(57)【要約】【課題】バイオマス原料からエタノールを生成するとともに、廃棄物を有効活用する。【解決手段】本発明の一態様による製造工場は、物品を製造する製造工場であって、セルロース及びリグニンを含むバイオマス原料に対して、輻射線照射処理、音波処理、熱分解処理、酸化処理、又は中和処理を行い、前記バイオマス原料からリグニンを分離する第１処理部と、リグニンが分離された前記バイオマス原料に対してバイオ反応処理を行い、エタノール及び第１廃棄物を生成する第２処理部と、前記第１廃棄物に対してメタン発酵処理を行い、メタンガス及び第２廃棄物を生成する第３処理部と、を備える。この製造工場では、前記エタノール及び前記第２廃棄物を用いて物品が製造される。また、前記メタンガスが工場内設備の動力燃料となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品を製造する製造工場であって、
セルロース及びリグニンを含むバイオマス原料に対して、輻射線照射処理、音波処理、熱分解処理、酸化処理、又は中和処理を行い、前記バイオマス原料からリグニンを分離する第１処理部と、
リグニンが分離された前記バイオマス原料に対してバイオ反応処理を行い、エタノール及び第１廃棄物を生成する第２処理部と、
前記第１廃棄物に対してメタン発酵処理を行い、メタンガス及び第２廃棄物を生成する第３処理部と、
を備え、
前記エタノール及び前記第２廃棄物を用いて物品を製造し、
前記メタンガスを工場内設備の動力燃料とする製造工場。
【請求項２】
セルロース及びリグニンを含むバイオマス原料に対して、輻射線照射処理、音波処理、熱分解処理、酸化処理、又は中和処理を行い、前記バイオマス原料からリグニンを分離する工程と、
リグニンが分離された前記バイオマス原料に対してバイオ反応処理を行い、エタノール及び第１廃棄物を生成する工程と、
前記エタノールを用いて作られた合成樹脂フィルムを用いて包材を作製する工程と、
前記包材から包装袋を作製する工程と、
前記第１廃棄物に対してメタン発酵処理を行い、メタンガス及び第２廃棄物を生成する工程と、
前記第２廃棄物に対してバイオ反応処理を行い、有機肥料を生成する工程と、
生成された前記有機肥料を前記包装袋に充填して肥料包装品を作製する工程と、
を備える肥料包装品の製造方法。
【請求項３】
前記バイオマス原料から分離されたリグニンを前記第１廃棄物に混入させることを特徴とする請求項２に記載の肥料包装品の製造方法。
【請求項４】
前記エタノールに対して化学反応を行い、合成樹脂を生成する工程と、
前記合成樹脂から前記合成樹脂フィルムを生成する工程と、
をさらに備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の肥料包装品の製造方法。
【請求項５】
前記包材に対し画像又は文字を印刷する工程と、
ヒータを用いて印刷後の包材を乾燥する工程と、
をさらに備え
前記ヒータは前記メタンガスを燃料として使用することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の肥料包装品の製造方法。
【請求項６】
ヒータを用いて前記有機肥料を乾燥させる工程をさらに備え、
前記ヒータは前記メタンガスを燃料として使用することを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の肥料包装品の製造方法。
【請求項７】
前記合成樹脂はポリエチレン樹脂又はポリエチレンテレフタレート樹脂であることを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の肥料包装品の製造方法。
【請求項８】
セルロース及びリグニンを含むバイオマス原料に対して、輻射線照射処理、音波処理、熱分解処理、酸化処理、又は中和処理を行い、前記バイオマス原料からリグニンを分離する第１処理部と、
リグニンが分離された前記バイオマス原料に対してバイオ反応処理を行い、エタノール及び第１廃棄物を生成する第２処理部と、
前記エタノールを用いて作られた合成樹脂フィルムを用いて包材を作製する包材作製部と、
前記包材から包装袋を作製する包装袋作製部と、
前記第１廃棄物に対してメタン発酵処理を行い、メタンガス及び第２廃棄物を生成する第３処理部と、
前記第２廃棄物に対してバイオ反応処理を行い、有機肥料を生成する第４処理部と、
生成された前記有機肥料を前記包装袋に充填して肥料包装品を作製する充填部と、
を備える肥料包装品の製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマス原料から物品を製造する製造工場、バイオマス原料から肥料包装品を製造する製造方法及び製造システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
