのシュレッダーとが動作可能に直列に連通するように構成されており、よってシステムは、少なくとも1つの比重に応じた分離および少なくとも1つの細断工程を所望の順番(例えば本明細書に記載の順番)で実施するためにシステムが構成されている。
本明細書に記載のシステムに関連した実施形態に係わるいくつかの態様において、システムは、(例えば本明細書に記載のように)分離器の液体と廃棄物との接触の前に、廃棄物を細断するために構成されている。
本明細書に記載のシステムに関連した実施形態に係わるいくつかの態様において、システムは、(例えば本明細書に記載のように)分離器の液体と廃棄物との接触に続いて、選別物を細断するために構成されている。このような選別された廃棄物は、部分的に選別された廃棄物、即ち、(例えば、本明細書に記載のような分離器による)更なる選別を意図した選別物、あるいは最終選別廃棄物、即ち、更なる選別を意図しない選別物である。
本明細書に記載のシステムに関連した実施形態に係わるいくつかの態様において、システムは、少なくとも2つの分離器、即ち、本明細書に記載のような比重に応じた材料の分離を行い、部分選別物を得るために構成された第1分離器と、部分選別物を(例えば本明細書に記載のような)比重に応じた材料の分離のための少なくとも1つの追加のサイクルに付すために構成された少なくとも1つの追加の分離器とを包含する。いくつかの実施形態においてシステムは、(例えば、本明細書に記載の一連の分離と細断の実施を目的として)部分的に選別された廃棄物および/または1種または数種の分離器の液体との接触後に選別された廃棄物を細断するために構成された、少なくとも1つのシュレッダーを更に包含する。
システム内のそれぞれの分離器は、同じ液体または異なる液体を含んでいてもよい。各分離器の液体は、投入した廃棄物または部分選別物がその中に沈降するように選択することが好ましい。
本明細書に記載のシステムに関連した実施形態に係わるいくつかの態様において、システムは、並列に動作可能に構成された少なくとも1つの分離器群および/または少なくとも1つのシュレッダー群を包含する。このような実施形態においては、分離器群および/またはシュレッダー群は実質的に同じ動作を行うように構成してもよく、このような動作によって処理量の増大が可能となる。
本明細書に記載のシステムに関連した実施形態に係わるいくつかの態様においては、システムは、1種または数種の分離器内の液体の組成および/または比重のモニタリングに適応した監視部を更に包含する。いくつかの実施形態において監視部は、液体の組成および/または比重の調整、例えば、比重の所定値(例えば所定範囲内)への維持のために構成されている。いくつかの実施形態において監視部は、水および/または溶質(例えば本明細書に記載の塩)などの追加物質の分離用液体への導入を制御して、液体の組成および/または比重を調整するために構成されている。
本明細書に記載のシステムに関連した実施形態に係わるいくつかの態様において、システムは、1種または数種の分離器の液体から油を分離し、所望により油を回収するために構成された少なくとも1つの装置(例えば、本明細書に記載の油−水分離器)を包含する。このような装置は、分離器から(例えばすくい取りによって)油を除去する、および/または分離器の外で処理した液体(例えば、本明細書に記載したそれぞれの実施形態によって、分離器外で選別物から分離した液体)から油を除去するために構成されてもよい。
本明細書に記載のシステムに関連した実施形態に係わるいくつかの態様において、システムは選別物から圧搾によって液体の少なくとも一部を分離するために構成された装置を更に包含する。いくつかの実施形態においては、装置はスクリュープレスを含む。分離される液体は、例えば、(本明細書に記載したそれぞれの実施形態における)比重に応じた分離に用いた液体の混合物、および原材料廃棄物由来の液体(例えば水性液体および油)を含んでもよい。
本明細書に記載のシステムに関連した実施形態に係わるいくつかの態様においては、選別物から圧搾によって液体を分離するために構成された装置は、本明細書に記載の少なくとも1つのシュレッダーから材料を受け取るために構成されている。いくつかの実施形態においては、装置はスクリュープレスを含む。
本明細書に記載のシステムに関連した実施形態に係わるいくつかの態様においては、システムは、廃棄物由来の炭水化物含有および/または油含有液体を回収するための少なくとも1つの貯蔵器を包含し、当該貯蔵器は、システム内の少なくとも1つの、廃棄物および/または廃棄物由来の材料を処理する構成要素と動作可能に連通する。いくつかの実施形態において貯蔵器は、細断に付されている廃棄物および/または当該廃棄物由来の選別物から液体を貯蔵器に運搬するように適応された(例えば、液体の抜き出しに適応された)少なくとも1つのシュレッダーと連通する。
本明細書に記載のシステムに関連した実施形態に係わるいくつかの態様において、貯蔵器は、(例えば、本明細書に記載のような)液体の少なくとも一部から油を分離するように構成されている。
本明細書に記載のシステムに関連した実施形態に係わるいくつかの態様において、貯蔵器は、(例えば、本明細書に記載のような)液体の少なくとも一部から炭水化物を分離するように構成されている。
本明細書に記載のシステムに関連した実施形態に係わるいくつかの態様において、貯蔵器は、発酵器として、および/または炭水化物の発酵、加熱、および/または試薬との反応による(例えば本明細書に記載のような)処理に適した反応器として構成されている。
図3は、本発明のいくつかの実施形態における、廃棄物を処理するためのシステム130を示す模式図である。システム130は、任意であるが、好ましくは、廃棄物中の無機物の少なくとも一部を除去するための1種または数種の分離チャンバー132および押出機システムを包含する。押出機システムとしては押出機システム110が挙げられるが、これに限定されるものではない。
いくつかの実施形態においては、1種または数種の分離チャンバーは液体中に沈降する材料(例えば、無機物、熱硬化性ポリマー、PET、PTFE、PVC)を除去し、そしていくつかの実施形態においては、1種または数種の分離チャンバーは液体に浮遊する材料を除去する。1種または数種の分離チャンバーが液体に浮遊する材料および/または液体中で沈降する材料を除去する実施形態も考えられ、それぞれの分離チャンバーの構成は制御可能であり、且つ可逆的である。除去した材料は、例えば、除去した材料を受け取るように適応された廃棄物用容器(図示せず)に移動してもよい。
いくつかの実施形態においてシステム130は、少なくとも2つの分離チャンバー、即ち、本明細書に記載のような比重に応じた材料の分離を行い、部分選別物を得るための第1分離チャンバーと、部分選別物を(例えば本明細書に記載のような)比重に応じた材料の分離のための少なくとも1つの追加のサイクルに付すための少なくとも1つの追加の分離チャンバーとを包含する。
システム130内のそれぞれの分離器は、同じ液体または異なる液体を含んでいてもよい。各分離チャンバーの液体は、投入した廃棄物または部分選別物の一部がその中に沈降するように選択することが好ましい。
分離チャンバー132は、好ましくは原材料を押出機システムに直接提供するか、または図3に図示したように、導管134を介して提供する。導管は任意であるが、好ましくは、チャンバー132から押出機システム110への流れを制御するための制御可能なバルブ134’と共に設けられている。廃棄物からの原材料の形成に関する原理は、下記で詳細に説明する。図3の図面においては、チャンバー132は、チャンバー132の上部から原材料を導管134に(または押出機システム110に直接)提供する。この実施形態は、無機物が液体に沈降する場合に特に有用である。除去した無機物が液体に浮遊する場合には、チャンバー132の下部から原材料を提供するように、チャンバー132を構成することが好ましい。
いくつかの実施形態においてシステム130は、分離チャンバー132に導入される前または分離チャンバー132から排出された後に材料を細断するためのシュレッダー138を包含する。図3は、シュレッダー138が細断された廃棄物をチャンバー132に(任意であるが、好ましくは、シュレッダー138からの流出を制御するための制御可能なバルブ140’と共に提供される、導管140を介して)供給する構成を図示している。このような構成である必要はなく、いくつかの実施形態においてシュレッダー138は、チャンバー132と押出機システム110との間に配置されており、シュレッダー138は原材料をチャンバー132から受け取り、原材料を細断し、細断された原材料を押出機システム110に提供する(例えば、当該実施形態においては、導管140とバルブ140’はシュレッダー138を押出機システム110に連結する)。更に本実施形態では、システム130が1つ以上のシュレッダー、例えば、チャンバー132の前の1つのシュレッダー、およびチャンバー132と押出機システム110との間の1つのシュレッダーを包含する構成も想定可能である。
従ってシステムは、任意であるが、好ましくは、(例えば本明細書に記載のような)細断された原材料の処理に適応されている。原材料の細断は、原材料を提供し、そしてそれを細断する、および/または1種または数種の材料(例えば、本明細書に記載の選別物および追加材料)を、材料を混合して原材料を形成する前に細断することによって、実施することができる。
いくつかの実施形態においてシステムは、直列に動作するように構成された2つ以上のシュレッダーを包含し、そうすることによって細断された原材料の押出機システム110への連続供給を容易にする。
