JP6761133B1 - 有機物質の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記第1の有機物質含有液を加熱して、窒素化合物、リン化合物、および微生物を含む液体ないし固体成分と、有機物質を含む気体成分とに分離する分離工程と、
前記有機物質を含む気体成分を凝縮により液化して有機物質を含む第2の有機物質含有液を得る液化工程と、
前記第2の有機物質含有液から有機物質を含む留出液と第2の缶出液とに分離する第2の精製工程と、
を含み、
前記第2の缶出液中の窒素化合物濃度が、第2の缶出液の全質量に対して、0〜150ppmであり、
前記第2の缶出液中のリン化合物濃度が、第2の缶出液の全質量に対して、0〜5ppmである、有機物質の製造方法。
[2]前記微生物発酵工程後に、前記第1の有機物質含有液から有機物質を含む精製液と、有機物質、窒素化合物、リン化合物、および微生物を含む第1の有機物質含有液とに分離する培養液精製工程をさらに含む、[1]に記載の製造方法。
[3]前記精製液から有機物質を含む留出液と第1の缶出液とに分離する第1の精製工程をさらに含む、[2]に記載の製造方法。
[4]前記第1の缶出液の少なくとも一部を前記微生物発酵に再利用し、
前記第2の缶出液の少なくとも一部を廃棄することを含む、[3]に記載の製造方法。
[5]前記微生物発酵が、一酸化炭素を含む合成ガスを原料とする、[1]〜[4]のいずれか一つに記載の製造方法。
[6]前記合成ガスが、廃棄物由来ガスである、[5]に記載の製造方法。
[7]前記有機物質が、炭素数1〜6のアルコールを含む、[1]〜[6]のいずれか一つに記載の製造方法。
原料ガス生成工程は、炭素源をガス化させることによって原料ガスを生成する工程である(図1参照)。なお、例えば、逆シフト反応により、二酸化炭素を還元して生成させることもできる。
上記した原料ガスをそのまま合成ガスとして、微生物発酵槽に供給することもできるが、微生物発酵に好適なように原料ガスの精製を行ってもよい。
微生物発酵工程は、微生物発酵により有機物質、窒素化合物、リン化合物、および微生物を含む第1の有機物質含有液を得る工程である(図1参照)。この際、前記微生物発酵は、通常、原料ガス生成工程により得られる原料ガス、または原料ガス精製工程により得られる原料ガス(合成ガス)が用いられうる。このうち、微生物発酵を好適に行う観点から前記合成ガスを用いることが好ましい。また、前記原料ガス生成工程により得られる原料ガス、原料ガス精製工程により得られる原料ガス(合成ガス)に別の所定のガスを追加してから合成ガスを用いてもよい。別の所定ガスとして、例えば二酸化硫黄等の硫黄化合物、リン化合物、および窒素化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物が挙げられる。一実施形態において、微生物発酵は一酸化炭素を含む原料ガスまたは一酸化炭素を含む合成ガスを原料とすることが好ましく、一酸化炭素を含む合成ガスを原料とすることがより好ましい。この際、前記原料ガスまたは合成ガスは廃棄物由来ガスであることが好ましい。以下、微生物発酵に用いられる原料ガスまたは合成ガスを併せて「合成ガス等」と称することがある。
培養液精製工程は、微生物発酵工程後に、前記第1の有機物質含有液から有機物質を含む精製液と、有機物質、窒素化合物、リン化合物、および微生物を含む第1の有機物質含有液とに分離する工程である。培養液精製工程を含むことで、後述する分離工程において分離される第1の有機物質含有液の総量が減少し、分離工程を効率的かつ低コストで行うことができる。
第1の精製工程は、前記精製液から有機物質を含む留出液と第1の缶出液とに分離する工程である。本工程は、上述の培養液精製工程が行われた場合に行われうる。精製液には有機物質の他、水、水溶性成分等を含むことから、第1の精製工程を行うことにより、有機物質を抽出することができる。なお、微生物発酵により有機物質が複数生成する場合、所望の有機物質のみを分離するように精製条件等を調整することが好ましい。所望の有機物質のみを分離できる条件とした場合には、前記流出液は所望の有機物質を含み、前記缶出液は所望でない有機物質を含む。
分離工程は、前記第1の有機物質含有液を加熱して、窒素化合物、リン化合物、および微生物を含む液体ないし固体成分と、有機物質を含む気体成分とに分離する工程である。なお、上記培養液精製工程を行う場合には、当該工程後に得られる第1の有機物質含有液を分離工程に供することとなる。
液化工程は、前記有機物質を含む気体成分を凝縮により液化して有機物質を含む第2の有機物質含有液を得る工程である(図1参照)。
第2の精製工程は、前記第2の有機物質含有液から有機物質を含む留出液と第2の缶出液とに分離する工程である(図1参照)。
