(57)【要約】【課題】  ポリ乳酸系生分解性プラスチックから、エネルギーを回収する方法を提供すること。【解決手段】  本発明のポリ乳酸系生分解性プラスチックからのエネルギー回収方法は、ポリ乳酸系生分解性プラスチックを、水の存在下でメタン生成菌と接触させて、５０℃から６０℃の温度にて嫌気発酵させる工程；および該発酵により発生したメタンを含むバイオガスを回収する工程、を含む。好適な実施態様では、上記嫌気発酵工程において、上記ポリ乳酸系生分解性プラスチックは、有機性廃棄物と混合されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリ乳酸系生分解性プラスチックを、水の存在下でメタン生成菌と接触させて、５０℃から６０℃の温度にて嫌気発酵させる工程；および
該発酵により発生したメタンを含むバイオガスを回収する工程；
を含む、ポリ乳酸系生分解性プラスチックからのエネルギー回収方法。
【請求項２】
前記嫌気発酵工程において、前記ポリ乳酸系生分解性プラスチックが、有機性廃棄物と混合されている、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記メタン生成菌が、嫌気性汚泥由来である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記嫌気発酵が少なくとも１０日間行われる、請求項１から３のいずれかの項に記載の方法。
【請求項５】
ポリ乳酸系生分解性プラスチックと破砕した有機性廃棄物とメタン生成菌を含む液とを混合する工程；
該混合物を、５０℃から６０℃の温度および嫌気状態を維持したメタン発酵槽ヘ供給する工程；
該メタン発酵槽で、該供給された混合物を少なくとも１０日間発酵させて、発生したバイオガスを回収する工程；および
メタン発酵後の残渣を固液分離する工程；
を含む、ポリ乳酸系生分解性プラスチックからのエネルギー回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリ乳酸系生分解性プラスチックからエネルギーを回収する方法に関する。より詳細には、ポリ乳酸系生分解性プラスチックを、厨芥類、家畜糞尿、下水汚泥などの有機性廃棄物とともに嫌気発酵させ、エネルギーとしてメタンを含むバイオガスを回収する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生分解性プラスチックは、地球環境にやさしい素材として、世界的に注目されている。生分解性プラスチックとは、微生物による分解が可能なプラスチックであり、例えばＪＩＳやＩＳＯなどの試験法によって、分解することが確認されたものをいう。現在、生分解性プラスチックは、約10％が生ごみ回収袋などの包装資材向けとして製造されていると推定される。そのため、生ごみなどと一緒にコンポスト化またはバイオガス化することが可能であるという特性を利用して、食品リサイクル法に基づく食品廃棄物の再資源化にあたり、食品容器や包装資材としての需要が期待されている。
【０００３】
生分解性プラスチックを処理する方法は、種々検討されている。例えば、生分解性プラスチック袋で収集された生ごみと生分解性プラスチック袋とを分別し、分別後の生分解性プラスチック袋を主体とする原料を好気性発酵処理して堆肥化する方法が報告されている（特許文献１）。また、生分解性プラスチックと有機性廃棄物とを混合して好気性発酵を行い、コンポスト化する方法も報告されている（特許文献２および３）。
【０００４】
化石燃料を使用しない生分解性プラスチックはバイオ資源であるため、生分解性プラスチックを生ごみなどと一緒にコンポスト化する場合、地表上の二酸化炭素を増加させないとカウントされている。しかし、その分解過程で空気を必要とし、空気を供給するために電力を必要とする。したがって、地球のサイクルの中では必要な電力分の二酸化炭素を増加させることになる。