いくつかの実施形態においてシステム130は、選別物(例えば本明細書の記載の選別物)および/またはシステムの製造した処理材料と、(例えば、本明細書に記載のような)追加材料とを混合する。いくつかの実施形態においてシステム130は、選別物と追加材料とを直接混合して、原材料を提供する。いくつかの実施形態においてシステム130は、選別物と追加材料とを間接的に混合するが、混合は、廃棄物の選別前に廃棄物と追加材料とを混合し、得られた選別物が追加材料を含むようにする。
任意で、選別物を追加材料と(例えば、押出機システム110への移動の前に)混合してもよく、混合は、このような材料の混合に適したいかなる機器を用いてもよい。
代わりに、または追加で、押出機システム110は、システム110が材料を受け取った後に、選別物と追加材料とを混合し、押出機システムのバレル内に原材料が提供される。
システム130によって使用される種々の材料は、個別の貯蔵器142から提供することができる。6つの貯蔵器142a−fが図3に示されているが、いかなる数の貯蔵器、1つの貯蔵器のみもが想定可能である。各貯蔵器は、任意であるが、好ましくは、異なる材料を含有する。例えば、システムは、(例えば本明細書に記載のような)選別物を含有するための第1貯蔵器と、本明細書に記載のような、1種または数種の追加材料および/または上記第1貯蔵器に含まれるものとは異なる種々の選別物(例えば、異なる廃棄物原料由来の選別物、および/または異なる選別工程によって提供された選別物)を含有するための1種または数種の貯蔵器とを包含してもよい。
各貯蔵器は、シュレッダー138またはチャンバー132または押出機システム110から材料を受け取るように、および/またはシュレッダー138またはチャンバー132または押出機システム110に材料を供給するように、配置されている。材料は、144a−144fとして模式的に示した1種または数種の導管によって、貯蔵器から流出する、および/または貯蔵器へ流入する。その他の連結手段も想定される。1種または数種の導管は、任意であるが、好ましくは、対応する貯蔵器からの流入および/または流出を制御するための制御可能なバルブと共に提供される。これら制御可能なバルブは144a’−144f’として示されている。
いくつかの実施形態において、少なくとも1つの貯蔵器142は、(例えば本明細書に記載のような)廃棄物由来の液体から得た炭水化物を含有する。このような貯蔵器は、本明細書に記載のようにして得た炭水化物を受け取るような構成であってもよい。
制御部123はシステム130によって使用されてもよい。制御部は、任意であるが、好ましくは、種々のバルブを制御し、原材料の調製に用いられる種々の貯蔵器からの材料の割合を選択するために構成されている。代わりに、システム130は1超の制御部を含んでもよく、ここで1つの制御部(例えば制御部123)は、押出機システム110の制御可能な構成要素を制御し、他の制御部は材料の割合を制御する。制御部は、例えば、分離チャンバーの液体の組成および/または比重のモニタリングのための、モニタリング可能な回路を更に含んでもよく、モニタリングは、たとえば、分離チャンバー132の中または近傍に設置されたセンサーまたはカメラ137からの信号を受信することなどにより実施する。いくつかの実施形態において制御部は、液体の組成および/または比重の調整、例えば、比重の所定値(例えば所定範囲内)への維持のために構成されている。いくつかの実施形態において制御部は、水および/または溶質(例えば本明細書に記載の塩)などの追加物質の分離チャンバーへの導入を制御して、液体の組成および/または比重を調整するために構成されている。
システム130は、任意であるが、好ましくは、ポリマー材料を含む処理材料(例えば本明細書に記載の処理材料)を製造し、ポリマー材料は、例えば本明細書に記載のような熱可塑性ポリマー材料でもよい。
本発明の実施形態の別の態様においては、廃棄物(例えば本明細書に記載のような廃棄物)を処理して(例えば本明細書に記載のような)非粒状処理材料を形成するためのシステムであって、(例えば本明細書に記載のような)廃棄物由来の原材料を、(例えば本明細書に記載の方法によって)乾燥されることなく混合と加熱に付されるシステムが提供される。原材料は、(例えば本明細書に記載のような)比較的高い水分量でもよい。
廃棄物を処理するためのシステムは、本明細書に記載のような1種または数種の分離器を含む廃棄物を選別するためのシステムを含む。本明細書に記載のシステムに関連した実施形態に係わるいくつかの態様においては、廃棄物を選別するためのシステムは、得られる選別物の少なくとも90重量パーセントが(例えば本明細書に記載のような)有機材料を含むように、廃棄物中の無機物の少なくとも一部を除去するように構成されている。
廃棄物を処理するためのシステムは、廃棄物を選別するためのシステムから得られた選別物を含む原材料(例えば本明細書に記載の原材料)を提供するように構成されており、当該原材料の水分量は少なくとも15重量パーセント(例えば本明細書に記載の水分量)である。
本明細書に記載のシステムに関連した実施形態に係わるいくつかの態様において、システムは、(例えば本明細書に記載のような)廃棄物からいくつかの材料(例えば、無機物、熱硬化性ポリマー、PET、PTFE、PVC)を除去し、原材料におけるこれら材料の含量が(廃棄物に対して)低下するように適応されている。
本明細書に記載のシステムに関連した実施形態に係わるいくつかの態様においてシステムは、原材料および/または原材料に含まれる材料(例えば、選別物および/または選別前の廃棄物)を酸性物質と接触させるように構成されている。
廃棄物を処理するためのシステムは、原材料をせん断力を用いた混合に付し、そして加熱するための装置を更に包含する。
図4は、原材料を(例えば本明細書に記載のような)せん断力を用いた混合に付すための代表的な装置200、および本発明のいくつかの実施形態に係わる、当該装置と関連した廃棄物処理のためのシステムの任意の構成要素を図示する。装置200は、入り口210と出口260、および第1混合ゾーン220と第2混合ゾーン240、任意の第3混合ゾーン290を含み、それぞれの混合ゾーンはそれぞれ独立に、原材料を加熱に付すように適応されている。装置200は、第1排出口230および第2排出口250を更に包含し、それぞれ(例えば本明細書に記載のような)加熱および混合の際に放出されるガスを装置200から除去するために適応されている。装置200は、入り口210から導入された原材料の第1混合ゾーン220における混合、第1混合ゾーン220で放出されるガスの第1排出口230を介した排出、ならびに続く第2混合ゾーン240における原材料の混合、および第2混合ゾーン240で放出されるガスの第2排出口250を介した排出を行うように構成されている。装置200は、第3混合ゾーン290における混合に原材料を付すように更に構成されていてもよい。第1混合ゾーン220は湿式の原材料(例えば、本明細書に記載の水分量を有する廃棄物)の混合に適応しており、一方、第2混合ゾーン240は、半湿式の原材料(例えば、混合ゾーン220における加熱によって部分的に乾燥した原材料)の混合に適応しており、任意の第3混合ゾーン290は、乾燥原材料(例えば混合ゾーン240における加熱によって乾燥した原材料)の混合に適応している。処理材料は、次に出口260から排出される。
いくつかの実施形態においてシステムは、第2混合ゾーン240または第3混合ゾーン290から受け取った処理材料の成形のために構成された任意の装置295を更に包含する。装置295は、(例えば図4に示されているように)装置200の構成要素として構成されていてもよいし、代わりに別の装置、例えば、装置200と連通する別の装置として構成されていてもよい。装置295は押出成形のために構成され、混合ゾーン240または290と連通した押出成形に適したダイを含んでもよい。
いくつかの実施形態において混合は、(例えば本明細書に記載のような)少なくとも1つの任意のスクリューおよび/または回転バネ(blade)270で実施する。少なくとも1つのスクリューおよび/または回転バネは、混合ゾーン220および240(および任意で混合ゾーン290)にわたって使用されてもよく、両方のゾーンにおける混合の実施を可能せしめる。1つ以上のスクリューおよび/または回転バネが使用される場合、スクリューおよび/または回転バネは同方向回転または逆向き回転のいずれでもよい。いくつかの実施形態において混合ゾーン220は、逆向き回転の複数のスクリューおよび/または回転バネを含む。いくつかの実施形態において混合ゾーン240は、(例えば押出機として構成された)1つのスクリューおよび/または回転バネを含む。スクリューおよび/または回転バネは噛合型でも非噛合型でもよい。いくつかの実施形態においては、混合ゾーン220にわたる押出の方向は、混合ゾーン240にわたる押出の方向に対してほぼ垂直である、および/または混合ゾーン240にわたる押出の方向は、混合ゾーン290にわたる押出の方向に対してほぼ垂直である。
混合ゾーン220、240および290は、本明細書に記載のような加熱および混合の、第1サイクル、第2サイクルおよび第3サイクルのそれぞれに原材料を付すように適応されていることが好ましい。混合ゾーン220、240および290はそれぞれ独立に、本明細書に記載の温度、所望により90℃〜230℃の範囲、所望により90℃〜180℃の範囲、そして所望により140℃〜180℃の範囲での原材料の加熱に適応している。装置は一般的に、そして特に混合ゾーンは、加熱および混合(例えば、本明細書に記載のような加熱および混合)の同時実施に適応してもよい。
