(57)【要約】【課題】紙ゴミまたは古紙を原料とするバイオエタノールの製造において、実用化に耐え得る程度にグルコースの収率を上げる。【解決手段】廃棄物として排出された紙ゴミまたは古紙を糖化及び発酵させることによりエタノールを製造する方法において、紙ゴミまたは古紙を複数の品目に分類し、品目の各々のグルコース収率を測定し、設定されたエタノールの製造価格を満足するグルコース収率を有する少なくとも一つの品目を複数の品目から選択し、選択された品目の紙ゴミまたは古紙を原料としてエタノールを製造する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物として排出された紙ゴミまたは古紙を糖化及び発酵させることによりエタノールを製造する方法において、
前記紙ゴミまたは古紙を複数の品目に分類し、
前記品目の各々のグルコース収率を測定し、
設定されたエタノールの製造価格を満足するグルコース収率を有する少なくとも一つの品目を前記複数の品目から選択し、
選択された品目の紙ゴミまたは古紙を原料とする、
ことを特徴とするエタノールの製造方法。
【請求項２】
前記複数の品目の各々は目視で判別可能な品目であることを特徴とする請求項１に記載のエタノールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エタノールの製造方法、特に、糖化法を用いたエタノールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
資源の乏しい日本においては、近年、バイオマスを原料として得られるエネルギーであるバイオマスエネルギーが注目されている。バイオマスの本来の意味は「生物資源（Ｂｉｏ）の量（Ｍａｓｓ）」であるが、一般的には、バイオマスとは、「再生可能な、かつ、生物由来の有機性資源」を意味する（例えば、石油などの化石燃料は生物由来の有機性資源ではあるが、再生不能であるので、バイオマスには含まれない）。
【０００３】
他の資源と同様に、日本はバイオマスにも乏しく、「バイオマスニッポン総合戦略」においても、例えば、日本で利用可能なバイオマスからエタノール（特に、バイオエタノールと呼ばれる）を製造したとしても、年産６００万キロリットルにしかならない、との指摘がなされている。また、その製造費が高いことが課題であり、その要因のひとつは製造工程における糖化率（グルコースを経由してエタノールが生成されるので「グルコース収率」とも呼ばれる。以下「グルコース収率」と呼ぶ。）の低さである。
【０００４】
バイオエタノールの製造方法は複数あり、（１）バイオマスに含まれるグルコース、スクロースを酵母で発酵してエタノールを製造する、（２）バイオマスに含まれるデンプンを糖化して得たグルコースを酵母で発酵してエタノールを製造する、（３）バイオマスに含まれるセルロースを糖化して得たグルコースを酵母で発酵してエタノールを製造する、の３つが主な方法である。（１）及び（２）は原料が食糧と競合するため社会的に避けられる傾向にある。（３）は食糧とは競合しないが、（１）及び（２）に比べグルコース収率が低い。
【０００５】
バイオエタノールは再生不能な化石燃料の代替エネルギーとして注目されており、農地が少なく山林が多い日本においては、間伐材などのリグノセルロースを原料としたバイオエタノールの生産が試みられたが、原料の収集コストの高さ、糖化効率の低さなどの原因により、現在最も安価であり、かつ、最も広く普及している燃料の典型としてのガソリンに競合し得る価格を達成することができていない。
【０００６】
これに対して、紙ゴミまたは古紙は都市部においては大量に発生するため収集が容易であり、さらに、紙はリグニンが既に除去されたセルロースが主原料であるため、高い糖化効率を期待することができる。
【０００７】
このため、農地・山林型バイオマスよりも都市型バイオマスである紙ゴミまたは古紙を原料とするほうがバイオエタノールの事業化には優位である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述のように、都市型バイオマスである紙ゴミまたは古紙は農地・山林型バイオマスと比較して収集コストの削減を図ることが可能であるが、ガソリンと競合し得る価格を達成するための鍵は、糖化の効率化による糖化発酵所要時間の短縮化にある。すなわち、これまでのバイオエタノールの製造方法は、グルコース収率の低さに起因する糖化発酵所要時間の長時間化が事業化を阻害する最大の問題であり、バイオエタノールの事業化を推進するためには、グルコース収率を上げ、糖化発酵所要時間を短縮化することが最大のポイントである。