【０００５】
生分解性プラスチックを生ごみなどと一緒にバイオガス化するシステムは、現在一般的ではない。それは、バイオガス化プラントでは、プラスチックなどを異物として除去処理するためである。例えば、固形有機性廃棄物中のプラスチック類などをスクリーンによって予め除去して、有機性廃棄物のみをメタン発酵させる方法が報告されている（特許文献４）。このように、生分解性プラスチックから微生物によりエネルギーを回収するシステムは、ほとんど実用化されていない。
【０００６】
ポリ乳酸を素材とする生分解性プラスチックは、医療、製剤、環境などの分野で広く利用されている。ポリ乳酸はデンプンなどの農作物から作られ、好気条件下での分解過程で二酸化炭素と水とに変換される。例えば、特許文献２には、ポリ乳酸が、好気条件下で有機性廃棄物とともにコンポスト化できる生分解性プラスチック製品の原料として有効であることが記載されている。一方、ポリ乳酸は、嫌気条件下で、メタン発酵によりメタンと二酸化炭素とに変換され得るが、ＩＳＯ１４８５３による水系の嫌気性分解試験では、セルロースなどから作られる他の生分解性プラスチックと比較して、嫌気性分解効率はあまりよくない（非特許文献１）。また、ポリ乳酸は、一般的には、嫌気性分解に適しているとは認識されていない（非特許文献２）。そのため、ポリ乳酸系生分解性プラスチックからエネルギーを回収するシステムは、全く検討されていない。
【特許文献１】特開２００１−２０５２３３号公報
【特許文献２】特開２００１−２６９６５２号公報
【特許文献３】特開平９−２４９４７５号公報
【特許文献４】特開２００２−８６１１１号公報
【非特許文献１】グリーンプラジャーナル，２００３年１０月１日号，２２−２４頁
【非特許文献２】平成１３年度調査報告書５１４０１１５７−０，「地球温暖化対策技術開発に関する調査  生分解性プラスチックの腐朽に関する調査研究」，新エネルギー・産業技術総合開発機構，平成１４年３月，７６頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、ポリ乳酸系生分解性プラスチックから効率よくエネルギーを回収する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ポリ乳酸系生分解性プラスチックからのエネルギー回収方法を提供し、この方法は、ポリ乳酸系生分解性プラスチックを、水の存在下でメタン生成菌と接触させて、５０℃から６０℃の温度にて嫌気発酵させる工程；および該発酵により発生したメタンを含むバイオガスを回収する工程、を含む。
【０００９】
好適な実施態様では、上記嫌気発酵工程において、上記ポリ乳酸系生分解性プラスチックは、有機性廃棄物と混合されている。
【００１０】
より好適な実施態様では、上記メタン生成菌は、嫌気性汚泥由来である。
【００１１】
さらに好適な実施態様では、上記嫌気発酵は少なくとも１０日間行われる。
【００１２】
本発明の他の局面では、ポリ乳酸系生分解性プラスチックからのエネルギー回収方法は、ポリ乳酸系生分解性プラスチックと破砕した有機性廃棄物とメタン生成菌を含む液とを混合する工程；該混合物を、５０℃から６０℃の温度および嫌気状態を維持したメタン発酵槽ヘ供給する工程；該メタン発酵槽で、該供給された混合物を少なくとも１０日間発酵させて、発生したバイオガスを回収する工程；およびメタン発酵後の残渣を固液分離する工程、を含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の方法によれば、ポリ乳酸系生分解性プラスチックから、メタンガスとしてエネルギーを効率よく回収することができる。特に、ポリ乳酸系生分解性プラスチックを有機性廃棄物と混合することにより、分解効率がさらに上昇する。そのため、例えば、生ごみとポリ乳酸系生分解性プラスチック製の袋とを分別する手間も省くことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の第１の局面では、本発明のエネルギー回収方法は、ポリ乳酸系生分解性プラスチックを、水の存在下でメタン生成菌と接触させて、５０℃から６０℃の温度にて嫌気発酵させる工程；および該発酵により発生したメタンを含むバイオガスを回収する工程を含む。