いくつかの実施形態において装置200は、材料が1種または数種の任意のスクリーン(例えば本明細書に記載のような1種または数種のスクリーン)を通過するように構成されている。1種または数種のスクリーンは、例えば、スクリーンの洗浄を容易にするために、装置から容易に取り外し可能なように構成されてもよい。スクリーンは、装置のいかなる場所に配置してもよく、例えば、入り口210や出口260に、または第1混合ゾーン220、第2混合ゾーン240、第3混合ゾーン290、第1排出口230および/または第2排出口250の中に位置してもよい。いくつかの実施形態において少なくとも1つのスクリーンは、材料が装置295に導入される少し前にスクリーンを通過するように、例えば、装置295への入り口(例えば、装置295が装置200の構成要素として構成されている場合)や出口260(例えば、装置295が、装置200と連通する独立した装置として構成されている場合)に配置される。
システムは、本明細書に記載のような原材料を混合ゾーン220および240(および所望により混合ゾーン290)内での加熱に適応された少なくとも1つの温度制御要素280を包含してもよい。温度制御要素280は、廃棄物を加熱するための加熱要素(例えば電気ヒーター)と、所望により、過剰な高温を防止するための(例えば冷却流体を含む)冷却要素とを含む。加熱要素と冷却要素は1つのモジュールとなるように連結するか、個別のモジュールとして存在することができる。システムは、(図4に示したような)混合ゾーン220および240の両方、更に所望により混合ゾーン290内での加熱(そして所望により冷却)に適応された1種または数種の温度制御要素を包含してもよい。上記の代わり、または上記に加えて、システムは、個別の温度制御要素を混合ゾーン220および240(更に所望により混合ゾーン290)のそれぞれ用に包含する。代替として、システムは、1つの混合ゾーン(例えば混合ゾーン220)において直接加熱する(そして所望により冷却する)ことに適応された1種または数種の温度制御要素を包含してもよく、この場合、他の混合ゾーン(例えば混合ゾーン240および/または290)における加熱は、直接加熱される混合ゾーンからの熱伝達によって実施される。
いくつかの実施形態においては、温度制御要素280の少なくとも一部はスクリューおよび/または回転バネ270内にある。温度制御要素280は、加熱(および/または冷却)を実施するための、スクリューおよび/または回転バネ270の長手方向の少なくとも一部を流れる加熱された(および/または冷却された)流体を含んでもよく、流体の加熱(および/または冷却)ための、(スクリューおよび/または回転バネ270の内部または外部の)機構を更に含んでもよい。
いくつかの実施形態において装置は、原材料を取り込むために構成された、第1混合ゾーン220と(例えば入り口210を介して)連通するゾーンを更に包含する。
いくつかの実施形態においてシステムは、装置200への原材料の(例えば入り口210を介した)連続供給が、原材料と共に装置200へ侵入する空気がなくなる、または少なくなるように構成されたモジュールを更に包含する。このようなモジュールは、コニカル式押出機および/または内部混合器を含んでもよい。モジュールは、装置200への原材料の供給速度の(例えば重量測定による)モニタリングおよび制御を行うために構成された供給制御部を含んでもよい。
いくつかの実施形態において装置は、装置の少なくとも一部(例えば、第1混合ゾーン220内および/または第2混合ゾーン240内)を所望の温度(例えば本明細書の記載の温度)に維持するための1種または数種の加熱制御部を更に包含する。
いくつかの実施形態において装置は、装置内の1箇所または数箇所における原材料の水分量を決定するための少なくとも1つのセンサーを更に包含する。水分量のモニタリングを行うことで、センサーはシステムによって製造される処理材料の水分量の制御を可能せしめ、その結果、処理材料は所望の水分量(例えば本明細書に記載の水分量)、例えば、1重量パーセント未満とすることができる。
いくつかの実施形態において装置200は、本明細書に記載のような押出機である。
いくつかの実施形態においてシステムは、(例えば本明細書に記載のような)細断された原材料の処理に適応している。
従って、いくつかの実施形態においてシステムは、原材料を混合に付す前(例えば、入り口210からの導入前)に細断するように構成されたシュレッダーを更に包含する。いくつかの実施形態においてシステムは、シュレッダーによって細断された原材料が、原材料の装置200への連続的な供給を可能にするように構成された上記モジュールに導入されるように構成されている。原材料の細断は、原材料を提供し、それを細断すること、および/または原材料を構成するように組み合わせる前に1種または数種の材料(例えば本明細書に記載のような選別物や追加材料)を細断することによって実施してもよい。
いくつかの実施形態においてシステムは、入り口210への細断された原材料の(所望により、装置200への原材料の連続供給を可能せしめる上記モジュールによる)連続供給を容易にするために、直列に動作するように構成された少なくとも2つのシュレッダーを包含する。
いくつかの実施形態においてシステムは、選別物(例えば本明細書に記載のような選別物)および/またはシステムによって製造された処理材料と、(例えば本明細書に記載のような)追加材料とを混合するために構成されている。
いくつかの実施形態においてシステムは、選別物と追加材料とを直接混合し、原材料を供給するために構成されている。いくつかの実施形態においてシステムは、得られた選別物が追加材料を含むように、廃棄物の選別前に廃棄物と追加材料とを混合することで、選別物と追加材料とを間接的に混合するために構成されている。
システムは、第1混合ゾーン220における混合の前(例えば入り口210からの導入前)に、選別物と追加材料とを混合するための装置を更に包含してもよい。当業界において上記のような材料の混合に用いられるいかなる機器も、システムに含めることができる。
上記の代わりに、または追加として、システムは、第1混合ゾーン220における混合の実施に付随して、(最終形態の)原材料が第1混合ゾーン220内で提供されるように、選別物と追加材料とが第1混合ゾーン220内で混合するために構成されている。
特定の理論に拘束されることはないが、排出口230および250を含めることで、過剰なガスの放出が可能になり、装置内を損傷しうる圧力増加を防止するとともに、十分に閉鎖されたシステムを維持することで、所望の化学反応が容易になるような適切な環境(例えば、低酸素濃度、高温)が得られると考えられる。さらに、ガスの放出によって熱も除去されるので、混合ゾーン内の温度制御にも利用可能であることを理解されたい。
システムは、(例えば、混合ゾーン220と240の間に)追加の排出口および/または追加の混合ゾーンを含みうることを理解されたい。
いくつかの実施形態において、混合ゾーン220から排出口250までとして測定した装置の長さは、少なくとも6メートル、所望により少なくとも7メートル、所望により少なくとも8メートル、所望により少なくとも9メートル、所望により少なくとも10メートル、所望により少なくとも11メートル、所望により少なくとも12メートル、そして所望により少なくとも15メートルである。代表的な実施形態においては、長さは約11メートルである。
特定の理論に拘束されることはないが、上記長さは、原材料の装置内でのより長い滞留時間を可能にし、それによって、そこで生じる化学反応が増加し、得られる処理材料の物理化学的性質が改善されると考えられる。
本明細書に記載の装置に関連した実施形態のいくつかの実施形態においては、装置内おける原材料の滞留時間は少なくとも5分である。いくつかの実施形態においては、装置内おける原材料の滞留時間は少なくとも10分である。いくつかの実施形態においては、装置内おける原材料の滞留時間は少なくとも15分である。いくつかの実施形態においては、装置内おける原材料の滞留時間は少なくとも20分である。いくつかの実施形態においては、装置内おける原材料の滞留時間は少なくとも30分である。いくつかの実施形態においては、装置内おける原材料の滞留時間は少なくとも40分である。いくつかの実施形態においては、装置内おける原材料の滞留時間は少なくとも60分である。
本明細書に記載のような滞留時間は、本明細書に記載のような廃棄物処理方法における混合工程に原材料が付される時間に対応することを理解されたい。
本明細書に記載のシステムに関連した実施形態に係わるいくつかの態様において、システムは、複数の貯蔵器を更に包含し、各貯蔵器は異なる材料を含有するためのものである。例えば、システムは、(例えば本明細書に記載のような)選別物を含有するための第1貯蔵器、および本明細書に記載のような1種または数種の追加材料および/または上記第1貯蔵器の含有する物とは異なる選別物(例えば、異なる原料の廃棄物から誘導された選別物および/または異なる選別工程によって提供された選別物)を含有するための1種または数種の貯蔵器を包含してもよい。
貯蔵器は、選別物を(例えば本明細書に記載のような)追加材料と混合するための装置、および/または原材料の加熱および混合のための装置(例えば、装置200の第1混合ゾーン220)と連通していてもよく、そうすることによって、異なる貯蔵器からの材料の完全な混合が可能となり、原材料が形成される。
本明細書に記載のシステムに関連した実施形態に係わるいくつかの態様において、少なくとも1つの貯蔵器は、(例えば本明細書に記載のような)廃棄物から誘導された液体から得られた炭水化物を含有するためのものである。このような貯蔵器は、(例えば本明細書に記載のような)1種または数種のシュレッダーおよび/または1種または数種の分離器のような、システムの1種または数種の構成要素から得られた、(例えば本明細書に記載のような)廃棄物由来液体から得られた炭水化物を回収するように構成された装置から、炭水化物を受け取るように構成されていてもよい。