【０００９】
以下、糖化発酵所要時間の短縮化が生産コストの削減に対して及ぼす影響について説明する。
【００１０】
バイオエタノールの生産コストＣ［円／リットル］は変動費Ｃｖ［円／リットル］と固定費Ｃｆ［円／年］とからなる。
【００１１】
変動費Ｃｖは、主として、原材料、酵素、酵母、ユーティリティ、濃縮・精製、廃棄物処理に要するコストからなり（それぞれ、ＣＭ，ＣＥ，ＣＹ，ＣＵ，ＣＰ，ＣＷ［円／リットル］とする）、固定費Ｃｆは、主として、初期投資の償却費用ＣＩ［円／年］と人件費ＣＬ［円／年］とからなる。
【００１２】
生産コストＣは、固定費Ｃｆをエタノール生産量Ｅ［リットル／年］で除算した商と変動費Ｃｖとの和により算出される。
【００１３】
Ｃ＝Ｃｖ＋Ｃｆ／Ｅ＝（ＣＭ＋ＣＥ＋ＣＹ＋ＣＵ＋ＣＰ＋ＣＷ）＋（ＣＩ＋ＣＬ）／Ｅ
【００１４】
エタノール生産量Ｅ［リットル／年］は仕込み量をＭ［ｇ／回］、発酵可能糖の含有率をＸ［ｇ／ｇ］、エタノール収率をＹ［リットル／ｇ］、設備の年間稼働日数をＤ［日／年］、糖化所要日数をｄ［日／回］とすれば、
Ｅ＝ＭＸＹＤ／ｄ
となる。従って、生産コストＣは、
Ｃ＝（ＣＭ＋ＣＥ＋ＣＹ＋ＣＵ＋ＣＰ＋ＣＷ）＋（ＣＩ＋ＣＬ）ｄ／ＭＸＹＤ
と表すことができる。
【００１５】
この式から明らかであるように、生産コストＣは糖化所要日数ｄに部分的に比例するため、糖化所要日数ｄが短縮されれば、生産コストＣは低減される。
【００１６】
従って、バイオエタノールの生産コストを低減するためには、原料となる紙ゴミまたは古紙の糖化所要時間を短縮することが必要不可欠であり、糖化所要時間を短縮するためには、前述のように、グルコース収率を上げることが必要である。
【００１７】
しかしながら、例えば地方自治体などが収集する紙ゴミまたは古紙には様々な種類のものがあり、現状においては、これら様々な種類の紙ゴミまたは古紙が全て一律にバイオエタノールの原料として使用されている。このため、バイオエタノールの収率は低くならざるを得ず、紙ゴミまたは古紙を原料とするバイオエタノール製造の実用化は極めて困難となっている。
【００１８】
紙からバイオエタノールを製造する従来技術においては、上質紙古紙が原料として用いられている。上質紙古紙はグルコース収率が高く、バイオエタノール製造原料に適しているが、再生紙原料に利用されているため、バイオエタノール製造原料としての入手が困難である。
【００１９】
また、紙ごみからバイオエタノールを安価に製造する従来技術はこれまでに提案されていない。紙ごみには様々な品種の古紙が混在しており、インクや顔料、防水・光沢などの表面加工が古紙の糖化を阻害する場合があるためグルコース収率が下がり、安価にバイオエタノールを製造することが困難だからである。
【００２０】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、紙ゴミまたは古紙を原料として糖化法によりバイオエタノールの製造を行う場合において、実用化に耐え得る程度にバイオエタノールの収率を上げることを可能にするエタノールの製造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】
【００２１】
上記の目的を達成するため、本発明は、廃棄物として排出された紙ゴミまたは古紙を糖化及び発酵させることによりエタノールを製造する方法において、前記紙ゴミまたは古紙を複数の品目に分類し、前記品目の各々のグルコース収率を測定し、設定されたエタノールの製造価格を満足するグルコース収率を有する少なくとも一つの品目を前記複数の品目から選択し、選択された品目の紙ゴミまたは古紙を原料とする、ことを特徴とするエタノールの製造方法を提供する。
【００２２】
前記複数の品目の各々は目視で判別可能な品目であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
バイオエタノールの収率は、バイオエタノールの前躯体として生成されるグルコースの収率に全面的に依存する。すなわち、バイオエタノールの収率を高めることはグルコールの収率を高めることと同義である。
【００２４】
これまでは、グルコースの収率が着目されることはなく、前述のように、紙ゴミまたは古紙を原料としてバイオエタノールを製造する際、廃棄物として収集された紙ゴミまたは古紙は一律に原料として使用されていた。
【００２５】
