(57)【要約】  本開示は、空気に接触するための少なくとも１つのコンジットを備えた構造と、この少なくとも１つのコンジットを取り囲む鉱化廃棄物層とを含む、メタンを酸化するためのシステムを提供する。本開示は、メタンを酸化するためのシステムを、酸化される材料に接触させることを含む、メタンを酸化するための方法も提供する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気に接触できるよう構成された少なくとも１つのコンジットを備えた構造と、
前記少なくとも１つのコンジットを取り囲むように構成された鉱化廃棄物層と
を含む、メタンを酸化するためのシステム。
【請求項２】
前記鉱化廃棄物が５から３０年間エージングされる、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記鉱化廃棄物が１０％から３０％の間の水分含有量を有する、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記鉱化廃棄物が２〜４ｃｍの篩によって篩い分けされた、請求項１から３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記鉱化廃棄物が栄養溶液をさらに含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記栄養溶液が、ホスフェート、ナイトレート、またはスルフェート、またはこれらの任意の組合せを含有する、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記鉱化廃棄物が鉱化スラッジをさらに含む、請求項１から６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記鉱化廃棄物層の厚さが０．４ｍ〜２ｍである、請求項１から７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記少なくとも１つのコンジットが、下方３分の２の部分で穿孔されている、請求項１から８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのコンジットが円筒状であり、４０ｍｍから１００ｍｍの間の直径を有する、請求項１から９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記鉱化廃棄物層を取り囲むディバイダをさらに含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記コンジットと前記鉱化廃棄物層との間に分離層をさらに含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記分離層が１００ｍｍ〜５００ｍｍの厚さを有する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記鉱化廃棄物層の外側に第２の分離層をさらに含む、請求項１２または１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記分離層が、砂利、タイヤの断片、および割れたガラスからなる群から選択された材料で構成される、請求項１２から１４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記分離層が砂利で構成される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記砂利が５０〜１５０ｍｍの直径を有する、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記砂利が、前記コンジットの中心付近により大きなサイズの砂利が在るように並べられる、請求項１６または１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記砂利の層が１００ｍｍ〜５００ｍｍの厚さを有する、請求項１６から１８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２０】
前記分離層と前記鉱化廃棄物層との間にディバイダをさらに含む、請求項１２から１９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２１】
前記コンジットと前記鉱化廃棄物層との間にディバイダをさらに含む、請求項１から２０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２２】
前記鉱化廃棄物層と前記分離層との間にディバイダをさらに含む、請求項１２から２１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２３】
前記ディバイダが多孔質のネットである、請求項２０から２２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２４】
固形廃棄物埋立地で使用される、請求項１から２３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２５】
空気に接触できるよう構成された少なくとも１つのコンジットを備えた構造と、前記少なくとも１つのコンジットを取り囲む鉱化廃棄物層とを含む、メタンを酸化するためのシステムを、酸化される材料に接触させることを含む、メタンを酸化するための方法。
【請求項２６】
前記酸化される材料が固形廃棄物である、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
メタンを酸化するための前記システムが、前記酸化される材料中に実質的に垂直に配置される、請求項２５または２６に記載の方法。
【請求項２８】
メタンを酸化するための前記システムが、前記酸化される材料中に実質的に斜めに配置される、請求項２５または２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記少なくとも１つのコンジットの最上部が、前記酸化される材料の上面よりも高い、請求項２７または２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記酸化される材料が、鉱化廃棄物を含有するシステムの部分を部分的にまたは完全に取り囲む、請求項２５から２９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３１】
前記鉱化廃棄物の高さを、前記酸化される材料と実質的に同じレベルに保つために、追加の鉱化廃棄物を前記鉱化廃棄物層に充填することをさらに含む、請求項２５から３０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３２】
充填された鉱化廃棄物の１〜２ｍごとに、栄養溶液を前記鉱化廃棄物層に添加することをさらに含む、請求項２５から３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
メタンを酸化するための前記システムが、前記コンジットと前記鉱化廃棄物層との間に分離層をさらに含む、請求項２５から３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３４】
メタンを酸化するための前記システムが、前記分離層と前記鉱化廃棄物層との間にディバイダをさらに含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
メタンを酸化するための前記システムが、前記鉱化廃棄物層の外側に第２の分離層をさらに含む、請求項３３または３４に記載の方法。
【請求項３６】
メタンを酸化するための前記システムが、前記第２の分離層と前記鉱化廃棄物層との間にディバイダをさらに含む、請求項３５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
メタンは、熱を捕捉するのに二酸化炭素よりも約２３倍効力のあると推定される、強力な温室効果ガスである。さらにメタンは、十分高い濃度で爆発性があり、したがってメタン放出部位では安全上の懸念が生じる。
【０００２】