【００１５】
本発明の第２の局面では、本発明のエネルギー回収方法は、ポリ乳酸系生分解性プラスチックと破砕した有機性廃棄物とメタン生成菌を含む液とを混合する工程；該混合物を、５０℃から６０℃の温度および嫌気条件を維持したメタン発酵槽ヘ供給する工程；該メタン発酵槽で、該供給された混合物を少なくとも１０日間発酵させて、発生したバイオガスを回収する工程；およびメタン発酵後の残渣を固液分離する工程を含む。
【００１６】
以下、本発明を、工程の順に詳細に説明する。
【００１７】
本発明において「ポリ乳酸系生分解性プラスチック」とは、ポリ乳酸を主成分とする生分解性の樹脂および該樹脂で形成された製品をいう。ポリ乳酸系生分解性プラスチックで形成される製品の例としては、フィルム、シート、袋、紐、箱、化粧品の容器、食器類（箸、スプーン、フォーク、皿など）が挙げられる。
【００１８】
本発明の方法において、ポリ乳酸系生分解性プラスチックは、メタン生成菌と接触させる場合、製品の形状を保持したまま接触させてもよいが、予め破砕しておくことが好ましい。メタン生成菌との接触面積を大きくできる点で、破砕粒度は小さい方が好ましく、３０ｍｍ角以下がより好ましい。
【００１９】
ポリ乳酸系生分解性プラスチックは、メタンガスの発生効率を考慮すると、メタン生成菌の基質となり得る有機性廃棄物とともにメタン生成菌と接触させることがより好ましい。本発明において「有機性廃棄物」とは、炭水化物、タンパク質、および脂質を主とする有機性の廃棄物であり、微生物で分解できるものであれば特に限定されない。例えば、家庭やレストランなどから排出される厨芥類（いわゆる生ごみ）、食品加工場などから排出される加工残渣、農産廃棄物、家畜糞尿、下水汚泥などが挙げられる。有機性廃棄物も、適度に破砕されていることが好ましい。ポリ乳酸系生分解性プラスチックと有機性廃棄物とは、別々に破砕した後に混合してもよく、あるいは予め混ざり合ったものを分別せずに同時に破砕してもよい。ポリ乳酸系生分解性プラスチックと有機性廃棄物とは、それぞれの形状に応じて任意の割合で混合され得る。有機性廃棄物の混合割合は、代表的には、好ましくは生分解性プラスチックの５〜３００倍、より好ましくは５０〜１５０倍の重量である。なお、ポリ乳酸系生分解性プラスチックが発泡体である場合、小さく破砕してもその比重は非常に軽いため（例えば、0.01g/cm3）、混合する有機性廃棄物の量が少なすぎる場合は、発泡体が浮き上がってメタンガスの発生効率が悪くなる。そのため、ポリ乳酸系生分解性プラスチックが発泡体である場合は、発泡体が有機性廃棄物に対して８０％以下の容積になるように混合することが好ましい。
【００２０】
本発明において「メタン生成菌」とは、嫌気条件下で最終的な代謝産物としてメタンを生成する微生物をいう。このような微生物としては、単離された、既知のメタン発酵能を有する微生物、あるいは、有機性廃棄物中に生息し、メタン生産能力を有する微生物（混合微生物、微生物フローラ）が用いられる。有機性廃棄物中に生息するメタン生成菌としては、メタノコッカス（Methanococcus）属、メタノバクテリウム（Methanobacterium）属、メタノサルシナ（Methanosarcina）属などに属する微生物が挙げられるが、これらに制限されない。ただし、本発明の方法で使用するメタン生成菌は、５０℃以上の高温に耐性であることが必要である。有機性廃棄物中のメタン生成菌は、馴養することにより得られる。本発明の方法で使用するメタン生成菌は、有機性廃棄物の種類（成分）に応じて、適宜選択することができ、組合せて使用してもよい。メタン生成菌は、例えば、嫌気性汚泥中に多く含まれるため、嫌気性汚泥自体をメタン生成菌として使用し得る。本発明の方法においては、嫌気性汚泥の脱水濾液を、「メタン生成菌を含む液」として使用することが好ましい。