従って、システムは、(例えば本明細書に記載のような)1種または数種のシュレッダーおよび/または1種または数種の分離器のような、システムの1種または数種の構成要素から得られた液体から炭水化物を回収するように構成された装置を更に包含してもよい。液体を回収するための装置と連通した当該構成要素は、廃棄物由来液体を装置へ運搬するために構成されていてもよい。
システムは、(例えば装置200内で)加熱および混合に付される原材料の組成を制御するために、種々の貯蔵器からの材料の割合を制御可能なように構成されていてもよい。
実施例において例示するように、本明細書に記載のシステムは、ポリマー材料、所望により本明細書に記載のような熱可塑性ポリマー材料、を含む処理材料(例えば、本明細書に記載のような処理材料)の製造に適している。
本明細書で使用する用語「約」とは、±10%を指す。
用語「含む(comprises)」、「含む(comprising)」、「含む(includes)」、「含む(including)」、「有する(having)」およびその同根語は、「含むが、限定されるものではない(including but not limited to)」を意味する。
用語「から実質的になる」は、組成物、方法または構造がさらなる成分、ステップおよび/または部分を含んでもよいことを意味するが、さらなる成分、ステップおよび/または部分が特許請求された組成物、方法または構造の基本的かつ新規な特徴を実質的に変化させない場合にのみである。
本明細書における「代表的」という用語は、「例示、事例または模式として働く」ことを意味する。「代表的」であるとして示したいかなる実施形態も、他の実施形態に対して好ましいまたは有利であると必ずしも解釈されることはなく、および/または他の実施形態からの要素の導入を排除するものでもない。
本明細書における「所望により」または「してもよい」(“optionally”)という用語は、「いくつかの実施形態では提供されるが、他の実施形態では提供されない」ことを意味する。本発明のいかなる特定の実施形態も、複数の要素が矛盾しない限り、複数の「所望による」要素を含んでいてもよい。
本明細書で使用する、単数形の「a」、「an」および「the」は、文脈において別途明確に指示しない限り、複数の参照を含む。例えば、用語「化合物(a compound)」または「少なくとも1つの化合物(at least one compound)」は、複数の化合物を含んでもよく、それらの混合物も含まれる。
本出願を通して、本発明の様々な実施形態を、範囲形式で提示することができる。範囲形式での記載は単に便宜上および簡潔性のためであり、本発明の範囲に対する柔軟性のない限定と解釈するべきではないことを理解されたい。したがって、範囲の記載は、全ての可能なサブ範囲ならびにその範囲内の個々の数値を具体的に開示したものと考えるべきである。例えば、1〜6などの範囲の記載は、1〜3、1〜4、1〜5、2〜4、2〜6、3〜6などのサブ範囲、ならびにその範囲内の個々の数値、例えば、1、2、3、4、5、および6を具体的に開示したものと考えるべきである。これは、範囲の幅に関係なく適用される。
本明細書に数値範囲が示される場合、示した範囲以内の引用されたいかなる数値(分数または整数)をも含まれることを意味する。第1の数字と第2の数字「の間の範囲」という表現、および第1の数字「から」第2の数字「の範囲」という表現は、本明細書において代替可能に使用されており、第1および第2の数字とそれらの間の全ての分数および整数を含むことを意図している。
本明細書で用いられる用語「方法」とは、限定されるものではないが、化学の業界の実行者にとって公知である、または彼らによって公知の様式、手段、技術および手順から容易に開発される様式、手段、技術および手順を含む、所与の任務を達成するための様式、手段、技術および手順を指す。
明確さを目的として、個別の実施形態の文脈の中で説明されている本発明の複数の特徴は、1つの実施形態の中に組み合わせて設けることもできることを理解されたい。逆に、簡潔さを目的として、1つの実施形態の文脈の中で説明されている本発明のさまざまな特徴は、個別に設ける、または適切な部分組合せとして設ける、または本発明の任意の他の説明されている実施形態において適切に設けることもできる。さまざまな実施形態の文脈の中で説明されている特徴は、実施形態がそれらの要素なしでは動作・機能しない場合を除いて、それらの実施形態の本質的な特徴とはみなさないものとする。
上記および添付特許請求の範囲に記載された本発明の種々の実施形態および態様は、以下の実施例において実験的に支持される。
上記の記述と共に本発明のいくつかの実施の形態を限定することなく示す以下の実施例を、次に参照する。
実施例1
廃棄物を分離するための一般的手順
本発明のいくつかの実施形態による、廃棄物分離のための一般的手順を図1に示す。
いくつかの実施形態において、前記手順は図11および/または図12で説明し、例示したようなシステムを使用して実行される。
廃棄物10が提供され、廃棄物10は「湿式」廃棄物、即ち、乾燥に付さなかった廃棄物であってもよく、湿式の実質的に選別していない廃棄物(substantiallyunsortedwastematerial)(SUW)であってもよい。前記廃棄物は、例えば個人の家庭から収集した、家庭廃棄物であることが好ましい。廃棄物は、(例えば廃棄物処理施設において)(例えばハンマーミルを使用した)粉砕、および/または磁性材料の除去などの予備処理手順に付されたものでもよい。
廃棄物10は、(廃棄物10と液体とを接触させる)比重に応じた分離20に付して、廃棄物10を低比重材料12と高比重材料14とに分離する。低比重材料12(および場合により高比重材料14)は、細断25に付して、細断された材料を得る。細断された材料は、廃棄物10を低比重材料12と高比重材料14とに分離するための1回以上の追加サイクルに付してもよく、さらに低比重材料12および/または高比重材料14を細断してもよい。
分離した高比重材料14をさらに選別して、(例えば鉄や金などの)金属、および(例えばフィラーとして使用するための)シリカおよび/またはガラスなどの、有用なおよび/または高価な材料を取り出してもよい。
分離20の追加サイクルは、前のサイクルにおける低比重材料と高比重材料との間の差異と同じ差異に基づく(例えば、分離に使用した液体の比重と同じ比重を使用する)ものでもよく、低比重材料と高比重材料の間の差異と違う差異に基づく(例えば、分離に使用した液体の比重と違う比重を使用する)ものでもよい。
分離20の追加サイクルおよび細断25は、前のサイクルの時よりも細かい、材料の細断を含んでいてもよい。
分離20の第1サイクルおよび細断25は、細断25の邪魔になり得る高比重無機物の除去、およびそれに続く分離20の1回以上の追加サイクルを含んでもよい。
分離20の追加サイクルは、その前に実施する細断25によってより効果が高められてもよい。細断25によって、例えば、材料からのエアポケットの除去、および/または廃棄物粒子のその構成材料への分解が容易になる。
細断25は、(例えば分離20の際に吸収した液体などの)液体を細断中の選別物から除去するように実行してもよく、例えば、細断の際の選別物の(例えばスクリュープレスを使用した)圧搾、および/または排水によって液体は除去される。上記のような細断25を分離20のサイクルが終わるごとに実行してもよい。
(例えば本明細書に記載のような)追加材料を、いかなる工程においても、本明細書に記載の1以上のサイクル実行の際に添加してもよく、例えば廃棄物10、低比重材料12および/または高比重材料14、細断25の前および/または後に添加してもよい。
上述の一般的手順に従って得た選別物は、例えば実施例2に記載の手順である、混合および加熱による原材料の処理のための手順に付してもよい。
実施例2
廃棄物由来の原材料を混合および加熱により処理するための一般的手順
本発明のいくつかの実施形態による、廃棄物由来の原材料を処理するための一般的手順を図2に示す。
いくつかの実施形態において、前記手順は図4および/または図12で説明し、例示したようなシステムにおいて実行される。
廃棄物を実施例1に記載の一般的手順による分離に付して、廃棄物から無機物の少なくとも一部を除去することによって、選別物70を提供する。
前記選別物を追加材料80と組み合わせて原材料90を形成してもよい。あるいは原材料90は、実質的に選別物70からなるものである。
(場合により細断された)選別物を含む原材料90を、場合により追加材料と組み合わせて、せん断力を用いた混合30および加熱32に付す。いくつかの実施形態において、混合30と加熱32を図4に示す装置200の第1ゾーン220において実施する。混合30と加熱32に続くのは、混合と加熱の際に放出されたガス除去40である。ガス除去40は、ポンプを使って廃棄物からガスを吸いだすことによって実施してもよい。いくつかの実施形態において、ガス除去40を図4に示す装置200の排出口230において実施する。
混合30、加熱32および除去40により処理材料50を得る。処理材料50は、次にステップ30、ステップ32およびステップ40の1回以上の追加サイクル35に付してもよい。追加サイクル35は、ステップ30および/またはステップ32と同じ条件で実施してもよく、異なる条件(例えば別の温度および/または別のレベルのせん断力)で実施してもよい。処理材料50は成形60に付してもよい。いくつかの実施形態において、成形60はペレット化を含む。
