JP6891451B2 - 動物用敷料の廃棄処理方法 - Google Patents
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Description
ここで、従来の紙を用いた敷料の例として、特許文献1を参照すると、板紙及び/又はは貼合紙を縦横1〜50m/mの範囲の不定形状に破砕し、破砕片が密度0.1〜0.6g/cm3の範囲内であることを特徴とした紙製敷料の技術が開示されている。
たとえば、特許文献2には、骨シンチグラフィーによる画像を画像診断支援装置に実行させるためのコンピュータプログラムが記載されている。
このような馬の骨シンチグラフィーは1977年に最初の報告があり、現在では世界24ヶ国(100箇所以上)で導入されている。馬の骨シンチグラフィーの装置が最も普及しているのはアメリカ、イギリス、ドイツの順であり、ドイツでは500件/年もの検査、診断が行われている。この技術により、競走馬や競技馬の異常を早期発見することで、馬の骨折事故を未然に防ぐ経済的損失回避の効果があるだけでなく、騎手や競技者の落馬事故を未然に防ぐことにもなり、人命を救う効果にもつながっている。
オリンピック等の大規模な馬術競技では、各国から選手とともに多くの競技馬が我が国を訪問することから、我が国滞在中の馬のシンチグラフィーが必要不可欠となる。これに対して、我が国では、2008年に獣医療法施行規則が改正され、核医学検査に関する法整備は完了しているが、まだ実現には至っていなかった。
このため、特許文献1に記載されたような従来の敷料を動物のシンチグラフィー等の診断の際に用いた場合、廃棄が難しいという重大な問題があった。
本発明の廃棄処理方法は、前記セルラーゼがトリコデルマ属(Trichoderma)由来の場合、パルプ濃度5質量%、50℃、15〜24時間で、ほぼ完全に糖化させることを特徴とする。
本発明の廃棄処理方法は、前処理として、前記動物用敷料をアルコールや次亜塩素酸や過酸化水素で滅菌してから用いることを特徴とする。
本発明の廃棄処理方法は、前記加水分解処理による糖化に関しては、バイオエタノール製造の設備及び方式を用いることを特徴とする。
本発明の廃棄処理方法は、前記加水分解処理後に、加水分解されない不溶性物質の含有量が20質量%以下となり、前記動物用敷料をシンチグラフィーに使用した場合、40Bq/cm3以下であることを特徴とする。
本発明の廃棄処理方法は、前記動物用敷料は、前記加水分解処理により加水分解されるパルプを含有され、前記パルプの含有量が、絶乾重量に対して80%以上であることを特徴とする。
本発明の廃棄処理方法は、前記パルプは、アルカリ酸素脱リグニン処理されたクラフトパルプであることを特徴とする。
本発明の廃棄処理方法は、前記パルプは、アルカリ酸素脱リグニン処理され、漂白処理されたクラフトパルプであることを特徴とする。
本発明の廃棄処理方法は、前記漂白処理において、二酸化塩素漂白の後、過酸化水素漂白することを特徴とする。
本発明者らは、シンチグラフィー等に用いて放射性廃棄物となったり、病気の動物の検査に使用した動物性敷料が感染性廃棄物となったりした場合であっても、廃棄が容易にできる敷料として、水溶性の敷料を開発するという着想を得た。水溶性であれば、放射性廃棄物としての保管スペースを減容化でき、更に、40Bq/cm3以下あれば放流することも可能になる(平成12年科学技術庁告示5号)ためである。また、水溶性であれば、オートクレーブ滅菌等も容易に可能となる。しかしながら、通常の紙やパルプは、厳密には水溶性ではなく、あくまでも水溶液中で分散しているだけであり、各種規制において放流可能にするための要求を満たさなかった。このため、本発明者らは、鋭意、実験を繰り返し、加水分解処理により分解されるパルプを基にした動物性用敷料を開発し、本発明を完成させるに至った。
具体的には、本発明の実施の形態に係る動物用敷料は、動物の飼育に用いる動物用敷料であって、加水分解処理により分解されることを特徴とする。すなわち、本発明の水溶性敷料は、使用後、加水分解処理により容易に水溶性の状態にすることができるため、廃棄が容易になるというメリットがある。具体的には、本発明の実施の形態に係る動物用敷料は、セルラーゼ等の酵素により、グルコース化(糖化)することで、水溶性化することが可能である。また、加水分解処理で生成された糖類を、エタノール等の有用物質の製造原料として使用することもできる。
以下で、本実施形態の動物用敷料の構成の詳細について説明する。
