(57)【要約】      （修正有）【課題】簡素な設備においても使用可能な、有機物を安定的に効率よく肥料化する方法を提供する。【解決手段】有機物と添加剤とを混合して有機物を微生物分解する分解工程を含む肥料の製造方法。添加剤は、生分解性樹脂に酸素発生物質を分散させてなる。また、肥料化処理装置は、生分解性樹脂に対して酸素発生物質を分散させた添加剤を混合した容器を密封する手段と、前記密封された容器の内部を攪拌する手段を有することを特徴とする。【選択図】図１
2014118326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物と添加剤とを混合して前記有機物を微生物分解する分解工程を含む肥料の製造方法であって、
前記添加剤は、生分解性樹脂に酸素発生物質を分散させてなることを特徴とする肥料の製造方法。
【請求項２】
前記酸素発生物質は過酸化物であることを特徴とする、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記過酸化物は過酸化カルシウムであることを特徴とする、請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記生分解性樹脂はポリ乳酸であることを特徴とする、請求項１乃至３の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項５】
前記添加剤における、前記生分解性樹脂に対する前記酸素発生物質の重量比（酸素発生物質／生分解性樹脂）が、５／９５以上８０／２０以下の範囲にあることを特徴とする、請求項１乃至４の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項６】
生分解性樹脂に酸素発生物質を分散させてなる肥料化処理用添加剤であって、有機物を微生物分解する際に該有機物に添加されることを特徴とする肥料化処理用添加剤。
【請求項７】
前記酸素発生物質は過酸化物であることを特徴とする、請求項６に記載の肥料化処理用添加剤。
【請求項８】
前記過酸化物は過酸化カルシウムであることを特徴とする、請求項７に記載の肥料化処理用添加剤。
【請求項９】
前記生分解性樹脂はポリ乳酸であることを特徴とする、請求項６乃至８の何れか１項に記載の肥料化処理用添加剤。
【請求項１０】
前記生分解性樹脂に対する前記酸素発生物質の重量比（酸素発生物質／生分解性樹脂）が、５／９５以上８０／２０以下の範囲にあることを特徴とする、請求項６乃至８の何れか１項に記載の肥料化処理用添加剤。
【請求項１１】
請求項６乃至１０の何れか１項に記載の肥料化処理用添加剤の製造方法であって、溶融した前記生分解性樹脂に前記酸素発生物質を混合する工程を含むことを特徴とする、肥料化処理用添加剤の製造方法。
【請求項１２】
生分解性樹脂に酸素発生物質を分散させてなる組成物。
【請求項１３】
有機物を容器内で肥料化処理するにあたり、肥料化処理時には前記容器は密封されており、前記容器内に有機物と共に、生分解性樹脂に対して酸素発生物質を分散させた添加剤を混合し収納することを特徴とする肥料化処理方法。
【請求項１４】
有機物を肥料化する肥料化処理装置であって、
有機物と共に生分解性樹脂に対して酸素発生物質を分散させた添加剤を混合した容器を密封する密封手段と、前記密封手段によって密封された前記容器の内部を攪拌する攪拌手段を有することを特徴とする肥料化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、肥料の製造方法、肥料化処理用添加剤及びその製造方法、組成物、肥料化処理方法、並びに肥料化処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、生ゴミなどの有機廃棄物を発酵（熟成）させて有機肥料を得るための肥料化処理装置が知られている。好気性微生物の活動を用いた有機廃棄物の肥料化処理においては、有機廃棄物中の水分及び酸素を吸収しながら、微生物が増殖し、発酵分解が進む。旧来より用いられてきた肥料化処理方法においては、有機廃棄物を屋外に野晒しで積み上げ、時々表面と内部とを入れ替えることにより、３ヶ月から６ヶ月程度の長い期間をかけて肥料化を行っていた。