いくつかの実施形態において、混合30と加熱32の2回目のサイクルを図4に示す装置200の第2ゾーン240において実施する。いくつかの実施形態においては、2回目のガス除去40を図4に示す装置200の排出口250においてその後に実施する。
前記処理材料は、品質管理および/または包装のための工程を経てもよい。いくつかの実施形態において、処理材料50に対する品質管理は、ステップ30、ステップ32およびステップ40の完了直後に(例えば材料がまだ熱いうちに)行う。このような品質管理は、その前の任意のステップを調整するのに使用してもよい。
実施例3
代表的な手順に従って得られた処理材料の組成
廃棄物を約10重量パーセントのNaClを含む塩類水溶液の中で、実施例1に記載の手順に従って分離した。分離された廃棄物の低比重部分を、その後、実施例2に記載の手順に従った混合と加熱による処理のための原材料として使用した。得られた(押し出し形状の)処理材料の代表的なサンプルを図5のAとBに示す。
比較のために、同じ供給源から得た廃棄物を、前分離処理を行うことなく、実施例2に記載の手順に従った混合と加熱による処理に付した。
廃棄物の分離によって製造された原材料を使用する場合、加熱と混合の際には、加熱された材料は、溶融も軟化もしない内容物を阻止するための3mm目のスクリーンに通過させた。これに対して(分離されていない)廃棄物を使用した場合、スクリーンはすぐに固形の無機物で詰まってしまうため、使用することはできなかった。
同様に、廃棄物の分離によって製造された原材料を使用して得られた処理材料は容易にペレット化できたが、(分離されていない)処理廃棄物はペレタイザーの目詰まりを発生させた。
上述の原材料を使用して得られた処理材料の密度は1.07g/cmであり、(分離されていない)処理廃棄物の密度は1.29g/cmであった。この結果から、分離によって廃棄物由来の処理材料の密度が顕著に低下したことが確認できた。
次に、10gの各試料を500mlの沸騰水中で抽出し、得られた水に対する元素分析を誘導結合プラズマ(ICP)質量分析により実行し、試料中の鉱物組成を分析した。(少なくとも1つの試料において)少なくとも1mg/L以上検出された元素の濃度と、有害金属(ヒ素、バリウム、カドミウム、コバルト、クロム、水銀、ニッケル、鉛、アンチモン、セレン)の濃度を表1に示す。
表1に示すように、廃棄物を塩類(NaCl)水溶液中で分離すると、得られた処理材料中のナトリウム濃度が5倍に増加した。これは塩類の一部が、塩類溶液を使用して得られた選別物の中に取り込まれ、最終生成物の組成に影響したことを示す。
表1に更に示すように、塩類水溶液中で廃棄物を分離すると、共通イオンであるカルシウムやカリウムなど(但しマグネシウムを除く)の濃度が減少した。これは、廃棄物中のカチオンがナトリウムに交換された、および/または、前記塩類水溶液によって水溶性のイオンが抽出されたことを反映していると考えられる。マグネシウム濃度の若干の増加は、海塩中のマグネシウムの存在によるものと思われる。
表1に更に示すように、塩類水溶液中での廃棄物の分離は、バリウム以外の検出可能な有害金属のそれぞれの濃度減少をもたらした(これは海水中のバリウムの存在による可能性がある)。これは分離処理が処理材料の毒性を低下させることを示している。
廃棄物の分離によって得られた処理材料の元素組成をさらに特徴づけるために、CHNS(炭素、水素、窒素、硫黄)燃焼元素分析(ThermoFlashEA−1112元素分析装置を使用)、およびX線光電子分光(XPS)により元素分析を行った。
CHNS元素分析によれば、廃棄物の分離によって得られた処理材料中の炭素の重量パーセントは69.5±0.3%であり、水素の重量パーセントは10.8±0.1%であり、窒素の重量パーセントは0.38±0.01%であり、硫黄の重量パーセントは0.1%未満であった。
XPS元素分析による元素の重量パーセントを表2に示す(元素のパーセントには、XPS元素分析では検出できない水素とヘリウムは含まれていない)。
上記の元素分析を総合すると、廃棄物の分離によって得られた処理材料は、主として炭素(例えば、少なくとも約60重量パーセント)、酸素(例えば、少なくとも約20重量パーセント)、水素(例えば、約10重量パーセント)および少量の窒素(例えば、約0.4重量パーセント)からなり、残部の大部分がおよそ等モル量のナトリウムと塩素(例えば、それぞれ合計原子量に対して約0.9%)であることが示される。炭素、酸素および水素のみで、前記材料中の合計原子量の90%超を占める。著しい量のナトリウムと塩素は、分離のために使用した溶液中の塩類によるものと推定される。
組成をさらに熱量測定で分析した。6.67mgの分離した処理廃棄物を、25〜300℃において10℃/分の速度で分析した。
図6に示すように、廃棄物の分離によって得られた処理材料は、約32ジュール/gの転移熱を伴う、約109℃における相転移と、約20ジュール/gの転移熱を伴う、約153℃における相転移によって特徴づけられた。
上記の結果は、(約109℃の融点と関連付けられる)ポリエチレンと(約153℃の融点と関連付けられる)ポリプロピレンという、どちらも廃棄物中に多く存在し、比較的比重の低い材料の存在を示唆した。
廃棄物の分離によって得られた処理材料と、(未分離の)処理廃棄物とを、フーリエ変換赤外(FTIR)分光法で比較した。それぞれの試料にポリエチレン(20%)を添加した。
図7に示すように、どちらの試料でも約2800〜3000cm−1に類似のIRピーク(炭素−水素結合に帰属するもの)が見られたが、廃棄物の分離によって得られた処理材料は、(未分離の)処理廃棄物との比較において、異なる、より単純なスペクトルが、約600〜1800cm−1の「指紋領域」に認められた。600〜4000cm−1の領域でのスペクトルの相関性は0.97であったが、600〜2724cm−1の領域での相関性はたった0.77であった。
さらに、廃棄物の分離によって得られた処理材料は、欧州連合のREACH規制基準に適合した。
この結果から、廃棄物の分離によって、より炭化水素様の性質を持つ処理材料が得られることがわかる。これは炭化水素や類似材料よりも高密度の材料を除去したためと推定される。
実施例4
15%塩溶液を使用した廃棄物の分離
約15重量パーセントのNaClを含む塩水溶液の中で、廃棄物を実施例1および3に記載の手順に従って分離し、原材料を得た。15%塩溶液の使用により、選別物に含まれる比較的高密度の有機ポリマーが、より高いパーセンテージで原材料中に取り込まれた。比較的高密度の有機ポリマーとは、典型的には、比較的高い割合のヘテロ原子により特徴づけられる(例えばC10単位により特徴づけられるポリエチレンテレフタレートなどの)ポリマーである。
原材料に対して、実施例2および3に記載の手順に従って混合および加熱による処理を行い、実施例3に記載のような10%塩溶液を使用して得た処理材料に比べ、中程度に密度が高くおよび/または(例えば酸素などの)ヘテロ原子が豊富な処理材料を得た。
得られた処理材料の物性を引張強度、引張弾性率、および(ISO179eA規格に準拠した)ノッチ付き衝撃強さを測定することにより分析し、一般的なポリマーである低密度ポリエチレン(LDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)およびポリプロピレン(PP)の対応する特性と比較した。結果を表3に示す。
処理材料のメルトフローインデックスを190℃でISO1133規格に準拠して測定した所、3.6g/10分であった。
これに対して未分離の廃棄物を加熱および混合により調製した処理材料は190℃で流動せず、メルトフローインデックスを測定することができなかった。
上記の結果から、本明細書に記載のような、原材料を調製するための廃棄物の分離は、得られた処理材料の流動性が向上することを示し、得られた処理材料の物性はポリエチレンの物性に類似していることを示した。
実施例5
20%塩溶液を使用した廃棄物の分離
約20重量パーセントのNaClを含む塩水溶液の中で、廃棄物を実施例1および3に記載の手順に従って分離し、原材料を得た。20%塩溶液の使用により、選別物に含まれる比較的高密度の有機ポリマーが、実施例3および4に記載の原材料に比べ高いパーセンテージで原材料中に取り込まれた。比較的高密度の有機ポリマーとは、典型的には、比較的高い割合のヘテロ原子により特徴づけられる(例えばC1084単位により特徴づけられるポリエチレンテレフタレートなどの)ポリマーである。
原材料に対して、実施例2および3に記載の手順に従って混合および加熱による処理を行い、実施例3に記載のような、10%塩溶液を使用して得た処理材料や、実施例4に記載のような、15%塩溶液を使用して得た処理材料に比べ、中程度に密度が高くおよび/または(例えば酸素などの)ヘテロ原子が豊富な処理材料を得た。
実施例6
ポリプロピレン共重合体と混合した廃棄物由来の処理材料
実施例5に記載のように調製された処理材料と、ポリプロピレン共重合体とを、(処理材料:ポリプロピレン共重合体)30:70の重量比で合わせて、プラスチック材料を形成した。異なる5バッチのプラスチック材料を調製し、その物性を、密度、降伏点引張強さ、引張弾性率、降伏点伸び、破断点伸び、および(ノッチ付きおよびノッチなし試料の)アイゾット衝撃強さを測定することにより分析した。結果を表4に示す。
表4に示すように、バッチ間のばらつきは比較的小さく、本明細書に記載の方法論によって得られる製品が再現可能であることが示された。