これに対して、本発明者は、廃棄物として収集された紙ゴミまたは古紙は品目（用途や物性に応じた紙の種類）毎にグルコース収率が異なるはずであることを予測し、実際に、紙ゴミまたは古紙を複数の品目に分類し、各品目毎にグルコース収率を測定し、各品目毎のグルコース収率が異なることを見出した。
【００２６】
これにより、エタノールの製造原価を一定の値段（例えば、エタノール１リットル当たり１００円）に設定した場合に、この製造原価を達成することを可能にするグルコース収率を有する品目を選定し、これらの選定された品目の紙ゴミまたは古紙のみをバイオエタノールの原料とすることにより、設定された製造原価内の値段でバイオエタノールを製造することが可能になる。
【００２７】
さらに、リサイクル業界の現状では、紙ゴミまたは古紙の分別は、紙ゴミまたは古紙の集積場において、全て作業員の目視による手作業により行われる。機械選別は行われない。従って、機械を用いることにより可能なファクター（例えば、所定の成分の含有率、比重など）に基づく分別は不可能である。
【００２８】
このため、紙ゴミまたは古紙を複数の品目に分類する場合、それらの品目は全て目視により識別可能なものであることを必要とする。この点に鑑みて、本発明においては、紙ゴミまたは古紙の分類品目は、現状に照らして、目視で判定可能な品目にのみ限定した。
【００２９】
再生紙原料として古紙を回収する社会的システムは既に構築されているが、感熱紙や洗剤の箱など、強い臭いのついたものは再生紙原料に適さないため回収されず、焼却廃棄されている。そのように資源として再利用されずに焼却廃棄されている古紙は、例えば、横浜市内では年間約１５万トンあると推算されている。仮に、それらを全てバイオエタノール製造の原料とした場合、年間約６万キロリットルのバイオエタノールを製造することができる。本発明は、古紙回収業とバイオエタノール製造業の分野において、グルコース収率が高い種類の古紙を優先して収集し、バイオエタノール製造原料とすることが可能な古紙選別方法を提供する。本発明の二次的効果として、紙ごみをバイオエタノール製造原料に利用することにより、焼却ごみが減り、ごみ焼却施設を縮小・削減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】紙ゴミまたは古紙からエタノールを製造するまでの過程を示すフローチャートである。
【図２】新聞紙の一例を示す写真である。
【図３】チラシとして使用されているコート紙の一例を示す写真である。
【図４】ファッション雑誌の表紙として使用されているコート紙の一例を示す写真である。
【図５】チラシとして使用されている色漉紙の一例を示す写真である。
【図６】漫画雑誌に使用されているざら紙の一例を示す写真である。
【図７】各種紙箱として使用されるボール紙の一例を示す写真である。
【図８】コピー用紙の一例を示す写真である。
【図９】コピー用紙の包み紙の一例を示す写真である。
【図１０】段ボールの一例を示す写真である。
【図１１】茶封筒の一例を示す写真である。
【図１２】紙パックの一例を示す写真である。
【図１３】紙パックに付されているマークを示す写真である。
【図１４】シュレッダー済み古紙の一例を示す写真である。
【図１５】アルミ付きの紙パックの一例を示す写真である。
【図１６】アルミ付きの紙パックに付されているマークを示す写真である。
【図１７】マルチパック用の紙製外箱の一例を示す写真である。
【図１８】カップラーメン及びアイスクリームの紙容器として使用されている「防水加工された紙」の一例を示す写真である。
【図１９】「紙製の洗剤容器」の一例を示す写真である。
【図２０】裏カーボン紙の一例を示す写真である。
【図２１】ノーカーボン紙の一例を示す写真である。
【図２２】感熱紙の一例を示す写真である。
【図２３】ティッシュペーパーの一例を示す写真である。
【図２４】紙製シールの一例を示す写真である。
【図２５】シール台紙の一例を示す写真である。
【図２６】ろ紙の一例を示す写真である。
【図２７】２２種類の紙ゴミまたは古紙並びにろ紙に対する液化率（％）及びグルコース収率（％）の測定結果を示す図である。
【図２８】紙ゴミまたは古紙を原料としたエタノールの製造に必要なコストの試算表である。
【図２９】グルコース収率が４６％以上である紙ゴミまたは古紙のリストである。
【図３０】エタノールを連続的に製造する装置の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、糖化法により紙ゴミまたは古紙からエタノールを製造するまでの過程を示すフローチャートである。
