(57)【要約】【課題】使用済みおむつ等の使用済み吸収性物品から糖化液を生産する簡便な方法を提供する。【解決手段】パルプ繊維を含む吸収体および非セルロース系の液透過性の表面材を有する使用済み吸収性物品から糖化液を生産するために、使用済み吸収性物品を、分解せずにそのまま、セルラーゼを含む糖化酵素溶液に浸漬する。使用済み吸収性物品中のパルプ繊維はセルラーゼにより糖化し、糖化液が生成する。生成した糖化液は、液透過性の表面材を通って使用済み吸収性物品の外に浸出するので、外形を維持したままの使用済み吸収性物品から糖化液を容易に分離し回収することができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルプ繊維を含む吸収体および非セルロース系の液透過性の表面材を有する使用済み吸収性物品から糖化液を生産する方法であって、該方法が、使用済み吸収性物品をセルラーゼを含む糖化酵素溶液に浸漬し、糖化液を生成させる工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
糖化酵素溶液に浸漬する工程の前に、使用済み吸収性物品を水蒸気により処理する工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
糖化酵素溶液のｐＨが３〜６であることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
糖化酵素溶液が水溶性マグネシウム塩を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
糖化酵素溶液に浸漬する工程において、使用済み吸収性物品を少なくとも１回加圧して収縮させた後、加圧を止めて嵩を回復させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
糖化酵素溶液に浸漬する工程によって得られた生成混合物を、糖化液と使用済み吸収性物品の残渣とに分離する工程をさらに含む請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
使用済み吸収性物品の残渣を乾燥する工程をさらに含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
使用済み吸収性物品がプラスチックフィルムを含み、かつ前記方法が、乾燥した使用済み吸収性物品の残渣からプラスチックフィルムを分離する工程をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
プラスチックフィルムを分離した後の使用済み吸収性物品の残渣から、使用済み吸収性物品の残りの構成素材を回収する工程をさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
吸収性物品が、紙おむつ、尿取りパッド、ベッドシーツ、生理用ナプキンおよびペットシーツからなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルプ繊維を含む吸収体および非セルロース系の液透過性の表面材を有する使用済み吸収性物品から糖化液を生産する方法に関する。より具体的には、本発明は、紙おむつ等の使用済み吸収性物品に含まれるパルプ繊維を糖化し、グルコースを含む糖化液を得る方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙おむつ等の吸収性物品は、通常、パルプ繊維および高吸水性ポリマーを含む吸収体と、それを包む不織布やプラスチックフィルムなどの外包体とからなる。これらの吸収性物品は、使用後は廃棄され焼却処分されているが、近年、環境面への配慮から、吸収性物品を構成する素材を回収し再資源化することが検討されている。たとえば、使用済み吸収性物品に含まれるパルプ繊維を酵素で糖化してグルコースを含む糖化液を得ようとする試みがある。しかし、吸収性物品には、パルプ繊維とともに高吸水性ポリマーが含まれるが、高吸水性ポリマーの分離除去は容易ではなく、使用済み吸収性物品を糖化原料として使用するのに問題があった。
【０００３】
