(57)【要約】【課題】  原料供給地から植物残渣を改質工場に収集し、改質処理した製品をユーザーに提供する。【解決手段】  中央管理センター１と、各地に散在する植物残渣の原料供給地２と、植物残渣を有機資材に改質する改質工場３とをコンピュータネットワークＮＷで連携して運用する。中央管理センター１は、原料供給地での植物残渣の発生状況、改質工場３での改質処理能力を一括管理し、ユーザー４の注文に応じて特定の改質工場３を選定し、その工場に対してユーザー先を指定して植物残渣の改質処理と改質された有機資材の製品の納品を指示する。改質工場３は、中央管理センター１の指示を受けて原料供給地２から仕入れた植物残渣を有機資材に改質処理し、改質された有機資材を製品として指定されたユーザー４に納品する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央管理センターと、各地に散在する植物残渣の原料供給地と、植物残渣を有機資材に改質する改質工場とをコンピュータネットワークで連携して運用する植物残渣の改質処理システムであって、
中央管理センターは、原料供給地での植物残渣の発生状況、改質工場での改質処理能力を一括管理し、ユーザーの注文に応じて特定の工場を選定し、その工場に対してユーザー先を指定して植物残渣の改質処理と改質された有機資材の製品の納品を指示し、
改質工場は、中央管理センターの指示を受けて原料供給地から仕入れた植物残渣を有機資材に改質処理し、改質された有機資材を製品として指定されたユーザーに納品することを特徴とする植物残渣の改質処理システム。
【請求項２】
中央管理センターは、特定の改質工場を選定し、その改質工場に対し有機資材の原料となる植物残渣を収集すべき特定の原料供給地を指定し、
選定された工場は、指定された原料供給地から植物残渣を収集し、改質処理を行うことによって製造された有機資材を指定されたユーザー先に納品することを特徴とする請求項１に記載の植物残渣の改質処理システム。
【請求項３】
中央管理センターは、原料供給地、改質工場ごとの事情を含めた原料供給地の管理、原料管理、品質管理、生産計画、販売管理を含めてシステムの運用を統括し、原料供給地の場所、管理状況、各改質工場の場所、能力のほか、植物残渣を製品に加工するために必要な情報を保有し、インターネットを通じて各改質工場、原料供給地の情報を入手し、保管し、各改質工場で行われる改質処理を指導する機能を有するものであることを特徴とする請求項１に記載の植物残渣の改質処理システム。
【請求項４】
原料供給地は、ゴルフ場、競技場（運動公園、競馬場）、社寺、霊園、公園、道路、鉄道法面、里山、山林、湖沼などの緑地施設であり、緑地施設内に発生した植物残渣は長期に保管しておくことが可能かどうかは中央管理センターで管理されるものであることを特徴とする請求項１に記載の植物残渣の改質処理システム。
【請求項５】
改質工場は、植物残渣を植物の繊維により近い状態に粗破砕して粗破砕物に加工する粗破砕処理と、粗破砕物に動・植物性添加物を添加し、植物繊維成分が分解して発酵能を喪失する程度の乾燥処理物に乾燥させる分解乾燥処理と、分解乾燥処理物を微粉砕して粉末に加工する微破砕処理と、微破砕処理によって得られた粉末を定型のペレットに固形化するペレット化処理とを順に行い、ユーザーに出荷される有機資材は分解乾燥処理後、微破砕処理後又はペレット化処理後の処理物であることを特徴とする請求項１に記載の植物残渣の改質処理システム。
【請求項６】