【００３２】
先ず、紙ゴミまたは古紙１００を予め定められた集積地点に収集する（ステップＳ１１０）。
【００３３】
次いで、必要に応じて、エタノール発酵の効率を向上させるための前処理（後述）を実施する（ステップＳ１２０）。
【００３４】
次いで、前処理を施した紙ゴミまたは古紙を加水分解し、糖化する（ステップＳ１３０）。具体的には、紙ゴミまたは古紙を加水分解することにより、糖の一種であるグルコースを生成する。
【００３５】
さらに、このグルコースを酵母などの微生物で発酵させる（ステップＳ１４０）。これにより、エタノールが生成される。ただし、このエタノールには水分その他の不要物が含まれている。
【００３６】
エタノール発酵の際に残渣が発生するので、残渣を除去する（ステップＳ１５０）。
【００３７】
このようにして生成されたエタノールを蒸留（ステップＳ１６０）することにより、水分その他の不要物を除去し、さらに、濃縮（ステップＳ１７０）することにより、目的物としてのエタノールが得られる（ステップＳ１８０）。
【００３８】
このようにして得られたエタノールはガソリンの代替燃料として使用することが可能である（ステップＳ１９０）。
【００３９】
なお、糖化（ステップＳ１３０）、発酵（ステップＳ１４０）及び蒸留（ステップＳ１６０）はこの順番で個別に実施することの他に、図３０に示すエタノール製造装置（後述）を用いることによって、同時に連続的に実施することも可能である。
【００４０】
以下、本発明の一実施形態に係るエタノールの製造方法を具体的に説明する。
【００４１】
本出願人は、紙ゴミまたは古紙として収集される様々な紙類に対して、次の（１）乃至（２２）の２２種類の品目を設定した。すなわち、紙ゴミまたは古紙として収集された紙類の大半（約９０％）はこれら２２品目の何れかに分類される。
【００４２】
（１）新聞紙
（２）チラシ（コート紙）
（３）チラシ（色漉き紙）
（４）ざら紙（漫画雑誌）
（５）ファッション誌（コート紙）
（６）紙箱（ボール紙）
（７）コピー用紙（白地・再生紙）
（８）コピー用紙の包み紙
（９）段ボール
（１０）茶封筒
（１１）紙パック
（１２）オフィス紙（シュレッダー済み古紙）
（１３）アルミ付きの紙パック（パック酒容器など）
（１４）マルチパック用の紙製外箱（ビールケース）
（１５）防水加工された紙（紙コップなど）
（１６）紙製の洗剤容器
（１７）裏カーボン紙
（１８）ノーカーボン紙
（１９）感熱紙
（２０）ティッシュペーパー
（２１）紙製シール
（２２）シール台紙
（２３）ろ紙
【００４３】
「新聞紙」は新聞に使用される紙である。新聞用紙とも呼ばれる。基本的には、ＴＭＰ（Ｔｈｅｒｍｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｕｌｐ：機械的に木材から取り出したパルプ）と古紙とを主要な原料パルプとして使用してつくられた紙である。図２は新聞紙の一例を示す。
【００４４】
「コート紙」とは、上・中質紙を原紙とし、両面に１平方メートル当たり２０ｋｇ前後のコート剤及び白土（クレー）が塗布（コーティング）されている用紙を指す。一般的な商業印刷に最も多く用いられている用紙であり、厚みのあるものはアートポスト紙とも呼ばれる。チラシの他に、ファッション雑誌などの表紙などにも使用されている。図３はチラシとして使用されているコート紙の一例を示す。図４はファッション雑誌の表紙として使用されているコート紙の一例を示す。
【００４５】
「色漉き紙」とは、表面及び裏面ともに何もコーティングされていないパルプ１００％の非塗工紙であり、紙自体に色が漉き込んである。図５はチラシとして使用されている色漉紙の一例を示す。
【００４６】
「ざら紙」とは、例えば、週刊誌（漫画雑誌）などに使われている表面がザラザラした用紙を指す。「印刷せんか紙」とも呼ばれており、白だけでなく、オレンジ、グリーン、イエローなどの色のついた紙が多く使われている。図６は漫画雑誌に使用されているざら紙の一例を示す。
【００４７】
「ボール紙」とは、雑誌古紙を主体としたネズミ色の積層紙を指す。紙器、貼合用、芯材、当紙などの強度を要する物に対する補強材として使われることが多い。図７は各種紙箱として使用されるボール紙の一例を示す。
【００４８】
「コピー用紙（白地・再生紙）」は、主に文書中心の書類の印刷に使用されている紙を指す。PPC用紙（PPCはPlain Paper Copierで普通紙複写機の事）、普通紙などとも呼ばれる。表面及び裏面ともにコーティングされていないパルプ１００％の非塗工紙である。どのような紙でもコピー用紙になり得るが、ここでは市販のコピー用紙を指す（未使用のみならず、使用済み（コピー済）の用紙を含む）。図８はコピー用紙の一例を示す。