この問題を解決するために、たとえば、特許文献１は、高吸水性ポリマーを含むセルロース含有廃棄物を離解する工程、少なくともセルラーゼを含む酵素でセルロース含有廃棄物を処理してグルコースを含む糖化液を得る工程、糖化液に塩化カルシウムを添加して攪拌し、高吸水性ポリマーを塩析させる工程、塩析させた高吸水性ポリマーを除去する工程、を有する、セルロース含有廃棄物の糖化方法を開示している。この方法によれば、糖化液から高吸水性ポリマーおよびその他の異物（プラスチックフィルム、不織布）の除去を容易とし、特に紙おむつ等のような高吸水性ポリマーを含んでいる使用済み吸収性物品を原料とする場合において、糖化液からの高吸水性ポリマーの除去を容易にし、異物分離時の効率を高め、セルラーゼによる糖化の原料となるセルロースのロスを少なくすることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２０２０２１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、特許文献１の方法は、セルロース含有廃棄物から糖化液を得るために、使い捨ておむつ等の高吸水性ポリマーを含むセルロース含有廃棄物を離解する工程、セルロースを糖化する工程、糖液に塩化カルシウムを添加して高吸水性ポリマーを塩析させる工程、塩析させた高吸水性ポリマーを除去する工程を有し、糖化後に分離が困難な高吸水性ポリマーを塩析させて除去するために、多量の塩化カルシウムを添加しなければならず、また、セルロース含有廃棄物も離解してしまうため、セルロース以外の細分化された異物（プラスチックフィルム、不織布）も糖化液から適切に回収しなければならず、分離するための設備や複雑な条件設定が要求される工程が必要になっている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、高吸水性ポリマーを含むセルロース含有吸収体を、表面材（表面シート）と防漏材（裏面シート）で封入した構成の使用済み吸収性物品を、分解せずにそのまま、セルロースを糖化する酵素溶液へ浸漬することで、糖化液のみが表面材を通過し、高吸水性ポリマーを含む製品由来の非糖化物は表面材と防漏材との間に残るため、糖化液とそれ以外の異物を効率よく分離することが可能となることを見いだし、本発明を完成した。
【０００７】
本発明は、パルプ繊維を含む吸収体および非セルロース系の液透過性の表面材を有する使用済み吸収性物品から糖化液を生産する方法であって、該方法が、使用済み吸収性物品をセルラーゼを含む糖化酵素溶液に浸漬し、糖化液を生成させる工程を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明は、次の態様を含む。
［１］パルプ繊維を含む吸収体および非セルロース系の液透過性の表面材を有する使用済み吸収性物品から糖化液を生産する方法であって、該方法が、使用済み吸収性物品をセルラーゼを含む糖化酵素溶液に浸漬し、糖化液を生成させる工程を含むことを特徴とする方法。
［２］糖化酵素溶液に浸漬する工程の前に、使用済み吸収性物品を水蒸気により処理する工程をさらに含む［１］に記載の方法。
［３］糖化酵素溶液のｐＨが３〜６であることを特徴とする［１］または［２］に記載の方法。
［４］糖化酵素溶液が水溶性マグネシウム塩を含むことを特徴とする［１］〜［３］のいずれかに記載の方法。
［５］糖化酵素溶液に浸漬する工程において、使用済み吸収性物品を少なくとも１回加圧して収縮させた後、加圧を止めて嵩を回復させることを特徴とする［１］〜［４］のいずれかに記載の方法。
［６］糖化酵素溶液に浸漬する工程によって得られた生成混合物を、糖化液と使用済み吸収性物品の残渣とに分離する工程をさらに含む［１］〜［５］のいずれかに記載の方法。
［７］使用済み吸収性物品の残渣を乾燥する工程をさらに含む［６］に記載の方法。
［８］使用済み吸収性物品がプラスチックフィルムを含み、かつ前記方法が、乾燥した使用済み吸収性物品の残渣からプラスチックフィルムを分離する工程をさらに含むことを特徴とする［７］に記載の方法。
［９］プラスチックフィルムを分離した後の使用済み吸収性物品の残渣から、使用済み吸収性物品の残りの構成素材を回収する工程をさらに含む［８］に記載の方法。
［１０］吸収性物品が、紙おむつ、尿取りパッド、ベッドシーツ、生理用ナプキンおよびペットシーツからなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする［１］〜［９］のいずれかに記載の方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の方法は、使用済み吸収性物品を、分解せずにそのまま、セルラーゼを含む糖化酵素溶液に浸漬する。使用済み吸収性物品中のパルプ繊維はセルラーゼにより糖化し、糖化液が生成する。生成した糖化液は、液透過性の表面材を通って使用済み吸収性物品の外に浸出するので、外形を維持したままの使用済み吸収性物品から糖化液を容易に分離し回収することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、パルプ繊維を含む吸収体および非セルロース系の液透過性の表面材を有する使用済み吸収性物品から糖化液を生産する方法である。