本発明の実施の形態に係る動物用敷料は、加水分解処理により加水分解されればよく、その原料が特に限定されるものではない。以下では、セルラーゼにより加水分解処理が可能なパルプを代表例として説明する。
まず、本実施形態で加水分解されるパルプの原料の詳細について説明する。本実施形態のパルプの原料としては、木本類、草本類由来のいずれのバイオマスであっても、特に制限なく使用することができる。
より具体的に説明すると、本実施形態の木本類由来のバイオマスとしては、広葉樹、針葉樹の木部、樹皮、枝、葉等、林地残材、間伐材、廃材等のチップ又は樹皮、製材工場等から発生するおが屑、街路樹の剪定枝葉、建築廃材等が挙げられる。また、草本類由来のバイオマス原料としては、ケナフ、麻、バガス、イネ等の茎、葉等の部位を、特に限定なく用いることも可能である。
本実施形態においては、これらのバイオマスの中で木本類由来のバイオマスを用いるのが好ましく、広葉樹、針葉樹の木部等のリグノセルロース系バイオマスを用いるのが特に好ましい。
具体的に、本実施形態の広葉樹としては、例えば、Eucalyptus属(Eucalyptus globulus、Eucalyptus grandis、Eucalyptus urograndis、Eucalyptus pellita、Eucalyptus brassiana、Eucalyptus camaldulensis、Eucalyptus nitens等)、Acacia属(Acacia melanoxylon、Acacia mangium、Acacia mearnsii等)、Aceа属(Aceа rubrum、Aceа saccharum等)、Fagus属(Fagus sylvаtica等)、Betula属(Betula verrucosa、Betula papyrifera等)、Alnus属(Alnus incana等)が挙げられるものの、これらに限定されない。
また、バイオマスは、乾燥固形物であっても、水分を含んだ固形物であっても、スラリーであっても用いることができる。
ここで、本実施形態におけるバイオマスが乾燥固形物又は水分を含んだ固形物であれば、水と混合させスラリー状態にした後に供給することが好適である。
次に、本実施形態のパルプの製造方法について説明する。
本実施形態のパルプは、未晒クラフトパルプがアルカリ酸素脱リグニン処理されたクラフトパルプであることを特徴とする。
この未晒クラフトパルプは、クラフト蒸解法、ポリサルファイド蒸解法、ソーダ蒸解法、アルカリサルファイト蒸解法等の当業者に一般的な化学パルプ化法により製造することが可能である。たとえば、クラフト蒸解法を用いる場合、チップに含浸させる蒸解液は、硫化度を10〜80%、有効アルカリ添加率を絶乾木材質量当たり10〜40質量%、蒸解温度を120〜180℃、滞留時間(蒸解時間)を60〜120分とするような条件下でクラフト蒸解を行い、未晒クラフトパルプを得ることが可能である。この際、用いる蒸解液に、当業者に一般的な蒸解助剤を加えてもよい。
また、アルカリ酸素脱リグニン処理では、上述の未晒クラフトパルプを、洗浄、粗選及び精選した後、当業者に一般的なアルカリ酸素漂白により脱リグニン化する。このアルカリ酸素漂白は、当業者に一般的な中濃度法又は高濃度法が適用可能である。本実施形態においては、例えば、パルプ濃度が8〜15%で行われる中濃度法を用いることが好適である。
このように、脱リグニン化されることで、セルロース繊維が加水分解される際に、リグニンによりブロックされることが少なくなり、容易に加水分解されるパルプを製造することが可能となる。
このように漂白処理を行うことで、パルプのセルロースを包み込んでいるリグニンをほぼ完全に不活性化若しくは除くことができ、更に加水分解されやすくなるパルプを製造することが可能となる。
また、本発明の実施の形態に係る動物用敷料において、敷料を敷く対象となる動物は、いわゆるコンパニオンアニマル等のヒトにより飼われる各種の鳥獣である。このような動物としては、例えば、馬、豚、牛、山羊、羊、鳥等の使役用又は食用の家畜に加え、犬、猫、フェレット、ウサギ、サル、ハムスター、マウス、ラット、ペット用の鳥、は虫類、両生類、昆虫等の各種ペットとしての動物を含んでいる。また本実施形態の動物には、動物園や遊園地等で飼育されている各種動物、実験用動物等も含む。
