(57)【要約】  汚泥、例えばパルプ及び／又は紙の製造による汚泥を分解又は消化する方法を記載する。本方法において使用される組成物を更に記載する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルプ及び／又は紙の製造による汚泥を分解する方法であって、
ａ）前記汚泥に、
ｉ）少なくとも１つのセルラーゼ活性を有する酵素、並びに
ｉｉ）少なくとも１つの、ＨＬＢ値が少なくとも７の二官能性ブロックコポリマーである非イオン性界面活性剤、若しくはｉ）及びｉｉ）を含む組成物、
を適用することと、
ｂ）前記汚泥を脱水することと、
を含む、パルプ及び／又は紙の製造による汚泥を分解する方法。
【請求項２】
前記酵素又は前記組成物が少なくとも１０ユニット／ｇのセルラーゼ活性を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記非イオン性界面活性剤が、前記のｉ）及びｉｉ）若しくは前記組成物の少なくとも０．１重量％の量で存在する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記酵素及び前記非イオン性界面活性剤が、０．１：１０〜１０：０．１の酵素:非イオン性界面活性剤の重量比で存在する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ｉ）及びｉｉ）若しくは前記組成物の前記セルラーゼ活性が、ｉ）を単独で用いる場合よりも少なくとも１０％大きい、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ｉ）及びｉｉ）又は前記組成物を使用する前記方法の結果としての汚泥固形分の低減が、ｉ）を単独で用いる場合よりも少なくとも１０重量％大きい、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記酵素がリパーゼを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記分解する方法において、セルロース繊維が前記汚泥に存在し、少なくとも一部が分解され、前記汚泥の固形分含量が低減する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
汚泥の分解により一部、糖が形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
発酵プロセスにおいて前記糖をエタノールへと変換させることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
約５℃〜約７５℃の温度で行う、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
酸若しくはアルカリ、又はその両方を別々に添加せずに実施する、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記汚泥がセルロース材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記セルロース材料が乾燥汚泥の重量ベースで約０．１ｗｔ％〜約７０ｗｔ％の量で存在する、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記非イオン性界面活性剤が、ＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯ型のブロックコポリマーである、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記ＨＬＢ値が少なくとも１２である、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記ＨＬＢ値が少なくとも２０である、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記ＨＬＢ値が少なくとも２５〜３０である、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記汚泥を少なくとも部分的に形成される糖、グルコース、より短鎖のセルロース、又はそれらの任意の組合せに分解する、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記汚泥が一次汚泥である、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記汚泥が二次汚泥である、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記汚泥の前記脱水前に約１時間〜１２０時間行う、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記酵素が、前記のｉ）及びｉｉ）若しくは前記組成物の０．０５重量％〜３５重量％の濃度で存在する、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記のｉ）及びｉｉ）を任意の順序で互いに３０分以内に連続して添加する、請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
