(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次処理地点でセルロース系廃棄物に酵素を作用させて糖を生成する糖化工程と、
前記糖化工程で生成した糖を含有する糖含有液を前記一次処理地点とは異なる二次処理地点へ輸送する糖輸送工程と、
該二次処理地点において前記糖を用いて発酵を行う発酵工程と、
前記二次処理地点において酵素の生産を行う酵素生産工程と、
該酵素生産工程で生産された酵素を前記一次処理地点へ輸送する酵素輸送工程とを有することを特徴とするセルロース系廃棄物の処理方法。
【請求項２】
前記一次処理地点において前記糖化工程後に固液分離を行って固形分が除去された糖液を得る分離工程と、
前記一次処理地点において前記分離工程で得られた糖液を濃縮して濃縮糖液を得る濃縮工程とを有し、
前記糖輸送工程で輸送される糖含有液が前記濃縮糖液であることを特徴とする請求項１記載のセルロース系廃棄物の処理方法。
【請求項３】
前記一次処理地点において、前記分離工程で除去された固形分を燃焼して熱エネルギーを得、該熱エネルギーを前記濃縮工程に供給する熱エネルギー回収工程を有することを特徴とする請求項２記載のセルロース系廃棄物の処理方法。
【請求項４】
前記一次処理地点において前記糖化工程後に固液分離を行って固形分が除去された糖液を得る分離工程と、
前記二次処理地点において前記分離工程で得られた糖液を濃縮して濃縮糖液を得る濃縮工程とを有し、
前記糖輸送工程で輸送される糖含有液が前記分離工程で得られた糖液であることを特徴とする請求項１記載のセルロース系廃棄物の処理方法。
【請求項５】
前記分離工程で除去された固形分を前記二次処理地点へ輸送する固形分輸送工程と、
前記二次処理地点において前記固形分を燃焼して熱エネルギーを得、該熱エネルギーを前記濃縮工程に供給する熱エネルギー回収工程を有することを特徴とする請求項４記載のセルロース系廃棄物の処理方法。
【請求項６】
前記糖輸送工程で輸送される糖含有液が前記セルロース系廃棄物に酵素を作用させて糖化反応が開始した後の反応液であり、
前記二次処理地点において前記糖化工程後に固液分離を行って固形分が除去された糖液を得る分離工程と、
前記二次処理地点において前記分離工程で得られた糖液を濃縮して濃縮糖液を得る濃縮工程とを有することを特徴とする請求項１記載のセルロース系廃棄物の処理方法。
【請求項７】
前記二次処理地点において、前記分離工程で除去された固形分を燃焼して熱エネルギーを得、該熱エネルギーを前記濃縮工程に供給する熱エネルギー回収工程を有することを特徴とする請求項６記載のセルロース系廃棄物の処理方法。
【請求項８】
前記酵素輸送工程で輸送される酵素が液状であり、該酵素輸送工程と前記糖輸送工程とを同一の輸送手段を用いて行うことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のセルロース系廃棄物の処理方法。
【請求項９】
前記セルロース系廃棄物が古紙、または古紙を含む廃棄物であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のセルロース系廃棄物の処理方法。
【請求項１０】
前記酵素がエンドグルカナーゼを含有するセルラーゼであることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のセルロース系廃棄物の処理方法。
【請求項１１】
前記発酵工程においてＬ−乳酸を生産することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のセルロース系廃棄物の処理方法。
【請求項１２】
前記発酵工程においてエタノールを生産することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のセルロース系廃棄物の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はセルロース系廃棄物の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セルロース系廃棄物は草木由来の廃棄物であり、稲わら、麦わら等の農業系廃棄物、廃材等の林業系廃棄物、パルプスラッジ、食品、繊維工場廃棄物等の工業系廃棄物、古紙、紙類を含む都市ごみ等の家庭・商業系廃棄物など、その種類も排出源も多岐にわたっている。また量的にも多く、様々な手法で再資源化を図る試みが行われている。