【０００３】
このような肥料化処理期間を短縮するために、肥料化処理方法が考え出されてきた。有機廃棄物を効率良く肥料化する為には、好気性微生物の活動に必要な酸素を、有機廃棄物中に供給することが望まれる。例えば特許文献１は、装置内の温度を一定に保つヒータなどを備えた家庭用又は事業用の肥料化処理装置で肥料化を行う方法に関する。特許文献１は、好気性微生物入りのおが屑若しくはチップ並びに適当な水分を含む生ゴミに、過酸化マグネシウム又は過酸化カルシウムなどの過酸化物からなる酸素供給剤を混合することを提案している。この方法では、酸素供給剤が水分と反応して酸素を発生させることにより、送風機を用いない簡易な構成で、肥料化対象物中の好気性微生物に対して酸素を供給することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１４９９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
水分と接触すると過酸化物は消費される。このため、特許文献１に記載のように有機廃棄物に過酸化物を直接混合した場合、肥料化処理条件によっては、初期段階において必要以上に早い速度で酸素供給剤が消費され、酸素が持続的に供給されないことがあった。この結果、好気性微生物の活性が低下し、好気的な発酵分解を継続的に維持することが困難となる場合があった。
【０００６】
本発明は、簡素な設備においても使用可能な、有機物を安定的に効率よく肥料化する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的を達成するために、例えば、本発明の肥料の製造方法は以下の構成を備える。すなわち、
有機物と添加剤とを混合して前記有機物を微生物分解する分解工程を含む肥料の製造方法であって、
前記添加剤は、生分解性樹脂に酸素発生物質を分散させてなることを特徴とする。
【０００８】
また、例えば、本発明の肥料化処理装置は以下の構成を備える。すなわち、
有機物と共に生分解性樹脂に対して酸素発生物質を分散させた添加剤を混合した容器を密封する密封手段と、前記密封手段によって密封された前記容器の内部を攪拌する攪拌手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
簡素な設備においても使用可能な、有機物を安定的に効率よく肥料化する方法が利用可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態に係る処理装置の内部構造を表す概略図。
【図２】一実施形態に係る処理装置の蓋部を開口した場合の内部構造を表す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。本発明の一実施形態によれば、有機物と添加剤とを混合して有機物（肥料化対象物）を微生物分解する分解工程を含む方法（以下、本実施形態に係る方法と呼ぶ）によって、有機物が肥料化処理される。
【００１２】
有機物としては、微生物による発酵分解が可能であれば特に制限されない。有機物は易分解性であることが好ましく、例えば食堂若しくは一般家庭などから排出される生ごみ、コーヒーかすなどの食物加工残渣、菜種油かすなどの有機肥料、又は、牛ふん若しくは鶏ふんなどの堆肥などが挙げられる。
【００１３】
添加剤としては、生分解性樹脂に酸素発生物質を分散させてなる組成物が用いられる。
【００１４】
生分解性樹脂とは、自然界に広く存在する微生物が産出する分解酵素により生物分解される樹脂のことを指す。好ましくは、生分解性樹脂は最終的にＣＯ２と水とに分解される。このような性質を有するのであれば、生分解性樹脂の種類は特に限定されないが、好ましくは、熱可塑性を有する生分解性樹脂が用いられる。熱可塑性樹脂とは、加熱した時に塑性流動を起こす樹脂である。このような熱可塑性樹脂は、様々な形状に成形加工する事が容易である。生分解性樹脂が熱可塑性を有することは、酸素発生物質を生分解性樹脂中に分散させることが容易となる点で好ましい。例えば熱可塑性を有する生分解性樹脂を用いて添加剤を製造する場合には、生分解性樹脂と酸素発生物質を混練してペレット化すればよい。熱可塑性を有する生分解性樹脂の例としては、ポリ乳酸、ポリコハク酸ブチル、ポリブチレンアジペート・テレフタレート、又は微生物ポリエステルなどが挙げられる。成形加工性及び取り扱い易さを考慮すると、ポリ乳酸を使用することが好ましい。