前記非イオン性界面活性剤が、約１０００〜約２００００の平均分子量を有する、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバイオマス又は汚泥を分解する方法に関する。本発明はバイオマス又は汚泥を分解するのに使用される組成物に更に関する。
【０００２】
本願は、２０１０年６月８日付けで出願された先の米国仮特許出願第６１／３５２，５２６号（その全体が参照により本明細書中に援用される）の米国特許法第１１９条（ｅ）項に基づく利益を主張するものである。
【背景技術】
【０００３】
紙の製造は、水中でパルプ材料（一般的には木質繊維）を填料、例えばクレー及び他の添加物とブレンドし、本明細書でパルプと称される紙料スラリー混合物を作製することを含む。それからパルプを抄紙機によって加工し、平判紙を形成する。次いで、平判紙から水を取り除いた後、平判紙を圧搾して乾燥させることにより、紙製品を形成する。排水は一定量の繊維及び填料材料を含有する。この材料は後の処理のために回収されるが、回収は通常完全ではない。廃棄材料及び再使用のために捕捉されない材料は一般的に、残存する固形分、例えば繊維及び填料材料を除去する廃棄物処理施設へと運ばれる。浄化水は環境中へと排出し戻されるか、又は再使用のために製紙プロセスへと送り返される。脱水後、固形分が濃縮（典型的には４０％〜６０％が固形分）製紙汚泥に含有される。この汚泥の主成分は繊維及びクレー填料材料である。この汚泥は通常、埋立地への埋め立て、土地散布又は焼却により処分される。一部の製紙プロセスで製紙汚泥が再利用されるが、これはサイジングに悪影響を及ぼし、サイズ戻り（size reversion）を引き起こすことが分かっている。
【０００４】
埋立地での汚泥の埋め立てに関する問題は、これにより一部地域（localities）において環境問題が発生することである。さらに、汚泥の運搬コストはかなり高額になる場合がある。加えて、適切に処理しなければ、汚泥によって、汚泥が置かれ、運び込まれた場所の近隣で臭気問題が発生する可能性がある。
【０００５】
紙及びパルプの製造による汚泥の他に、様々なプロセスにより生じるバイオマス（例えば植物バイオマス、動物バイオマス及び都市廃棄物バイオマス）には同様の問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
様々な組成物及び処理技法を用いて汚泥又はバイオマスを処理する試みが為されているが、現在の技法よりも予測可能性が高く、安価でかつ／又はより速い速度で作用するプロセスを提供することがこの産業において依然として必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の特徴は、汚泥、例えばパルプ及び／又は紙の製造による汚泥を分解する方法を提供することである。
【０００８】
本発明の更なる特徴は、汚泥を分解するために汚泥に適用することができる組成物を提供することである。
【０００９】
本発明の更なる特徴は、バイオマスを処理又は分解する方法を提供することである。
【００１０】
本発明の更なる特徴は、固形分含量を低減するためにバイオマス又は汚泥を崩壊させる又は分解する方法を提供することである。
【００１１】
本発明の更なる特徴は、固形分含量を低減するために汚泥を崩壊させる又は分解する方法を提供すること、及び汚泥又はバイオマスの分解、例えば発酵プロセスによる副生成物を利用し、バイオエタノールを作製するように処理することができる液体又はスラリーを提供することである。
【００１２】
本発明の更なる特徴及び利点は、一部は以下の説明において記載され、一部はその説明から明らかであり、又は本発明の実施によって知ることができる。本発明の目的及び他の利点は、明細書及び添付の特許請求の範囲において特に指摘される要素及び組合せを用いて実現及び達成される。
【００１３】
本明細書で具体的に挙げられ、広範に説明されるように、これらの及び他の利点を達成するために、本発明の目的に従って、本発明は、パルプ及び／若しくは紙の製造、並びに／又は他の供給源（家庭及び／又は産業の供給源）由来の汚泥を分解する方法に関する。本方法は、汚泥に、少なくとも１つのセルラーゼ活性を有する酵素、及び少なくとも１つの、ＨＬＢ値が少なくとも７の二官能性ブロックコポリマーである非イオン性界面活性剤を適用することを含む。酵素及び非イオン性界面活性剤を別々に添加することができるか、又は事前に形成した組成物として添加することができる。本方法は汚泥を脱水することを更に含む。
【００１４】
本発明は、少なくとも１つのセルラーゼ活性を有する酵素と、少なくとも１つの、ＨＬＢ値が少なくとも７の二官能性ブロックコポリマーである非イオン性界面活性剤とを含有する組成物に更に関する。非イオン性界面活性剤は好ましくは、酵素の全体的な活性を増大させるように酵素との幾らかの相乗的な相互作用を高める又はこれを有する。換言すると、本発明の組成物の使用には、汚泥固形分の低減を増大させる、例えば界面活性剤の非存在下で酵素を単独で使用した場合よりも汚泥の低減を少なくとも１０重量％大きく増大させる能力がある。
