(57)【要約】【課題】合成樹脂等のパッケージに包まれていても、食品廃棄物をパッケージごと一括処理し、メタン菌によりメタン発酵可能であるメタン発酵原料に加工する方法と、それにより製造される食品廃棄物由来のメタン発酵原料を提供すること。【解決手段】食品廃棄物を、メタン菌によりメタン発酵可能であるメタン発酵原料に加工する方法であって、食品廃棄物を、そのパッケージと共に、処理対象物とし、そのパッケージに、少なくとも合成樹脂製パッケージを含み、その処理対象物を、少なくとも水分を調整する調整剤と混合し、亜臨界水処理装置により、撹拌及び亜臨界水処理して、メタン発酵原料に加工する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
食品廃棄物を、メタン菌によりメタン発酵可能であるメタン発酵原料に加工する方法であって、
食品廃棄物を、そのパッケージと共に、処理対象物とし、
そのパッケージに、少なくとも合成樹脂製パッケージを含み、
亜臨界水処理装置により、撹拌及び亜臨界水処理して、メタン発酵原料に加工する
ことを特徴とする食品廃棄物によるメタン発酵原料加工方法。
【請求項２】
食品廃棄物を、メタン菌によりメタン発酵可能であるメタン発酵原料に加工する方法であって、
食品廃棄物を、そのパッケージと共に、処理対象物とし、
そのパッケージに、少なくとも合成樹脂製パッケージを含み、
その処理対象物を、少なくとも水分を調整する調整剤と混合し、
亜臨界水処理装置により、撹拌及び亜臨界水処理して、メタン発酵原料に加工する
ことを特徴とする食品廃棄物によるメタン発酵原料加工方法。
【請求項３】
調整剤が、木屑、枝葉、籾殻、紙、布、家畜の糞から成る群から選択される少なくとも一種類である
請求項２に記載の食品廃棄物によるメタン発酵原料加工方法。
【請求項４】
調整剤の分量が、処理対象物の０．５〜２倍、好ましくは略同量である
請求項２または３に記載の食品廃棄物によるメタン発酵原料加工方法。
【請求項５】
亜臨界水処理の温度圧力条件が、温度１３０〜３００℃、好ましくは１８０〜２２０℃、圧力１．４〜３Ｍｐａ、好ましくは１．６〜２．５Ｍｐａである
請求項１ないし４のいずれかに記載の食品廃棄物によるメタン発酵原料加工方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかの方法によって製造され、メタン菌によりメタン発酵可能である
ことを特徴とする食品廃棄物由来のメタン発酵原料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッケージに包まれた食品廃棄物を、メタン菌によりメタン発酵可能であるメタン発酵原料に加工する方法と、それにより製造されたメタン発酵原料に関する。
【背景技術】
【０００２】
食品・農産廃棄物（以下、食品廃棄物という）の量は、膨大であり、国内外で問題となっている。
食品廃棄物を処理してメタン発酵原料等に加工して、採算性等を上げようとする技術もある（特許文献１〜５）。【０００３】
しかし、従来の方法によると、パッケージで包まれた食品の処理では、そのパッケージを除く工程が必要であり、効率が芳しくなかった。
パッケージで包まれた食品は、そのパッケージがバリアとなってメタン菌による発酵が妨げられる。仮に、専用機械によってパッケージを開封や粉砕できたとしても、パッケージの材料である合成樹脂等を分離除去など処理する工程が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２４６６１「メタン発酵方法」
【特許文献２】特開２００７−１３０５１１「バイオマス処理方法」
【特許文献３】特開２００８−２８４４６１「廃棄食品のリサイクルシステム」
【特許文献４】特開２００９−２４８０４１「食品廃棄物のメタン発酵処理方法及び該システム」
【特許文献５】特開２０１２−６５６２０「再生可能エネルギー複合利用システム」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、合成樹脂等のパッケージに包まれていても、食品廃棄物をパッケージごと一括処理し、メタン菌によりメタン発酵可能であるメタン発酵原料に加工する方法と、それにより製造される食品廃棄物由来のメタン発酵原料を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のメタン発酵原料加工方法は、次の構成を備える。すなわち、食品廃棄物を、メタン菌によりメタン発酵可能であるメタン発酵原料に加工する方法であって、食品廃棄物を、そのパッケージと共に、処理対象物とし、そのパッケージに、少なくとも合成樹脂製パッケージを含み、その処理対象物を、水分を調整する調整剤と混合し、亜臨界水処理装置により、撹拌及び亜臨界水処理して、メタン発酵原料に加工することを特徴とする。また、上述の水分調整剤は、処理する食品廃棄物の内容物の種類、亜臨界水処理後の処理物の状態、投入する蒸気の水分含有量などにより不要とすることもできる。【０００７】