【００１１】
吸収性物品としては、パルプ繊維を含む吸収体および非セルロース系の液透過性の表面材を有するものであれば、特に限定されるものではなく、紙おむつ、尿取りパッド、ベッドシーツ、生理用ナプキン、ペットシーツ等を例示することができる。これらの吸収性物品は、通常、液透過性の表面材と、防漏材（液不透過性の裏面シート）と、表面材と防漏材との間に配置された吸収体からなり、吸収体はパルプ繊維および高吸水性ポリマーを含む。
【００１２】
パルプ繊維としては、特に限定するものではないが、フラッフ状パルプ繊維、化学パルプ繊維等を例示することができる。
【００１３】
液透過性の表面材としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル等の合成繊維の不織布、合成繊維とセルロース系繊維とからなる不織布、開孔を有するプラスチックフィルム（たとえばポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエステルフィルム）等を挙げることができる。液透過性の表面材は、非セルロース系である必要がある。ここで、非セルロース系の表面材とは、表面材を構成する素材の５０質量％超が非セルロース系の素材であるような表面材をいう。すなわち、非セルロース系の表面材は、５０質量％未満のセルロース系の素材を含んでいてもよい。たとえば、７０質量％の合成繊維と３０質量％のセルロース繊維からなる不織布は非セルロース系の表面材であり、セルロース繊維のみからなる不織布は非セルロース系の表面材ではない。表面材中のセルロース系の素材の含有量が多すぎると、使用済み吸収性物品をセルラーゼを含む糖化酵素溶液に浸漬したときに、表面材も溶解し、使用済み吸収性物品の内容物が糖化酵素溶液に流出し、糖化液と非糖化異物とを容易に分離するという本発明の効果を奏することができない虞がある。
【００１４】
防漏材としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル等からなるプラスチックフィルム、合成繊維からなる不透水性不織布等が挙げられる。
【００１５】
高吸水性ポリマーとは、ＳＡＰとも呼ばれ、水溶性高分子が適度に架橋された三次元網目構造を有するもので、数百倍〜千倍の水を吸収するが本質的に水不溶性であり、一旦吸収された水は多少の圧力を加えても離水しないものであり、たとえば、アクリル酸系、デンプン系、アミノ酸系の粒子状または繊維状のポリマーを例示することができる。
【００１６】
本発明の方法は、使用済み吸収性物品をセルラーゼを含む糖化酵素溶液に浸漬し、糖化液を生成させる工程（以下単に「糖化工程」ともいう。）を含む。
【００１７】
糖化酵素としては少なくともセルラーゼを含むものを使用する。セルラーゼは特に限定されないが、たとえば、トリコデルマ属、アスペルギルス属、アクレモニウム属等の微生物が生産する加水分解能の高いセルラーゼを用いることが好ましい。なかでも、アクレモニウム属由来のセルラーゼには、リグニン存在下であっても非常に高い加水分解能を有するものが見出されていることから、これを用いることが特に好ましい。また、セルラーゼには、セルロース鎖をランダムに切断していくエンドグルカナーゼと、セルロース鎖の末端からセロビオースを遊離するエキソグルカナーゼ（セロビオヒドロラーゼ）と、セロビオースをグルコースに分解するβ−グルコシダーゼとがあるが、これらの分解様式の異なるセルラーゼを組み合わせて用いてもよい。
【００１８】
糖化の際のセルラーゼの使用量は、特に限定されるものではなく、糖化槽の容量や処理対象物の量、使用するセルラーゼの活性等に応じて適宜設定することができる。より具体的には、パルプ繊維の量に対するセルラーゼの使用量は、０．１〜３０質量％が好ましい。パルプ繊維の量に対するセルラーゼの添加量が少なすぎると、酵素処理に長時間を要し、能力的に問題がある。逆に多すぎると、酵素の使用量が多くなる割には糖化率がそれほど向上しないので、費用の観点から不利である。
【００１９】
糖化酵素溶液のｐＨは、使用するセルラーゼの種類等に応じて適宜設定すればよいが、好ましくは３．０〜６．０である。ｐＨが３．０〜６．０であれば、高吸水性ポリマーは不活化し、高吸水性ポリマーが糖化酵素溶液を吸収するのを抑えることができる。したがって、至適ｐＨが３．０〜６．０であるセルラーゼを使用することが好ましい。