【００１５】
上記の概略的な説明及び下記の詳細な説明は両方とも例示的及び説明的なものにすぎず、特許請求されるような本発明の更なる説明を提供することを意図するものであることを理解するべきである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は一部、パルプ及び／若しくは紙の製造、並びに／又は他の供給源（家庭及び／若しくは商業の供給源であるか又は産業供給源であるかは問わない）由来の汚泥を分解する方法に関する。本方法は、少なくとも１つのセルラーゼ活性を有する酵素、及び少なくとも１つの、ＨＬＢ値が少なくとも７の二官能性ブロックコポリマーである非イオン性界面活性剤を、汚泥及び／又は他の供給源（複数も可）に適用することを含む。酵素及び非イオン性界面活性剤を別々に又は事前に形成した組成物として添加することができる。本方法は汚泥を脱水することを更に含む。本方法の結果として、汚泥の固形分含量が低減するように、汚泥を分解することができる。本発明に関しては、本明細書中で使用されるところの汚泥の分解は汚泥の消化を含む。排除とまではいかないまでも、汚泥の固形分含量を低減することにより、埋立地に処分する又はそうでなければ処理する必要がある汚泥の量を大幅に低減することができる。これにより、汚泥を所持する企業又は個人に対して、コスト削減及び環境にやさしい解決策がもたらされる。
【００１７】
本発明は、以下の態様／実施形態／特徴を任意の順序及び／又は任意の組合せで含む。
１．パルプ及び／又は紙の製造による汚泥を分解する方法であって、
ａ）上記汚泥に、
ｉ）少なくとも１つのセルラーゼ活性を有する酵素、並びに
ｉｉ）少なくとも１つの、ＨＬＢ値が少なくとも７の二官能性ブロックコポリマーである非イオン性界面活性剤、又はｉ）及びｉｉ）を含む組成物、
を適用することと、
ｂ）上記汚泥を脱水することと、
を含む、パルプ及び／又は紙の製造による汚泥を分解する方法。
２．上記酵素又は上記組成物が少なくとも１０ユニット／ｇのセルラーゼ活性を有する、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様の方法。
３．上記非イオン性界面活性剤が、上記のｉ）及びｉｉ）又は上記組成物の少なくとも０．１重量％の量で存在する、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様の方法。
４．上記酵素及び上記非イオン性界面活性剤が、０．１：１０〜１０：０．１の酵素:非イオン性界面活性剤の重量比で存在する、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様の方法。
５．ｉ）及びｉｉ）又は上記組成物の上記セルラーゼ活性が、ｉ）を単独で用いる場合よりも少なくとも１０％大きい、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様の方法。
６．ｉ）及びｉｉ）又は上記組成物を使用する上記方法の結果としての汚泥固形分の低減が、ｉ）を単独で用いる場合よりも少なくとも１０重量％大きい、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様の方法。
７．上記酵素がリパーゼを含む、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様の方法。
８．上記分解する方法において、セルロース繊維が上記汚泥に存在し、少なくとも一部が分解され、上記汚泥の固形分含量が低減する、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様の方法。
９．汚泥の分解により一部、糖が形成される、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様の方法。
１０．発酵プロセスにおいて上記糖をエタノールへと変換させることを更に含む、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様の方法。
１１．約５℃〜約７５℃の温度で行う、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様の方法。
１２．酸若しくはアルカリ（alkali）、又はその両方を別々に添加せずに実施する、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様の方法。
１３．上記汚泥がセルロース材料を含む、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様の方法。
１４．上記セルロース材料が乾燥汚泥の重量ベースで約０．１ｗｔ％〜約７０ｗｔ％の量で存在する、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様の方法。
１５．上記非イオン性界面活性剤が、ＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯ型のブロックコポリマーである、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様の方法。