ごみ埋立地は、主なメタン放出源である。微生物活動および化学反応によって固形廃棄物の分解から発生したメタンは、固形廃棄物中に蓄積され、大気中に放出され、多大な環境問題ならびに安全上の懸念を引き起こす可能性がある。
【０００３】
エネルギー使用のためのメタンの収集およびメタンが放出される前のメタンの酸化も含め、様々な方法が、ごみ埋立地でのメタン放出を削減するのに使用されてきた。しかし既存の方法は、酸化効率が低くまた費用のかかる設備が必要になるなど、様々な観点から制約がある。
【発明の概要】
【０００４】
一態様では、本開示は、空気に接触できるよう構成された少なくとも１つのコンジット（conduit）を備えた構造と；この少なくとも１つのコンジットを取り囲むように構成された鉱化廃棄物層（a layer of mineralized waste）とを含む、メタンを酸化するためのシステムを提供する。
【０００５】
別の態様では、空気に接触できるよう構成された少なくとも１つのコンジットを備えた構造と、この少なくとも１つのコンジットを取り囲む鉱化廃棄物層とを含む、メタンを酸化するためのシステムを、酸化される材料に接触させることを含む、メタンを酸化するための方法を提供する。
【０００６】
前述の概要は単なる例示であり、いかなる方法によっても限定しようとするものではない。上述の例示的な態様、実施形態、および特徴に加え、さらなる態様、実施形態、および特徴が、図面および以下の詳細な説明を参照することにより明らかにされよう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本開示のメタンを酸化するためのシステムの、例示的な実施形態を示す図である。
【図２】本開示のメタンを酸化するためのシステムの、例示的な実施形態を示す図である。
【図３】本開示のメタンを酸化するためのシステムの、４つの異なる例示的な実施形態を示す図である。
【図４】本開示のメタンを酸化するためのシステムの、例示的な実施形態の概略を示す図である。
【図５】３つの鉱化廃棄物カラムにおけるメタン変換率の結果を示す図である。
【図６】異なる入口メタン負荷の下での、中型の鉱化廃棄物カラムにおけるメタン変換率の結果を示す図である。
【図７】メタンを酸化するためのシステムを備えた、実験的ごみ埋立ユニットの断面を示す図である。
【図８】１５０日の研究期間中の、対照ユニットおよび実験ユニットのそれぞれに関する出力ガス中のメタン濃度を示す図である。
【図９】１５０日の研究期間中の、対照ユニットと比較した実験ユニットでのメタン放出の減少率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下の詳細な説明では、本明細書一部を形成する添付図面を参照する。詳細な説明、図面、および特許請求の範囲に記載された例示的な実施形態は、限定を意味するものではない。本明細書に示される対象の精神または範囲から逸脱することなく、その他の実施形態を利用してもよく、その他の変更を加えてもよい。
【０００９】
本開示は、メタンを酸化するためのシステムおよび方法を提供する。一態様では、本開示は、空気に接触できるよう構成された少なくとも１つのコンジットを備えた構造と、この少なくとも１つのコンジットを取り囲むように構成された鉱化廃棄物層とを含む、メタンを酸化するためのシステムを提供する。
【００１０】
「鉱化廃棄物」という用語は、メタンを酸化することが可能な生物を含有する固形廃棄物を指す。そのような生物を、メタン酸化生物と呼ぶ。メタン酸化生物は、メタンを酸化して、ホルムアルデヒド、ギ酸、二酸化炭素、および水などの物質を生成することができる。
【００１１】
ある実施形態では、メタン酸化生物は、細菌および古細菌を含むがこれらに限定されない微生物である。ある実施形態では、メタン酸化細菌は、ＭｅｔｈｙｌｏｃｏｃｃａｃｅａｅおよびＭｅｔｈｙｌｏｃｙｓｔａｃｅａｅ科に属する細菌である。ある実施形態では、Ｍｅｔｈｙｌｏｃｏｃｃａｃｅａｅ科には、Ｍｅｔｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ、Ｍｅｔｈｙｌｏｍｏｎａｓ、Ｍｅｔｈｙｌｏｍｉｃｒｏｂｉｕｍ、Ｍｅｔｈｙｌｏｂａｃｔｅｒ、Ｍｅｔｈｙｌｏｃａｌｄｕｍ、およびＭｅｔｈｙｌｏｓｐｈａｅｒａ属に属する細菌が含まれる。ある実施形態では、Ｍｅｔｈｙｌｏｃｙｓｔａｃｅａｅ科には、Ｍｅｔｈｙｌｏｃｙｓｔｉｓ、Ｍｅｔｈｙｌｏｓｉｎｕｓ、およびＭｅｔｈｙｌｏｐｉｌａ属に属する細菌が含まれる。メタン酸化細菌の例示的な例には、Ｍｅｔｈｙｌｏｍｏｎａｓ  ｍｅｔｈａｎｉｃａ、Ｍｅｔｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  ｃａｐｓｕｌａｔｕｓ、Ｍｅｔｈｙｌｏｓｉｎｕｓ  ｔｒｉｃｈｏｓｐｏｒｉｕｍ、およびＭｅｔｈｙｌｏｃｙｓｔｉｓ  ｐａｒｖｕｓが含まれる。
【００１２】
ある実施形態では、メタン酸化古細菌は、Ｍｅｔｈａｎｏｓａｅｔａｃｅａｅ、Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａｃｅａｅ、およびＭｅｔｈｅｒｍｉｃｏｃｃａｃｅａｅ科からのものである。
【００１３】
メタン酸化生物は、適切な条件下、鉱化廃棄物中で自然に成長および増殖する。一般に、メタン酸化生物は、固形廃棄物中にメタンの蓄積がある場合、固形廃棄物中で成長する。メタンは、廃棄物材料が時間とともに分解し減衰するにつれ、固形廃棄物中に蓄積される可能性がある。メタン酸化生物を含有する固形廃棄物は、鉱化廃棄物になり、本開示のメタンを酸化するためのシステムで使用されてもよい。ある実施形態では、鉱化廃棄物は、ある期間にわたり貯蔵されまたは埋められた固形廃棄物である。貯蔵されまたは埋められている間、固形廃棄物は分解し、メタンを発生させ、固形廃棄物中のメタンの蓄積によって、内部でのメタン酸化生物の自然な成長および増殖に望ましい環境を生成する。ある実施形態では、鉱化廃棄物は、メタン酸化生物が増殖できるように、ある期間にわたり、１つまたは複数の収容デバイスまたは施設に貯蔵される。ある実施形態では、鉱化廃棄物は、廃棄物埋立地に埋められる。
【００１４】
鉱化廃棄物の貯蔵または埋められた期間を、鉱化廃棄物の「エージング」と呼ぶ。メタン酸化生物は、廃棄物がエージングするにつれ、鉱化廃棄物中に蓄積され成長する。ある実施形態では、鉱化廃棄物は、ある期間にわたりエージングして、いかなる浸出物もメタンガスも単独で、もはや放出しないようになる。ある実施形態では、鉱化廃棄物は、約２から約３０年間、約２から約２５年間、約２から約２０年間、約２から約１５年間、約２から約１０年間、約２から約８年間、または約２から約５年間エージングされる。ある実施形態では、鉱化廃棄物は、約５から約３０年間、約５から約２５年間、約５から約２０年間、約５から約１５年間、約５から約１０年間、約５から約８年間、または約８から約１０年間エージングされる。ある実施形態では、鉱化廃棄物は、少なくとも１年間、または少なくとも２年間、または少なくとも３年間、または少なくとも４年間、または少なくとも５年間、または少なくとも６年間、または少なくとも７年間、または少なくとも８年間、または少なくとも９年間、または少なくとも１０年間、または少なくとも１５年間、または少なくとも２０年間、または少なくとも２５年間、または少なくとも３０年間エージングされる。
【００１５】
メタン酸化生物は、鉱化廃棄物を形成するために、固形廃棄物に人工的に導入されてもよい。例えば、ある例示的な実施形態では、以下の実施例１に記述されるように、ごみ埋立地から得たエージングされた廃棄物を採取し、栄養溶液に溶解してもよい。混合物を適切な期間インキュベートして、廃棄物からのメタン酸化生物を成長させ、メタン酸化生物を培養物から収集する。収集されたメタン酸化生物を、所望の濃度に達するまで栄養溶液中で再度成長させる。別の例の場合、ある例示的な実施形態では、アメリカンタイプカルチャーコレクション（ＡＴＣＣ）などの組織から商用として購入されたメタン酸化生物の公知の株（例えば、Ｍｅｔｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  ｃａｐｓｕｌａｔｕｓ、ＡＴＣＣ１９０６９）を、所望の濃度に達するまで実験室で培養してもよい。メタン酸化生物のメタン変換率は、メタン酸化生物を、入口ガスポートおよび出口ガスポートを有する容器内に配置することによって測定してもよい。メタンガスを、入口ガスポートを通して容器内に進入させ、容器からのガスを、出口ポートから収集する。入口ガスのメタン濃度と、メタン酸化生物を通過した出口ガスのメタン濃度との比を、計算する。ある実施形態では、メタン酸化生物を実験室で培養し、固形廃棄物中に添加してもよい。ある実施形態では、メタン酸化生物は、エージングされた固形廃棄物から単離され、適切な濃度まで培養され、固形廃棄物中に添加されてもよい。ある実施形態では、メタン酸化生物を含有する固形廃棄物は、本開示のシステムで使用される鉱化廃棄物を作製するために、新しい廃棄物に添加されてもよい。ある実施形態では、異なる場所でまたは異なる期間にわたりエージングされた鉱化廃棄物を一緒に混合して、本開示のシステムで使用される鉱化廃棄物を作製してもよい。