【００４９】
「コピー用紙の包み紙」とは、正式名称を「再生可能な防湿包装紙」と言い、クラフト紙（下記「茶封筒」参照）の裏面に特殊液をコーティングすることにより、防湿性を確保した紙を指す。図９はコピー用紙の包み紙の一例を示す。
【００５０】
「段ボール」とは、ライナー（段ボールの外側を形成する紙）にフルーテッド（波型に加工）した中芯を貼り付け、さらに、反対側をライナーで補強したシート（板状のもの）状の紙を指す。原料としては、主に古紙・クラフトパルプを用いる。図１０は段ボールの一例を示す。
【００５１】
「茶封筒」は、未晒（みさらし）のクラフトパルプを原料としたクラフト紙でできた封筒を指す。茶褐色をしており、通常使用される白封筒よりも強度が大きい。図１１は茶封筒の一例を示す。
【００５２】
「紙パック」とは、牛乳パック、ジュースのパックなどの飲料用容器として使用される紙製容器を指す。一面に防水加工が施されている紙を使用する。図１２は紙パックの一例を示す。なお、紙パックには図１３に示すマークが付されている。
【００５３】
「オフィス紙（シュレッダー済み古紙）」とは、オフィスから発生する古紙をシュレッダー（裁断）した紙を指す。主にコピー用紙だが、コート紙やノーカーボン紙などが混在している。図１４はシュレッダー済み古紙の一例を示す。
【００５４】
「アルミ付きの紙パック（パック酒容器など）」とは、内側にアルミニウム箔のコーティングがされている紙パックを指す。図１５はアルミ付きの紙パックの一例を示す。アルミ付きの紙パックには図１６に示すマークが付されている。
【００５５】
「マルチパック用の紙製外箱（ビールケースなど）」は、例えば、缶ビールの６本パックに使用されている紙製の包装材を指す。長い紙繊維を未晒しのまま加工することにより作られ、水濡れや荷重に強い。図１７はマルチパック用の紙製外箱の一例を示す。
【００５６】
「防水加工された紙（紙コップなど）」は、紙コップ、紙皿、ヨーグルト等の容器などに使用され、一面に防水加工が施されている紙である。原紙としては、１００％のバージンパルプの紙が使用されていることが多い。図１８は、カップラーメン及びアイスクリームの紙容器として使用されている「防水加工された紙」の一例である。
【００５７】
「紙製の洗剤容器」とは、紙質はボール紙と同じだが、用途の性質上、防湿加工をしているものを指す。すなわち、収納されている粉せっけんが湿らないように、内側に防湿加工を施した容器である。図１９は「紙製の洗剤容器」の一例を示す。
【００５８】
「裏カーボン紙」とは、複写伝票において用紙の裏面にカーボンインキを印刷し、複写仕様にした紙を指す。図２０は裏カーボン紙の一例を示す。
【００５９】
「ノーカーボン紙」とは、用紙自体に化学薬品が配合され、筆圧を感じて発色反応させる機能を持った用紙を指す。外見からは普通の用紙と区別がつきにくい。裏カーボン紙と同様に、複写伝票として多用される。図２１はノーカーボン紙の一例を示す。
【００６０】
「感熱紙」とは、表面に顕色剤としてフェノール化合物を塗布し、加熱するとその部分が融解して発色する用紙を指す。感熱式のレシートに多く用いられる。図２２は感熱紙の一例を示す。
【００６１】
「ティッシュペーパー」とは、薄く柔らかい紙のうち、難水溶性の日用品（衛生用品）を指す。湿潤紙力増強剤が添加されている。図２３はティッシュペーパーの一例を示す。
【００６２】
「紙製シール」とは、片面に粘着剤が塗布してある紙を指す。図２４は紙製シールの一例を示す。
【００６３】
「シール台紙」とは、表面に剥離層を形成した紙を指す。剥離層としてはシリコーン樹脂が使用されることが多い。図２５はシール台紙の一例を示す。
【００６４】
「ろ紙」は、液体に含まれる固体粒などをこし分けるのに用いる多孔質の紙を指す。純粋に綿繊維（セルロース）からできている純セルロースとして、印刷やコーティングがされ、あるいは、添加剤その他の雑成分を含む古紙に対する対照試料として採用したものである。図２６はろ紙の一例を示す。
【００６５】
これら２２品目の設定の基準は、その品目に属するか否かを目視のみによって判定可能であることである。
【００６６】
前述のように、紙ゴミまたは古紙の分別は全て作業員の目視によってのみ行われる。機械選別は行われない。従って、機械を用いることにより可能なファクター（例えば、所定の成分の含有率、硬度、比重など）に基づく分別は不可能である。