中央管理センターはユーザーからの注文を受け付けるステップＳ１と、ユーザーの最寄の改質工場を検索し、その改質工場に対し、注文を受けた製品の在庫の有無のチェックを行うステップＳ２と、その製品の在庫があれば、その製品の出荷を指示するステップＳ３と、もし、在庫がなければ、その改質工場に対して製品の生産を指示するステップＳ４とを行い、中央管理センターから製品の出荷の指示を受けた改質工場は、製品の在庫のチェックするステップＳ５と、原料の在庫が確保されていれば、指定された製品の種類を指定するステップＳ６と、必要な数量の製品を指定の期限までにユーザーに出荷するステップＳ７と、もし、その改質工場に、製品の在庫がなければ、原料供給地から原料となる植物残渣を取り寄せるステップＳ８と、その原料を指定された製品に加工するステップＳ９と、その製品をユーザーに出荷するステップＳ７とを行うものであることを特徴とする請求項１に記載の植物残渣の改質処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生物由来有機系廃棄物、特にゴルフ場，公園，動・植物園などで多量に発生する剪定枝，刈芝などの植物残渣を有機資源にリサイクルする植物残渣の改質処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
生物由来有機系廃棄物は、生物が生化学的に合成した生物由来の有機物であり、人類が合成した人造合成有機物とは区別され、生物分解が可能である。
【０００３】
林地で発生する廃木材には、木材の生産地で発生する間伐材、廃木材に限られず、芝や樹木などを広範囲で育成しているゴルフ場，公園，動・植物園などに発生する剪定枝，刈芝などの植物残渣が含まれる。剪定枝葉や塵芥類を処理して液肥に再生することが可能である（例えば特許文献１参照）。発酵肥料として利用するには、植物残渣をチップに粉砕し、これを発酵させ、堆肥として農地に散布されるのであるが、必ずしも発酵堆肥が有効に活用されているとはいえないのが実情である。その理由は、発酵処理がややもすると不完全であり、施肥後、２次発酵が起こって作物を枯らしてしまうことと、２次発酵は保存中にも起こるために品質を長期間に渡って保持することが難しいということが大きな理由である。
【０００４】
しかし、有効に活用されない理由は、これだけではなく、廃棄物中のリグニンとセルロースの分解が困難なことから発酵処理に長時間を要すること、処理には、広大な処理用地（空き地）が必要であること、また、発酵処理中は悪臭、異臭を発し、発酵にともなって発酵液や、害虫が発生するなど、衛生上好ましくない事態を招来するなどの事情がある。
【０００５】
また、焼却処分によるときには、焼却によって発生する熱エネルギーを活用できるものの、ダイオキシンの発生、空気中の二酸化炭素の増大をもたらすなどの問題が多いことから、焼却からの脱却は現代の重要な課題である。
【０００６】
このような問題を解決する方法として、発明者らは先にゴルフ場，公園などに発生する木屑、剪定屑、雑草類などの植物残渣および、レストランなどから発生する食品残渣を、分解のための時間、空間、労力を要することなく肥料，土壌改良材などに再生利用する資源化方法を提案した（特許文献２参照）。
【０００７】
この方法は、要するに粗破砕処理と、分解乾燥処理（添加並びに乾燥処理）と、微破砕処理と、ペレット化処理とを順に行って、生物由来有機系廃棄物を肥料，土壌改良材などに改質して再生させる方法である。この方法において、粗破砕処理は、植物残渣を植物の繊維により近い状態に粗破砕して粗破砕物に加工する処理であり、分解乾燥処理は、粗破砕物に動・植物性添加物を添加し、植物繊維成分が分解して発酵能を喪失する程度の乾燥処理物に乾燥させる処理であり、微破砕処理は、乾燥処理物を微粉砕して粉末に加工する処理であり、ペレット化処理は、微破砕処理によって得られた粉末を定型のペレットに固形化する処理である。上記処理によれば、植物繊維を５〜８時間で分解させることが可能であり、粗破砕処理、分解乾燥処理、微破砕処理、ペレット化処理を含む一連の改質処理はほぼ１日で完了させることができる。本発明において、上記一連の処理を改質処理といい、改質処理を行う施設を改質工場という。
【０００８】
上記方法によるときには、園内に発生した植物残渣を肥料や土壌改良材として資源化し、園内に散布して植物育成に利用することによって、樹木の涸渇を招くことがなく、園内の自然環境を快適に維持することができる。改質処理は燃焼によらないため、二酸化炭素の増大、ダイオキシンの発生などの問題を解消できるといった効果が期待できる。