また、本実施形態の動物用敷料を敷く床としては、上述の厩舎、牛舎、豚舎や、禽舎等の各種の畜舎、犬小屋等の各種ペットの飼育箱、ペット用のトイレ、飼育ゲージの床等であってもよい。また、これに加え、本実施形態の動物用敷料は、シンチグラフィー等を行う際の治療施設、治療機械の床に敷くことが可能である。
ここでは、本発明の実施の形態に係る動物のシンチグラフィー処理について説明する。本実施形態の動物のシンチグラフィーにおいては、放射性同位体として、例えば、テクネチウムを含む薬剤が使用される。たとえば、馬について診断する場合、テクネチウムを含む薬剤を投与し、3時間後に診断を開始し、診断自体は2時間程度で終了する。
この診断の際、鎮静剤を使用するものの麻酔の使用は行わない。このため、非常にリスクの少ない診断方法となる。これは、麻酔を使用した場合、ふらついた際に微小骨折箇所を悪化させる可能性があるためである。
体内に入ったテクネチウムは、放射能が経時的に減少(減衰)する。また、テクネチウムを利尿剤を与えて対外へ排出させる。また、テクネチウムの半減期は6時間と非常に短く、体重500kgの馬で5GBqのような標準的な投与量であっても、200時間後にはlBq以下となる。すなわち、一般食品の基準は100Bq/kg以下、飲料水で10Bq/kg以下であり、lBq以下は実質ゼロの扱いとなる。
これにより、日本では48時間後(海外では24時間後)には、馬を放射性管理施設の外に連れ出して帰すことが可能となる。
なお、シンチグラフィーにおいて、テクネチウム以外の放射性同位体を用いることも当然可能である。
ここで、本発明の実施の形態に係る動物用敷料の具体的な特性の構成について説明する。
本実施形態の動物性敷料は、加水分解処理後に、加水分解されない不溶性物質の含有量が20質量%以下となることを特徴とする。このように加水分解により処理された際に、不溶性物質の含有量が20質量%以下になることで、廃棄物の処理が容易になる。つまり、本実施形態の動物性敷料をシンチグラフィーに使用した場合、放射性廃棄物としての保管スペースを減容化でき、更に、40Bq/cm3以下あれば放流することも可能になる。
また、本発明の実施の形態に係る動物用敷料は、パルプの含有量が、絶乾重量に対して80%以上であることを特徴とする。パルプの含有量は、85%以上が好ましく、90%以上が更に好ましく、95%以上が特に好ましい。パルプの含有量が80%以上であることで、加水分解されない不要物質を減少させ、廃棄を容易にすることが可能である。また、パルプの含有量が80%以上であることで、敷料としてのクッション性や保湿性等や排泄物の吸収性等の性能を高めることができる。
ここで、本実施形態の動物用敷料は、例えば、この酵素がセルラーゼであることを特徴とする。このように酵素としてセルラーゼを用いる場合、トリコデルマ属等の菌類、真正細菌、カイコウオオソコエビやシロアリ等の節足動物、貝類等の由来の各種セルラーゼ等を用いることが可能である。また、これらの各種セルラーゼを、遺伝子組み換え細菌等で製造した酵素を用いることも可能である。さらに、セルラーゼの他に、ヘミセルラーゼ等の酵素も用いることが可能である。
また、本実施形態の動物用敷料をセルラーゼで加水分解する場合、パルプの絶乾重量1gに対してセルラーゼが5〜40FPU添加されることで加水分解されることが好適である。このセルラーゼの添加量、至適pH、添加する金属イオン量、反応温度、反応時間等は、上述のセルラーゼの酵素活性や性質等に合わせて調整し、適宜変化させてもよい。
また、本発明の実施の形態に係る動物用敷料の廃棄処理方法は、動物の飼育に用いる動物用敷料の廃棄処理方法であって、動物用敷料を加水分解処理により分解することを特徴とする。このように、敷料を加水分解処理することで、上述のように、残留物を減量化し、容易に廃棄処理することが可能である。
また、本実施形態の動物用敷料は、例えば、上述のようにパルプをセルラーゼ等の酵素により加水分解して糖化(グルコース化)し、水溶性化することで、保管スペースを減らし、場合によっては放流することも可能となる。
この際、加水分解処理の時間は、0.1〜150時間が好ましく、0.5〜100時間がさらに好ましく、0.5〜72時間がより好ましい。
また、加水分解処理する際のpHは、3.5〜10.0の範囲が好ましく、4.0〜7.5の範囲がより好ましい。
たとえば、トリコデルマ属(Trichoderma)由来のセルラーゼを用いる場合、上述の添加量で、パルプ濃度5質量%、50℃、15〜24時間で、ほぼ完全に糖化することが可能である。なお、50℃で、敷料に含まれる菌が滅菌されない場合には、前処理として、アルコールや次亜塩素酸や過酸化水素等で滅菌してから用いることも可能である。