例えば、セルロース系廃棄物に酵素を作用させることによって加水分解してグルコースなどの糖を得、この糖をアルコール発酵や乳酸発酵等の発酵工程に供して有価物を生産する方法は、安全性が高く、用途の幅も広いので有効な方法であると考えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようにセルロース系廃棄物を糖化させ、さらに発酵させて再資源化する方法を実現するには、プロセスに必要なコストが高く、廃棄物の処理方法としては採算がとれない等の問題があった。
具体的には、例えば上記の糖化および発酵を伴うプロセスを実施するためには、糖化を行う設備や発酵を行う設備のほかにも、廃棄物を受け入れる設備や、糖液を分離精製する設備など多種の設備を建設する必要があるため、処理量が大規模でないと採算がとれない場合が多い。
特に、発酵工程は無菌操作などを要する生物系プロセスであるので、設備の計画には配慮を要し、運転のノウハウも通常の化学系プロセスより複雑である。
また糖化に使用する酵素を調達するのに、市販されている精製品を購入すると高価であり、かといって設備内で生産しようとしても、酵素生産工程は生物系プロセスであるので、発酵工程と同様に、設備が簡単ではなく運転も複雑であるという問題があった。また発酵工程や酵素生産工程に遺伝子組み替え微生物を用いる場合には、厳しい規制があり、封じ込めのための操作も必要となるなど、解決すべき問題が多い。
またセルロース系廃棄物の排出源は散在している場合が多く、個々の排出源での排出量は小規模である場合が多い。そこで、処理量を増大させて採算がとれるようにするためには、セルロース系廃棄物を広範囲の排出源から収集することが必要であるが、嵩高なセルロース系廃棄物の輸送は経済的でないという問題もあった。
【０００４】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、セルロース系廃棄物処理を糖化し、糖液から有価物を生産するプロセスのコストを低減させて、セルロース系廃棄物の再資源化を実現できるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明のセルロース系廃棄物の処理方法は、一次処理地点でセルロース系廃棄物に酵素を作用させて糖を生成する糖化工程と、前記糖化工程で生成した糖を含有する糖含有液を前記一次処理地点とは異なる二次処理地点へ輸送する糖輸送工程と、該二次処理地点において前記糖を用いて発酵を行う発酵工程と、前記二次処理地点において酵素の生産を行う酵素生産工程と、該酵素生産工程で生産された酵素を前記一次処理地点へ輸送する酵素輸送工程とを有することを特徴とする。
前記糖含有液は、前記セルロース系廃棄物に酵素を作用させて糖化反応が開始した後の反応液であってもよく、前記糖化工程後に固液分離を行って得られる糖液であってもよく、前記分離工程で得られた糖液を濃縮した濃縮糖液であってもよい。
【０００６】
すなわち、前記糖化工程後に固液分離を行って固形分が除去された糖液を得る分離工程と、前記分離工程で得られた糖液を濃縮して濃縮糖液を得る濃縮工程とを前記一次処理地点にて行い、前記糖輸送工程で輸送される糖含有液を前記濃縮糖液としてもよい。
この場合、前記一次処理地点において、前記分離工程で除去された固形分を燃焼して熱エネルギーを得、該熱エネルギーを前記濃縮工程に供給する熱エネルギー回収工程を行うことが好ましい。
【０００７】
あるいは、前記糖化工程後に固液分離を行って固形分が除去された糖液を得る分離工程を前記一次処理地点にて行い、前記分離工程で得られた糖液を濃縮して濃縮糖液を得る濃縮工程を前記二次処理地点にて行って、前記糖輸送工程で輸送される糖含有液を前記分離工程で得られた糖液としてもよい。
この場合、前記分離工程で除去された固形分を前記二次処理地点へ輸送する固形分輸送工程を設け、前記二次処理地点において前記固形分を燃焼して熱エネルギーを得、該熱エネルギーを前記濃縮工程に供給する熱エネルギー回収工程を行うことが好ましい。