【００１６】
鉱化廃棄物は、そのメタン変換率を測定し計算することによって、メタンをその他の物質に酸化するその能力を測定してもよい。期間ｔ（ｔ＝ｔ１−ｔ０）にわたるメタン変換率は、下記の方程式を使用して計算することができる：
【００１７】
【数１】
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【００１８】
メタン変換率は、時間ｔ０およびｔ１でのメタン濃度を測定し、次いで上記方程式を使用して率を計算することによって、決定することができる。メタン変換率を測定し計算するための方法の例示的な実施形態を、以下の実施例１に記述する。
【００１９】
ある実施形態では、鉱化廃棄物は、２４時間にわたり、少なくとも５０％、または少なくとも６０％、または少なくとも７０％、または少なくとも８０％、または少なくとも８５％、または少なくとも９０％、または少なくとも９５％、または少なくとも９７％、または少なくとも９８％、または少なくとも９９％のメタン変換率を有する。ある実施形態では、鉱化廃棄物は、２４時間にわたり、５０％から１００％の間、５０％から９０％の間、５０％から８０％の間、５０％から７０％の間、５０％から６０％の間、６０％から１００％の間、７０％から１００％の間、８０％から１００％の間、および９０％から１００％の間のメタン変換率を有する。ある実施形態では、鉱化廃棄物は、４８時間にわたり、少なくとも５０％、または少なくとも６０％、または少なくとも７０％、または少なくとも８０％、または少なくとも８５％、または少なくとも９０％、または少なくとも９５％、または少なくとも９７％、または少なくとも９８％、または少なくとも９９％のメタン変換率を有する。ある実施形態では、鉱化廃棄物は、４８時間にわたり、５０％から１００％の間、５０％から９０％の間、５０％から８０％の間、５０％から７０％の間、５０％から６０％の間、６０％から１００％の間、７０％から１００％の間、８０％から１００％の間、および９０％から１００％の間のメタン変換率を有する。
【００２０】
鉱化廃棄物の水分含有量は、メタンの酸化効率に影響を及ぼす可能性がある。ある実施形態では、鉱化廃棄物は、５％から３０％の間、５％から２５％の間、５％から２０％の間、５％から１５％の間、５％から１０％の間、または５％から８％の間の水分含有量を有する。ある実施形態では、鉱化廃棄物は、１０％から３０％の間、１０％から２５％の間、１０％から２０％の間、または１０％から１５％の間の水分含有量を有する。ある実施形態では、鉱化廃棄物は、１５％から３０％の間、１５％から２５％の間、または１５％から２０％の間の水分含有量を有する。鉱化廃棄物の水分含有量は、任意の適切な方法によって、適切なレベルに調節することができる。ある実施形態では、鉱化廃棄物は、水分含有量が低下するように乾燥させてもよい。乾燥方法には、空気もしくは日光などによる自然乾燥方法、または機械による乾燥、またはこれらの任意の組合せ、あるいはその他の適切な方法を含めることができるが、これらに限定するものではない。ある実施形態では、鉱化廃棄物は、水分含有量を増加させるために湿潤させてもよい。そのような湿潤方法には、水スプレー、湿潤、および加湿を含めることができるが、これらに限定するものではない。ある実施形態では、鉱化廃棄物は、システムに添加する前に適切な水分含有量まで湿潤させる。ある実施形態では、鉱化廃棄物をシステムに充填する過程で、水を鉱化廃棄物にスプレーする。
【００２１】
ある実施形態では、鉱化廃棄物を適切な篩によって篩い分けし、そこに含有される岩、石、ガラス、ゴム、プラスチック、木材スティック、およびその他の大きな破片を除去し、鉱化廃棄物の大きな塊をより小さな部分に破砕するのを助ける。ある実施形態では、鉱化廃棄物を適切な篩によって篩い分けし、適切なサイズの粒子および土を有する鉱化廃棄物を得る。篩のメッシュサイズは、鉱化廃棄物中の望ましくない構成成分を望ましい構成成分から分離できるように、選択することができる。ある実施形態では、鉱化廃棄物を、０．３〜０．５ｃｍの篩、０．５〜１ｃｍの篩、１〜２ｃｍの篩、２〜４ｃｍの篩、４〜６ｃｍの篩、または６〜８ｃｍの篩によって篩い分けする。ある実施形態では、鉱化廃棄物は、篩い分けされる前に、小片に砕かれまたは微粒子に粉砕される。
【００２２】
ある実施形態では、鉱化廃棄物はさらに、メタン酸化生物の成長を促進させるように選択された栄養溶液を含んでいてもよい。栄養溶液は、メタン酸化生物の成長および活性を促進することができる、水または緩衝液に溶解する様々な成分を含有していてもよい。ある実施形態では、栄養溶液は、ホスフェート（phosphate）、ナイトレート（nitrate）、またはスルフェート（sulfate）、またはこれらの任意の組合せを含有していてもよい。栄養溶液のｐＨ値は、メタン酸化生物の成長に適した範囲にすることができる。例示的な実施形態では、栄養溶液のｐＨ値は、５から９の間、６から８の間、６．１から７．９の間、６．２から７．８の間、６．３から７．７の間、６．４から７．６の間、６．５から７．５の間、６．６から７．４の間、６．７から７．３の間、６．８から７．２の間、および６．９から７．１の間である。別の例示的な実施形態では、栄養溶液のｐＨ値が７である。例示的な実施形態では、栄養溶液は、ホスフェートおよびナイトレートを含む。例示的な実施形態では、栄養溶液は、ホスフェートおよびスルフェートを含む。例示的な実施形態では、栄養溶液は、ナイトレートおよびスルフェートを含む。例示的な実施形態では、栄養溶液は、濃度が１〜２０ｇ／ｌのホスフェート、０．３〜９ｇ／ｌのナイトレート、および／または０．０５〜３ｇ／ｌのスルフェートを含み、次いで栄養溶液と鉱化廃棄物との体積（ｍｌ）対重量（ｇ）比、１００ｇ当たり１ｍｌから１００ｇ当たり５０ｍｌの間、１００ｇ当たり３ｍｌから１００ｇ当たり５０ｍｌの間、１００ｇ当たり５ｍｌから１００ｇ当たり５０ｍｌの間、１００ｇ当たり１０ｍｌから１００ｇ当たり５０ｍｌの間、１００ｇ当たり２０ｍｌの間から１００ｇ当たり５０ｍｌの間、１００ｇ当たり３０ｍｌの間から１００ｇ当たり５０ｍｌの間、１００ｇ当たり４０ｍｌから１００ｇ当たり５０ｍｌの間、１００ｇ当たり１ｍｌから１００ｇ当たり４０ｍｌの間、１００ｇ当たり１ｍｌから１００ｇ当たり３０ｍｌの間、１００ｇ当たり１ｍｌから１００ｇ当たり２５ｍｌの間、１００ｇ当たり１ｍｌから１００ｇ当たり２０ｍｌの間、および１００ｇ当たり１ｍｌから１００ｇ当たり１０ｍｌの間で、廃棄物に加えられてもよい。別の例示的な実施形態では、栄養溶液と廃棄物との重量比が１００ｇ当たり４ｍｌから１００ｇ当たり６ｍｌである。例示的な実施形態では、栄養溶液は、廃棄物に加えられた場合、最終濃度で１〜１０ｇ／ｌのホスフェート、０．３〜９ｇ／ｌのナイトレート、および／または０．０５〜３ｇ／ｌのスルフェートを含む。例示的な実施形態では、栄養溶液は、廃棄物に加えられた場合、最終濃度で１〜７ｇ／ｌのホスフェート、０．３〜９ｇ／ｌのナイトレート、および／または０．０５〜３ｇ／ｌのスルフェートを含む。例示的な実施形態では、栄養溶液は、リン酸一カリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸二カリウム、リン酸一ナトリウム、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸第一鉄、リン酸第二鉄、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸カルシウム、硝酸マグネシウム、硝酸第一鉄、硝酸第二鉄、硫酸カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸第一鉄、および／または硫酸���二鉄を含む。例示的な実施形態では、栄養溶液は、リン酸一カリウムおよび／またはリン酸二ナトリウムを含む。例示的な実施形態では、栄養溶液は、硝酸ナトリウムを含む。例示的な実施形態では、栄養溶液は、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、および／または硫酸第一鉄を含む。例示的な実施形態では、栄養溶液は、ＺｎＳＯ４、ＭｎＳＯ４、Ｈ３ＢＯ３、Ｎａ３ＭｏＯ４、ＣｏＣｌ２、ＫＩ、およびＣａＣｌ２からなる群から選択された、いくらか微量の元素をさらに含む。栄養溶液中のこれら微量元素の濃度は、１００ｕｇ／ｌ未満、８０ｕｇ／ｌ未満、７０ｕｇ／ｌ未満、６０ｕｇ／ｌ未満、５０ｕｇ／ｌ未満、４０ｕｇ／ｌ未満、３０ｕｇ／ｌ未満、２０ｕｇ／ｌ未満、および１０ｕｇ／ｌ未満にすることができる。栄養溶液中のこれら微量元素の濃度は、１０ｕｇ／ｌから１００ｕｇ／ｌの間、１０ｕｇ／ｌから５０ｕｇ／ｌの間、５０ｕｇ／ｌから１００ｕｇ／ｌの間、および１ｕｇ／ｌから１０ｕｇ／ｌの間にすることができる。