また、加水分解による糖化に関しては、バイオエタノール製造の設備及び方式を用いることも可能である。
また、攪拌を停止した後、タンク内の溶液をろ過等することで残留物を容易に分離することが可能である。この残留物は、乾燥後に処理可能である。
以上まとめると、上述のように構成することで以下のような効果を得ることができる。 特許文献1に記載されたような従来の動物性敷料を馬のシンチグラフィー等に用いて放射性廃棄物となった場合、これらが膨大な量のまま、永久に放射性管理区域内で保管しなければならなかった。また、病気の動物の検査に使用した動物性敷料が感染性廃棄物となった場合にも、オートクレーブ等の殺菌処理が必要となり、廃棄物回収業者が回収できなかった。このため、使用済みの動物用敷料を焼却処分するとしても、獣医療法施行の則った焼却炉の設置が必要であり、減量はできるものの、焼却灰自体は永久保管又は廃棄業者による回収が必要となり、投資及びオペレーションコストがかかっていた。
これに対して、本発明の実施の形態に係る動物用敷料は、動物の飼育に用いる動物用敷料であって、加水分解処理により分解されることを特徴とする。これにより、本実施形態の水溶性敷料を使用後、加水分解処理により容易に水溶性の状態にすることができるため、廃棄が容易になる。また、各種規制の要件を満たせば、加水分解処理後の廃液については、放流することも可能となる。
また、本発明の実施の形態に係る動物用敷料の加水分解処理で生成された糖類を、エタノール等の有用物質の製造原料として使用することも可能となる。
これに対して、本発明の実施の形態に係る動物用敷料は、従来の麦藁、オガ粉、紙屑等と同等以上のクッション性があるため、馬等の飼育される動物を固い床面の固さから護り、床からの冷えから護ることができ、動物のストレスを軽減することができる。また、本実施形態の動物用敷料は、マット等と異なり、糞尿などを効果的に捕捉して畜体や床を乾燥した状態に保って清潔を維持することが可能となり、上述のように廃棄物処理も簡単となる。これにより、動物のストレスを減少させて居住性を高めることができ、診断を容易に行うことが可能となる。
また、加水分解処理の際に、酵素以外の無機触媒を用いたり、各種化学物質、熱や圧力の付加等による加水分解を行ったりすることも可能である。
(水溶性敷料1の製造)
ユーカリ材チップを液比5、絶乾チップ質量当たり活性アルカリ22%、蒸解液の硫化度28%、蒸解温度160℃、滞留時間(蒸解時間)90分の条件下でクラフト蒸解を行い、未晒クラフトパルプを得た。
この未晒クラフトパルプを絶乾質量で70.0gを採取し、絶乾パルプ質量当たり苛性ソーダを2.0%添加し、次いでイオン交換水で希釈してパルプ濃度を10質量%に調製し、パルプ懸濁液を得た。パルプ懸濁液を間接加熱式オートクレーブに入れ、99.9%の市販の圧縮酸素ガスを注入してゲージ圧力0.5MPaで、100℃で60分間、酸素脱リグニン化(アルカリ酸素漂白)を行った。酸素漂白終了後、ゲージ圧力が0.05MPa以下になるまで減圧し、パルプをオートクレーブから取り出し、イオン交換水7リットルを用いて洗浄、脱水した。これにより、アルカリ酸素脱リグニン処理されたクラフトパルプを得た。
このアルカリ酸素脱リグニン処理されたクラフトパルプを絶乾質量で60g採取し、プラスチック袋に入れ、イオン交換水を用いてパルプ濃度を10質量%に調製した後、絶乾パルプ質量当たり1.0%の二酸化塩素を添加し、温度が70℃の恒温水槽に60分間浸漬して二酸化塩素漂白を行った。得られたパルプをイオン交換水で3質量%に希釈した後、ブフナーロートで脱水、洗浄した。これにより、二酸化塩素漂白後のパルプを得た。
二酸化塩素漂白後のパルプをプラスチック袋に入れ、イオン交換水を加えてパルプ濃度を10質量%に調製した後、絶乾パルプ質量当たり苛性ソーダを1.0%、過酸化水素0.2%を添加してよく混合した後、温度が70℃の恒温水槽に90分間浸漬して過酸化水素漂白を行った。得られたパルプをイオン交換水で3質量%に希釈した後、ブフナーロートで脱水、洗浄した。
(水溶性敷料2の製造)
ユーカリ材チップを液比5、絶乾チップ質量当たり活性アルカリ22%、蒸解液の硫化度28%、蒸解温度160℃、滞留時間(蒸解時間)90分の条件下でクラフト蒸解を行い、未晒クラフトパルプを得た。