【０００９】
なお、改質処理を行う設備を園内に設置して園内に発生した植物残渣は園内で処理されることが理想的である。しかし、現実は、設備の設置、維持、管理などの問題があって、すべての緑地施設内に処理設備を設置して園内に発生する植物残渣の管理を施設の管理者だけで行うことは実際上難しいという問題がある。園内に発生した植物残渣を処置するための問題は、必ずしも緑地施設に処理設備を設置することではなく、処理設備を如何に機能させて運用し、全体として廃棄物を排出させず、また焼却処分によらずに適正に再資源化するかという点である。
【特許文献１】特許公開２００２−１３６９４９  （段落００２４〜００３２）
【特許文献２】特願２００３−１４０３７５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
解決しようとする問題点は、公園などの緑地施設内で発生する植物残渣の処理並びに原料供給地内の樹木の剪定、緑化の管理を個別に任せていたのでは、管理者の意識、能力、資金の問題が絡んで必ずしも適切に管理をすることが難しいという点である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明において、公園などを含む緑地施設は植物残渣の原料供給地である。本発明は、植物残渣の原料供給地と、原料供給地の植物残渣を収集して有機資材に改質する改質工場と、改質工場で生産された有機資材のユーザーとの間の情報を中央管理センターで一括管理し、発生源である緑地施設内での植物残渣の廃棄物をなくし、改質工場で生産された有機資材の有効活用を図ることを最大の特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によるシステムは、原料供給地から収集された植物残渣の改質処理が短期間で行われるため、種々の運用が可能である。例えば、中央管理センターではユーザーの注文に応じ、植物残渣を収集できる原料供給地を特定し、改質工場に対しその原料供給地から、植物残渣の必要量の収集を指示すれば、改質工場ではユーザの要求する資材に改質後、比較的短い期間で改質処理された有機資材を製品としてユーザーに納品できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のシステムは、中央管理センターと、各地に散在する植物残渣の原料供給地と、植物残渣を有機資材に改質する改質工場とをコンピュータネットワークで連携して運用するものである。中央管理センターは、植物残渣の原料供給地と、植物残渣を有機資材に改質する改質工場とを一括管理し、改質工場では、原料供給地に発生した植物残渣を改質処理してユーザーの要求に適応できる有機資材に加工してその製品を供給するため、廃棄物を出さず、植物残渣の再資源化を図るシステムの構築を可能とするものである。
【実施例１】
【００１４】
図１に本発明のシステムの概要を示す。本発明のシステムは、中央管理センター１と、緑地施設である原料供給地２（２ａ、２ｂ・・・）と、改質工場３（３ａ、３ｂ・・・）とをコンピュータネットワークの通信網ＮＷで接続したものである。中央管理センター１は、管轄内の原料供給地２での植物残渣の発生状況、管轄内の改質工場３での改質処理能力を一括管理し、ユーザー４（４ａ、４ｂ・・・）の注文に応じて特定の改質工場３を選定し、その改質工場３に対してユーザー先を指定して有機資材の納品を指示する。
【００１５】
中央管理センター１から指定された改質工場３は、原料供給地２から植物残渣を仕入れ、仕入れた植物残渣を改質工場３内で改質処理を行い、製造された有機資材を製品として指定されたユーザー４に納品する。また、中央管理センター１は、特定の改質工場３を指定し、その改質工場３に対し、必要により、原料となる植物残渣を収集すべき特定の原料供給地２を選定する。指定された改質工場３は、選定された原料供給地２から植物残渣を収集し、改質工場３内で改質処理を行うことによって製造された有機資材を製品として指定されたユーザー先に納品する。以下に本発明のシステムを構成する原料供給地２、中央管理センター１、改質工場３の概要を説明する。