１６．上記ＨＬＢ値が少なくとも１２である、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様の方法。
１７．上記ＨＬＢ値が少なくとも２０である、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様の方法。
１８．上記ＨＬＢ値が少なくとも２４〜３０である、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様の方法。
１９．上記汚泥を少なくとも部分的に形成される糖、グルコース、より短鎖のセルロース、又はそれらの任意の組合せに分解する、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様の方法。
２０．上記汚泥が一次汚泥である、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様の方法。
２１．上記汚泥が二次汚泥である、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様の方法。
２２．上記汚泥の上記脱水前に約１時間〜１２０時間行う、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様の方法。
２３．上記酵素が、上記のｉ）及びｉｉ）若しくは上記組成物の０．０５重量％〜３５重量％の濃度で存在する、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様の方法。
２４．上記のｉ）及びｉｉ）を任意の順序で互いに３０分以内に連続して添加する、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様の方法。
２５．上記非イオン性界面活性剤が、約１０００〜約２００００の平均分子量を有する、任意の上記又は下記の実施形態／特徴／態様の方法。
【００１８】
本発明は、上記及び／又は下記の文章及び／又は段落で記載されるこれらの様々な特徴又は実施形態の任意の組合せを含み得る。
【００１９】
より詳細には、上述のように、汚泥はパルプ及び／若しくは紙の製造、並びに／又は他の供給源によるものであり得る。汚泥の供給源に関する制限はない。本発明は紙及び／又は紙の製造による汚泥を分解するのに使用されるのが好ましい。さらに、本発明には、概してバイオマスの分解に関する有用性がある。「バイオマス」という用語には、任意の化石化していない（non-fossilized）、すなわち再生可能な有機物が含まれる。様々なタイプのバイオマスには、植物バイオマス、微生物バイオマス、動物バイオマス（任意の動物由来成分、動物の排泄物等）、及び都市廃棄物バイオマス（金属及びガラス等の再生可能物を除去した家庭ゴミ及び小型の商業ゴミ）が含まれる。バイオマスという用語は未使用又は使用済のセルロース系材料、例えば綿又は混綿から作製された衣服及びタオルも含む。
【００２０】
「植物バイオマス」及び「リグノセルロース系バイオマス」という用語は、実質的にあらゆる植物由来の有機物（木質又は非木質）を表す。植物バイオマスには、農作物若しくは食用作物（例えばサトウキビ、サトウダイコン又はトウモロコシの穀粒）又はその抽出物（例えばサトウキビ由来の砂糖及びトウモロコシ由来のコーンスターチ）、農作物及び農作物の廃棄物及び残渣、例えばトウモロコシ茎葉、麦わら、稲わら、サトウキビのバガス、綿等が含まれ得るが、これらに限定されない。植物バイオマスには、樹木、木質エネルギー作物、木材の廃棄物及び残渣、例えば針葉樹間伐材、樹皮廃棄物、おが屑、紙及びパルプ産業の廃棄物流、木質繊維等が更に含まれるが、これらに限定されない。加えて、飼料用農作物、例えばスイッチグラス等は、別の植物バイオマス源として大規模生産される可能性がある。都市部では、最良の潜在的な植物バイオマス供給原料としては、庭園廃棄物（例えば刈り取った芝生、葉、刈り取った樹木及び枝）及び野菜加工廃棄物が挙げられる。
【００２１】
本発明の様々な記載が汚泥、特にパルプ及び／又は紙の製造による汚泥に関して与えられるが、本発明は全ての形態の汚泥及び／又はバイオマスにも同じように（in the same or similar manner）適用されることを理解するべきである。
【００２２】
本発明で処理される汚泥は、製紙産業で理解されるように一次汚泥及び／又は二次汚泥であり得る。汚泥には、一種又は複数種の木材の一種又は複数種の繊維を含有する組成物が含まれ得るが、これらに限定されない。汚泥は、細粒を含む１つ又は複数の長さの繊維を含有し得る。他の材料が製紙汚泥に含まれていてもよく、これには、ＡＳＡサイジング材料又は他のサイジング材料、加水分解サイジング材料、ポリマー、増粘剤（stickies）、接着剤、インク、填料、他の不純物、例えば再生紙に由来する不純物、消泡剤等が含まれ得るが、これらに限定されない。
【００２３】
セルラーゼ活性を有する酵素に関しては、２つ以上の酵素、３つ以上の酵素、４つ以上の酵素、５つ以上の酵素等のセルラーゼ活性を有する１つ又は複数の酵素を使用することができる。任意選択としてセルラーゼ活性を有しない他の酵素が更に含まれていてもよい。