なお、使用するセルラーゼの至適ｐＨが６．０〜１１．０である場合は、水溶性マグネシウム塩を糖化酵素溶液に添加することが好ましい。水溶性マグネシウム塩を添加することにより、高吸水性ポリマーを不活化し、高吸水性ポリマーが糖化酵素溶液を吸収するのを抑えることができる。水溶性マグネシウム塩としては、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム等が挙げられる。
【００２０】
糖化工程において、使用済み吸収性物品を少なくとも１回加圧して収縮させた後、加圧を止めて嵩を回復させることが好ましい。使用済み吸収性物品を加圧して収縮させた後、加圧を止めて嵩を回復させることによって、酵素溶液を使用済み吸収性物品の内部へより浸透させることができ、糖化効率を高めることが可能となる。この加圧と開放は、好ましくは複数回繰り返す。たとえば、０．０１〜０．１ｋｇ／ｃｍ２程度の加圧と開放とを繰り返すことで、使用済み吸収性物品の表面材や防漏材が破損することなく、吸収体が表面材と防漏材に封入された状態を維持したまま、糖化酵素液の浸透を促進することができる。
【００２１】
糖化工程における温度は、使用するセルラーゼの種類等に応じて適宜設定すればよいが、セルラーゼが充分に機能し、かつ失活しない範囲で設定する必要がある。たとえば、温度については１０〜７０℃の範囲内で設定することが好ましい。処理時間は５〜７２時間程度が好ましい。
【００２２】
本発明の方法は、さらに、糖化酵素溶液に浸漬する工程の前に、使用済み吸収性物品を水蒸気により処理する工程（以下単に「水蒸気処理工程」ともいう。）を含むことができる。水蒸気で処理することにより、使用済み吸収性物品の吸収体のパルプ繊維に含まれる排泄物由来の水分を乾燥して、糖化酵素溶液が吸収体に浸透し易い環境を作ることで、吸収体に含まれるセルロースと糖化酵素が接触し易くなり、糖化効率を高めることができる。なお、水蒸気処理に代えて、減圧乾燥によって、使用済み吸収性物品の吸収体のパルプ繊維に含まれる排泄物由来の水分を乾燥してもよい。また、水蒸気を使用することで、使用済み吸収性物品に含まれる排泄物由来の微生物を殺菌することも可能であり、処理後の生菌数を１×１０３以下とすることで、得られた糖化液から微生物等を活用したエタノールなどの化成品を生成しやすくすることができる。
水蒸気処理の方法は、特に限定されないが、たとえば、使用済み吸収性物品を水とともにオートクレーブに入れて、１００℃を超える温度に加熱することによって、水蒸気処理を行うことができる。オートクレーブを用いた水蒸気処理の際の温度は、好ましくは１０５〜１２６℃であり、より好ましくは１１５〜１２６℃である。この温度範囲であれば、吸収性物品の分解等は起こらない。
【００２３】
本発明の方法は、さらに、糖化酵素溶液に浸漬する工程によって得られた生成混合物を、糖化液と使用済み吸収性物品の残渣とに分離する工程（以下単に「分離工程」ともいう。）を含むことができる。
糖化完了後、使用済み吸収性物品を糖化酵素溶液から取り出すことで、高吸水性ポリマーを含む吸収性物品由来の非糖化物を取り除くことが可能となる。高吸水性ポリマーは、糖化の際の条件により、液体を吸収して膨潤した状態や、液体を吸収せず未膨潤で原型を留めている場合があるが、高吸水性ポリマーを含むセルロース含有吸収体と、その吸収体を封入する表面材と防漏材で構成された吸収性物品は、未使用や使用後に係わらず、吸収体の構成成分が表面材や防漏材の外側には放出しない設計がなされているため、糖化液を容易に分離することができる。また、高吸水性ポリマーを含む、プラスチックフィルムや不織布等の未糖化異物に付着した糖化液を自然ろ過、加圧ろ過、遠心分離等の手段で、さらに糖化液を分離することで、糖化液をより多く回収することが可能となる。ろ過であれば、異物は吸収性物品の形状を保っているため、吸収性物品が透過しない範囲の網目であればよく、ろ過効率を考慮した網目サイズを選定することができ、加圧する場合も０．０１〜０．１ｋｇ／ｃｍ２程度であれば、吸収性物品が破損する虞はほとんどない。
【００２４】
本発明の方法は、さらに、使用済み吸収性物品の残渣を乾燥する工程（以下単に「乾燥工程」ともいう。）を含むことができる。この工程では、糖化液から分離した異物（プラスチックフィルム、不織布、高吸水性ポリマー）を乾燥する。乾燥の方法は、特に限定されないが、たとえば、乾燥機に入れて乾燥することができる。乾燥した使用済み吸収性物品の残渣は、ＲＰＦとしてリサイクルすることができる。
【００２５】
本発明の方法は、使用済み吸収性物品がプラスチックフィルムを含む場合、さらに、乾燥した使用済み吸収性物品の残渣からプラスチックフィルムを分離する工程（以下単に「フィルム分離工程」ともいう。）を含むことができる。プラスチックフィルムを分離する方法は、特に限定されないが、たとえば、手作業で分離することができる。分離したプラスチックフィルムは、ペレット化することにより、再度ポリ袋やフィルムとして再生することができる。