動植物などから生まれた生物資源であるバイオマスがエネルギー利用されている。エネルギーになるバイオマスの種類としては、例えば木材、海藻、生ごみ、紙、動物の糞尿、プランクトンなどの有機物がある。バイオマスエネルギーは二酸化炭素の発生が少ない自然エネルギーであり、化石燃料に代わるエネルギー源として期待されている。
【０００３】
例えば、バイオマスからセルロースを抽出し、このセルロースを用いてエタノールを製造する方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４７９６６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、バイオマスからエタノールを製造する過程で生成される廃棄物については、工場内で有効に活用されていなかった。
【０００６】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、バイオマス原料からエタノールを生成するとともに、廃棄物を有効活用できる製造工場、肥料包装品の製造方法及び製造システム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】
本発明の一態様による製造工場は、物品を製造する製造工場であって、セルロース及びリグニンを含むバイオマス原料に対して、輻射線照射処理、音波処理、熱分解処理、酸化処理、又は中和処理を行い、前記バイオマス原料からリグニンを分離する第１処理部と、リグニンが分離された前記バイオマス原料に対してバイオ反応処理を行い、エタノール及び第１廃棄物を生成する第２処理部と、前記第１廃棄物に対してメタン発酵処理を行い、メタンガス及び第２廃棄物を生成する第３処理部と、を備え、前記エタノール及び前記第２廃棄物を用いて物品を製造し、前記メタンガスを工場内設備の動力燃料とするものである。
【０００８】
本発明の一態様による肥料包装品の製造方法は、セルロース及びリグニンを含むバイオマス原料に対して、輻射線照射処理、音波処理、熱分解処理、酸化処理、又は中和処理を行い、前記バイオマス原料からリグニンを分離する工程と、リグニンが分離された前記バイオマス原料に対してバイオ反応処理を行い、エタノール及び第１廃棄物を生成する工程と、前記エタノールを用いて作られた合成樹脂フィルムを用いて包材を作製する工程と、前記包材から包装袋を作製する工程と、前記第１廃棄物に対してメタン発酵処理を行い、メタンガス及び第２廃棄物を生成する工程と、前記第２廃棄物に対してバイオ反応処理を行い、有機肥料を生成する工程と、生成された前記有機肥料を前記包装袋に充填して肥料包装品を作製する工程と、を備えるものである。
【０００９】
本発明の一態様による肥料包装品の製造システムは、セルロース及びリグニンを含むバイオマス原料に対して、輻射線照射処理、音波処理、熱分解処理、酸化処理、又は中和処理を行い、前記バイオマス原料からリグニンを分離する第１処理部と、リグニンが分離された前記バイオマス原料に対してバイオ反応処理を行い、エタノール及び第１廃棄物を生成する第２処理部と、前記エタノールを用いて作られた合成樹脂フィルムを用いて包材を作製する包材作製部と、前記包材から包装袋を作製する包装袋作製部と、前記第１廃棄物に対してメタン発酵処理を行い、メタンガス及び第２廃棄物を生成する第３処理部と、前記第２廃棄物に対してバイオ反応処理を行い、有機肥料を生成する第４処理部と、生成された前記有機肥料を前記包装袋に充填して肥料包装品を作製する充填部と、を備えるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、バイオマス原料からエタノールを生成するとともに、廃棄物を有効活用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る肥料包装品製造システムの概略構成図。
【図２】変形例による肥料包装品製造システムの概略構成図。
【図３】変形例による肥料包装品製造システムの概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は本実施形態に係る肥料包装品製造システムの概略構成図である。図１に示すように、肥料包装品製造システムは、電子線処理部１０２、第１バイオ反応処理部１０４、化学反応処理部１０６、加工部１０８、包材作製部１１０、包装袋作製部１１６、メタン発酵処理部１２０、第２バイオ反応処理部１２２、ヒータ１２４、及び充填部１２６を備えている。
【００１４】
電子線処理部（第１処理部）１０２は、セルロース及びリグニンを含むバイオマス原料に対して電子線を照射し、バイオマス原料からセルロースを取り出すとともに、リグニンを分離する。
【００１５】
取り出されたセルロースは、第１バイオ反応処理部１０４に供給される。なお、電子線照射により、取出されたセルロースがオリゴ酸に分解されていてもよい。この場合、オリゴ酸が第１バイオ反応処理部１０４に供給される。
【００１６】
分離されたリグニンはメタン発酵処理部１２０に供給される。
【００１７】