【００１５】
酸素発生物質とは、水分と反応して酸素を発生する物質のことを指す。取り扱いの容易性の点で、酸素発生物質は固体であることが好ましい。また、酸素発生物質、及び酸素発生物質が水と反応して得られる物質は、土壌及び生育物に対して無害であることが好ましい。酸素発生物質の例としては、アルカリ金属過酸化物又はアルカリ土類金属過酸化物のような、無機金属過酸化物が挙げられる。使用する際の安全性及び取り扱い易さの点で、より好ましくはアルカリ土類金属過酸化物であり、特に好ましくは過酸化カルシウムである。
【００１６】
添加剤は、生分解性樹脂に酸素発生物質を分散させてなる。添加剤中の、生分解性樹脂に対する酸素発生物質の重量比（酸素発生物質／生分解性樹脂）は、５／９５以上８０／２０以下の範囲にあることが好ましい。重量比が８０／２０以下である場合、生分解性樹脂によって酸素発生物質が十分に被覆される程度に、添加剤中の生分解性樹脂の割合が大きくなる。このため、酸素発生物質の露出表面積が小さくなり、肥料化処理の初期過程において酸素供給剤が過剰に消費されることを防ぐことができる。また、肥料化処理で用いる前に酸素発生物質と水分とが反応することが抑えられるために、取り扱い性が向上する。一方で、重量比が５／９５以上であることにより、肥料化処理のために十分な量の酸素発生物質が含まれる程度に、添加剤中の酸素発生物質の割合が大きくなる。このため、肥料化処理過程において必要な酸素を継続的かつ安定に供給することが容易となる。この重量比（酸素発生物質／生分解性樹脂）は、２０／８０以上であることがより好ましく、また、６０／４０以下であることがより好ましい。
【００１７】
添加剤は、生分解性樹脂に酸素発生物質を分散させることにより製造することができる。例えば、生分解性樹脂と酸素発生物質とを混合又は混練することにより、添加剤を製造することができる。具体的には、溶融した生分解性樹脂と酸素発生物質とを混合又は混練し、その後生分解性樹脂を固化させればよい。添加剤は、例えばペレット状に成形されることが、取り扱いの点で好ましい。
【００１８】
生分解性樹脂として熱可塑性樹脂を用いる場合には、生分解性樹脂の溶融温度以上、生分解性樹脂の分解温度未満、かつ酸素発生物質の分解温度未満の温度で、混練を行う。例えば、生分解性樹脂としてポリ乳酸を用い、酸素発生物質として過酸化カルシウムを使用する場合、１９０℃以上２００℃以下で混練を行うことが好ましい。混練装置としては特に限定されないが、例えば、ヘンシェルミキサー、バンバリーミキサー、プラベンダー、プラスチーコーダー、加圧ニーダー、一軸押出混練機、二軸押出混練機などが挙げられる。また、添加剤をペレット状に成形する場合には、ペレタイザーを用いることができる。
【００１９】
本実施形態に係る方法で有機物を肥料化する場合には、有機物と添加剤とを混合すればよい。発酵を促進するために、必要に応じて種菌などの補材を加えてもよい。有機物と添加剤とを混合して得られる混合物内では、好気性微生物が酸素を消費しながら、好気性微生物が自然に増殖し、これらの微生物から分泌される加水分解酵素により有機物が微生物分解（発酵分解）されて肥料化が進行する。
【００２０】
このように、上述の添加剤は、有機物の肥料化を促進する肥料化処理用添加剤として用いられる。この肥料化処理用添加剤は、微生物分解を促進するものであって、有機物を微生物分解する際にこの有機物に添加される。
【００２１】
添加剤の添加量は、好気的な環境が維持された状態で有機物の発酵分解が進行するのであれば、特に限定されない。経済性や取り扱い易さなどを考慮すると、有機物及び添加剤を含む混合物全体に対して、酸素発生物質の量が５重量％以上２０重量％以下となるように、添加剤を添加することが好ましい。
【００２２】
また、好気性微生物が増殖しやすいように混合物の含水率を適切に調整することが好ましい。混合物の状態に応じて、好気的な環境が維持できるように含水率を調整することが好ましく、例えば、３０％以上６０％以下の範囲で含水率を調整することが望ましい。