第2の精製工程において分離された第2の缶出液は、排水処理工程に供給されてもよい(図1参照)。排水処理工程において、第2の缶出液からさらに窒素化合物やリン化合物等の有機物を除去することができる。本工程では、第2の缶出液を嫌気処理または好気処理することで有機物を除去してもよい。除去された有機物は、精製工程における燃料(熱源)として利用してもよい。
好ましい一実施形態によれば、有機物質の製造方法は、微生物発酵により有機物質、窒素化合物、リン化合物、および微生物を含む第1の有機物質含有液を得る微生物発酵工程と、前記微生物発酵工程後に、前記第1の有機物質含有液から有機物質を含む精製液と、有機物質、窒素化合物、リン化合物、および微生物を含む第1の有機物質含有液とに分離する培養液精製工程と、前記精製液から有機物質を含む留出液と第1の缶出液とに分離する第1の精製工程と、前記第1の有機物質含有液を加熱して、窒素化合物、リン化合物、および微生物を含む液体ないし固体成分と、有機物質を含む気体成分とに分離する分離工程と、前記有機物質を含む気体成分を凝縮により液化して有機物質を含む第2の有機物質含有液を得る液化工程と、前記第2の有機物質含有液から有機物質を含む留出液と第2の缶出液とに分離する第2の精製工程と、を含む。この際、前記第2の缶出液中の窒素化合物濃度が、第2の缶出液の全質量に対して、0〜150ppmであり、前記第2の缶出液中のリン化合物濃度が、第2の缶出液の全質量に対して、0〜5ppmである。また、第1の缶出液の少なくとも一部を前記微生物発酵に再利用し、第2の缶出液の少なくとも一部を廃棄する。
本発明による製造方法により得られる有機物質は、例えば、メタノール、エタノール、2,3−ブタンジオール、酢酸、乳酸、イソプレン、ブタジエン等が挙げられ、好ましくは炭素数1〜6のアルコールまたはジオール類を含み、より好ましくは炭素数1〜4のアルコールまたはジオール類を含み、さらに好ましくはエタノールを含む。本発明の製造方法により得られる有機物質の用途は、特に限定されない。製造された有機物質は、例えば、プラスチックや樹脂等の原料として用いることもできるし、各種溶媒、殺菌剤、または燃料として用いることもできる。高濃度のエタノールは、ガソリン等に混合する燃料エタノールとして用いることができる他、例えば、化粧品、飲料、化学物質、燃料(ジェット燃料)等の原材料、食品等の添加物として用いることができ、汎用性が極めて高い。
主反応器、合成ガス供給孔、培地供給孔、排出孔を備えた連続発酵装置(発酵槽)内に、クロストリジウム属細菌と、菌培養用の液状培地(リン化合物、窒素化合物および各種ミネラル等を適切量含む)とを充填した。
実施例1において使用した有機物質含有液についても同様にバブリングによる発泡試験を行ったところ、激しい泡立ちが確認された。
Claims (8)
- 微生物発酵により有機物質、窒素化合物、リン化合物、および微生物を含む第1の有機物質含有液を得る微生物発酵工程と、
伝導加熱型乾燥装置を用いて、前記第1の有機物質含有液を加熱して、窒素化合物、リン化合物、および微生物を含む液体ないし固体成分と、有機物質を含む気体成分とに分離する分離工程と、
前記有機物質を含む気体成分を凝縮により液化して有機物質を含む第2の有機物質含有液を得る液化工程と、
加熱蒸留により前記第2の有機物質含有液から有機物質を含む留出液と第2の缶出液とに分離する第2の精製工程と、
前記第2の缶出液の少なくとも一部を廃棄する工程と、
を含む、有機物質の製造方法。 - 前記微生物発酵工程後に、前記第1の有機物質含有液から有機物質を含む精製液と、有機物質、窒素化合物、リン化合物、および微生物を含む第1の有機物質含有液とに分離する培養液精製工程をさらに含む、請求項1に記載の製造方法。
- 前記精製液から有機物質を含む留出液と第1の缶出液とに分離する第1の精製工程をさらに含む、請求項2に記載の製造方法。
- 前記第1の缶出液の少なくとも一部を前記微生物発酵に再利用することを含む、請求項3に記載の製造方法。
- 前記第2の缶出液中の窒素化合物濃度が、第2の缶出液の全質量に対して、0〜150ppmであり、
前記第2の缶出液中のリン化合物濃度が、第2の缶出液の全質量に対して、0〜5ppmである、請求項1〜4のいずれか一項に記載の製造方法。 - 前記微生物発酵が、一酸化炭素を含む合成ガスを原料とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記合成ガスが、廃棄物由来ガスである、請求項6に記載の製造方法。
- 前記有機物質が、炭素数1〜6のアルコールを含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の製造方法。
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