【０００８】
あるいは、前記糖輸送工程で輸送される糖含有液を前記セルロース系廃棄物に酵素を作用させて糖化反応が開始した後の反応液とし、前記二次処理地点において前記糖化工程後に固液分離を行って固形分が除去された糖液を得る分離工程と、
前記分離工程で得られた糖液を濃縮して濃縮糖液を得る濃縮工程とを行ってもよい。
この場合、前記二次処理地点において、前記分離工程で除去された固形分を燃焼して熱エネルギーを得、該熱エネルギーを前記濃縮工程に供給する熱エネルギー回収工程を行うことが好ましい。
【０００９】
前記酵素輸送工程で輸送される酵素を液状とし、該酵素輸送工程と前記糖輸送工程とを同一の輸送手段を用いて行うことが好ましい。
前記セルロース系廃棄物としては、古紙、または古紙を含む廃棄物が好ましい。  前記酵素としては、エンドグルカナーゼを含有するセルラーゼが好ましい。
前記発酵工程においては、Ｌ−乳酸および／またはエタノールを生産することが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１ないし図３は、本発明のセルロース系廃棄物の処理方法の第１の実施形態を示したもので、図１は本発明の方法を実施するのに好適な廃棄物の処理システムの例を示す概略構成図であり、図２は、主に一次処理地点での処理を説明するための工程図であり、図３は二次処理地点での処理を説明するための工程図である。
図中符号１はセルロース系廃棄物、１００は一次処理地点に設けられた一次処理設備、２００は二次処理地点に設けられた中央設備をそれぞれ示している。
処理の対象とされるセルロース系廃棄物は、いわゆる草木由来の廃棄物を含むものであれば特に制限されないが、特に古紙、または古紙を含む廃棄物は簡単な前処理（離解など）だけで酵素による糖化が可能であるので好適である。古紙を含む廃棄物とは例えば家庭から排出される都市ゴミ、飲食産業やオフィス、印刷業者などから排出される事業系廃棄物などである。
【００１１】
本実施形態では、図１に示すように、複数箇所に設けられた一次処理設備１００で、それぞれセルロース系廃棄物１から濃縮糖液６を得るまでの工程を行い、この濃縮糖液６を中央設備２００に輸送する（糖輸送工程１５０）。図１中、実線の矢印は糖を含有する糖含有液の移動を示しており、本実施形態において、この糖含有液は濃縮糖液６である。
一方、中央設備２００では酵素の生産を行い、酵素液２をそれぞれの一次処理設備１００に輸送して供給する（酵素輸送工程１５１）。図１中、破線の矢印は酵素液２の移動を示している。
一次処理設備１００は、セルロース系廃棄物の排出源あるいはその近隣の集積サイトに設置することが好ましい。中央設備２００は、数カ所の一次処理設備に対して１箇所設置すればよい。
【００１２】
以下、図２を参照しながら一次処理設備１００での処理について説明する。
まず、セルロース系廃棄物１に、必要に応じて前処理を施す（前処理工程１０１）。前処理は、セルロース系廃棄物１の種類や、用途、設備条件等に応じて適切な方法を選択する。具体例としては、稲わら、麦わらなどは水蒸気爆砕や希硫酸処理等を行うことが好ましく、古紙類は離解処理を行う。離解処理とは、古紙類に水を加えてミキシングすることによって繊維をほぐす処理である。また、前処理しなくても糖化処理が可能であれば、前処理は施さなくてもよい。
【００１３】
次に、セルロース系廃棄物１に酵素を作用させて糖を生成させる（糖化工程１０２）。具体的には、糖化槽内に、必要に応じて前処理を施したセルロース系廃棄物１と、酵素液２と、補給水（上水３）を供給し、予め設定された反応条件に保持する。糖化槽内は撹拌することが好ましい。酵素は、セルラーゼであり、中でもエンドグルカナーゼ活性の高いセルラーゼは結晶分解活性が高いので好ましい。酵素は中央設備２００で生産され、輸送工程１５１を経て供給された液状のもの（酵素液２）を使用する。具体的には、培養液から菌体を分離しただけの未濃縮液でよい。