【００２３】
発酵分解中には、混合物を攪拌することが好ましい。攪拌の頻度は、混合物の温度、酸素濃度、又は二酸化炭素濃度などのデータに基づいて、総合的に判断して決定することが好ましい。攪拌は所定時間ごとに行われてもよく、例えば２時間ごとに行ってもよい。
【００２４】
本実施形態に係る方法によれば、混合物に含まれる水分、及び肥料化処理中に発生する発酵熱により、混合物中に高温、高湿度の環境が生じる。このような環境下においては、添加剤を構成する生分解性樹脂は、表面から加水分解及び微生物分解されるために、体積を減少させながら形状が徐々に崩壊する。生分解性樹脂の分解に伴い、生分解性樹脂中に分散していた酸素発生物質は生分解性樹脂の表面に露出し、水分と接触し反応することで酸素を発生する。こうして発生した酸素は、混合物中に生息する好気性微生物の活動を促進する。
【００２５】
このように、本実施形態に係る方法によれば、酸素発生物質から生じた酸素により、好気性微生物の活動に適した環境が維持される。このために、送風機などを用いて、有機物を含む混合物に対して物理的に外気を供給することは必須ではない。したがって、本実施形態に係る方法によれば、送風機を用いない簡易な構成を用いる場合であっても好気性微生物による発酵分解を安定して維持することが可能となり、発酵分解に要する電力などのエネルギーを節約することができる。
【００２６】
また、本実施形態のように、生分解性樹脂に酸素発生物質を分散させてなる添加剤を用いる場合、従来のように酸素発生物質を有機物に直接混合する場合と比較して、特に肥料化処理の初期過程における必要以上の酸素発生物質の消費が抑えられる。このため、肥料化処理過程において必要な酸素が継続的かつ安定に供給されうる。この結果、有機物の分解が促進され、これを効率良く肥料化させることができる。
【００２７】
また、従来用いられていた過酸化物は消防法において危険物第１類第２種酸化性固体に指定されている。その為、安全上の問題から、過酸化物は焼石膏などの鉱物質と混合されて上市されており、過酸化物の含有率は１６％程度となっていることが多い。このために、必要な過酸化物の５倍以上の重量の鉱物質を有機廃棄物に投入する必要があった。しかしながら鉱物質そのものは好気性微生物による有機廃棄物の発酵分解において不必要なものであり、鉱物質は得られた肥料化処理物中に残留する。このように過剰に鉱物質を含んだ肥料化処理物は、有機肥料の品質の観点において必ずしも好ましいものではなかった。
【００２８】
さらに、上市されている過酸化物は通常粉体状であり、粉体が飛散して肥料化処理装置周辺を汚染すること、及び粉体を人が吸入することによる人体への影響などの、作業上の課題があった。
【００２９】
この点について、本実施形態のように生分解性樹脂に酸素発生物質を分散させてなる添加剤は、従来のように鉱物質を添加しなくても、安全に取り扱うことが可能である。また、この添加剤は容易にペレット化することができ、粉体状の過酸化物と比較して飛散しにくいという利点を有する。また、肥料化処理過程において生分解性樹脂は、加水分解反応及び好気性微生物の作用により分解される。このため、従来用いられていた鉱物質とは異なり、生分解性樹脂は有機廃棄物の発酵分解により得られた有機肥料中に残留しにくいため、得られた有機肥料の品質が向上しうる。
【００３０】
図１，２は、本実施形態に係る方法において好ましく用いられる、有機物肥料化装置（以下、本実施形態に係る肥料化装置と呼ぶ）を表す。図１は、肥料化装置の内部構造を表す概略図であり、図２は、肥料化装置の蓋部を開口した場合の内部構造を表す概略図である。本実施形態に係る肥料化装置は、有機物と添加剤とを含む混合物を収容し、微生物による分解（発酵）処理を行う。
【００３１】
図１，２に示すように、本実施形態に係る肥料化装置は、処理容器１と攪拌ユニット６〜８とを備える。処理容器１は、有機物と添加剤とを含む混合物を収容（収納）する。この混合物は、好気性微生物と、好気性微生物の活動に適した量の水分とを、さらに含んでいる。そして、処理容器１内において、生分解性プラスチックが分解される。攪拌ユニット６〜８は、処理容器１内に投入された混合物を攪拌する。