バイオマス原料には例えば竹を用いることができる。電子線処理部１０２で電子線を照射する前に、竹を粉砕して微細粉末にすることが好ましい。
【００１８】
セルロースだけでなく、バイオマス原料に含まれるヘミセルロースを電子線処理部１０２から第１バイオ反応処理部１０４へ供給してもよい。
【００１９】
第１バイオ反応処理部（第２処理部）１０４は、電子線処理部１０２から供給されたセルロース（又はオリゴ酸）からエタノールを生成する。例えば、第１バイオ反応処理部１０４は、セルロースにセルラーゼを加えて、セルロースのグリコシド結合を加水分解し、グルコースを生成する。そして、このグルコースを、イースト菌などの菌（酵母）を用いて発酵させ、エタノールを生成する。
【００２０】
第１バイオ反応処理部１０４で生成されたエタノールは化学反応処理部１０６に供給される。また、第１バイオ反応処理部１０４でエタノール生成に伴い発生した廃棄物（第１廃棄物）は、メタン発酵処理部１２０に供給される。この廃棄物には、例えば未反応のセルロースや、エタノール生成に利用した菌などが含まれている。
【００２１】
化学反応処理部１０６は、第１バイオ反応処理部１０４から供給されたエタノールを用いて合成樹脂を生成する。例えば、化学反応処理部１０６は、脱水反応によりエタノールからエチレンを生成する。そして、エチレンを重合させてポリエチレン樹脂を生成する。生成された合成樹脂は加工部１０８に供給される。なお、合成樹脂を生成する際に、エタノール由来の成分とは異なる成分を添加してもよい。
【００２２】
加工部１０８は、化学反応処理部１０６から供給された合成樹脂から合成樹脂フィルムを生成する。例えば、加工部１０８は、合成樹脂に対して、押出成型、カレンダー成型、又は延伸等の加工を行い、合成樹脂フィルムを生成する。例えば、加工部１０８は、ポリエチレン樹脂からポリエチレン樹脂フィルムを生成する。加工部１０８で生成された合成樹脂フィルムは、包材作製部１１０に供給される。
【００２３】
包材作製部１１０は、加工部１０８で生成された合成樹脂フィルムから包材を作製する。この包材は、後述する有機肥料を充填する包装袋の材料となるものである。包材作製部１１０は、合成樹脂フィルムに対して文字や画像を印刷する印刷部１１２と、文字や画像が印刷された合成樹脂フィルムを乾燥させるヒータ１１４とを備えている。印刷部１１２は、例えばグラビア印刷を行う。合成樹脂フィルムに対して文字や画像を印刷し、乾燥させることで、包材が作製される。包材作製部１１０で作製された包材は包装袋作製部１１６に供給される。
【００２４】
包装袋作製部１１６は、包材作製部１１０で作製された包材を用いて、後述する有機肥料が充填される包装袋を作製する。例えば、包装袋作製部１１６は、包材を所定のサイズに加工し、所定箇所を接着させて包装袋を作製する。
【００２５】
メタン発酵処理部（第３処理部）１２０は、電子線処理部１０２でバイオマス原料から分離されたリグニンや、第１バイオ反応処理部１０４でエタノール生成に伴い発生した廃棄物に対し、メタン菌を用いてメタン発酵処理を行い、メタンガスを生成する。
【００２６】
生成されたメタンガスは、例えば、ヒータ１１４や、後述するヒータ１２４の燃料として利用される。また、このメタンガスを、肥料包装品製造システムが設置される工場の空調設備などの燃料に利用してもよい。
【００２７】
メタン発酵処理部１２０においてメタンガスの生成に伴い発生する廃棄物（第２廃棄物）は、第２バイオ反応処理部１２２に供給される。この廃棄物には、例えば、メタン菌や、メタン菌により分解されなかったリグニンなどが含まれる。
【００２８】
第２バイオ反応処理部（第４処理部）１２２は、メタン発酵処理部１２０から供給された廃棄物から有機肥料（コンポスト）を生成する。例えば、納豆菌などの菌（微生物）を利用して廃棄物を分解する。生成された有機肥料にカビを添加してもよい。第２バイオ反応処理部１２２で生成された有機肥料は、ヒータ１２４に供給される。
【００２９】
ヒータ１２４は、第２バイオ反応処理部１２２で生成された有機肥料を乾燥させる。乾燥後の有機肥料は充填部１２６に供給される。なお、有機肥料の乾燥処理が不要な場合は、ヒータ１２４は省略してもよい。
【００３０】
充填部１２６は、ヒータ１２４により乾燥された有機肥料を、包装袋作製部１１６で作製された包装袋に充填して肥料包装品を作製する。
【００３１】
このように、本実施形態では、バイオマス原料からエタノールを生成し、このエタノールを用いて合成樹脂を生成できる。さらに、生成された合成樹脂を加工して合成樹脂フィルムを生成し、この合成樹脂フィルムから包装袋を作製できる。また、エタノール生成に伴い発生する廃棄物から、メタンガスを生成する。さらに、メタンガス生成に伴い発生する廃棄物から有機肥料を生成する。そのため、バイオマス原料から、有機肥料を包装する包材の原料となるエタノールを生成するとともに、廃棄物を有機肥料として有効活用することができる。
【００３２】