【００２１】
本発明の方法において、ポリ乳酸系生分解性プラスチックをメタン生成菌と接触させる際には、水の存在が必要である。水としては、どのような水を用いてもよく、上記メタン生成菌を含む液を用いることが好ましい。ポリ乳酸系生分解性プラスチックまたはポリ乳酸系生分解性プラスチックと有機性廃棄物との混合物に水を加える場合、ポリ乳酸系生分解性プラスチックの一部、好ましくは全体が、水に浸漬し得る程度の量であれば、加える水の量は特に限定されない。水の量の調整には、上記メタン生成菌を含む液を添加してもよい。
【００２２】
水の量が調整されたポリ乳酸系生分解性プラスチックとメタン生成菌との混合物またはポリ乳酸系生分解性プラスチックと有機性廃棄物とメタン生成菌との混合物は、メタン発酵槽へ供給される。メタン発酵槽は、上記混合物を収納して嫌気状態を維持できる発酵槽であり、好ましくは５０℃から６０℃の温度を保持する手段、供給された混合物を攪拌するための手段、および発生したバイオガスを回収する手段を備える。メタン発酵槽の容積は、供給された混合物が十分に攪拌され得る容積であればよい。５０℃から６０℃の温度を保持する手段としては、発酵槽内を加温できる温水、蒸気、または伝熱ヒーターなどが挙げられる。攪拌手段は、ポリ乳酸系生分解性プラスチックとメタン生成菌および水との接触面積を大きくする目的で設けられ、混合物が十分に攪拌できるものであればよい。このような手段としては、回転モータの回転軸に攪拌翼が設けられた装置などが挙げられる。
【００２３】
本発明の方法において、嫌気発酵は、５０℃から６０℃、好ましくは約５５℃の温度で攪拌しながら行われる。嫌気発酵を行う時間は、供給された混合物の量および混合比などによって異なるが、バッチ式で発酵を行う場合、少なくとも１０日間、好ましくは１０〜４０日間行われる。連続式で発酵を行う場合も、混合物の滞留時間が少なくとも１０日間、好ましくは１０〜４０日間となるように、混合物の供給および排出速度を調節することが好ましい。また、攪拌速度も、供給された混合物の量および混合比などによって異なり、特に限定されない。
【００２４】
本発明において「バイオガス」とは、嫌気発酵による生分解によって発生する気体をいう。本発明において、バイオガスの成分は、主としてメタンおよび二酸化炭素を含み、好適にはメタンガス濃度は５０％以上である。発生したバイオガスは、発酵槽から回収されて、そのままあるいは精製した後、エネルギーとして利用され得る。
【００２５】
発酵終了後、水分あるいはセルロースやリグニンなどのメタン発酵の基質として使用されにくい固形物が発酵槽内に残る。そこで、このような発酵槽内にある残渣を回収して固液分離を行う。固液分離は、好ましくは固液分離装置を用いて行われ、このような装置としては、例えば、スクリュウプレス式脱水機、遠心分離機などが挙げられる。このような分離によって、固形物からなる残渣物と排水とに分離される。固形物は、そのまま埋め立て用にまたはコンポスト化などの処理に供してもよい。排水は、液肥として利用され得るか、もしくはそのまま排出され得る。
【００２６】
このようにして、ポリ乳酸系生分解性プラスチックは、単独であるいは有機性廃棄物とともに嫌気発酵によって分解され、エネルギーとして有用なバイオガスを効率的に発生し得る。特に、ポリ乳酸系生分解性プラスチックは、ほぼ１００％が分解されてバイオガスに変換され得る。
【実施例】
【００２７】
（実施例１：ポリ乳酸系生分解性プラスチック発泡体の嫌気発酵条件の検討）