【００２３】
ある実施形態では、鉱化廃棄物は、鉱化スラッジをさらに含んでいてもよい。「鉱化スラッジ」という用語は、細菌および古細菌などのメタン酸化生物を含有する廃棄物スラッジを指す。メタン酸化生物は、自然な成長および増殖を通してまたは人工的手法で、鉱化スラッジに導入することができる。例えば、メタン酸化生物は、商用として購入してもよく、または前述のようにエージングされた廃棄物から単離した株を使用して実験室で培養してもよい。メタン酸化生物のメタン変換率は、メタン酸化生物を、入口ガスポートおよび出口ガスポートを有する容器内に配置することによって、測定してもよい。メタンガスは、入口ガスポートを通して容器内に進入させ、容器からのガスを、出口ポートから収集する。入口ガスのメタン濃度と、メタン酸化生物を通過した出口ガスのメタン濃度との比を計算する。ある実施形態では、メタン酸化生物は、実験室で培養され、廃棄物スラッジに添加されてもよい。ある実施形態では、メタン酸化生物は、エージングされた固形廃棄物から単離され、適切な濃度まで培養され、廃棄物スラッジに添加されてもよい。ある実施形態では、メタン酸化生物を含有する固形廃棄物を廃棄物スラッジに添加して、本開示のシステムで使用される鉱化スラッジを作製してもよい。ある実施形態では、異なる場所でまたは異なる期間にわたりエージングされた鉱化スラッジを一緒に混合して、本開示のシステムで使用される鉱化スラッジを作製してもよい。
【００２４】
ある実施形態では、鉱化スラッジは、メタン酸化生物を成長および増殖させるようにある期間にわたりエージングされる。鉱化スラッジは、地面に埋められまたは１つもしくは複数の貯蔵デバイスもしくは施設に貯蔵されて、エージングされ得る。ある実施形態では、鉱化スラッジは、２から３０年間、２から２５年間、２から２０年間、２から１５年間、２から１０年間、２から８年間、または２から５年間エージングされる。ある実施形態では、鉱化スラッジは、５から３０年間、５から２５年間、５から２０年間、５から１５年間、５から１０年間、または５から８年間エージングされる。ある実施形態では、鉱化スラッジは、少なくとも１年間、または少なくとも２年間、または少なくとも３年間、または少なくとも４年間、または少なくとも５年間、または少なくとも６年間、または少なくとも７年間、または少なくとも８年間、または少なくとも９年間、または少なくとも１０年間、または少なくとも１５年間、または少なくとも２０年間、または少なくとも２５年間、または少なくとも３０年間エージングされる。
【００２５】
鉱化スラッジは、適切な水分含有量を有することができる。ある実施形態では、鉱化スラッジは、３０％から６０％、３０％から５５％、３０％から５０％、３０％から４５％、３０％から４０％、または３０％から３５％に及ぶ水分含有量を有する。ある実施形態では、鉱化スラッジは、４０％から６０％、４０％から５５％、４０％から５０％、または４０％から４５％に及ぶ水分含有量を有する。
【００２６】
鉱化廃棄物は、任意の適切な混合比で鉱化スラッジを含有していてもよい。ある実施形態では、鉱化廃棄物中の鉱化スラッジの重量パーセンテージが、約０％から約５０％、または約０％から約４０％、または約０％から約３０％、または約０％から約２０％、または約０％から約１０％、または約４０％から約５０％、または約３０％から約５０％、約２０％から約５０％、または約１０％から約５０％である。鉱化廃棄物中に含有される鉱化スラッジの適切なパーセンテージは、当業者により決定することができる。
【００２７】
ある実施形態では、鉱化廃棄物層は、約０．２ｍから約２ｍ、または約０．２ｍから１．５ｍ、または約０．２ｍから１ｍ、または約０．２ｍから０．８ｍ、または約０．４ｍから約２ｍ、または約０．４ｍから約１．５ｍ、または約０．４ｍから約１ｍ、および約０．４から約０．８ｍの厚さを有する。ある実施形態では、鉱化廃棄物層は、少なくとも０．２ｍ、または少なくとも０．３ｍ、または少なくとも０．４ｍ、または少なくとも０．５ｍ、または少なくとも０．６ｍ、または少なくとも０．７ｍ、または少なくとも０．８ｍ、または少なくとも０．９ｍ、または少なくとも１ｍ、または少なくとも１．５ｍの厚さを有する。
【００２８】
ある実施形態では、少なくとも１つのコンジットを取り囲む鉱化廃棄物層は、この少なくとも１つのコンジットのサイズに比例した厚さを有する。ある実施形態では、鉱化廃棄物の厚さと少なくとも１つのコンジットの直径との比は、約０．５から約６の間、約０．５から約５の間、約０．５から約４の間、約０．５から約３．５の間、約０．５から約３の間、約０．５から約２．５の間、約０．５から約２の間、約０．５から約１．５の間、または約０．５から約１の間である。ある実施形態では、鉱化廃棄物の厚さと少なくとも１つのコンジットの直径との比が、約１から約１０の間、約１から約８の間、約１から約６の間、約１から約５の間、約１から約４の間、約１から約３の間、約１から約２の間、または約１から約１．５の間である。
【００２９】
メタンを酸化するためのシステムは、空気に接触できるよう構成された少なくとも１つのコンジットを備えた構造を含んでいてもよい。構造は、複数のコンジットを有していてもよい。構造が複数のコンジットを有する場合、これらコンジットは、互いに接続されていても接続されていなくてもよい。１つまたは複数のコンジットは、任意の適切な手段によって、空気に接触できるよう構成することができる。例えば、ある例示的な実施形態では、構造は、廃棄物から外に出て廃棄物の外側の空間に入る１つまたは複数のチューブからなり、したがってガスが環境内に放出される。別の例の場合、ある例示的な実施形態では、構造は、１つまたは複数のチューブからなり、各チューブが、メタンを吸収することができるエアーフィルタをその端部に収容する。別の例の場合、ある例示的な実施形態では、構造は、廃棄物中に埋められた、少なくとも一端が廃棄物から突き出ている１つまたは複数のガビオン（gabion）からなる。ある実施形態では、構造の１つまたは複数のコンジットは、廃棄物から外に延びてガスを放出させる。ある実施形態では、構造の１つまたは複数のコンジットは、廃棄物からのガスが大気中に放出される前にさらに濾過または処理できる方法で、デバイスに接続されていてもよい。
【００３０】
コンジットは、空気をコンジット内にまたはコンジットを通過するよう流動させる、任意の適切な形状を有していてもよい。コンジットは、パイプ、チューブ、ダクト、チャネル、またはその他の適切な構造であってもよく、真っ直ぐな、曲がった、または分岐されたものであってもよい。任意のコンジットの断面は、円形、三角形、正方形、長方形、または任意のその他の規則的なもしくは不規則な形状であってもよい。ある実施形態では、コンジットは、円筒形のパイプまたはチューブである。ある実施形態では、円筒形のパイプおよびチューブは、１０ｃｍから１００ｃｍの間、２０ｃｍから１００ｃｍの間、３０ｃｍから１００ｃｍの間、４０ｃｍから１００ｃｍの間、５０ｃｍから１００ｃｍの間、５ｃｍから５０ｃｍの間、１０ｃｍから５０ｃｍの間、２０ｃｍから５０ｃｍの間、３０ｃｍから５０ｃｍの間、または４０ｃｍから５０ｃｍの間の直径を有する。
【００３１】