さらに、測定された衝撃強さは、未分離の廃棄物の加熱および混合により調製した処理材料を使用して調製した、類似のプラスチック材料の衝撃強さ(データ省略)に比べて高かった。
実施例7
廃棄物由来の処理材料の分光分析
約20重量パーセントのNaClを含む塩水溶液中で分離した廃棄物を含む原材料を、実施例5に記載のように処理した。処理の前に、原材料にポリエチレンを追加した。得られた処理材料を、Xバンド電子常磁性共鳴(EPR)分光法および核磁気共鳴(NMR)分光法で調べた。
図8に示すように、EPRスペクトルの主な特徴は、g1=2.7、g2=2.19およびg3=1.7である炭素ラジカルの異方性シグナルであり、これは2.20(即ち(2.7+2.19+1.7)/3)という等方性のg値をもたらした。
約2.0のg値により特徴づけられる古典的な炭素ラジカルに比べて高いこのg値は、炭素ラジカルを取り巻く非局在化自由電子の影響を示唆する。非局在化自由電子は、局所磁場を発生し、g値を増加させる。
炭素の電子はポリマー構造中に埋め込まれていて自由に回転できないため、種々のg1値、g2値およびg3値を有する異方性のEPRスペクトルが得られた。g1値、g2値およびg3値は、炭素のスピンベクトルのX成分、Y成分およびZ成分のそれぞれと、外部磁場との相互作用を示す。
さらに、EPRスペクトルで観察されるピーク間の幅(ΔHpp)は約1200G(ガウス)であり、典型的な自由炭素ラジカルの1〜20G、およびセルロース内の(炭素ラジカルを取り巻く水素原子同士の相互作用による超微細構造によってシグナルが広がっている)アルキルラジカルやアリルラジカルの約200Gに比べ、非常に広い。この非常に広いシグナルは、試料が数種の炭素ラジカル種を含みうること、および/または隣り合う不対電子間の顕著な双極子相互作用が存在することを示唆する。
処理材料の組成をさらに、Chemagnetics(登録商標)Infinityコンソール(300MHzプロトン周波数)とChemagnetics(登録商標)三重可変共振回路温度プローブを使用して、固体NMR分光法で特徴づけた。13Cスペクトルから処理材料中の分子についての情報が得られた。
図9のAに示すように、NMRスペクトルは、ポリエチレン(PE)ポリマーの特徴である、28ppm、31ppm、32.8ppm、および34ppmにおけるピーク(図示せず)が占めており、これらのピークはセルロースの特徴であるピークよりもはるかに強かった。32.8ppmのピークは、結晶性PEともよばれる、ポリエチレン内の脂肪族ポリマー鎖の高度に規則正しい配列に特有のものである。31ppmのピークは、ポリマー鎖が上述のポリエチレンよりも密集しておらず、ポリマー中に多少の乱れが存在する、半結晶性PE由来である。上記二つのピークの半定量分析により、結晶性ポリマー相と半結晶性ポリマー相との存在比は、約2:1であることが示された。21.8ppm、23.8ppm、26.5ppmおよび28.1ppmのピークと、38.2ppmおよび44ppmのピークは、主要なポリマーに対応するライン(polymerlines)の両側に位置している。これらのラインとその比率は、高密度ポリエチレン(HDPE)の分岐度の指標となる。典型的な市販のHDPEにおいて、ポリマー主鎖のCH基は27.1−27.4ppmおよび34−37.5ppmに現れ、分岐鎖のCH炭素は26.6ppm、CH炭素は19.9ppmに現れる。測定条件や材料処理の変化により、上記の値に対して多少のずれはありうることから、21.8ppmにおけるラインを分岐鎖CHのものと同定し、26.5ppmにおけるラインを分岐鎖CHのものと同定し、主ポリマーに対応するラインは28.1ppmおよび38.2ppmに出現するものとした。44ppmに出現したピークは、ポリマー内あるいはより小さな分子内の、C−OHまたは開環したエーテル基に帰属された。このピークは、スペクトルにおける合計炭素量の1%に満たない。
図9のBに示すように、NMRスペクトルでは、65.8ppm、72ppm、75ppm、83.5ppm、89ppmおよび105.5ppmにピークが見られた。これらはAtalla et al. [J Amer Chem Soc 1980, 102:3249]に従い、高結晶性セルロース由来と同定された。リグニンに特有のピークは観察されなかった。
94.6ppmと96.5ppmにおけるライン、および−30.8ppmと−31.9ppmにおける対称なラインは、試料のスピンを8000Hzで行ったことによって生じた、主要なPE炭素ラインのサイドバンドであり、160.1ppmに観察された小さなラインと同様に、化学的な重要性はない。
リグノセルロースに帰属するNMRシグナルがポリオレフィンシグナルに比べて弱いことは、処理材料中に存在する(EPRスペクトルで示されたような)フリーラジカルが、リグノセルロースのNMRシグナルを選択的に低下させていることを示唆し、これは、フリーラジカルが処理材料中のポリオレフィン内よりも、処理材料中のリグノセルロース材料内に集中していることを示す。
実施例8
廃棄物中のバイオマスに対する高張液の効果
6グラムの新鮮有機廃棄物(ニンジン、キュウリおよびバナナの皮)を60mlの真水試料または60mlの20重量パーセント濃度の塩水試料に入れて、室温で3時間インキュベートした。次に各試料のろ液を実施例7で行ったように13C−NMR分光法で分析した。
図10のAとBに示すように、塩溶液のろ液では60−100ppmの範囲において、グルコースやキシロースのような炭水化物に特有のNMRシグナルが見られたが(図10のA)、真水のろ液ではそのようなシグナルは観察されなかった。
これらの結果は、高張液を廃棄物の分離に使用すると、細胞壁が破壊され炭水化物の放出が容易になることを示している。
実施例9
比重に応じた廃棄物の分離のためのシステム
本発明のいくつかの実施形態による、比重に応じた廃棄物の分離のための代表的なシステムを図11に示す。前記システムは、本明細書に記載のように廃棄物を選別および/または処理するための、より大きなシステムに組み込まれていてもよい。
前記システムは、少なくとも部分的に液体310で満たされた容器300を包含し、場合により容器300内の、あるいは容器300と連通したかくはん器350(例えば、パドルホイール)を包含している。液体310は廃棄物の分離に適した比重(例えば1.00から2.50の範囲)を有するように選択する。液体310は水溶液であってもよい。容器300は(本明細書に記載のような)関連する機器とともに「分離器」ともいう。
容器300は、廃棄物(場合により細断された廃棄物)を(矢印320で示すように)取り込み、液体310の液面315にある一部の廃棄物、および場合により液体310内の沈殿していない(例えば、容器300の底部に達していない)追加材料を、(矢印325で示すように)出口330を介して容器300から排出するように構成されている。
任意のコンベヤー365は、液面315にまたは液面315近傍に位置し、液体310の液面315にまたは液面315近傍にある材料を、出口330を介して容器300から運搬するように構成されている。例えば、液面315に浮遊する材料はコンベヤー365に接触し、コンベヤー365によって運搬される。
任意のコンベヤー360は、容器300の底部にまたは底部近傍にある(例えば沈殿物などの)材料を、容器300の外に運搬するように構成されている。コンベヤー360は材料を容器300から排出する前に、液面315の上に持ち上げるように構成されていてもよい。
コンベヤー365および/またはコンベヤー360は、運搬が容易になるように、材料をつかむために構成された歯および/または溝および/または同様の構造を有していてもよい(図示せず)。
出口330は、出口330を介し排出される、あるいは容器300から出口330へ漏出する選別物に、付着および/または吸収されている液体310の少なくとも一部を、場合により重力および/または遠心力によって除去するように構成されていてもよい。出口330内で除去された液体310は、場合によっては、任意の導管340を介して容器300へ戻してもよい。
液体310は、溶媒(所望により水)および追加材料(例えば溶質および/または懸濁物)を含む、溶液(所望により塩溶液)または懸濁液でもよい。
システムは、前記液体の比重を所定の値(例えば所定の範囲内の値)に調整するように構成されてもよい。
任意の1つ以上の貯蔵器380は、水および/または追加材料を含み、これらは液体310の補充、および/またはその組成および/または比重の調整のために、1つ以上の導管390を介して容器300に導入される。
任意の監視部370は容器300と連通しており、液体310の組成および/または比重を監視する。監視部370は、1つ以上の貯蔵器380から容器300への、水および/または追加材料の投入を制御して、液体310の組成および/または比重を制御するように構成されていてもよい。
任意の容器395は、容器300から出口330を介して(矢印325で示すように)排出される選別物を受け取り、液体(図示せず)によって満たされる。当該液体は、出口330を介して出てくる選別物に付着しているおよび/または吸収されている液体310の少なくとも一部をすすぎ落すために適応されるものである。
いくつかの実施形態において、コンベヤー315は出口330の中にまで伸びており、容器395の中にまで伸びていてもよい。
いくつかの実施形態において、追加のコンベヤー(図示せず)は材料を出口330および/または容器395を通って運搬する。
出口330および/または容器395は、選別物を(例えばより細かい粒子サイズへの細断などの)細断のための装置へ、および/または本明細書に記載のような廃棄物由来の原材料を加熱および混合するための装置へ、選別物を運搬するように構成されていてもよい。