【００６７】
このため、紙ゴミまたは古紙を複数の品目に分類する場合、それらの品目は全て目視により識別可能なものであることを必要とする。この点に鑑みて、本実施形態においては、紙ゴミまたは古紙の分類品目を目視で判定可能な２２品目に設定した。
【００６８】
（１）乃至（２２）の分類は必ずしも学術的または定性的な分類ではないかもしれないが、本発明は、現実に排出される紙ゴミまたは古紙を収集地点において目視で分類することにより、紙ゴミまたは古紙のリサイクルを促進するために創出されたものである。このため、実際に排出される紙ゴミまたは古紙に即した分類とした。
【００６９】
これら２２種類の紙ゴミまたは古紙並びにろ紙について、古紙投入量に対するグルコース収率（％）を測定した。測定結果を図２７に示す。
【００７０】
グルコース収率（％）とは、紙ゴミまたは古紙の投入量に対するグルコースの製造量の割合である。
【００７１】
出発原料である紙ゴミまたは古紙はセルロースを主成分としている。このセルロースを加水分解すると、中間体として糖の一種であるグルコースが得られる。このグルコースを酵母などの微生物で発酵させることにより、目的物のエタノールを得ることができる。
【００７２】
すなわち、出発原料に対するエタノールの収率を測定することと、出発原料に対するグルコースの収率を測定することは同義である。よって、グルコースを発酵させる過程を省略することができるので、グルコース収率を測定するほうがエタノール収率を測定するよりも時間的な効率に優れるので、本実施形態においては、グルコース収率により各品目のエタノール製造に対する適正度を測定することとした。
【００７３】
紙ゴミまたは古紙及びろ紙のグルコース収率は１１％から６６％の範囲内においてそれぞれ分布している。
【００７４】
図２８は、紙ゴミまたは古紙を原料としたエタノールの製造に必要なコストの試算表である。
【００７５】
図２８に示すように、グルコース収率が４０％である場合のエタノール１リットル当たりの製造コストは１１３．１円である（ケース１）。
【００７６】
また、グルコース収率が４６％である場合のエタノール１リットル当たりの製造コストは９９．７円である（ケース２）。
【００７７】
また、グルコース収率が５０％である場合のエタノール１リットル当たりの製造コストは９２．６円である（ケース３）。
【００７８】
平成１９年１１月には産学官連携の「バイオ燃料技術革新協議会」が設置され、平成２０年３月には、具体的な目標、技術開発及びロードマップを内容とする「バイオ燃料技術革新計画」が策定されている。
【００７９】
同計画においては、１リットル当たり４０円の製造コストでエタノールを生産するという最終目標が明記されている。１リットル当たり４０円の製造コストは、現在最も安価であり、かつ、最も広く普及している燃料の典型としてのガソリンとの価格競争力や米国の目標価格（１リットル当たり約４０円）を考慮して決められた数字であるが、１リットル当たり４０円の製造コストを達成するためには、これまでの技術の延長ではない画期的な技術革新が必要であることも指摘されている。
【００８０】
１リットル当たり４０円の最終目標が達成されるまでの当面の目標（すなわち、現実的な目標）としては、１リットル当たり１００円の製造コストが明示されている。１リットル当たり１００円の製造コストは、バイオ由来燃料に係るガソリン税を免除したガソリンとの価格競争を考慮して決められた数値である。
【００８１】
この点に鑑みれば、廃棄物系バイオマスの一つである紙ゴミまたは古紙を原料としてエタノールを製造する際にも、１リットル当たりの製造コストが１００円以下でなければ、ガソリンとの価格競争力にも勝てず、ひいては、実用化の意義を失う。よって、紙ゴミまたは古紙を原料としてエタノールを製造する際の製造コストは１リットル当たり１００円がベンチマークとなる。
【００８２】
図２８の試算表から明らかであるように、エタノール１リットル当たりの製造コストを１００円以下とするためには、グルコース収率が４６％以上であることが必要である。
【００８３】
図２７及び図２８において、グルコース収率が４６％以上である紙ゴミまたは古紙は図２９に示す次の１２種類である。
【００８４】
（１）新聞紙
（２）チラシ（色漉き紙）
（３）紙箱（ボール紙）
（４）コピー用紙（白地・再生紙）
（５）茶封筒
（６）アルミ付きの紙パック（パック酒容器など）
（７）マルチパック用の紙製外箱（ビールケース）
（８）防水加工された紙（紙コップなど）
（９）裏カーボン紙