【００２４】
酵素組成物は少なくとも１つのエステラーゼ若しくはリパーゼ、又はその両方を含有することができ、好ましくは高濃度のエステラーゼ及び／又はリパーゼを含有する。リパーゼを、膵臓供給源から（例えば膵リパーゼ）、又は様々な真菌及び／若しくは細菌及び／若しくは他の微生物から誘導又は単離することができる。例としては、トリアシルグリセロールアシルヒドロラーゼ及びトリアシルグリセロールリパーゼが挙げられるが、これらに限定されない。また、トリグリセリドをグリセロール及び脂肪酸に加水分解することが可能な任意のリパーゼ又はエステラーゼを使用することができる。エステラーゼ又はリパーゼを含有する市販製品を使用することができる。例えば、Ｂｕｚｙｍｅ（商標）２５１５及びＢｕｚｙｍｅ（商標）２５１７を使用することができ、これはBuckman Laboratories International, Inc., Memphis, Tennから入手可能である。好適な酵素を含有する製品、例えばＲｅｓｉｎａｓｅ  Ａ２Ｘ、Ｎｏｖｏｃｏｒ  ＡＤＬ、Ｐａｎｃｒｅａｔｉｃ  Ｌｉｐａｓｅ  ２５０、Ｌｉｐａｓｅ  Ｇ−１０００、Ｇｒｅａｓｅｘ  ５０Ｌ及びＧｒｅａｓｅｘ  １００Ｌを本発明の方法に使用することができる。かかる製品は、Genencor及びNovo Nordiskのような商業的供給業者から入手可能である。米国特許第５，５０７，９５２号及び同第５，３５６，８００号に記載のエステラーゼ又はリパーゼを本発明に使用することができ、これらの特許は本願において言及される任意の他の特許又は刊行物とともに、その全体が参照により本明細書中に援用される。この酵素又はリパーゼは一般的に任意の形態、例えば液体形態又は固体形態で使用することができる。エステラーゼ及び／又はリパーゼの量は、汚泥の乾燥固形分重量ベースで汚泥１トン当たり約０．００５ｌｂｓ．〜約４．０ｌｂｓ．、例えば汚泥の乾燥固形分重量ベースで汚泥１トン当たり約０．０１ポンド〜約２．０ポンド、又は１トン当たり約０．０５ポンド〜約０．５ポンドであり得る。エステラーゼ及びリパーゼ組成物は、例えば米国特許第５，３５６，８００号及び同第５，７８０，２８３号（これらはその全体が参照により本明細書に援用される）に記載の配合物を用いた安定化した組成物であり得る。
【００２５】
本発明によれば、酵素組成物は２つ以上の異なる酵素の組合せを含み得る。酵素組成物は、例えばリパーゼとセルラーゼとの組合せを含んでいてもよく、任意に安定化剤を含んでいてもよい。安定化剤はポリアミドオリゴマーであり得る。
【００２６】
必須ではないが好ましくは、酵素又は酵素を含有する組成物（例えば本発明の酵素及び非イオン性界面活性剤を含有する事前に形成した組成物）は少なくとも１０ユニット／ｇのセルラーゼ活性を有し得る。例えば、酵素又は酵素を含む組成物は、少なくとも１５ユニット／ｇ、少なくとも２０ユニット／ｇ、少なくとも２５ユニット／ｇ、少なくとも１００ユニット／ｇ、少なくとも５００ユニット／ｇ、例えば１０ユニット／ｇ〜１５００ユニット／ｇ又はそれ以上のセルラーゼ活性を有し得る。
【００２７】
酵素は、酵素又は酵素含有組成物が汚泥を分解する能力を有していればいずれの濃度で存在していてもよい。例えば、酵素は、存在する酵素及び非イオン性界面活性剤の重量ベースで約０．０５重量％〜約５重量％の濃度で存在し得る。例えば、酵素の濃度は、全て存在する酵素及び非イオン性界面活性剤の総重量ベースで０．１ｗｔ％〜３５ｗｔ％、０．５ｗｔ％〜３５ｗｔ％、１ｗｔ％〜３５ｗｔ％又はそれ以上、２ｗｔ％〜３５ｗｔ％、５ｗｔ％〜３５ｗｔ％、１０ｗｔ％〜３５ｗｔ％、１５ｗｔ％〜３５ｗｔ％、２０ｗｔ％〜３５ｗｔ％又はそれ以上であり得る。
【００２８】
非イオン性界面活性剤に関しては、少なくとも１つの、ＨＬＢ値が少なくとも７の二官能性ブロックコポリマーである非イオン性界面活性剤を使用する。例えば、ＨＬＢ値は、少なくとも１０、少なくとも１２、少なくとも１４、少なくとも１８、少なくとも２０、少なくとも２４、少なくとも２５であり得る。例えば、ＨＬＢ値は、７〜３０、１０〜３０、１０〜２８、１０〜２５、１０〜２４、１２〜３０、１２〜２５、１２〜２４、１５〜２４、１５〜３０、２０〜３０等であり得る。二官能性ブロックコポリマーである少なくとも１つ、又は２つ以上、３つ以上等の非イオン性界面活性剤を使用することができる。非イオン性界面活性剤は、存在する酵素及び非イオン性界面活性剤の重量ベースで少なくとも０．１重量％の量で存在するのが好ましい。任意選択として付加的に、ＨＬＢ値が７未満の、及び／又は二官能性ブロックコポリマーではない他の非イオン性界面活性剤を使用することができる。更なる任意選択として、酵素及び非イオン性界面活性剤を含有する組成物全体が本明細書で記載の汚泥を分解するそれらの能力に関して影響を受けなければ、他の界面活性剤が存在していてもよい。
【００２９】
非イオン性界面活性剤はＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯ型のブロックコポリマーであり得る。非イオン性界面活性剤はポロキサマーであり得る。例えば、本発明に使用することができる非イオン性界面活性剤は以下の式を有し得る：