【００２６】
本発明の方法は、さらに、プラスチックフィルムを分離した後の使用済み吸収性物品の残渣から、使用済み吸収性物品の残りの構成素材を回収する工程（以下単に「回収工程」ともいう。）を含むことができる。回収した残りの構成素材は、ＲＰＦとしてリサイクルすることができる。
【００２７】
本発明の方法により得られた糖化液にはグルコースが含まれている。そのグルコースを発酵させてエタノールまたは乳酸を生産してもよい。エタノールまたは乳酸を生産するには、糖化工程に続き、発酵工程を実施する。
エタノールを生産するには、本発明の方法により得られたグルコースを酵母により発酵させればよい。より具体的には、本発明の方法により得られたグルコースを含む糖化液に酵母を添加し発酵させてもよいし、本発明の方法により得られたグルコースを含む糖化液からグルコースを分離した後に、分離したグルコースを酵母により発酵させてもよい。エタノール発酵のために用いられる酵母は特に限定されず、天然酵母、遺伝子組み換え酵母を問わず用いることができる。代表的なものとしては、たとえばサッカロミセス属の酵母等が挙げられる。エタノール発酵の際の酵母の使用量は特に制限されるものではなく、発酵槽の容量や糖液の量、使用する酵母の活性等に応じて適宜設定することができる。エタノール発酵工程における温度やｐＨについては特に限定されるものではなく、エタノール発酵に供する糖の量や酵母の種類に応じて適宜設定することができる。
また、酵母に代えて、乳酸産生菌などを用いることで、乳酸などの化成品を得ることもできる。
【００２８】
本発明は、高吸水性ポリマーを含むセルロース含有吸収体と、主に非セルロース成分の透水性の表面材（不織布、開孔プラスチックフィルム等）と防漏材（プラスチックフィルム等）で構成されており、吸収体が表面材と防漏材に封入された構造の使用済み吸収性物品の糖化処理方法であって、使用済み吸収性物品を、少なくともセルラーゼを含む糖化酵素液に浸漬して、吸収体に含まれるセルロースからグルコースを含む糖化液を生成させ、糖化液のみを使用済み吸収性物品の表面材から透過させ、製品由来の非セルロース成分である不織布、プラスチックフィルム、高吸水性ポリマー等の非糖化異物を一体化したままで糖化液から分離するので、糖化液からの除去が困難とされている高吸水性ポリマーだけでなく、非糖化異物である不織布、プラスチックフィルムを、容易に糖化液から分離することが可能となる。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明を実施例に基いてより詳しく説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３０】
実施例１
クエン酸一水和物４８．２ｇおよびクエン酸３ナトリウム二水和物１２７．３ｇを水２６４８．６ｇに溶解し、２５０ｍＭのクエン酸緩衝液２８２４．１ｇを調製した。クエン酸緩衝液のｐＨは５であった。このクエン酸緩衝液に酵素液（ジェネンコア株式会社製Ｏｐｔｉｍａｓｅ  ＣＸ１５−Ｌ）２４．７ｇを添加し、糖化酵素溶液２８４８．８ｇを調製した。
乾燥紙おむつを用意した。乾燥紙おむつの質量は５２７．０ｇであり、乾燥紙おむつ中の吸収体の質量は２８２．４ｇであり、そのうち２４７．１ｇがパルプ繊維、３５．３ｇがＳＡＰであった。乾燥紙おむつ中の非糖化物質（不織布、プラスチックフィルム等）の質量は２４４．６ｇであった。この乾燥紙おむつに人工尿（イオン交換水１０Ｌに、尿素２００ｇ、塩化ナトリウム８０ｇ、硫酸マグネシウム８ｇ、塩化カルシウム３ｇおよび色素：青色１号約１ｇを溶解させることにより調製した。）１５００．０ｇを吸収させた。
人工尿を吸収させた紙おむつ２０２７．０ｇを、分解せずにそのまま、糖化酵素溶液２８４８．８ｇに浸漬し、５０℃で９６時間処理した。
処理終了後の生成混合物を、笊にあけ、直径３０ｃｍの円の面積あたり１０ｋｇの荷重をかけ、糖化液と残渣に分離した。得られた糖化液は１９３５．６ｇ、残渣は２８２０．０ｇであった。糖化液と残渣の合計質量は４７５５．６ｇなので、回収率は９７．５質量％であった。糖化液中のグルコースの濃度は４．４６質量％であった。パルプ繊維１ｇあたりのグルコース回収量は１９３５．６×０．０４４６÷２４７．１＝０．３４９ｇであった。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の方法は、使用済みおむつ等の使用済み吸収性物品から糖化液を生産するのに好適に利用することができる。