ポリ乳酸系生分解性プラスチック発泡体の破砕粒度、種汚泥の性状、プラスチックと種汚泥との投入比率、ならびに攪拌速度の影響について検討した。
【００２８】
使用したポリ乳酸系生分解性プラスチック発泡体は、ポリ乳酸を主成分とする樹脂からなるポリ乳酸ビーズを予備発泡し、次いで型内成形することによって得られた発泡体であり、発泡スチロールと同等の緩衝性を有する。この発泡体を適宜破砕し、４段階の破砕粒度［小：５ｍｍ程度（発泡体粒子）、中：１０ｍｍ程度、大：２０ｍｍ程度、および角：３０ｍｍ角］の発泡体を得た。
【００２９】
種汚泥としては、生ごみをメタン発酵させているプラントから入手した嫌気発酵後の脱水濾液を、ドッグフード（商品名：ビタワン  シニア期犬用、日本ペットフード社製）を基質として長期連続培養したもの（嫌気性汚泥という）を用いた。この嫌気性汚泥からは、メタン濃度が約60％のバイオガスが発生することを確認した。嫌気性汚泥には、菌体、有機酸、アンモニア、酵素など、種々の成分が含まれていると考えられる。菌体の活性や酵素の影響を排除するために、上記嫌気性汚泥をオートクレーブ処理した、滅菌嫌気性汚泥も調製した。また、ここで投入されるポリ乳酸発泡体は、クリーンベンチ内で次亜塩素酸による殺菌を行った後、滅菌水により洗浄したものを用いた。
【００３０】
500mLの三角フラスコに、各粒度に破砕したポリ乳酸系生分解性プラスチック発泡体および種汚泥または水を、以下の表１に記載の割合で投入し、５５℃にて嫌気状態で120rpmまたは60rpmの速度で振盪し、フラスコ内の発泡体形状および液体の状態の経日変化を目視によって観察した（実験１〜１３）。これらの実験結果を、表１にまとめて示す。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
ポリ乳酸系生分解性プラスチック発泡体は、嫌気性汚泥を用いた場合、実験開始４日目までに粒子が膨張し、８〜１０日目に溶解し、そして１０〜１４日目には発泡体の形状が観察されなくなり消滅した（実験１〜８）。発泡体の投入比率が高い場合は、種汚泥の液に浸かっている部分から順次膨張および溶解し、容量が減少していった。このことから、破砕粒度および投入比率に関係なく、ポリ乳酸系生分解性プラスチック発泡体は消滅し得ることがわかった。消滅後、嫌気性汚泥の色は、黒色からクリーム色へと変化が見られた。また、菌体や酵素を失活させた滅菌嫌気性汚泥を用いた場合、滅菌しない場合とほぼ同等の速度で発泡体が消滅した（実験１１）。水（５５℃の温水）のみを用いた場合は、約２２日目で液が濁り始め、このときの液のｐＨは３．０３であった（実験１２および１３）。これは、ポリ乳酸が加水分解してオリゴ乳酸や乳酸が生成したためと考えられる。なお、角状の発泡体を常温で水に浸漬した場合は、変化は見られなかった。攪拌速度については、速度が大きいほど、発泡体の溶解までの時間が早くなっていた（実験１および２と実験９および１０とを比較）。ポリ乳酸系生分解性プラスチック発泡体は、嫌気性汚泥を用いて嫌気発酵させることにより容易に分解することが確認できた。
【００３３】
（実施例２：ポリ乳酸系生分解性プラスチックの嫌気発酵特性の検討）
ポリ乳酸系生分解性プラスチックの嫌気発酵によるバイオガスの発生量およびメタン濃度について検討した。
【００３４】
ポリ乳酸系生分解性プラスチックとして、ポリ乳酸を主成分とする樹脂からなるポリ乳酸ビーズ（発泡前）およびその発泡体（非成形）を用いた。種汚泥およびドッグフードは、上記実施例１と同様のものを用いた。ドッグフードは、標準的な生ごみと比較して、固形物濃度は異なるが、その他の成分の比率が類似しており、そして嫌気発酵特性が把握されているという理由で、微生物の基質として使用した。これらの固形分濃度、有機物濃度、Ｃ濃度、およびＳ濃度の実験開始前の分析値を、以下の表２に示す。
【００３５】
【表２】