ＨＯ（ＣＨ２ＣＨ２）ｙ１（ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｙ２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｙ３ＯＨ。
これらは２つのポリエチレンオキシ単位が隣接したポリプロピレンオキシ単位で構成される非イオン性ブロックコポリマーである。添字ｙ１、ｙ２及びｙ３は、ポロキサマーが約１０００ｇ／ｍｏｌ〜約２００００ｇ／ｍｏｌの平均分子量を有するような値を有する。これらのポリマーはＰＬＵＲＯＮＩＣＳ（商標）の商品名でも知られている。これらの化合物は、特定のコポリマーを示す数字が後ろに付いたポロキサマーという単語、例えば約１０１単位（ｙ１及びｙ３がそれぞれ１０１に等しい）の２つのＰＥＧブロックと、約５６単位のポリプロピレンブロックとを有するポロキサマー４０７で一般的に呼ばれる。このポリマーはＬＵＴＲＯＬ（商標）Ｆ−１７という商品名でBASFから入手可能である。
【００３０】
幾つかの他の具体例としては、ポリ（エチレングリコール（そのエステル誘導体、例えばそのメチルエステル又は脂肪酸のエステル（例えばＰＥＧ−パルミテート）を含む）が挙げられる。ＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯ型のブロックポリマー及びＰＥＯ−ＰＰＯランダムポリマーを使用することができる。さらに、ポリエチレングリコール部分を含む非イオン性界面活性剤であるＴｒｉｔｏｎ−Ｘ−１００（ポリエチレングリコールｐ−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）−フェニルエーテル）を使用することができる。
【００３１】
酵素及び二官能性ブロックコポリマーである非イオン性界面活性剤は、０．１：１０〜１０：０．１の酵素：非イオン性界面活性剤の重量比で存在し得る。好ましくは重量比は１：０．５よりも非イオン性界面活性剤の割合が高いもの、例えば１：５等である。
【００３２】
非イオン性界面活性剤は、１０００〜約２００００、例えば２０００〜１５０００、３０００〜１２０００、５０００〜２００００、１００００〜２００００等の平均分子量（単位：ダルトン）を有し得る。
【００３３】
酵素及び非イオン性界面活性剤の他に、防腐剤、安定化剤、脱臭剤、填料、増量剤等の他の成分を更に使用することができる。例えば、酵素及び非イオン性界面活性剤の他に、グリセロールを含む又は含まないＰＶＰ等の少なくとも１つの安定化剤を使用することができる。さらに、１つ又は複数の塩、例えば塩化カルシウム又は他の塩が存在し得る。酵素及び非イオン性界面活性剤を水又は他の水溶液で希釈又は調製することができる。例えば、グリセロール又は同様の成分が組成物の５重量％〜３０重量％の量で存在し得る。ＰＶＰ、例えばＰＶＰ  Ｋ９０又は同様の成分が約１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の量で存在し得る。ＣａＣｌ２又は同様の成分が約０．１ｗｔ％〜２ｗｔ％の量で存在し得る。防腐剤、例えばＢＵＳＡＮ  １０７８が０．０５ｗｔ％〜約０．２ｗｔ％の量で存在し得る。ここでは全ての重量パーセントは（水で希釈しない）組成物の総重量をベースとする。
【００３４】
これらの成分の他に、単に貯蔵目的で本発明の組成物を保存するためには好ましくは少量で、バイオサイド、例えばBuckman Laboratories Internationalのバイオサイド、例えばＢｕｓａｎ（商標）１０７８等を使用することができる。
【００３５】
バイオサイドが存在する場合、典型的にはその量は本発明の組成物を形成する存在する成分の総重量ベースで１重量％未満である。より好ましくは、その量は組成物全体の０．５ｗｔ％未満、０．１ｗｔ％未満、例えば０．００１ｗｔ％〜０．０１ｗｔ％である。
【００３６】
上述のように、本発明では、酵素、非イオン性界面活性剤、及び任意の（any optional）成分を事前に形成した組成物としてともに添加することができるか、又は各々個々の成分若しくは成分の任意の組合せを別々に、例えば連続的に、バッチ式に、若しくは異なる注入点から同時に添加することができる。組成物又はその成分を任意の期間（１０秒〜１５０時間又はそれ以上）にわたって段階的に導入することができるか、又は定期的に若しくは一度に全て導入することができる。任意選択として、酵素と非イオン性界面活性剤と他の成分とを含有する事前に形成した組成物を作製することができる。組成物を、複数の成分を任意の順序で混ぜ合わせることにより調製することができる。酵素及び非イオン性界面活性剤の様々な量が上に記載されており、本明細書に等しく適用される。一般的に組成物を形成するためには、水又は水性成分若しくは水溶液が使用される。水又は水溶液若しくは水性成分は、水で希釈した組成物の総重量ベースで約１０ｗｔ％〜約９０ｗｔ％の量で存在し得る。
【００３７】