１つまたは複数のコンジットは、任意の適切な材料で作製されてもよい。コンジットに適した材料の例示的な例は、鋼、鉄、銅、および合金などの金属、プラスチック、ゴム、ガラス、セメント、および石である。ある実施形態では、１つまたは複数のコンジットは、通気性材料で作製される。ある実施形態では、１つまたは複数のコンジットは、穿孔されていてもよい。ある実施形態では、１つまたは複数のコンジットは、コンジットの全長に沿って穿孔される。ある実施形態では、構造の１つまたは複数のコンジットは、その長さの３分の２、その長さの２分の１、またはその長さの３分の１、またはその長さの４分の１が穿孔される。ある実施形態では、１つまたは複数のコンジットは、その長さの下方３分の２、またはその長さの下方２分の１、またはその長さの下方３分の１、またはその長さの下方４分の１が穿孔される。ある実施形態では、１つまたは複数のコンジットは、その長さの上方３分の２、またはその長さの上方２分の１、またはその長さの上方３分の１、またはその長さの上方４分の１が穿孔される。
【００３２】
ある実施形態では、構造の各コンジットは、鉱化廃棄物層により取り囲まれている。ある実施形態では、構造の１つまたは複数のコンジットは、鉱化廃棄物層により取り囲まれている。ある実施形態では、構造の１つまたは複数のコンジットは、複数の鉱化廃棄物層により取り囲まれている。
【００３３】
ある実施形態では、システムは、コンジットと、これを取り囲む鉱化廃棄物層との間に、分離層を含んでいてもよい。分離層は、コンジットと鉱化廃棄物層との間の空気循環および空気の流れが容易になるよう構成することができる。ある実施形態では、分離層は、約１００ｍｍから約５００ｍｍ、約１００ｍｍから約４００ｍｍ、約１００ｍｍから約３００ｍｍ、および約１００ｍｍから約２００ｍｍの厚さを有する。ある実施形態では、分離層は、少なくとも５０ｍｍ、または少なくとも６０ｍｍ、または少なくとも７０ｍｍ、または少なくとも８０ｍｍ、または少なくとも９０ｍｍ、または少なくとも１００ｍｍ、または少なくとも１２０ｍｍ、または少なくとも１５０ｍｍの厚さを有する。図１に示す例示的な実施形態では、メタンを酸化するためのシステム１００は、空気に接触するためのコンジット１０１、分離層１０２、および鉱化廃棄物層１０３を収容する。
【００３４】
ある実施形態では、システムは、複数の分離層と、１つまたは複数のコンジットを取り囲む複数の鉱化廃棄物層とを含み、この鉱化廃棄物の各層は、少なくとも１つの分離層に隣接している。ある実施形態では、システムは、複数の分離層と複数の鉱化廃棄物層とを含み、各分離層は、コンジットと鉱化廃棄物層との間、または２つの隣接する鉱化廃棄物層の間、または鉱化廃棄物層と、酸化される材料との間に位置決めされる。図２に示す例示的な実施形態では、メタンを酸化するためのシステム２００は、コンジット２０１、コンジット２０１と第１の鉱化廃棄物層２０３ａとの間の第１の分離層２０２ａ、および第１の鉱化廃棄物層２０３ａの外側の第２の分離層２０２ｂ、および第２の分離層２０２ｂの外側の第２の鉱化廃棄物層２０３ｂを収容する。
【００３５】
１つまたは複数の分離層は、空気循環を容易にするよう構成された任意の適切な材料を含有していてもよい。分離層の材料の例示的な例は、石の粒子、木材スティック、プラスチック破片、砂利、タイヤの断片、割れたガラス、およびこれらの任意の組合せである。ある実施形態では、分離層は、砂利、タイヤの断片、および／または割れたガラスを含有する。
【００３６】
ある実施形態では、分離層は、砂利で構成される。ある実施形態では、砂利は、約５０ｍｍから約１５０ｍｍ、約５０ｍｍから約１４０ｍｍ、約５０ｍｍから約１２０ｍｍ、約５０ｍｍから約１００ｍｍ、または約５０ｍｍから約８０ｍｍの直径を有する。ある実施形態では、砂利は、４０ｍｍ、５０ｍｍ、６０ｍｍ、７０ｍｍ、または８０ｍｍ以上、および１００ｍｍ、１１０ｍｍ、１２０ｍｍ、１３０ｍｍ、１４０ｍｍ、または１５０ｍｍ以下の直径を有する。
【００３７】
ある実施形態では、分離層の砂利は、ランダムに分布されていてもよい。ある実施形態では、分離層の砂利は、換気を促進するように並べられていてもよい。ある実施形態では、砂利は、分離層により取り囲まれたコンジットの中心付近に、より大きなサイズの砂利が在るように並べられていてもよい。ある実施形態では、砂利の層は、約１００ｍｍから約５００ｍｍ、約１００ｍｍから約４００ｍｍ、約１００ｍｍから約３００ｍｍ、および約１００ｍｍから約２００ｍｍの厚さを有する。ある実施形態では、砂利の層は、少なくとも５０ｍｍ、または少なくとも６０ｍｍ、または少なくとも７０ｍｍ、または少なくとも８０ｍｍ、または少なくとも９０ｍｍ、または少なくとも１００ｍｍ、または少なくとも１２０ｍｍ、または少なくとも１５０ｍｍの厚さを有する。
【００３８】
ある実施形態では、システムはさらに、システムの異なる構造を分離するための１つまたは複数のディバイダを含む。ある実施形態では、システムは、コンジットとこれを取り囲む鉱化廃棄物層との間にディバイダを含む。ある実施形態では、システムは、コンジットとこれを取り囲む分離層との間にディバイダを含む。ある実施形態では、システムは、鉱化廃棄物の各層とこれによって取り囲まれた各コンジットとの間にディバイダを含む。ある実施形態では、システムは、各分離層とこれによって取り囲まれた各コンジットとの間にディバイダを含む。ある実施形態では、システムは、分離層とこの分離層に隣接した鉱化廃棄物層との間にディバイダを含む。ある実施形態では、システムは、鉱化廃棄物の各層と各分離層との間にディバイダを含む。ある実施形態では、システムは、鉱化廃棄物層を取り囲むディバイダを含む。ある実施形態では、システムは、分離層を取り囲むディバイダを含む。図１に示す例示的な実施形態では、システム１００は、コンジット１０１と分離層１０２との間にディバイダ１０５ａ、分離層１０２と鉱化廃棄物層１０３との間にディバイダ１０５ｂを収容する。
【００３９】
ディバイダは、通気性となるよう構成することができる。任意の適切な材料を、ディバイダを作製するのに使用してもよい。適切な材料の例示的な実施形態は、金属、プラスチック、ゴム、石、ガラス、および織布などである。ある実施形態では、ディバイダは、多孔質でありまたは穿孔されている。ある実施形態では、ディバイダは、鋼製のネット、メッシュ、サンドネット、金網、穿孔金属、多孔質プラスチック、またはガビオンである。
【００４０】
システムは、メタンの酸化が必要な任意の場所で使用することができる。ある実施形態では、システムは、固形廃棄物埋立地でメタンを酸化するために使用される。ある実施形態では、システムは、廃棄物の貯蔵場所で使用される。ある実施形態では、システムは、高濃度のメタンがある領域または場所で使用される。ある実施形態では、空気に接触するための構造は、鉱化廃棄物層および／または分離層が設置される前に、廃棄物処理場で設置される。ある実施形態では、空気に接触するための構造は、鉱化廃棄物層および／または分離層が設置された後に、廃棄物処理場で設置される。ある実施形態では、空気に接触するための構造および鉱化廃棄物層および／または分離層は、廃棄物処理場に一緒に設置される。
【００４１】
別の態様では、本開示は、空気に接触できるよう構成された少なくとも１つのコンジットを備えた構造と、この少なくとも１つのコンジットを取り囲む鉱化廃棄物層とを含む、メタンを酸化するためのシステムを、酸化される材料に接触させることを含む、メタンを酸化するための方法を提供する。
【００４２】
酸化される材料は、メタンを含有しまたは発生させる任意の材料とすることができる。酸化される材料には、固形廃棄物および下水廃棄物を含めてもよいが、これらに限定されない。ある実施形態では、酸化される材料は、固形廃棄物である。
【００４３】
システムは、任意の適切な手法で、酸化される材料と接触させて配置してもよい。ある実施形態では、メタンを酸化するためのシステムは、酸化される材料中に実質的に垂直に配置される。ある実施形態では、メタンを酸化するためのシステムは、酸化される材料中に斜めに配置される。ある実施形態では、システムは、酸化される材料中に実質的に水平に配置される。「実質的に垂直に」という用語は、空気に接触するための構造のほぼ中心の長軸が、地面に対して約９０°の角度をなすことを意味する。「斜めに」という用語は、空気に接触するための構造のほぼ中心の長軸が、地面に対して０°から９０°の間の角度をなすことを意味する。「実質的に水平に」という用語は、空気に接触するための構造のほぼ中心の長軸が、地面に対してほぼ０°の角度をなすことを意味する。