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【００３６】
120mLのバイアル瓶に、60mLの嫌気性汚泥を入れ、次いでドッグフードおよび／またはポリ乳酸系生分解性プラスチックを、以下の表３に記載の量で入れた。バイアル瓶内を嫌気状態にするために、気相部を窒素置換し、置換後すばやくブチルゴム栓で蓋をしてアルミキャップで密閉した。密閉したバイアル瓶を、５５℃に保持した恒温振盪機（振盪速度：80rpm）に設置し、初期の気相の温度膨張によるガス量への影響をなくすため、設置約３０分後に注射器にてガス抜きを行い、この時点を開始時とした。一定時間毎のガス量を測定し、そのガス濃度（ＣＨ４、ＣＯ２、およびＨ２）を分析した。ガス量は、バイアル瓶にガラスシリンジ注射器を差し込み、平衡となった時点でのシリンジの目盛を読み取った。ガス濃度は、ＴＣＤガスクロマトグラフによって測定した。４８日目まで測定を行った。
【００３７】
【表３】
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【００３８】
実験Ａ〜Ｄにおける時間毎の累積ガス発生量および累積メタンガス発生量を示すグラフをそれぞれ図１および２に示す。ブランクとして行った実験Ａにおいても、嫌気性汚泥に由来すると思われるガスの発生が見られたため、それぞれのガス量からブランクの値を差し引いた場合の累積ガス発生量および累積メタンガス発生量を、それぞれ図３および４に示す。
【００３９】
比較のために行ったドッグフードのみを嫌気発酵した実験Ｂでは、約５日でガスの発生がほぼ終了した。ガスの発生量は、投入量に応じて増加しており、実験Ｂ−１およびＢ−２におけるドッグフードあたりのガス発生量は、それぞれ０．６６mL/mgおよび０．６７mL/mgであった。一般的に、生ごみの固形物濃度は２０〜２５％であり、１トンあたりのバイオガス発生量は１５０〜１８０ｍ３といわれている。ドッグフードの固形物濃度を２０％として換算すると、ガス発生量は約１３８ｍ３となる。ドッグフードは脂質含量が少ないため、ガス発生量はやや小さい値であるが、生ごみの代わりに実験に使用できることが確認できた。
【００４０】
ポリ乳酸系生分解性プラスチックのみを嫌気発酵した実験Ｃでは、実験開始直後はガス発生量が少なく、約１０日目以降にガス発生速度が大きくなり、ガス発生の終了まで約３０〜４０日かかった。また、ガス発生量は投入量に応じて増加しており、実験Ｃ−１およびＣ−２におけるプラスチック発泡体あたりのガス発生量は、それぞれ０．８９mL/mgおよび０．９０mL/mgであった。この量は、分子量および炭素量を考慮すると、他の有機酸（例えば、酢酸、プロピオン酸、酪酸）から発生するバイオガス量とほぼ同等の発生量である。
【００４１】
ポリ乳酸系生分解性プラスチックとドッグフードとの混合物を嫌気発酵した実験Ｄでは、実験開始５日目までガス発生量が多く、その後１０日目くらいまでは、ガス発生速度が低下し、１０日目以降、再度ガス発生速度が上昇し、約３０〜４０日でガスの発生がほぼ終了した。１０日目以降のガス発生量の増加は、プラスチックの投入量が多いほど大きくなっており、これは、プラスチックの嫌気発酵によるものと思われる。
【００４２】
実験Ｄのうち実験Ｄ−１およびＤ−２において、プラスチックの形状の違いによる嫌気発酵について検討した。これらの実験の結果を、ブランクの実験Ａの結果とともに図５に示す。発泡体（Ｄ−１）および発泡前のビーズ（Ｄ−２）のいずれも、バイオガスの発生量および発生速度はほぼ同じであり、プラスチックの形状による違いはなかった。
【００４３】
次に、実験Ｄにおけるポリ乳酸系生分解性プラスチックからの正味のバイオガス発生量を、以下の式により求めた。
【００４４】
【数１】
2005206735.tif 000006
【００４５】