【００３２】
図２に示すように、処理容器１は、本体容器２と、本体容器２の上方開口部を開閉する蓋部３とを備え、混合物が分解される空間を有する。また、処理容器１の内部を保温するために、本体容器２の外周面は断熱材４によって覆い包まれている。蓋部３は、本体容器２の上方開口部に重なり合うように形成されている。本体容器２と蓋部３との間にはヒンジ（不図示）が取り付けられており、蓋部３は本体容器２の上方開口部を開閉することができる。蓋部３の外周部もまた、本体容器２と同様に、断熱材４によって覆い包まれている。
【００３３】
断熱材４の材料は、微生物の活動により発生した発酵熱の放散を最小限に抑え、混合物の温度を適切に維持することが可能であれば特に制限はなく、既知の断熱材を使用することができる。断熱材４の材料としては、例えば、グラスウール、ロックウール、セラミックシート、発泡スチロール、又はポリエチレンフォームなどを使用することが可能である。
【００３４】
処理容器１と外部との間の空気の流通を阻止し、処理容器内の熱及び水分を外部に漏らさないようにするために、蓋部３は、本体容器２の開口部と重なり合う外周部分に、本体容器２と蓋部３との間を密閉する構造を有する。すなわち、蓋部３は、本体容器２の密封手段として機能する。この密閉可能な構造は、例えばゴムなどのシール材５でありうる。本体容器２の開口縁部と接触する蓋部３の外周部分にシール材５を設けることにより、処理容器１の密閉性が確保されうる。このように処理容器１は密閉性を有するため、本実施形態に係る処理容器を用いて混合物を発酵分解する場合、混合物中の水分は蒸発しても処理容器外に排出されない。このために、本実施形態に係る処理容器は、水分を内部に供給する散水手段を有さなくてもよく、簡素な構造となりうる。
【００３５】
上述のように、本実施形態に係る肥料化装置はさらに、処理容器１内の混合物を攪拌する攪拌ユニット６〜８を備える。攪拌ユニットは、駆動回転軸６と、モータ７と、攪拌羽根８とを備える。駆動回転軸は、処理容器１の底壁を貫通しており、処理容器１の底壁に配設された軸受け（不図示）により回転自在に固定されている。モータ７は、駆動回転軸６の一方端部に固定されており、モータ７を駆動することにより駆動回転軸６が回転するする。駆動回転軸６にはさらに、駆動回転軸６の径方向に延びる攪拌羽根８が複数取り付けられている。攪拌羽根８は、駆動回転軸６の回転に従い、処理容器１の内部で回転する。攪拌羽根８の回転によって、処理容器１内の混合物は所定の頻度で攪拌される。上述のように、攪拌の頻度は混合物の温度、酸素濃度、又は二酸化炭素濃度などのデータに基づいて制御されることが好ましい。本実施形態に係る肥料化装置は、これらのデータを測定する測定部（不図示）をさらに備えていてもよい。
【００３６】
本実施形態に係る肥料化装置を用いて肥料化処理を行う場合の処理を以下に説明する。まず、図２のように処理容器１の蓋部３を開けて、有機物と添加剤とを投入するとともに、必要に応じて種菌などの補材を加える。次に、攪拌ユニットを駆動することにより、処理容器１内の有機物と添加剤とを混合する。混合は、蓋部３を開けたまま行ってもよいし、蓋部３を閉めてから行ってもよい。そして、蓋部３を閉めたまま、適宜攪拌を行いながら放置することにより、有機物を発酵分解することができる。
【００３７】
本実施形態に係る肥料化装置は上述のように肥料化処理時に密封されており、水分が混合物から外部へと蒸散することが抑えられ、適切な水分状態が保たれる。このような肥料化装置内で、水分量を適切に調整された有機物と添加剤とを混合することにより、湿度が高く好気的な環境を維持しながら有機物の発酵分解を進めることができる。本実施形態に係る肥料化装置を用いる場合には、送風機を用いない簡易な構成であっても、好気性微生物の活動に適した環境を維持し、好気性微生物による発酵分解を安定して維持することが可能となる。
【符号の説明】
【００３８】
１  処理容器
２  本体容器
３  蓋部
４  断熱材
５  シール材
６  駆動回転軸
７  モータ
８  攪拌羽根
９  添加剤
【図１】
2014118326.tif 000003
【図２】
2014118326.tif 000004