【００４４】
システムは、異なる部分を有していてもよく、各部分は、地面に対して異なる角度に向いている。ある実施形態では、システムは、実質的に垂直に向いた部分、斜めに向いた部分、および／または実質的に水平に向いた部分を有する。図３ａに示す例示的な実施形態では、システム３００は、地面に対して実質的に水平に向いた第１の部分３０１と、地面に対して実質的に垂直に向いた第２の部分３０２とを有する。図３ｂに示す別の例示的な実施形態では、システム３１０は、地面に対して実質的に水平に向いた第１の部分３１１と、地面に対して斜めに向いた第２の部分３１２とを有する。図３ｃに示す別の例示的な実施形態では、システム３２０は、実質的に水平に向いた第１の部分３２１と、斜めに向いた第２の部分３２２と、実質的に垂直に向いた第３の部分３２３とを有する。図３ｄに示す別の例示的な実施形態では、システム３３０がＵ字形を有する。異なる部分は、連続一体構造として作製されてもよく、または個別の部品として組み立てられてもよい。各部分は、同じ内部構造を有していてもよく、例えば各部分は、鉱化廃棄物の１つの層および１つの分離層により取り囲まれた１つの空気伝導パイプを含有していてもよい。あるいは異なる部分は、異なる内部構造を有していてもよく、例えば１つの部分は、鉱化廃棄物の１つの層および１つの分離層によって取り囲まれた１つの空気伝導パイプを有していてもよく、別の部分は、分離層によって切り離された鉱化廃棄物の２つの層と、第１の鉱化廃棄物層内に取り囲まれた空気伝導パイプとを有していてもよい。
【００４５】
ある実施形態では、空気に接触するための少なくとも１つのコンジットを備えた構造は、酸化される材料の外に延びる少なくとも１つの端部を有する。ある実施形態では、メタンを酸化するためのシステムは、酸化される材料中で実質的に垂直にまたは斜めに配置され、空気に接触するための少なくとも１つのコンジットの最上部は、酸化される材料の上面よりも高い。ある実施形態では、システムは、酸化される材料中に水平に配置され、空気に接触するための少なくとも１つのコンジットの少なくとも一端は、酸化される材料のサイドから外に延びる。
【００４６】
ある実施形態では、酸化される材料は、鉱化廃棄物を含有するシステムの部分を、部分的にまたは完全に取り囲む。ある実施形態では、酸化される材料は、システムを少なくとも部分的に取り囲む。ある実施形態では、方法はさらに、追加の鉱化廃棄物を鉱化廃棄物層に添加することを含む。ある実施形態では、方法は、酸化される材料が添加された場合に追加の鉱化廃棄物を鉱化廃棄物層に添加することを含む。ある実施形態では、方法は、メタンを酸化するためのシステムが、酸化される材料内に実質的に垂直にまたは斜めに配置される場合、酸化される材料と実質的に同じレベルに鉱化廃棄物の高さを保持するために、追加の鉱化廃棄物を鉱化廃棄物層に添加することを含む。
【００４７】
ある実施形態では、方法は、栄養溶液を鉱化廃棄物層に添加することを含む。ある実施形態では、方法は、鉱化廃棄物層に添加された鉱化廃棄物の高さ１〜２メートルごとに、栄養溶液を鉱化廃棄物層にスプレーすることを含む。ある実施形態では、方法は、鉱化廃棄物層が所望の高さに達したときに、栄養溶液を鉱化廃棄物層の表面にスプレーすることを含む。ある実施形態では、方法は、鉱化廃棄物がシステムにファイルされる前に、栄養溶液と鉱化廃棄物とを混合することを含む。鉱化廃棄物層に添加される栄養溶液の量は、当業者が必要に応じて選択することができる。ある実施形態では、鉱化廃棄物１００ｇごとに栄養溶液約１〜１００ｍｌが添加され、栄養溶液１リットルごとにホスフェート１〜２０ｇ、ナイトレート０．３〜９ｇ、スルフェート０．０５〜３ｇ、ＺｎＳＯ４  １００ｕｇ未満、ＭｎＳＯ４  １００ｕｇ未満、Ｈ３ＢＯ３  １００ｕｇ未満、Ｎａ３ＭｏＯ４  １００ｕｇ未満、ＣｏＣｌ２  １００ｕｇ未満、ＫＩ  １００ｕｇ未満、およびＣａＣｌ２  １００ｕｇ未満を含有する。
【実施例】
【００４８】
下記の実施例は、本開示の理解を助けるために記述され、以下に続く特許請求の範囲で定義された本発明の範囲を、いかなる方法によっても限定するものではないと解釈すべきである。
【００４９】
（実施例１）上海の老港（Ｌａｏｇａｎｇ）ごみ埋立地から得た固形廃棄物を、メタンを酸化するシステムを設置するための鉱化廃棄物を作製するのに使用する。鉱化廃棄物は、１９９２年にごみ埋立地に堆積された固形廃棄物と、２００１年にごみ埋立地に堆積された固形廃棄物とを、７：３（ｗ／ｗ）の比で混合することによって作製される。鉱化廃棄物を、より小さな小片に粉砕し、大きなサイズの篩を使用して篩い分けする。篩に通して篩い分けされた材料を収集する。収集された廃棄物をさらに微細な材料に破砕し、２〜４ｃｍの篩を使用して篩い分けする。篩を通して篩い分けされた材料を、システムで使用される鉱化廃棄物として収集する。表１は、実験で使用される鉱化廃棄物の化学的性質を示す。
【００５０】
【表１】
2013530035.tif 000004
【００５１】
栄養溶液、即ちＮＭＳ溶液を、鉱化廃棄物に添加する。１Ｌ  ＮＭＳ溶液の配合物には：ＫＨ２ＰＯ４  １．０６ｇ、Ｎａ２ＨＰＯ４・１２Ｈ２Ｏ  ４．３４ｇ、ＮａＮＯ３  １．７０ｇ、Ｋ２ＳＯ４  ０．３４ｇ、ＭｇＳＯ４・７Ｈ２Ｏ  ０．０７４ｇ、ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ  ２２．４ｍｇ、および微量元素溶液２ｍＬが含まれる。溶液のｐＨは７．０である。微量元素溶液の組成を、以下の表２に示す。ＮＭＳ溶液６ｇを、鉱化廃棄物１００ｇごとに添加する。
【００５２】
【表２】
2013530035.tif 000005
【００５３】
メタンを酸化するためのシステム−システム４００−を、図４に示すように設置する。３つのプラスチックバレル（蓋付き）を実験では使用し、４０５は、直径８０ｍｍの小さなサイズのバレルを表し；４０６は、１６０ｍｍの中型のバレルを表し；４０７は、２４０ｍｍの大きなサイズのバレルを表す。バレルは、高さ３５ｃｍ、直径２６ｃｍ、および体積１８Ｌである。直径４０ｍｍおよび高さ０．４ｍの通気パイプを、各バレルの中心に垂直に配置する。通気パイプの最上部は、各バレルの最上部から外に延びる。通気パイプは、下方２／３の部分が穿孔されており、その結果、パイプ内へのガスの流動が容易になる。通気パイプの上方１／３の部分は穿孔されておらず、そこにガスが蓄積されるようになる。各通気パイプをサンドネットで包むことにより、鉱化廃棄物粒子が通気パイプの穿孔に詰まらないようにする。直径８０ｍｍ、１６０ｍｍ、および２４０ｍｍのガビオン４０４を、３つの通気パイプのそれぞれを取り囲むように配置する。ガビオンの直径は、それぞれ、通気パイプの直径の２、４、および６倍である。
【００５４】
鉱化廃棄物層４０２を、各バレルにおける包まれた通気パイプとガビオンの間の空間に充填する。３つのガビオンの鉱化廃棄物の厚さは、それぞれ２０ｍｍ、６０ｍｍ、および１００ｍｍである。鉱化廃棄物の厚さは、鉱化廃棄物カラムの直径と通気パイプの直径と間の差である。鉱化廃棄物カラムの直径は、通気パイプの中心からガビオンの外側境界までの水平距離である。ガビオンに充填された鉱化廃棄物１００ｇごとに、栄養溶液６ｇを鉱化廃棄物表面にスプレーする。
【００５５】
ガス入口弁を、メタンおよび空気を吸い込むために各バレルの外壁の下方部分に設置する。メタンは、鋼製シリンダでガス混合物（ＣＨ４：ＣＯ２＝１：１）から得られる。空気は、弁４１１によって制御される好気性ポンプ４１２により送出される。各バレルでのメタンの流量を流量計４１４によって測定し、６ｍｌ／分に、また空気６０ｍｌ／分に制御する。メタンおよび空気を混合させ、ボトル４１０内で加湿し、得られたメタンおよび空気の湿潤混合物を、入口パイプに沿ってバレルの入口弁に流動させる。
【００５６】
入口弁が開放されると、メタンおよび空気のガス混合物は鉱化廃棄物カラム内に進入し、鉱化廃棄物中に拡散する。メタン酸化細菌がメタンを二酸化炭素に酸化する。鉱化廃棄物からの残りのガスは通気パイプから出て行き、ガス収集ボトル４０８に収集され、メスシリンダ４０９で測定される。
【００５７】