上記式において、ドッグフードのバイオガス発生ポテンシャルは、実験Ｂ−１およびＢ−２のドッグフードからのバイオガス発生量の平均値（０．６６５mL/mg）を用いた。実験Ｄにおける生分解性プラスチックの投入量と上記式より求めたバイオガスの発生量の関係を図６に示す。図６には、実験Ｃの結果も併せて示す。
【００４６】
図６から明らかなように、生分解性プラスチック投入量の増加とともにバイオガス生成量も増加しており、生分解性プラスチックが嫌気発酵してバイオガスが発生していることがわかる。このグラフの傾きから、生分解性プラスチックの投入量１mgあたりのバイオガス発生量は０．９２mLであり、メタンガス発生量は０．５０mLであり、そしてメタンガスの平均濃度は５４．３％であった。
【００４７】
次に、これらの結果をもとに、生分解性プラスチックの嫌気発酵による炭素収支について計算を行った。計算に用いる値は、次のとおりである：
投入した生分解性プラスチック
量                  １mg 
固形物濃度          ９５．５％
炭素濃度            ４９．１％/TS
排出されたバイオガス
バイオガス量        ０．９２mL
メタンガス濃度      ５４．３％。
【００４８】
上記値を用いて求めた投入された炭素量の計算値は：
１[mg]×95.5[%]×49.1[%]＝０．４６９[mg]
である。
【００４９】
一方、排出される炭素については、メタンガスおよび二酸化炭素として排出されるとして計算した。メタンガスとしての炭素量は：
0.92[mL]×54.3[%]÷22.4[mL/mmol]×12[mg-C]＝０．２６８[mg]
であり、二酸化炭素として炭素量は：
0.92[mL]×(100−54.3)[%]÷22.4[mL/mmol]×12[mg-C]＝０．２２５[mg]
である。したがって、排出された総炭素量は０．４９３mgである。
【００５０】
これらの結果から、生分解性プラスチックとして投入された炭素は、バイオガスとしてほぼ１００％回収されたことがわかった。なお、同様にして求めたドッグフードからの炭素回収率は、８５．６％であった。ドッグフードには、リグニン、繊維などの分解しにくい物質が含まれているため、すべての炭素を回収することが不可能であり、回収されなかった炭素は残渣中に存在していると思われる。
【００５１】
（実施例３：ポリ乳酸系生分解性プラスチックを焼却する場合および嫌気発酵する場合の発電可能電力量の比較シミュレーション）
ポリ乳酸系生分解性プラスチックを生ごみと混合して焼却する場合および嫌気発酵する場合の発電可能電力量を、以下の条件設定に基づいて比較した。
【００５２】
(i)生ごみと生分解性プラスチック（発泡体：角状）との混合比率の最大値
生ごみ：生分解性プラスチック＝100：１（重量比）
100：100（容積比）
(ii)生ごみの発熱量               1,000または1,500 kcal/kg  設定値
(iii)生ごみの固形分濃度          20％                      設定値
(iv)生分解性プラスチックの発熱量 4,500 kcal/kg             パンフレットより
(v)生ごみからのバイオガス量      0.665 Nm3/kg(TS96.2％時)  上記実験Ｂより
0.207 Nm3/kg(TS30％時)
(vi)生分解性プラスチックからのバイオガス量  0.92 Nm3/kg    上記実施例２より
(vii)バイオガス中のメタンガス濃度  55％                    設定値
(viii)嫌気発酵施設での発電効率     30％                    設定値
(ix)焼却施設での発電効率           13％                    設定値。
【００５３】