容器300および/または容器395は、ろ過装置(図示せず)、所望により逆浸透ろ過装置と連通していてもよく、当該ろ過装置は、溶質および/または材料の細かい粒子をろ過して取り除くために適応されたものである。いくつかの実施形態において、容器395と連通しているろ過装置は、液体310の残留溶質を容器395内の液体からろ過によって取り除くために適応されている。いくつかの実施形態において、容器300と連通しているろ過装置は、材料の細かい粒子を容器300内の液体310からろ過によって取り除くために適応されている。
いくつかの実施形態において、システムは、並列および/または直列で作動するように構成された複数(例えば一対)の容器300(例えば複数の分離器である)を包含し、それぞれの容器は、単独の容器395と連通し、本明細書に記載のように、(例えば、コンベヤー360およびコンベヤー365と、またはかくはん器350および出口330と共に)構成されている。このような構成により、1つの容器300が廃棄物の分離(例えば、メンテナンスおよび/または容器から廃棄物を除去する場合)、および/または複数サイクルの実行(例えば、異なる比重の複数の液体を使用する場合)のために使用できなくても、システムを続けて作動させることができる。
実施例10
廃棄物の分離と処理のためのシステム
本発明のいくつかの実施形態による、比重に応じた廃棄物の分離と廃棄物の処理のための代表的なシステムを図12に示す。本明細書に記載のように、当該システムは、廃棄物を処理するためのより大きなシステムに組み込まれていてもよい。
システムは、大量(例えば約25トン)の廃棄物を、周囲の環境を汚染(例えば臭気汚染および/または液体の漏出など)することなく(例えば24時間あるいはそれ以上)貯蔵する、および/または、運ばれてきた廃棄物を(例えば廃棄物処理車両から)受け取るために適応された廃棄物貯蔵器400を包含してもよい。任意の廃棄物貯蔵器400は、廃棄物を任意の導管402を介して第1分離器410に運搬するように構成されており、さらに廃棄物貯蔵器400内の廃棄物から放出されたガスを、任意の導管404(例えば貯蔵器400の底部と連通しているコンベアベルト)を介して任意のガス制御システム496に運搬するように構成されていてもよい。廃棄物貯蔵器400は中の廃棄物の重量を監視するように構成されていてもよい。
任意の導管402(例えばコンベアベルト)は液体を含む材料を漏出することなく(例えばコンベアベルトのスラットの間から漏出することなく)運搬するように構成されている。導管402は廃棄物を少なくとも0.5〜3トン/時の速度で運搬するように構成されていてもよい。
第1分離器410は(例えば容積が約3〜4mの)塩水溶液を含み、本明細書の記載(例えば実施例9に記載のシステムのような構成)のように、廃棄物を比重に応じて分離し、分離によって得られた部分選別物を導管412を介して第1シュレッダー420へ運搬するように構成されている。第1分離器410はさらに塩水溶液の液面に浮遊する油を(例えばすくい取りによって)部分選別物と塩水溶液から分離するように構成されていてもよく、第1分離器410は油をすくい取るために適応されたスキマー(例えば本明細書に記載のような堰スキマー、親油性のスキマーおよび/または金属製のスキマーなど)を有していてもよい。
第1分離器410は、分離器から排出される部分選別物から、液体(塩水溶液が大きな比率を占めるもの)を(例えば圧搾および/または排水によって)部分的に分離し、分離した溶液を分離器内に保持するために適応されている。分離した液体は、さらに廃棄物由来の油を含みうる。第1分離器410は1つ以上の導管416を介して、分離器溶液制御システム494と連通している。第1分離器410、分離器溶液制御システム494および1つ以上の導管416は、液体(塩水溶液が大きな比率を占めるもの)を分離器410から分離器溶液制御システム494に運搬し、溶液の内容(例えば比重)の監視、および/または塩水溶液またはその任意の原料の分離器溶液制御システム494から分離器410への運搬を行って、分離器410内の溶液を補充または制御するように構成されている。第1分離器410はさらに無機物のような分離した材料を、任意の導管414を介して任意の無機廃棄物用容器492に運搬するように構成されていてもよい。
第1シュレッダー420は、分離器410から受け取った部分選別物を(鋸刃などによって)約12mmの大きさの粗い切片へと細断し、細断された部分選別物を導管422を介して第2分離器430へ運搬するために構成されている。シュレッダー420はさらに、細断された部分選別物から液体を(例えば細断された部分選別物の圧搾および/または排水によって)任意の導管424を介して任意の液体制御システム490へ運搬するように構成されていてもよい。液体は廃棄物由来の油を含みうる。
第2分離器430は(例えば容積が3〜4mの)塩水溶液を含み、本明細書の記載(例えば実施例9に記載のシステムのような構成)のように、シュレッダー420から受け取った粗く細断された部分選別物を比重に応じて分離し、分離後の選別物を導管432を介して第2シュレッダー440へ運搬するように構成されている。第2分離器430はさらに塩水溶液の液面に浮遊する油を(例えばすくい取りによって)部分選別物と塩水溶液から分離するように構成されていてもよく、第2分離器430は油をすくい取るために適応されたスキマー(例えば本明細書に記載のような堰スキマー、親油性スキマーおよび/または金属スキマーなど)を有していてもよい。
第2分離器430は、分離器から排出される部分選別物から、液体(塩水溶液が大きな比率を占めるもの)を(例えば圧搾および/または排水によって)部分的に分離し、分離した溶液を分離器内に保持するために適応されている。分離した液体は、さらに廃棄物由来の油を含みうる。第2分離器430は1つ以上の導管436を介して、分離器溶液制御システム494と連通している。第2分離器430、分離器溶液制御システム494および1つ以上の導管436は、液体(塩水溶液が大きな比率を占めるもの)を分離器430から分離器溶液制御システム494に運搬し、溶液の内容(例えば比重)の監視、および/または塩水溶液またはその任意の原料の分離器溶液制御システム494から分離器430への運搬を行って、分離器430内の溶液を補充または制御するように構成されている。第2分離器430はさらに無機物のような分離した材料を、任意の導管434を介して任意の無機廃棄物用容器492に運搬するように構成されていてもよい。
第2シュレッダー440は、分離器430から受け取った選別物を(鋸刃などによって)約5〜6mmの大きさの切片へとさらに細断し、細断された選別物を導管442(例えばコンベアベルト)を介して任意の混合器460へ運搬するように構成されている。シュレッダー440はさらに、細断された選別物から液体を(例えば細断された選別物の圧搾および/または排水によって)任意の導管444を介して任意の液体制御システム490へ運搬するように構成されていてもよい。液体は廃棄物由来の油を含みうる。
第1分離器410、第1シュレッダー420、第2分離器430および第2シュレッダー440のいずれかもしくは複数は、分離器および/またはシュレッダーから排出される部分選別物を圧搾して、部分選別物から液体の一部を分離するように構成されたスクリュープレスを有していてもよい。第1シュレッダー420および/または第2シュレッダー440がスクリュープレスを有していてもよい。
任意の追加材料の貯蔵器450(例えばサイロ)は、選別物へ添加するための追加材料(例えば本明細書中に記載の追加材料)を、任意の導管452を介して混合器460へ運搬するように構成されている。貯蔵器450は前記追加材料中の塊を壊すように構成されていてもよい。導管452は、導管442とは別に、混合器460に連通していてもよく、導管452と導管442は接合して、混合器460と連通する単独の導管を形成してもよい。導管452は、追加材料の選別のための任意の分離器(図示せず)へ、追加材料を運搬するように構成されていてもよく、その後、選別された追加材料は混合器460へ運搬される。
混合器460は、導管442を介して受け取った選別物、および場合により、導管452を介して受け取った追加材料を混合し、原材料を形成するように構成されている。混合器460は選別物を酸性溶液(例えばpH2の塩酸水溶液)中で混合するように構成されていてもよい。前記酸性溶液は選別物中のリグノセルロースをより小さな単位に開裂させる(例えば多糖をより小さな糖単位に開裂させる)のに十分な酸性度であってもよい。混合器460はさらに選別物から放出された液体を、任意の液体制御システム490へ、任意の1つ以上の導管464を介して運搬するように構成されていてもよい。
混合器460は混合器/反応器480の構成要素(例えば混合のための構成要素)であってもよく、この場合、任意の緩衝液容器470と任意の導管462および472はない。
上記に代えて、混合器460は原材料を混合器/反応器480へ直接、もしくは間接的に、任意の導管462を介して運搬するように構成されている。導管462は混合器/反応器480と直接連通していてもよい。
上記に代えて、導管462は任意の緩衝液容器470と連通しており、緩衝液容器470は、原材料を混合器/反応器480へ導管472を介して運搬するために(例えばホッパーの形状で)構成されている。この運搬は、混合器/反応器480の作動に適応するように制御された速度で行われる。前記制御された速度は、原材料が導管462を介して容器470へ運搬される速度と異なっていてもよい。緩衝液容器470はさらに、原材料から放出されたガスをガス制御システム496へ任意の導管476を介して運搬するように、および/または、原材料から放出された液体を任意の液体制御システム490へ任意の導管474を介して運搬するように構成されていてもよい。