入口ガスおよび出口ガスのサンプルを、注射針を使用してそれぞれのガスパイプで採取する。サンプルを、島津製作所（ＳＨＩＭＡＤＺＵ）製ＧＣ−１４Ｂガスクロマトグラフィ装置を使用して測定する。
【００５８】
実験を３７日間継続し、入口および出口ガスサンプルを、それぞれ、入口パイプのサンプリングポート４１３および出口パイプのサンプリングポート４０１で、規定の時点で採取する。入口ガスサンプルおよび出口ガスサンプルのメタン濃度を測定する。メタン変換率を、下記の方程式を使用して計算する：
【００５９】
【数２】
2013530035.tif 000006
【００６０】
図５は、鉱化廃棄物カラムが異なる厚さを有する３つのバレルの、メタン変換率を示す。図５のＳ（小）、Ｍ（中）、およびＬ（大）は、それぞれ直径８０ｍｍ、１６０ｍｍ、および２４０ｍｍの鉱化廃棄物カラムを表す。中型および大きなサイズの鉱化廃棄物カラムは、３７日の研究期間中、小さいサイズのカラムよりも高いメタン変換率およびより安定な酸化作用を示す。中型の鉱化廃棄物カラムは、並外れて良好な結果を示し、そのメタン変換率は、研究期間中にばらつきがほとんどなく着実に増加し、最終的には約９５〜９７％の平坦域に達する。
【００６１】
中型の鉱化廃棄物カラムを、異なる入口メタン濃度の下でさらに試験する。実験では異なるメタン濃度を入口ガスで使用すること以外、実験は上述と同じ方法を使用して１０日間継続する。入口ガスおよび出口ガスのメタン濃度をそれぞれ測定し、メタン変換率を計算する。結果を図６に示す。メタン変換率は、異なる入口メタン濃度の下で安定なままである。試験開始時の微かなばらつき以外、１０日の研究期間中のメタン変換率はほとんど９０％超であり、最高率は９７．８％である。
【００６２】
（実施例２）上海老港（Ｌａｏｇａｎｇ）ごみ埋立地の＃４２ごみ埋立ユニットを、研究に使用する。ごみ埋立ユニットは、全容量が１０，０００ｍ３であり、２つの個別のユニットに分かれており、各ユニットは、平均容量５０００ｍ３を有している。ごみ埋立地の高さは７ｍであり、勾配は１：１である。２つの個別のユニットのそれぞれは台形であり、各ユニットの最上部の長さおよび幅は３３．５ｍ×３３．５ｍであり；底部は９．５ｍ×１９．５ｍである。２つのユニットは、ごみのダムによって切り離され、ダムの最上部の幅は１ｍである。ユニットの底部および側面は、漏れが回避されるように、２層の２００ｇ／ｍ２ジオテキスタイル布地および１層の１．５ｍｍ  ＨＤＰＥ膜で処理されている。浸出物パイプ、および派生ガス用の通気パイプがユニット内に設置されている。
【００６３】
２つのユニットの一方を対照ユニット（the control unit）として使用し、他方のユニットを、メタン放出削減研究の実験ユニットとして使用する。
【００６４】
対照ユニットを、本明細書にまとめたように準備する。ユニットに５，０００ｍ３の新しいごみを充填し、次いで厚さ０．６ｍの泥（５００ｍ３）で覆う。表面を、プラスチックシートで覆う。浸出物収集パイプ（直径２５０ｍｍ、長さ５５ｍ）をユニットの底部に配置する。派生ガス用の通気パイプ（Ｄｅ２５０、７．８ｍ）を、浸出物収集パイプの中間点に配置する（通気パイプは、浸出物収集パイプに接続されていない。）。ごみ埋立地の浸出物収集パイプは、ごみ埋立ユニットから外に延び、浸出物収集バレルに接続する。
【００６５】
実験ユニット７００を、本明細書にまとめたように準備する。ごみ埋立地は、浸出物収集パイプ７０６を通気パイプ７０１に接続し、かつ直径１．２５ｍのガビオン７０２を通気パイプの周りに配置して、取り囲んでいる領域内の新しい廃棄物７０４が締め出されるようにしたこと以外は、対照ユニットと同じ方法で準備する。ガビオン内では、５０〜１５０ｍｍのサイズの砂利が通気パイプの周りに充填され、ガビオン内に厚さ１００ｍｍの内層を形成し；鉱化廃棄物７０３は、砂利層とガビオンとの間の空間に充填され、ガビオン内に厚さ約４００ｍｍの外層を形成する。鉱化廃棄物を篩にかけ、４ｃｍよりも小さな粒径を有する粒子を研究に使用する。砂利層および鉱化廃棄物層は、サンドネット７０５によって切り離されている。システムの概略的な断面図を、図７に示す。新しいごみがごみ埋立地に加えられたら、鉱化廃棄物をガビオンに加えて、ガビオン内の鉱化廃棄物の高さが周囲の領域の新しい廃棄物の高さと同じに保たれるようにする。
【００６６】
実験は、１５０日よりも長く実施する。２つのユニットの通気パイプから出て行くガスをサンプリングし、携帯用ガス分析器で、実験期間中の様々な時点で分析する。結果を図８および図９に示す。
【００６７】
図８は、出口ガスのメタン濃度が、対照ユニットの場合よりも実験ユニットにおいて著しく低下したことを示す。実験期間中、対照ユニットのメタン濃度は６０％よりも高い最高濃度に達し、最後の３カ月間は約６０％付近で推移している。しかし、鉱化廃棄物を有する実験ユニットの場合、メタン濃度は、研究の全体を通して２５％よりも低く、ばらつきはさらに少なく、本明細書に提示されるシステムが周囲の環境の影響を受け難いことを示している。
【００６８】
図９は、対照ユニットと比較した、実験ユニットによるメタン放出の低減を示す。対照ユニットは、ごみ埋立地のメタンの自然な放出を表す。実験ユニットでのメタン低下率を、下記の方程式により、対照ユニットのメタン濃度に対して計算する：
【００６９】
【数３】
2013530035.tif 000007
【００７０】
図９は、メタン低下率が、急速な成長後に約６０％に止まり、約３カ月後に約６５％の最大低下率に達することを示す。結果は、実験ユニットが、ごみ埋立地でのメタン放出を著しく削減させることを示す。
【００７１】
全体的事項
本明細書における実質的にすべての複数形および／または単数形の用語の使用に対して、当業者は、状況および／または用途に適切なように、複数形から単数形に、および／または単数形から複数形に変換することができる。
【００７２】
通常、本明細書において、特に添付の特許請求の範囲（例えば、添付の特許請求の範囲の本体部）において使用される用語は、全体を通じて「オープンな（ｏｐｅｎ）」用語として意図されていることが、当業者には理解されよう（例えば、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ｂｕｔ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｏ）」と解釈されるべきであり、用語「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、「少なくとも有する（ｈａｖｉｎｇ  ａｔ  ｌｅａｓｔ）」と解釈されるべきであり、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｅｓ  ｂｕｔ  ｉｓ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｏ）」と解釈されるべきである、など）。導入される請求項で具体的な数の記載が意図される場合、そのような意図は、当該請求項において明示的に記載されることになり、そのような記載がない場合、そのような意図は存在しないことが、当業者にはさらに理解されよう。例えば、理解の一助として、添付の特許請求の範囲は、導入句「少なくとも１つの（ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ）」および「１つまたは複数の（ｏｎｅ  ｏｒ  ｍｏｒｅ）」を使用して請求項の記載を導くことを含む場合がある。しかし、そのような句の使用は、同一の請求項が、導入句「１つまたは複数の」または「少なくとも１つの」および「ａ」または「ａｎ」などの不定冠詞を含む場合であっても、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」による請求項の記載の導入が、そのように導入される請求項の記載を含む任意の特定の請求項を、単に１つのそのような記載を含む実施形態に限定する、ということを示唆していると解釈されるべきではない（例えば、「ａ」および／または「ａｎ」は、「少なくとも１つの」または「１つまたは複数の」を意味すると解釈されるべきである）。同じことが、請求項の記載を導入するのに使用される定冠詞の使用にも当てはまる。また、導入される請求項の記載で具体的な数が明示的に記載されている場合でも、そのような記載は、少なくとも記載された数を意味すると解釈されるべきであることが、当業者には理解されよう（例えば、他の修飾語なしでの「２つの記載（ｔｗｏ  ｒｅｃｉｔａｔｉｏｎｓ）」の単なる記載は、少なくとも２つの記載、または２つ以上の記載を意味する）。