（１０）ノーカーボン紙
（１１）ティッシュペーパー
（１２）シール台紙
【００８５】
従って、紙ゴミまたは古紙の中から上記１２品目のものを選択的に分別し（上記１２品目は目視で分別することが可能である）、それらを出発原料としてエタノールを製造することによって、グルコース収率が４６％以上、ひいては、エタノール１リットル当たりの製造コストを１００円以下とすることが可能である。
【００８６】
また、エタノール１リットル当たりの製造コストとして１１５円を見込めるような場合には、必要なグルコース収率は４０％に低下する。
【００８７】
図２７において、グルコース収率が４０％以上である紙ゴミまたは古紙は上記の１２種類に加えて次の４種類である。
【００８８】
（１）紙パック
（２）紙製の洗剤容器
（３）感熱紙
（４）紙製シール
【００８９】
逆に、エタノール１リットル当たりの製造コストを９５円に設定しなければならないような場合には、必要なグルコース収率は５０％に上昇する。
【００９０】
図２７において、グルコース収率が５０％以上である紙ゴミまたは古紙は次の５種類である。
【００９１】
（１）紙箱（ボール紙）
（２）茶封筒
（３）防水加工された紙（紙コップなど）
（４）ティッシュペーパー
（５）シール台紙
【００９２】
以上のように、本実施形態に係るエタノールの製造方法によれば、エタノールの製造価格が設定されれば、その製造価格を達成することが可能なグルコース収率を有する品目の紙ゴミまたは古紙を選択することにより、設定された製造価格を実現することが可能である。
【００９３】
図３０は、エタノールを連続的に製造する装置の一例を示す概略図である（この装置は、Appl. Microbiol. Biotechnol., (2010) DOI 10.1007/s00253-010-2716-y  または特開２０１２−５０３７６号公報に記載されているものである）。
【００９４】
図３０に示すエタノール製造装置１０は、反応槽１１と、水槽１３と、凝縮タワー１４と、加湿槽１６と、ポンプ１７とを備えている。
【００９５】
反応槽１１は円筒形のドラムからなり、その水平中心軸の回りに回転可能である。反応槽１１の内部には、エタノール発酵し得る微生物及び糖化酵素が添加された出発原料１２（例えば、バイオマス）が含まれており、出発原料１２が反応槽１１の内部において発酵する。
【００９６】
反応槽１１の一部は水槽１３内の温水に浸っている。これにより、反応槽１１の内部はエタノール発酵に適した温度に維持される。
【００９７】
さらに、反応槽１１はパイプ１１Ａを介して加湿槽１６と連結され、パイプ１１Ｂを介して凝縮タワー１４の凝縮塔１４Ａ（後述）と連結されている。
【００９８】
凝縮タワー１４は、凝縮塔１４Ａと、凝縮塔１４Ａの周囲を覆うカバー１４Ｂと、凝縮塔１４Ａの底部と連通している回収容器１５と、から構成されている。
【００９９】
カバー１４Ｂの内部はパイプ１４Ｃ及び１４Ｄを介して冷媒源（図示せず）と連通しており、冷媒源からの冷媒はパイプ１４Ｃを介してカバー１４Ｂの内部に供給され、凝縮塔１４を冷却した後、パイプ１４Ｄを介して冷媒源に戻る。
【０１００】
ポンプ１７は、凝縮塔１４Ａと反応槽１１との間に配置され、反応槽１１の内部及び凝縮塔１４Ａの内部において、矢印２０の方向にガスを循環させる。
【０１０１】
加湿槽１６は凝縮塔１４Ａと反応槽１１との間に配置されており、ポンプ１７の作用により、反応槽１１の内部に水分を供給する。出発原料１２がエタノールガスを生成するときに、出発原料１２に含まれる水分もともに蒸発するため、出発原料１２の水分含有率が低下する。出発原料１２の水分含有率が低下すると、エタノールの発酵速度が低下するが、加湿槽１６から水分が供給されるため、出発原料１２の水分含有率はほぼ一定に維持され、エタノールの発酵速度の低下を防止することができる。
【０１０２】
上記のような構造を有するエタノール製造装置１０は次のように作動する。
【０１０３】
出発原料１２は、反応槽１１の内部において、糖化し、さらに、併行複発酵によりエタノール発酵し、エタノールガスを発生させる。
【０１０４】
反応槽１１の内部のエタノールガスが所定の量（濃度）に達した時点において、ポンプ１７を作動させ、パイプ１１Ｂを介してエタノールガスを凝縮塔１４Ａに送り込む。
【０１０５】
凝縮塔１４Ａは冷媒により冷却されているため、凝縮塔１４Ａに送り込まれたエタノールガスは凝縮することにより液化し、凝縮塔１４Ａの下方に配置されている回収容器１５内に滴下する。
【０１０６】