【００１６】
（１）中央管理センター
中央管理センター１では、原料供給地２、改質工場３ごとの事情を含めた原料供給地の管理、原料管理、品質管理、生産計画、販売管理を含めてシステムの運用を統括する。中央管理センター１では、原料供給地の場所、緑地施設の管理状況、各改質工場の場所、改質処理能力のほか、植物残渣を製品に加工するために必要な情報を保有し、インターネットを通じて各改質工場、原料供給地の情報を入手し、入手した情報を保管し、各改質工場で行われる改質処理を指導する機能を有している。
【００１７】
（２）原料供給地
本発明において、原料供給地とは、例えば、ゴルフ場、競技場（運動公園、競馬場）、社寺、霊園、公園（国営公園、国立公園）、道路、鉄道法面、里山、山林、湖沼などの緑地施設が考えられる。これらの原料供給地２では、定期的、不定期的に原料供給地２内の樹木の剪定、伐採、刈草が行われ、剪定枝、間伐材、下草などの植物残渣が発生する。特許文献２は、これらの原料供給地２内で発生した植物残渣を主として原料供給地２内で資材に改質することを目的として開発されたものであるが、本発明においては、原料供給地２に発生した植物残渣を、原料供給地２外の特定の改質工場３に収集し、改質工場３内で改質処理を行い、有機資材に改質して製品に加工する。
【００１８】
一口に原料供給地と言っても、各原料供給地毎にそれぞれの特性があり、一律に扱うことはできない。例えば、ゴルフ場、競技場（運動公園、競馬場）、社寺、霊園といった原料供給地では常時芝の手入れがなされ、立ち木の剪定も頻繁に行われるのが通例であろうと思われるが、おそらくは、発生した植物残渣を長期に保管しておく場所が十分に確保されているような場所は少ないのではないかと思われる。
【００１９】
ところが、里山、山林といった原料供給地では、ゴルフ場などに比べると、通常それほど頻繁に剪定や、間伐が行われるわけではないが、発生した植物残渣を保管しておく場所を確保することは、ゴルフ場や公園といった原料供給地と比較するとはるかに容易である場合が多い。発生した植物残渣が緑地施設内に保管することが可能かどうかは、中央管理センター１にて管理され、保管が不可能であれば、中央管理センター１は改質工場３を選定し、その改質工場３に対して他に優先して植物残渣の収集を指示し、一定期間の保管が可能であれば、発生した植物残渣を有機資材の原料としてその緑地施設にストックを指示する。
【００２０】
（３）改質工場
各改質工場３には、図２に示すように粗破砕装置５、分解乾燥装置６、微破砕装置７、造粒装置８が据え付けられている。各装置の機能は概ね以下の通りである。
【００２１】
（Ａ）粗破砕装置５は、原料供給地２から収集した剪定枝、雑草を含む植物残渣２３を粗破砕処理する装置である。剪定枝を含む植物残渣２３を、図３に示す破砕機１１に収容し、回転カッター１２を転回させながら、植物残渣２３を破砕し、これを篩１３に掛けて１０〜２０ｍｍの大きさの粗破砕物２４に調整する。
【００２２】
（Ｂ）分解乾燥装置６は、粗破砕物２４の植物組織成分を分解して発酵を喪失する程度の乾燥処理物２５に乾燥処理する装置である。粗破砕物２４の乾燥処理は、図３に示す乾燥炉１４内で行なう。乾燥炉１４内に投入された粗破砕物２４は、加熱ヒータ１５で加熱されながら、攪拌機１６で攪拌混合され、加熱ヒーター１５の熱によって粗破砕物２４は乾燥処理される。乾燥処理に際しては、加熱によって粗破砕物２４中に含まれる水分が水蒸気となって乾燥炉１４内の圧力が上昇し、粗破砕物２４は、加圧状態で乾燥処理される。乾燥炉１４内の圧力は、乾燥炉１４に接続された配管のバルブ１７を制御して調整する。乾燥処理においては、必要により、粗破砕物２４に、芝粕、動物の糞、有価物、植物残渣、尿素を含む動・植物性添加物を添加する。動・植物性添加物を添加するのは、植物残渣２３だけでは、肥料、或いは土壌改良材として窒素，リン，カリウムの３成分が不足する。動・植物性添加物は、肥料あるいは土壌改良材として不足の栄養分を補うためである。なお、分解乾燥処理は、制御管理ソフトのプログラムにしたがい、温度、蒸気圧などの条件を制御することによって行われる。