【００７３】
さらに、開示の特徴または態様が、マーカッシュグループの観点で記述されている場合、当業者は、開示が、それによってマーカッシュグループの任意の個々のメンバーまたはメンバーのサブグループに関しても記述されていることを認識することになる。
【００７４】
当業者に理解されるように、書面での説明を行うことに関するような、任意のおよび全ての目的で、本明細書に開示される全ての範囲は、その任意のおよび全ての可能性ある部分範囲および部分範囲の組合せも包含する。任意の列挙された範囲は、十分記述されており、同じ範囲を少なくとも均等な２分の１、３分の１、４分の１、５分の１、１０分の１などに分けることが可能になると、容易に認識することができる。非限定的な例として、本明細書で論じられる各範囲は、下方の３分の１、中間の３分の１、および上方の３分の１などに容易に分けることができる。同様に当業者に理解されるように、「最大〜まで（ｕｐ  ｔｏ）」、「少なくとも（ａｔ  ｌｅａｓｔ）」、「〜よりも大きい（ｇｒｅａｔｅｒ  ｔｈａｎ）」、および「〜未満（ｌｅｓｓ  ｔｈａｎ）」などの全ての言語は、列挙された数値を含み、上記にて論じた部分範囲に引き続き分けることができる範囲を指す。最後に、当業者に理解されるように、ある範囲は、それぞれ個々のメンバーを含む。したがって、例えば、１〜３個のセルを有する群は、１、２、または３個のセルなどを有する群を指す。
【００７５】
本開示は、本出願に記述される特定の実施形態に限定されず、様々な態様を例示するものとする。当業者には明らかであるように、その精神および範囲から逸脱することなく、多くの修正および変更を行うことができる。開示の範囲内の機能的に均等な方法および組成物は、本明細書に列挙されるものに加え、先の記述から当業者には明らかである。そのような修正および変更は、添付される特許請求の範囲内に含まれるものとする。本開示は、そのような特許請求の範囲が値するものであるとされる均等物の全範囲と共に、添付される特許請求の範囲の用語によってのみ限定される。この開示は、特定の方法、試薬、化合物、組成物、または生体系に限定されず、当然ながら様々でよいことが理解される。本明細書で使用される用語は、単に特定の実施形態について記述するためのものであり、限定を意味するものではないことも理解される。
【００７６】
様々な態様および実施形態を本明細書に開示してきたが、その他の態様および実施形態が当業者には明らかである。本明細書に開示される様々な態様および実施形態は、例示を目的とするものであり、限定しようとするものではなく、真の範囲および精神は下記の特許請求の範囲によって示される。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年11月21日(2012.11.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気に接触できるよう構成された少なくとも１つのコンジットを備えた構造と、
前記少なくとも１つのコンジットを取り囲むように構成された鉱化廃棄物層と
を含む、メタンを酸化するためのシステム。
【請求項２】
前記鉱化廃棄物が５から３０年間エージングされる、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記鉱化廃棄物が１０％から３０％の間の水分含有量を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記鉱化廃棄物が２〜４ｃｍの篩によって篩い分けされた、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記鉱化廃棄物が栄養溶液をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記鉱化廃棄物が鉱化スラッジをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記鉱化廃棄物層の厚さが約０．４ｍ〜約２ｍである、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記少なくとも１つのコンジットが、下方３分の２の部分で穿孔されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記少なくとも１つのコンジットが円筒状であり、４０ｍｍから１００ｍｍの間の直径を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記鉱化廃棄物層を取り囲むディバイダをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記コンジットと前記鉱化廃棄物層との間に第１の分離層をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第１の分離層が約１００ｍｍ〜約５００ｍｍの厚さを有する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記鉱化廃棄物層の外側に第２の分離層をさらに含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第１および第２の分離層が、砂利、タイヤの断片、および割れたガラスからなる群から選択された材料で構成される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記第１の分離層と前記鉱化廃棄物層との間にディバイダをさらに含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記コンジットと前記鉱化廃棄物層との間にディバイダをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記ディバイダが多孔質のネットである、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
空気に接触できるよう構成された少なくとも１つのコンジットと、前記少なくとも１つのコンジットを取り囲む鉱化廃棄物層とを含むシステムを提供することと、
前記システムを、酸化される材料に接触させることとを含む、材料を酸化するための方法。
【請求項１９】
前記酸化される材料が固形廃棄物である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
メタンを酸化するための前記システムが、前記酸化される材料中に実質的に垂直に配置される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
メタンを酸化するための前記システムが、前記酸化される材料中に実質的に斜めに配置される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記酸化される材料が、鉱化廃棄物を含有するシステムの部分を部分的にまたは完全に取り囲む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記鉱化廃棄物の高さを、前記酸化される材料と実質的に同じレベルに保つために、追加の鉱化廃棄物を前記鉱化廃棄物層に充填することをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
充填された鉱化廃棄物の１〜２ｍごとに、栄養溶液を前記鉱化廃棄物層に添加することをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】
メタンを酸化するための前記システムが、前記コンジットと前記鉱化廃棄物層との間に分離層をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【国際調査報告】
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2013530035.tif 000021
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