本発明の組成物又は本発明の組成物を形成する成分は、任意の様式で、例えば噴き付け、注ぎ込み、注入、混入等により汚泥に適用又は導入することができる。本質的に、本発明の組成物の成分を汚泥に接触させるために、任意の接触技法を使用することができる。続いて、本発明の組成物又は組成物を構成する成分を、分解速度を改善するために汚泥と混合するか、又はそうでなければ汚泥中に分散させることができる。任意選択として、組成物は液体形態、固体形態、乾燥形態、錠剤形態又は半固体形態であってもよい。組成物はカートリッジ中に組み込まれても、若しくは存在していてもよく、又は膜若しくはフィルター中に、若しくは汚泥と接触する任意の表面上に存在していてもよい。
【００３８】
本発明の組成物又は組成物を構成する成分を、タンクに、沈殿池及び／又は他の汚染場所に存在する汚泥に導入することができる。好ましくは、本発明は概して不活性化汚泥とともに用いられる。処理対象の汚泥の水含量は約１ｗｔ％〜約９９ｗｔ％等の任意の水含量であってもよい。汚泥は脱水した汚泥であってもよく、任意の好気的処理前に存在する汚泥等の一次汚泥であってもよく、及び／又は一次酸化処理後のもの（二次汚泥とする）であってもよい。
【００３９】
概して、処理対象の汚泥はセルロース材料、例えば乾燥汚泥の重量ベースで約０．１ｗｔ％〜約７０ｗｔ％のセルロース材料を含有する。
【００４０】
本発明では、汚泥を糖、グルコース、セルロース、例えばより短鎖のセルロース等を含む成分まで分解することができる。
【００４１】
本発明の方法を、様々な温度、例えば周囲温度（汚泥の温度と称される）で行うことができる。本発明の方法を、例えば約５℃〜約７５℃の温度で使用することができる。
【００４２】
本発明では、任意選択として本方法を、酸性及び／又はアルカリ性の成分又は化学物質を別々に添加することなく実施する。
【００４３】
本発明では、酵素及び非イオン性界面活性剤を汚泥に接触させた後、接触時間は約１時間〜約１５０時間又はそれ以上であり得る。例えば、接触時間は、５時間〜１００時間、１０時間〜７５時間、２４時間〜７２時間、４８時間又はそれ以上等であり得る。接触時間には実際に時間の制限はない。概して、接触時間は汚泥の場所で用いられる特定のプロセスに基づいたものであり得る。この接触時間後、汚泥の脱水を行うことができる。当該技術分野で既知の汚泥を脱水する任意の方法を使用することができる。例えば、脱水は沈殿タンク又は沈殿池の使用、及びその後の圧搾、押出、濾過、遠心分離等により達成することができる。汚泥を脱水するのに使用することができる技法（単数又は複数）に関する制限はない。
【００４４】
非イオン性界面活性剤と酵素とを別々に事前に形成した組成物としてではなく添加する場合、好ましくは非イオン性界面活性剤と酵素とを、任意の順序で互いに３０分以内に、任意の順序で互いに１５分以内に、任意の順序で互いに１０分以内に、任意の順序で互いに５分以内に、任意の順序で互いに１分以内に、又は任意の順序で互いに３０秒以内に添加する。
【００４５】
脱水（及び分解）汚泥（例えば任意の残存汚泥）の任意の続く処理を使用することができ、更なる処理に関しては制限がない。上述のように、本発明の方法では、分解される汚泥は１０重量％、２０重量％、３０重量％、４０重量％、５０重量％又はそれ以上低減することができる。それから、本発明の方法を実施した後に存在し得る汚泥を従来の技法により処理することができる。分解汚泥の生成物又は副生成物は例えば、糖、グルコース、より短鎖のセルロース等の形態であってもよく、概してスラリーの形態で又は溶液中に存在していてもよく、それからこの材料を、発酵して、バイオエタノールを作製するため等の任意の目的のために回収することができる。代替として、本発明の方法の分解生成物を含有する溶液又はスラリーをシステム、例えば好気タンク中の液体へと戻すことができる。代替的に、汚泥の分解の生成物を含有する溶液又はスラリーをＢＯＤ材料として処理することができる。
【００４６】
本発明では、酵素のセルラーゼ活性は非イオン性界面活性剤の存在により大幅に増大する。例えば、酵素のセルラーゼ活性は、非イオン性界面活性剤の非存在下で酵素を単独で使用しただけの場合と比較して少なくとも１０％増大する。この増大した活性は、セルラーゼ活性において少なくとも１０％大きい、少なくとも２０％大きい、少なくとも２５％大きい、少なくとも３０％大きい、少なくとも３５％大きい又はそれ以上、例えば１０％〜５０％大きい場合がある。
【００４７】
本発明では、本発明の方法の結果としての汚泥の固形分の低減は、非イオン性界面活性剤の非存在下で酵素を単独で使用した場合と比較して少なくとも１０（重量）％増大し得る。この固形分の低減は、（非イオン性界面活性剤が存在しない場合と比較して）少なくとも１０ｗｔ％大きい、少なくとも１５ｗｔ％大きい、少なくとも２０ｗｔ％大きい、少なくとも２５ｗｔ％大きい、少なくとも３０ｗｔ％大きい、例えば１０ｗｔ％〜５０ｗｔ％大きい場合がある。
【００４８】
任意選択として、本発明では、あまり効果的ではないが、少なくとも１つの実施形態において非イオン性界面活性剤は任意選択的なものであり得る。
【００４９】
本発明を、本発明を例示することを意図する以下の実施例により更に明らかにする。
【実施例】
【００５０】
実施例１：