【００２３】
（Ｃ）微破砕装置
微破砕装置７は、乾燥処理物２５を微破砕処理する装置である。乾燥処理物２５を図３に示す破砕機１８内に投入し、カッター１９を回転させながら乾燥処理物２５を粉砕し、篩２０を通して乾燥処理物２５を２〜３ｍｍの大きさに調整する。
【００２４】
（Ｄ）造粒装置
造粒装置８は、微粉砕された粉末１０を定型のペレットに粒状化処理する装置である。粒状化処理では、微破砕処理によって得られた粉末１０の水分率を２０％前後に調整して図３に示すペレット機２１内に投入し、ローラー２２を回転させながら粉末１０を底の孔から押し出して直径２〜３ｍｍ、長さ５ｍｍのペレット状２６に加工する。
【００２５】
本発明において、分解乾燥装置、微破砕装置、造粒装置でそれぞれ処理された処理物はそれぞれの処理段階で有機資材としての製品である。すなわち、分解乾燥装置によって添加並びに乾燥処理されて植物残渣は、細胞膜が破壊された粉末状の有機資材Ｐ１であり、微破砕装置で微破砕処理された植物残渣は微粉末状の有機資材Ｐ２であり、造粒装置でペレット化処理された植物残渣の処理物は、ペレット状の有機資材Ｐ３であり、いずれもユーザーに出荷される製品である。
【００２６】
各資材の用途に関し、各有機資材Ｐ１〜Ｐ３は、それぞれ多様な用途に使用されるが、例えば有機資材Ｐ１は、発泡剤と混合して植生用のマットに加工して芝の育成、屋上緑化などに用いられる。また、有機資材Ｐ２は、接着剤と混合して岩肌や石垣に吹き付ける植物栽培用の塗布剤として使用される。また、有機資材Ｐ３は、主として肥料として用いられ、ペレット状のため、芝などに直播したときに隙間に沈みこませて肥効を高め、強度を調整することによって肥効期間を調整することができる。
【００２７】
本発明において、植物が保有する繊維成分の分解メカニズムは概略以下の通りである。すなわち、すべての植物は繊維質からなっている。この繊維質の構成を図解すると図４の通りである。図中、Ｃはセルロース、Ｌは、リグニンを示している。図４に示すように、植物の繊維質は、上下のセルロースＣの層間にリグニンＬが挟まれた積層構造である。
【００２８】
セルロース（ｃｅｌｕｌｏｕｓｅ）の一般的化学式は（Ｃ６Ｈ１２０６）n＋６nＯ２である。その特徴として、セルロース分子は、多数のブドウ糖が脱水縮合して鎖状に連なった構造をもっている。セルロース分子はその多数が平行集束してミクロフイブリルをつくり、これはさらに一つの繊条に集束してフイブリルを形成し、このフイブリルが集まって細胞膜を形づくっているのである。
【００２９】
リグニン（ｌｉｇｎｉｎ）分子は、植物体の骨格を形成する主要成分である。植物は生長にしたがって木質化の現象がみられるが、これは細胞膜上にリグニンが堆積して起こる物理的化学的性質の変化によるもので、木質化した細胞は分裂増殖の機能を失う。この結果、リグニン含有量は一定（通常２０％〜３０％）となる。また、リグニンは酸によって加水分解されない高分子無定形物質であって、個々の細胞を相互に膠着して植物組織を強固にしている。
【００３０】
リグニンの化学的構造式は、フエニルプロパン（Ｃ６―Ｃ３）系の構成単位が結合した複雑な物質で、メトキシル基―ＯＣＨ３を必ず含有している。
【００３１】
なお、植物残渣バクテリア(微生物)による植物繊維の分解反応は式（１）の通りである。
（Ｃ６Ｈ１２Ｏ６）ｎ＋６ｎＯ２→６ｎＣＯ２＋６ｎＨ２Ｏ  ・・・・（１）
この反応は、従来のバクテリアによる植物残渣の完熟肥料化の反応式である。すなわち、セルロースは、好気的条件の下で炭酸ガスと水とに分解するというものである。
【００３２】