ここで、調整剤としては、木屑、枝葉、籾殻、紙、布、家畜の糞から成る群から選択される少なくとも一種類が挙げられる。【０００８】
調整剤の分量は、処理対象物の０．５〜２倍、好ましくは略同量である。なお、上述の水分調整剤は、処理する食品廃棄物の内容物の種類、亜臨界水処理後の処理物の状態、投入する蒸気の水分含有量などにより不要とすることもできる。【０００９】
亜臨界水処理の温度圧力条件は、温度１３０〜３００℃、好ましくは１８０〜２２０℃、圧力１．４〜３Ｍｐａ、好ましくは１．６〜２．５Ｍｐａである。【００１０】
本発明の食品廃棄物由来のメタン発酵原料は、上記のいずれかの加工方法によって製造され、メタン菌によりメタン発酵可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、食品廃棄物をパッケージごと一括処理できるので効率良く、これまでパッケージから分離しなければならず、再利用の困難であった廃棄物の再利用に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の食品廃棄物によるメタン発酵原料加工方法を実施する装置の例を示す要部説明図
【図２】（ａ）ビニール製包装紙に入ったチョコレート菓子の写真、（ｂ）ビニール及び紙製包装紙に入った菓子パンの写真、（ｃ）処理物の写真
【図３】処理物の成分分析結果の例を示す表
【図４】本発明による亜臨界水処理物をメタン発酵した場合のバイオガス累積発生量を示したグラフ
【図５】本発明による亜臨界水処理物をメタン発酵した場合のバイオガスのガス成分を示した表
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施形態を、図面に示す実施例を基に説明する。なお、実施形態は下記の例示に限らず、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で、前記特許文献など従来公知の技術を援用して適宜設計変更可能である。【００１４】
本発明者は、農産物の生産と食品廃棄物の活用との両輪からなる循環型農業を推進し、現在は主に農産廃棄物を微生物により発酵させ良質な堆肥を生産している。この循環型農業分野を強化するため、食品廃棄物の受入の拡充と食品廃棄物の活用拡大とを図り、本発明に至った。【００１５】
食品廃棄物の受入の拡充については、処理が困難であるパッケージ付き食品廃棄物を対象とした。パッケージ付き食品廃棄物は、処理が困難であるため社会ニーズが高く、また処理コストが大きいため収益性が好転する。食品廃棄物の活用拡大については、従来の堆肥ではなく、メタン発酵バイオマス発電の原料とする。これにより、農産物の生産事業から、食品廃棄物の処理事業、その処理物を用いた発電エネルギー事業までを行うことで、新たな多角化農業にも寄与させる。【００１６】
図１は、本発明の食品廃棄物によるメタン発酵原料加工方法を実施する装置の例を示す要部説明図である。
処理対象物は、産地における集荷前の農林水産物、市販の段階での農林水産物、工場や家庭からゴミとして出される農林水産物などの広義の食品廃棄物と、そのパッケージであり、パッケージとしては、プラスティック、ビニール、ゴムなどの合成樹脂製や、紙製、木製のものが挙げられる。その処理対象物を、調整剤と混合し、亜臨界水処理装置により、撹拌及び亜臨界水処理して、メタン発酵原料に加工する。なお、調整剤は任意であり、処理する食品廃棄物の内容物の種類や割合、亜臨界水処理後の処理物の状態、投入する蒸気の水分含有量などにより不要とすることもできる。例えば、パッケージ含有量やその種類等、処理後の水分含有量の程度、投入する蒸気が乾き蒸気であったり、二重構造による蒸気を直接投入をしないなどがある。【００１７】
調整剤としては、木製品工場などで出される木屑、落ち葉や枯れ枝などの枝葉、籾殻、古紙や段ボールなどの紙、古着や縫製工場などで出される布、鶏や牛や豚など家畜の糞などが挙げられる。鶏糞等であれば、畜産農家の負担を軽減させる効果もある。
調整剤は、少なくとも水分を調整する作用をするものであり、食品由来の成分とパッケージ由来の成分との適度な結合を促す作用もする。後者の作用は、特に繊維質に富むもの調整剤で強くなる。なお、調整剤を用いない場合、処理物は塊状になってしまう場合があった。調整剤の分量は、処理対象物の０．５〜２倍、好ましくは略同量である。【００１８】