紙製造プラントで得られる汚泥を入手した。この汚泥は水中で５６．０重量％の濃度（consistency）の汚泥を有していた。汚泥は９．１ｗｔ％の固形分を含有するように脱イオン水で希釈した。固形分汚泥懸濁液は約６．９５のｐＨを有していた。
【００５１】
２つの組成物を調製した。第１の組成物は以下の表に示される様々な量で酵素を含有していた。特に、第１のセットの組成物は酵素、具体的にはNovozymesのＣｅｌｌｉｃ（商標）ＣＴｅｃ酵素のみを含有していた。第２のセットの組成物は同じ酵素を含有していたが、それに加えて非イオン性界面活性剤、具体的にはBASFのＰＬＵＲＯＮＩＣ  Ｆ１０８を含有していた。各成分の量は以下の表に記載されている。いずれの組成物による処理も２８℃で２４時間実施した。汚泥懸濁液を２分間〜３分間激しくボルテックスし、密集した汚泥を分散させた後、酵素を添加した。
【００５２】
以下の結果から分かるように、非イオン性界面活性剤とともに酵素を使用すると、汚泥固形分の低減量はそれぞれの場合において酵素を単独で使用した場合と比較して増大していた。
【００５３】
表１．汚泥消化（２８℃、ｐＨ６．９５、２４時間）
【表１】
2013530826.tif 000002
【００５４】
実施例２：
実験はＣｅｌｌｉｃ（商標）ＣＴｅｃ酵素の酵素活性に対する界面活性剤の効果を評価するために設定した。酵素、界面活性剤及び水を混合し、５ｗｔ％の界面活性剤と１０ｗｔ％の酵素とを含有する溶液を形成した。例えば、１．０ｇのＣｅｌｌｉｃ（商標）ＣＴｅｃ、０．５ｇのＰＬＵＲＯＮＩＣ  Ｆ１０８、及び８．５ｇの脱イオン水を混合し、１０ｗｔ％の酵素と５ｗｔ％の界面活性剤とを含有する溶液を作製した。得られた酵素−界面活性剤溶液をセルラーゼ活性に関して試験した。カルボキシメチルセルロースをアッセイ基質として使用した。１０ｗｔ％の酵素を含有するが、界面活性剤を含まない対照溶液が比較のために含まれていた。
【００５５】
１．Ｃｅｌｌｉｃ（商標）ＣＴｅｃの活性に対する様々なＰＬＵＲＯＮＩＣ界面活性剤の効果
異なるＨＬＢ値を有する５つのＰＬＵＲＯＮＩＣ界面活性剤を、水溶液中でのＣｅｌｌｉｃ（商標）ＣＴｅｃの酵素活性に対するそれらの効果に関して評価する。それぞれの界面活性剤を水中で酵素と混合した。それから、得られた溶液を、基質としてカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を使用してセルラーゼ活性に関してアッセイした。結果を以下の表に示す。５つのＰＬＵＲＯＮＩＣ界面活性剤全てが酵素活性に対して正の効果を示した。Ｆ１０８が試験したＰＬＵＲＯＮＩＣ界面活性剤の中で最良のものであった。Ｆ１０８は酵素活性を２２．３％高めた。５つのＰＬＵＲＯＮＩＣ界面活性剤全てが酵素の非存在下で単独で試験した場合、酵素活性を示さなかった。
【００５６】
表２．酵素活性に対する界面活性剤の効果（試験システム：５ｗｔ％のＰｌｕｒｏｎｉｃ（商標）界面活性剤＋１０ｗｔ％のＣｅｌｌｉｃ（商標）ＣＴｅｃ）
【表２】
2013530826.tif 000003
【００５７】
２．Ｃｅｌｌｉｃ（商標）ＣＴｅｃ活性に対する他の界面活性剤（Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（商標）以外）の効果
【００５８】
表３．酵素活性に対する他の界面活性剤の効果（試験システム：５ｗｔ％の界面活性剤＋１０ｗｔ％のＣｅｌｌｉｃ（商標）ＣＴｅｃ）
【表３】
2013530826.tif 000004
【００５９】
表３のデータは、酵素活性に対する他の試験した界面活性剤の効果が顕著なものではないことを示唆している。
【００６０】
このためこれらの実施例で分かるように、全ての界面活性剤が酵素の活性を顕著に増大させる能力を有する訳ではない。さらに、実施例で示されるように、非イオン性界面活性剤のＨＬＢ値が高ければ、酵素による活性の増大の割合が高くなる。非イオン性界面活性剤、特にＨＬＢ値が７以上、より好ましくは１２以上の非イオン性界面活性剤の効果に関する結果は確実に予期せぬものであり、驚くべきものであった。
【００６１】
本出願人は全ての引用文献の全内容を本開示において具体的に援用する。さらに、量、濃度又は他の値若しくはパラメータが、範囲、好ましい範囲又は上側の好ましい値及び下側の好ましい値のリストのいずれかとして挙げられる場合、これは、範囲が別々に開示されているかに関係なく、任意の範囲上限又は好ましい値と、任意の範囲下限又は好ましい値との任意の対から形成される全ての範囲を具体的に開示していると理解するべきである。数値の範囲が本明細書中に列挙される場合、特に指定のない限り、その範囲は、その端点、並びに範囲内の全ての整数及び小数を含むことを意図する。範囲を規定する場合、本発明の範囲が記載の特定の値に限定されることを意図するものではない。
【００６２】
本発明の他の実施形態は、本明細書及び本明細書中に開示される本発明の実施を考慮することにより、当業者に明らかとなるであろう。本明細書及び実施例は、例示的なものにすぎないとみなされ、本発明の真の範囲及び精神は以下の特許請求の範囲及びその均等範囲によって示されることが意図される。
【国際調査報告】
2013530826.tif 000005
2013530826.tif 000006