混合器/反応器480は、本明細書の記載(例えば図4に記載の構成)のように、原材料をせん断力および加熱に付し、加熱された原材料からガスを(例えば1つ以上の排出口を介して)放出するように構成されている。混合器/反応器480は処理材料を押し出すように構成されていてもよい。
混合器/反応器480は、混合および加熱のための第1ゾーンと第2ゾーンを有していてもよい。第1ゾーンは、原材料を導管472から受け取り、比較的均質な混合物の(例えば混練による)形成に十分な第1温度(例えば約110℃)における原材料の混合および加熱に付し、ガスを放出するように構成されている。第2ゾーンは、第1ゾーンから材料を受け取り、材料を本明細書に記載のようなせん断力を用いた混合と、第2の温度(例えば約180〜225℃)における加熱に付し、ガスを放出し、場合により処理材料を押し出すように構成されている。第2ゾーンは(例えば本明細書に記載のような)押出機として構成されていてもよい。
混合器/反応器480は、入ってくる材料を、例えば交差するらせん形の回転バネの回転による(例えばバンバリー(登録商標)ミキサーにおけるような)強いせん断力に付すために適応された、少なくとも1つの混合器を有していてもよい。このような混合器は、(本明細書に記載のように)混合器/反応器480の第1ゾーンとして、および/または、(本明細書に記載のように)導管472から材料を受け取り、材料を混合器/反応器480の第1ゾーンに運搬するように構成されていてもよい。
混合器/反応器480は、ペレタイザー(図示せず)と連通していてもよく、ペレタイザーは、混合器/反応器480から(例えば押し出しにより)運搬されてきた処理材料からペレットを調製するように構成されたものである。
ガスを任意の1つ以上の導管484を介して、任意のガス制御システム496へ運搬してもよい。1つ以上の導管484は、本明細書に記載のような第1ゾーンと連通している少なくとも1つの導管、および/または、本明細書に記載のような第2ゾーンと連通している少なくとも1つの導管を有していてもよい。
分離器溶液制御システム494は、1つ以上の分離器溶液の浄化(例えば、ろ過による廃棄物粒子の除去、適切な油−水分離技術による油の除去、および/または廃棄物中の例えば洗剤により発生しうる泡の除去)、および分離器410および/または分離器430内の溶液量を制御するように構成されている。溶液制御システム494は、分離器410および/または分離器430内の溶液量を検出する1つ以上の監視部(図示せず)から情報を受け取るように構成されていてもよい。溶液制御システム494は、溶液浄化のための複数の(例えば2つの)並列機構を有していてもよく、それによってシステムは1つの機構のメンテナンス(例えばフィルターおよび/または油−水分離器の、洗浄および/または取り換えなど)の際にも作動し続けることができる。
溶液制御システム494は、溶液制御システム494によって除去された油を回収するための貯蔵器と連通していてもよい。代わりに、またはさらに、油を回収するための貯蔵器は、本明細書に記載のように、第1分離器410および/または第2分離器430と連通し、第1分離器410および/または第2分離器430内の(例えばすくい取りによって)分離された油を回収するようになっている。
任意のガス制御システム496は、貯蔵器400、容器470および/または、混合器/反応器480から受け取ったガスの少なくとも一部の凝縮(例えば蒸気から水の形成)および/または貯蔵を行うように構成されていてもよく、さらに凝縮により形成された液体(例えば水)を分離するように構成されていてもよい。このようなガス(例えばメタン)には工業的用途(例えば燃料としての用途)がある。任意のガス制御システム496は、貯蔵器400、容器470、および/または、混合器/反応器480から受け取ったガス、および/または凝縮により形成された液体(例えば水)による汚染(例えば大気汚染、水質汚染および/または土壌汚染)を低減するように構成されていてもよい。
任意の液体制御システム490は、貯蔵器400、シュレッダー420および/またはシュレッダー440、混合器460および/または容器470から受け取った液体の回収、および場合により処理を行うように構成されている。こうして得られた化合物には工業的用途(例えば原材料としての用途)がある。液体制御システム490はさらに、液体からの化合物(例えば炭水化物)を混合器460へ導管464を介して運搬するように構成されていてもよい。
液体の処理は、液体中の化合物(例えば炭水化物)の(例えば液体のろ過や蒸発による)濃縮、炭水化物の発酵および/または発酵、加熱、および/または試薬との反応による(例えば本明細書に記載のような)処理を含んでいてもよい。
分離器410および/または分離器430の塩水溶液中の塩は、実質的に海塩(例えばNaClと追加の塩を含む)からなってもよい。塩溶液は、海水、濃縮海水、または希釈海水であってもよい。
システムに包含される材料は、電界腐食を最小限に抑えながら、腐食環境中での作動に適するように選択される。
本発明はその特定の実施形態と共に説明されているが、多くの代替、変形および変更が当業者には理解されることは明白である。従って、添付の特許請求の範囲の趣旨及び広い範囲内に含まれるそれらの代替、改変及び変種の全てを包含することが意図される。
本明細書に言及した刊行物、特許及び特許出願の全ては、個々の刊行物、特許又は特許出願の各々が、具体的かつ個別に参照により本明細書に組み込まれる場合と同程度に、それらの全体が本明細書に組み込まれる。加えて、本明細書における任意の参考文献の引用又は特定は、それらの参考文献が本発明の先行技術として利用可能であると認めるものと解釈されるべきではない。各表題が使用される範囲において、それらは必ずしも限定するものと解釈してはならない。

Claims (8)

  1. 廃棄物を処理して非粒状処理材料を形成するための方法であって、
    前記廃棄物中の、少なくとも一部の無機物の除去によって、有機物を少なくとも90重量パーセント含有する選別物を取得し、
    水分量が少なくとも15重量パーセントであり、かつその乾燥重量の少なくとも50重量パーセントが前記選別物である原材料を提供し、
    前記原材料をせん断力を用いた混合に付し、そして
    前記原材料を加熱に付す
    ことを包含し、
    前記除去は、材料の比重に応じた分離を含み、前記分離は、前記廃棄物と、前記無機物の少なくとも一部が沈降するように選択された液体との接触を含み、
    前記原材料は乾燥されることなく前記混合と前記加熱に付され、
    非粒状処理材料が得られる方法。
  2. 前記原材料の水分量が少なくとも40重量パーセントである、および/または前記原材料の乾燥重量の15〜30重量パーセントが合成ポリマーである、請求項1に記載の方法。
  3. 前記原材料の乾燥重量の少なくとも70重量パーセントがリグノセルロースである、請求項1または2に記載の方法。
  4. 廃棄物を選別するための方法であって、
    前記廃棄物は、木材由来材料、プラスチック、食品、および無機物を含む、自治体の固形廃物であり、前記廃棄物と、前記廃棄物の一部が沈降するように選択された水性液体とを接触させて、あらかじめ選択した範囲内の比重を有する材料を少なくとも90重量パーセント含有する選別物を得ることを含む、前記廃棄物に含まれる材料の比重に応じた分離を包含し、
    前記水性液体は塩溶液を含み、前記塩溶液における塩濃度は少なくとも10重量パーセントである、方法。
  5. 前記接触において、前記廃棄物と水性液体との接触によって部分選別物を得ることを包含し、前記部分選別物を材料の比重に応じた分離のための1回以上の追加サイクルに付すことをさらに包含し、前記分離は、前記部分選別物と追加の液体との接触によって前記選別物を得ることを含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 廃棄物を処理して非粒状処理材料を形成するためのシステムであって、
    前記廃棄物に含まれる材料の比重に応じた分離によって、前記廃棄物から無機物の少なくとも一部を除去するために構成された分離器であって、無機物の少なくとも一部が沈降するように選択された液体を含み、有機物を少なくとも90重量パーセント含有する選別物を得るための分離器と、
    原材料をせん断力を用いた混合に付すための装置であって、それぞれ独立に前記廃棄物を加熱に付すために適応された第1混合ゾーンと第2混合ゾーンとを有する装置と、
    前記混合および前記加熱の際に放出されるガスを、前記装置から除去するためにそれぞれ適応された第1排出口と第2排出口と
    を包含し、
    前記システムは、前記選別物を含みかつ水分量が少なくとも15重量パーセントである原材料を前記装置に提供するために構成されており、そして
    前記装置は、前記原材料を第1混合ゾーン内で混合に付して前記第1排出口から前記ガスを除去し、続いて、前記原材料を第2混合ゾーン内で混合に付して前記第2排出口から前記ガスを除去して、処理材料を得るために構成されており、前記原材料は乾燥されることなく前記混合と前記加熱に付される、システム。
  7. 前記水性液体の比重が少なくとも1.10である、請求項4に記載の方法。
  8. 前記水性液体は塩化ナトリウム水溶液を含む、請求項4または7に記載の方法。
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