亜臨界水処理装置としては、従来公知の装置が使用でき、圧力容器の内部を蒸気ボイラーにより高温高圧にすると共に収容物を撹拌処理する機能を有する。
亜臨界水処理の温度圧力条件は、温度１３０〜３００℃、好ましくは１８０〜２２０℃、圧力１．４〜３Ｍｐａ、好ましくは１．６〜２．５Ｍｐａである。【００１９】
図２は、本発明による処理例を示す写真であり、（ａ）は、ビニール製包装紙に入ったチョコレート菓子、（ｂ）は、ビニール及び紙製包装紙に入った菓子パン、（ｃ）は、これらの食品廃棄物に略同量の木屑を混入して亜臨界水処理（１．６Ｍｐａ，２００℃、３０分）した処理物である。
処理物は、土壌に似た性状で均一な有機物となった。本実施例のように、プラスチック製等のパッケージは肉眼では見えない程度の微細構造となり、糖やタンパク質等の食品成分と絡み合い、メタン菌での発酵が可能なものとなった。【００２０】
図３は、本発明による処理物の成分分析結果（一般財団法人上越環境科学センター）の例を示す表である。
基本成分の分析として、粗タンパク質、粗脂肪、粗灰分、糖分、粗繊維、リン、カリウム、 カルシウム、窒素、重金属濃度（鉛、カドミウム、ヒ素、水銀）について分析を行い、メタン発酵の利用可能性については、全有機炭素（ＴＯＣ）、ＣＯＤ（クロム）、ｐＨを計測した。その結果、全有機炭素（ＴＯＣ）、ＣＯＤ（クロム）、ｐＨの値から、処理物がメタン発酵に適していることが確認された。【００２１】
これらの知見を受けて、メタン発酵の実験にてメタンガスの発生を確認した。
図４は、本発明による亜臨界水処理物をメタン発酵した場合のバイオガス累積発生量を示したものである。グラフは、横軸を時間（日単位）とし、縦軸を発生ガス量（NL）として、時間経過での発生ガス量を示す。実験方法は、種汚泥と呼ばれるメタン菌が含まれる汚泥（２０００ｍｌ）及び、本発明による亜臨界水処理物１００ｇ（乾燥物）を混和させて、３５℃の恒温槽で一定温度とし嫌気状態でメタン発酵させたものである。なお、種汚泥自体の有機物によるメタンガス発生の影響を排除するために、種汚泥からのガス発生が無くなるまで予め馴致運転を行った。【００２２】
図４のバイオガス発生のデータを見ると、実験開始当初はバイオバスの発生が順調で、その後に鈍化してさらに７日目からガス発生が回復して、最後に１４日目以降で再度鈍化しているのが確認できる。これは、実験当初は易分解性有機物の酸発酵、メタン生成によるガス生成であり、その後に鈍化したことは分解に時間を要する複雑な有機物の加水分解、酸発酵とメタン発酵と進んだものと考えられる。累積ガス発生量は、３１日間の発酵処理で９．８３NLであった【００２３】
また、図５は、図４で示したバイオガスのガス成分であり、２日後と７日後のものをそれぞれ示している。メタン発酵のガス発生は、ほぼメタンガスと二酸化炭素であるため、これらのガスの測定をガスクロマトグラフ／熱伝導度検出器で行い、濃度比にて算出したものである。２日目では、メタン濃度は、８６．５％と高く、７日目では、６７．４％とやや低い値となっている。これは上述したように７日目でバイオガスの発生が鈍化しており、難分解性の有機物の加水分解や酸分解が優先したものと考えられる。しかし、上記のいずれの数値の場合であっても、メタンガスよる発電機が稼働できるメタン濃度である。【００２４】
本発明により、食品を包装しているビニールやプラスティック等の原料が亜臨界水処理された成分が、食品等の由来の有機物のメタン発酵を阻害することなく、十分な量や濃度のメタンガスが発生できることを初めて示したものである。ビニールやプラスティック等の包装容器と一体となっている食品・農産品の製品廃棄は、そのままではメタン発酵に適しないものであるが、一定の条件での亜臨界水処理をすることで、容器等との分別をせず、メタン発酵ができることが発明されたものである。これまで焼却処理が主だった処理であった食品製品廃棄が有効活用できる方法等を導いたものである。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明によると、食品廃棄物とそのパッケージや、鶏糞等の廃棄物も一括で処理でき、その処理物を用いてメタンを産生できるので、ゴミの処理とエネルギー提供に寄与し産業上利用価値が高い。
【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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【国際調査報告】
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