(i)の混合比率の最大値の設定は、次のような根拠に基づき行った：生分解性プラスチックを嫌気分解するためには、破砕された生分解性プラスチックが実プラントにおける発酵槽内の液中で汚泥と接触する必要がある。生分解性プラスチック発泡体の破砕粒度は、実プラントにおいては実施例１の実験１および２で用いた３０ｍｍ角が近いと予想され、これが液中に浸かっている条件としては、実験２の条件が適応可能である。したがって、生ごみ：生分解性プラスチック＝100：１（重量比）、すなわち、100：100（容積比）の混合比率の最大値とした。
【００５４】
上記条件設定において、生ごみ１００トンと種々の量の生分解性プラスチックとの混合物を焼却施設または嫌気発酵施設で処理した場合の発電可能電力量を比較した結果を図７および８に示す。図７は、生ごみの発熱量を1,000kcal/kgとした場合、そして図８は、1,500kcal/kgとした場合を示す。また、表４には、発熱量が1,000kcal/kgである生ごみ１００トンと生分解性プラスチック１トンとの混合物を、焼却施設または嫌気発酵施設で処理した場合の発電量を、代表的な例として示す。なお、メタンガスの発熱量は8,560 [kcal/Nm3]、および国際蒸気表カロリーは１[calIT]＝4.1868 [J]＝4.1868 [Nm]として計算した。
【００５５】
【表４】
2005206735.tif 000007
【００５６】
生ごみの発熱量を1,000kcal/kgとした場合、生分解性プラスチックの燃焼カロリーが比較的低いので（ポリスチレンの約半分）、焼却施設での発電量は低く、嫌気発酵施設で処理したほうが有利であることがわかる。生ごみの発熱量を1,500kcal/kgとした場合は、生分解性プラスチックの投入量が増えるほど、嫌気発酵施設での処理が有利となる。このように、生分解性プラスチックを生ごみと混合して嫌気発酵処理することにより、生分解性プラスチックから効率よくエネルギーを回収することが可能であることが予測される。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明によれば、ポリ乳酸系生分解性プラスチックを、水の存在下で高温嫌気発酵させることによって、効率よくバイオガスを発生させることができる。その際、生ごみなどと分別することなく、混合して嫌気発酵させると、より効率よくバイオガスを発生させることができる。ポリ乳酸系生分解性プラスチックは、含有されている炭素のほぼ１００％がバイオガスに変換され得る。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実験Ａ〜Ｄにおける時間毎の累積ガス発生量を示すグラフである。
【図２】実験Ａ〜Ｄにおける時間毎の累積メタンガス発生量を示すグラフである。
【図３】ブランクを差し引いた実験Ｂ〜Ｄにおける時間毎の累積ガス発生量を示すグラフである。
【図４】ブランクを差し引いた実験Ｂ〜Ｄにおける時間毎の累積メタンガス発生量を示すグラフである。
【図５】実験Ａ、Ｄ−１、およびＤ−２における時間毎の累積ガス発生量を示すグラフである。
【図６】生分解性プラスチックの投入量とバイオガス発生量との関係を示すグラフである。
【図７】生ごみの発熱量を1,000kcal/kgとした場合の、生ごみ１００トンと種々の量の生分解性プラスチックとの混合物を焼却施設または嫌気発酵施設で処理した場合における発電可能電力量を示すグラフである。
【図８】生ごみの発熱量を1,500kcal/kgとした場合の、生ごみ１００トンと種々の量の生分解性プラスチックとの混合物を焼却施設または嫌気発酵施設で処理した場合における発電可能電力量を示すグラフである。
【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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