未晒クラフトパルプを絶乾質量で70.0gを採取し、絶乾パルプ質量当たり苛性ソーダを2.0%添加し、次いでイオン交換水で希釈してパルプ濃度を10質量%に調製し、パルプ懸濁液を得た。パルプ懸濁液を間接加熱式オートクレーブに入れ、99.9%の市販の圧縮酸素ガスを注入してゲージ圧力0.5MPaで、100℃で60分間、酸素脱リグニン化(アルカリ酸素漂白)を行った。酸素漂白終了後、ゲージ圧力が0.05MPa以下になるまで減圧し、パルプをオートクレーブから取り出し、イオン交換水7リットルを用いて洗浄、脱水し、クラフトパルプを得た。このクラフトパルプを1000kgの水に懸濁し、5%のスラリーを調製した。このスラリーからパルプシート(水分含量5質量%)を調製し、得られた敷料を「水溶性敷料2」とした。
製造例1で作成した水溶性敷料1を馬の敷料として48時間使用した。使用後の敷料40kgと水800Lをタンクに供給し、攪拌機で離解した。離解した懸濁液にセルラーゼ溶液(ジェネンコア社製Viscamyl Flow)3L(150FPU/ml)を添加し、50℃(pH5.5)で18時間攪拌した。18時間後に攪拌を停止し、タンク内の溶液を80メッシュのスクリーンでろ過した。スクリーン上に残存する残渣の重量(絶乾重量)を測定した。
製造例2で作成した水溶性敷料2を馬の敷料として用いて、実施例1と同様の方法で試験した。
実施例1において、水溶性敷料1の代わりに敷料として稲わらを用いた以外は全て実施例1と同様の方法で試験した。
実施例1において、水溶性敷料1の代わりに敷料として麦わらを用いた以外は全て実施例1と同様の方法で試験した。
実施例1において、水溶性敷料1の代わりに敷料としておがくずを用いた以外は全て実施例1と同様の方法で試験した。
実施例1において、水溶性敷料1の代わりに敷料として新聞紙を用いた以外は全て実施例1と同様の方法で試験した。
実施例1において、水溶性敷料1の代わりに敷料として板紙を用いた以外は全て実施例1と同様の方法で試験した。
これに対して、実施例1では、糖化後の残渣重量が0.01kg以下、敷料に対する残留物(残渣)の含量が0.025%以下となり、ほぼ完全に水溶化することが可能であった。また、実施例2においても、残渣重量が0.16kg、残留物(残渣)が0.4%以下となり、廃棄物として放流可能な水溶性の条件を満たしていた。
Claims (9)
- 動物の飼育に用いる動物用敷料の廃棄処理方法であって、
水溶性の前記動物用敷料をセルラーゼによる加水分解処理により分解し、
前記加水分解処理の時間は、0.1〜150時間であり、
前記加水分解処理する際のpHは、3.5〜10.0であり、
絶乾重量1gに対して前記セルラーゼが5〜40FPU添加される
ことを特徴とする動物用敷料の廃棄処理方法。 - 前記セルラーゼがトリコデルマ属(Trichoderma)由来の場合、パルプ濃度5質量%、50℃、15〜24時間で、ほぼ完全に糖化させる
ことを特徴とする請求項1に記載の廃棄処理方法。 - 前処理として、前記動物用敷料をアルコールや次亜塩素酸や過酸化水素で滅菌してから用いる
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の廃棄処理方法。 - 前記加水分解処理による糖化に関しては、バイオエタノール製造の設備及び方式を用いる
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の廃棄処理方法。 - 前記加水分解処理後に、加水分解されない不溶性物質の含有量が20質量%以下となり、
前記動物用敷料をシンチグラフィーに使用した場合、40Bq/cm3以下である
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の廃棄処理方法。 - 前記動物用敷料は、前記加水分解処理により加水分解されるパルプを含有され、
前記パルプの含有量が、絶乾重量に対して80%以上である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の廃棄処理方法。 - 前記パルプは、アルカリ酸素脱リグニン処理されたクラフトパルプである
ことを特徴とする請求項6に記載の廃棄処理方法。 - 前記パルプは、アルカリ酸素脱リグニン処理され、漂白処理されたクラフトパルプである
ことを特徴とする請求項6に記載の廃棄処理方法。 - 前記漂白処理において、二酸化塩素漂白の後、過酸化水素漂白する
ことを特徴とする請求項8に記載の廃棄処理方法。
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