以上のようにして、出発原料１２から液体エタノールが回収される。
【０１０７】
このエタノール製造装置１０によれば、糖化、発酵及びエタノール回収を一つの装置内で行うことが可能である。また、酵素糖化、発酵及びエタノール回収を同時に行うものであり、廃水が排出されないため、廃水処理が不要であり、廃水処理に要するコストを削減することができる。
【０１０８】
糖化発酵の効率ひいては糖化発酵収率を向上させるためには、糖化発酵の前に行う処理としての前処理を行うことも有効である。
【０１０９】
前処理としては、例えば、次のようなものがある。
【０１１０】
（１）粗破砕
紙ゴミまたは古紙を３ｃｍ程度の大きさに破砕する。例えば、粗破砕は手でちぎることによって実行することができる。
【０１１１】
（２）破砕
シュレッダーその他の破砕機を用いて、紙ゴミまたは古紙を１ｃｍ以下の大きさ（紙吹雪状の大きさ）に破砕する。
【０１１２】
（３）粉砕
ディスクミルその他の粉砕機を用いて、紙ゴミまたは古紙を数ｍｍの大きさに粉砕する。
【０１１３】
（４）微粉砕
紙ゴミまたは古紙をミクロンレベルの微粉末に粉砕する。紙ゴミまたは古紙の大きさが小さいほど、糖化反応を促進させることができる。
【０１１４】
（５）溶解（パルパー）
例えば、ミキサーを用いて、紙ゴミまたは古紙を水中で攪拌し、紙を溶解状態にする。
【０１１５】
（６）溶解（自然沈殿）
（５）により紙を溶解状態にした後、数時間水中に漬けて熟成させる。
【０１１６】
（７）煮沸
紙ゴミまたは古紙を加水・加圧した状態で加熱し、煮潰した状態にする。
【０１１７】
（８）ｐＨ調整
紙ゴミまたは古紙を水中で溶解させた後、ｐＨを糖化発酵に適した値に調整する。
【０１１８】
（９）インクや炭酸カルシウムなどの異物を予め除去する。
【０１１９】
上記の前処理は単独のみならず、いくつかを組み合わせて行うことが可能である。例えば、紙ゴミまたは古紙を粉砕したのち、溶解させることも可能である。
【０１２０】
なお、本実施形態においては、紙ゴミまたは古紙を２２種類の品目に分類したが、品目の数は２２に限定されるものではなく、任意の数を選定することができる。品目の数を多くするほど、分別の手間は増えるが、グルコース収率の大小をより細かく分類できるので、エタノールの製造効率を上げることが可能である。
【０１２１】
また、本実施形態においては、グルコース収率及びエタノール製造コストの組み合わせとして３種類（グルコース収率が４０％、４６％及び５０％、対応するエタノール製造コストがそれぞれ１１５円、１００円及び９５円）を例示したが、グルコース収率及びエタノール製造コストの組み合わせはこれら３種類に限定されるものではなく、他の数値の組み合わせとすることも可能である。
【０１２２】
以上のように、本実施形態においては、古紙の品種分類を細分化し、回収対象品種を最適化するとともに、再生紙原料に不適なため資源活用されずに焼却廃棄されている古紙品種を利用する。
【０１２３】
本実施形態によれば、エタノールの市場価格に見合ったグルコース収率の古紙を選別して原料とすることにより、バイオエタノール製造費を調整することができる。
【０１２４】
ここで、ビジネスモデルの一例として、古紙回収業者とバイオエタノール製造業者、自治体が連携する体制を想定する。
【０１２５】
このビジネスモデルによれば、焼却していた紙ごみをバイオエタノール製造原料として利用することにより、焼却ごみを削減できるという利点が自治体にある。
【０１２６】
また、公用車にバイオエタノール混合ガソリンを使用すれば、エコロジーの啓発活動となる。
【０１２７】
生産量が増えれば固定費の割合が下がり単位当たりの製造費が下がることは、「規模の経済性」で自明である。古紙の品種分類を細分化しグルコース収率が高い品種を明示することで回収対象の品種数が増え、バイオエタノール製造原料回収可能量が増す。また、グルコース収率が高い種類の古紙に限定して原料とすることでバイオエタノール製造効率が上がる。これらによりバイオエタノール生産量が増加し、安価なバイオエタノールを製造することが可能となる。
【符号の説明】
【０１２８】
１０  エタノール製造装置
１１  反応槽
１２  出発原料
１３  水槽
１４  凝縮タワー
１５  回収容器
１６  加湿槽
１７  ポンプ
【図２９】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図３０】
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