なお、食品残渣のｐＨ値はアルカリ性であり、塩分、油分の含有量が多いものの、木屑，剪定屑，雑草といった植物残渣は、食品残渣の問題点とされるｐＨ値，塩分，油分含有量の数値は低い。したがって、食品残渣と、植物残渣とをある一定の配合によってブレンドをすることで、食品残渣の問題点を解決する事が出来る。その配合割合は、植物残渣：食品残渣＝９：１であることが実験的に確認できた。
【００３３】
以下に本発明によるシステムの運用例を説明する。
コンピュータネットワークを利用してユーザー（例えば農家）が有機資材の種類、数量、納入日時などの条件を示して中央管理センターに製品を発注する。図５において、中央管理センターはユーザーからの注文を受け付け（ステップＳ１）、ユーザーの最寄の改質工場を検索し、その改質工場に対し、注文を受けた製品の在庫の有無のチェックを行う（ステップＳ２）。その製品の在庫があれば、その製品の出荷を指示し（ステップＳ３）、もし、在庫がなければ、その改質工場に対して製品の生産を指示し（ステップＳ４）する。
【００３４】
一方、中央管理センターから出荷の指示を受けた改質工場は、製品の在庫のチェックを行い（ステップＳ５）、原料の在庫が確保されていれば、指定された製品の種類を指定し（ステップＳ６）、必要な数量を指定の期限までにユーザーに出荷する（ステップＳ７）。もし、その改質工場に、製品の在庫がなければ、原料供給地から原料となる植物残渣を取り寄せ（ステップＳ８）、その原料を指定された製品に加工し（ステップＳ９）、その製品をユーザーに納入する。
【００３５】
以上は、きわめて単純化したシステムの運用モデルであるが、本発明のシステムによれば、原料供給地２の管理者が各自で行うべき、樹木、下草の剪定、草刈の時期の管理を中央管理センター１で一括行い、中央管理センター１は各原料供給地２で発生した植物残渣の量を把握し、発生した植物残渣を原料供給地２で保管が可能かどうかの判断を含めて中央管理センター１が包括的に管理し、もし保管ができないときには、改質工場３を指定して植物残渣をその改質工場３に引き取らせ、その改質工場３に対して引き取った植物残渣をユーザー４より注文を受けた製品に加工するように指示することができる。
【００３６】
また、発生した植物残渣をその原料供給地２の敷地内に保管が可能であれば、その敷地内に原料の在庫として保管し、必要時に改質工場３に指示して引き取らせることができる。さらに製品は原料供給地２に、肥料、土壌改良材として戻されることによって、資源の再利用としてまことに好ましいクローズドサイクルをもたらす。中央管理センターは、各改質工場で生産する製品の生産管理ソフトを所有しており、その生産管理ソフトを用いて製品の品質管理、生産計画、添加資材の配合割合の決定を行う。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明にいう、植物残渣は、剪定枝、下草、落ち葉をはじめ、食堂などから出された食品残渣などを含むものである。森林、公園、ゴルフ場などに発生した植物残渣は、農地、芝生の肥料、土地改良材、保水材、土壌の表層形成材、壁面緑地の資材など各種の分野に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明のシステムの構成を示す図である。
【図２】改質処理の処理工程を示す図である。
【図３】改質処理を行なう装置例を示す図である
【図４】植物の繊維質の構成を示す図である。
【図５】中央管理センターの処理フローの1例を示す図である。
【図６】処理工場での処理フローの1例を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  中央管理センター
２（２ａ，２ｂ…）  原料供給地
３（３ａ，３ｂ…）  改質工場
４（４ａ，４ｂ…）  ユーザ
５  粗破砕装置
６  分解乾燥装置
７  微破砕装置
８  造粒装置
【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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