また、本実施形態によれば、バイオマス原料から、有機肥料と、この有機肥料を包装する包装袋（包材）とを１つの製造システム、すなわち同じ工場内で製造することができる。そのため、有機肥料や包装袋（包材）を運搬するコスト、及び運搬に伴う二酸化炭素の発生を抑制することができる。また、ヒータ１１４、１２４や工場設備の燃料となるメタンガスも同一の製造システム、すなわち同じ工場内でバイオマス原料から製造することができ、メタンガスを運搬するコスト、及び運搬に伴う二酸化炭素の発生を抑制することができる。
【００３３】
図２に示すように、肥料包装品製造システムから化学反応処理部１０６を省略してもよい。例えば、第１バイオ反応処理部１０４で生成されたエタノールを外部装置へ運搬し、外部装置にてエタノールから合成樹脂を生成する。外部装置で生成された合成樹脂は、加工部１０８に供給される。
【００３４】
また、図３に示すように、肥料包装品製造システムから化学反応処理部１０６及び加工部１０８を省略してもよい。例えば、第１バイオ反応処理部１０４で生成されたエタノールを外部装置へ運搬し、外部装置にてエタノールから合成樹脂を生成する。さらに、外部装置において合成樹脂から合成樹脂フィルムを生成する。外部装置で生成された合成樹脂フィルムが包材作製部１１０に供給される。
【００３５】
上記実施形態では、合成樹脂としてポリエチレン樹脂を生成する例について説明したが、生成される合成樹脂はこれに限定されない。例えば、化学反応処理部１０６が、エタノールからポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂を生成してもよい。ＰＥＴ樹脂を生成する場合、化学反応処理部１０６は、モノエチレングリコール及び精製テレフタル酸を用いて、エタノールからＰＥＴ樹脂を生成する。加工部１０８は、ＰＥＴ樹脂からＰＥＴ樹脂フィルムを生成する。
【００３６】
上記実施形態では、バイオマス原料起源の合成樹脂フィルムを用いて包材を作製したが、加工部１０８において、化学反応処理部１０６から供給された合成樹脂を用いて生成した合成樹脂フィルムと、バイオマス原料起源でない樹脂フィルムとをラミネートしてもよい。バイオマス原料起源でない樹脂フィルムとしては、例えば、ポリプロピレンフィルム、ナイロンフィルム、アルミ箔、蒸着アルミ付きフィルムなどが挙げられる。このようなバイオマス原料起源でない樹脂フィルムをラミネートすることで、包材の強度や防水性等を向上させることができる。
【００３７】
上記実施形態では、バイオマス原料として竹を用いる例について説明したが、バイオマス原料はこれに限定されない。例えば、バイオマス原料として、紙、紙産物、紙廃棄物、木材、おがくず、草、もみ殻、綿、麻、藁、トウモロコシ、海藻などを用いることができる。
【００３８】
また、上記実施形態では、バイオマス原料に対して電子線を照射してセルロールを取り出していたが、電子線でなく、ガンマ線、紫外線等の輻射線を照射してもよい。また、バイオマス原料に対して、音波処理、熱分解処理、酸化処理、又は中和処理を行ってセルロースを取り出してもよい。
【００３９】
上記実施形態に係る肥料包装品製造システムでは、バイオマス原料からエタノールを生成し、このエタノールを用いて生成された合成樹脂フィルムから包装袋を作製し、エタノール生成の際に発生する廃棄物を用いてメタンガスを生成し、メタンガス生成の際に発生する廃棄物を用いて有機肥料を生成し、有機肥料を包装袋に充填して肥料包装品を製造していたが、廃棄物を用いて生成されたメタンガスを、このような物品の製造システムが構築される製造工場のあらゆる設備の動力燃料としてもよい。
【００４０】
例えば、肥料包装品製造システムの構成要素となる機器だけでなく、他のＦＡ（Factory Automation）機器、空調設備、照明設備等の、工場内のあらゆる設備の動力燃料を、バイオマス原料からエタノールを生成する際に発生する廃棄物を用いて作られたメタンガスとする。
【００４１】
このように、バイオマス原料から物品を製造するとともに、バイオマス原料起源のメタンガスを工場設備の動力燃料とすることで、商用電源等の外部からのエネルギー供給を最小限に抑えた製造工場を実現することができる。また、化石燃料を利用する場合に比べ、二酸化炭素の発生が少なくなり、環境に優しい製造工場を実現することができる。
【００４２】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１０２  電子線処理部
１０４  第１バイオ反応処理部
１０６  化学反応処理部
１０８  加工部
１１０  包材作製部
１１２  印刷部
１１４  ヒータ
１１６  包装袋作製部
１２０  メタン発酵処理部
１２２  第２バイオ反応処理部
１２４  ヒータ
１２６  充填部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2014205121.tif 000005