基質（セルロース系廃棄物１）量に対する酵素の使用量は通常のセルラーゼの場合、タンパク質量換算で３〜１０重量％程度が好ましい。反応条件は、通常の糖化条件でよく、例えばｐＨ４〜７、温度３０〜６０℃、より好ましくは４０〜５０℃である。補給水として加える上水３の量は固形物濃度が撹拌を十分に行うことが可能な濃度（例えば１０〜２０重量％）以下になるように調整される。
【００１４】
この糖化工程１０２は、基質となるセルロース系廃棄物１の排出量が一定でなく、小規模の場合は回分式で行う方がコスト面で好ましいが、排出量が一定であったり、大規模である場合は連続式で行ってもよい。
この糖化工程１０２における糖化の程度は、セルロース系廃棄物１を液状化できる程度であればよいが、得られた糖を発酵基質として使用する場合は、単糖に分解されるまで糖化することが望ましい。用途によっては多糖類が多く残存していてもよい。糖化によって得られる糖化液における糖濃度は５〜１０重量％程度が好ましい。この糖化液の糖濃度が高すぎると、糖化工程１０２における酵素反応が効率的に進まなくなる。
【００１５】
続いて、糖化工程１０２で得られた糖化液を固液分離して、固形分を残さ５として除去し、糖液４を得る（分離工程１０３）。固液分離手段としては、ろ過手段または遠心分離手段が好ましく用いられる。
そして、得られた糖液４を、蒸発もしくは逆浸透膜により濃縮して、濃縮糖液６とする（濃縮工程１０４）。得られた濃縮糖液６は、中央設備２００へと輸送される（糖輸送工程１５０）。輸送手段は液体を輸送可能なものであれば特に限定されないが、例えば、タンク車、コンテナ、タンカー、鉄道、パイプライン等が挙げられる。
濃縮糖液６の糖濃度は２０〜７０重量％が好ましく、輸送する形態に応じて好ましい糖濃度とすることがより好ましい。例えば、濃縮糖液６をタンク車等で輸送する場合は、糖濃度が５０〜６０重量％であることがより好ましい。糖濃度が高いほど、保存性が良くなるほか、輸送量が少なくなるので輸送効率が良くなる。
また、パイプラインを用いて輸送する場合は、糖濃度が低い方が流動性が良いので好ましい。
【００１６】
一方、分離工程１０３で分離除去された残さ５は、ボイラー１０５等の燃焼手段に供給し、ここで燃焼して熱エネルギーを得、得られた熱エネルギーを濃縮工程１０４における熱源として利用することが好ましい（熱エネルギー回収工程）。例えば、残さ５をボイラー１０５で燃焼し、生じた熱を廃熱発電に利用し、廃熱発電の蒸気タービンから排出される低圧蒸気９を濃縮工程１０４に熱源として供給する。また、この廃熱発電で得られる電力は、糖化工程１０２における動力源として利用することができる。ボイラー１０５には、必要に応じて、例えば重油等の補助燃料８を供給する。
また、濃縮工程１０４で生じる蒸発蒸気は直接あるい間接的に冷却して、コンデンセート（凝縮液）７として回収することができる。回収したコンデンセート７は、糖化工程１０２における補給水として再利用することができる。
【００１７】
一次処理設備１００で生産された濃縮糖液６を中央設備２００へ輸送する糖輸送工程１５０と、中央設備２００で生産された酵素液２を糖化工程１０２へ供給する酵素輸送工程１５１を、例えばタンク車、コンテナ、タンカー、鉄道等の非連続式の輸送手段で行う場合は、同一の輸送手段の往路と復路を糖輸送工程１５０と酵素輸送工程１５１にそれぞれ用いることによって輸送効率を向上させることができる。
濃縮糖液６および酵素液２の輸送手段としては、輸送する液体を低温に保つクーリング機構を備えたものが好ましい。濃縮糖液６の輸送温度は、高すぎると腐敗し易いので５〜２０℃程度の範囲内が好ましい。また酵素液２の輸送温度は、高すぎると活性の低下、雑菌の繁殖が生じ易くなり、低すぎるとタンパク質構造に影響が生じるおそれがあるので、５〜１０℃程度の範囲内が好ましい。
濃縮糖液６も酵素液２も共に、腐食性や危険性の無い液体であるので、輸送手段の材質等において特別な制限はなく、同一輸送手段で両方の輸送を行うことが可能である。
また、一次処理設備１００に搬入される廃棄物１の量、および一次処理設備１００で生産される濃縮糖液６の量に関する情報を、例えば中央設備２００で管理して、輸送手段の運行スケジュールや、１回で運ぶ濃縮糖液６および酵素液２の量を決めることによって、一次処理設備１００における濃縮糖液６および酵素液２の一時貯蔵量を最小限に抑えることができる。
【００１８】
次に、図３を参照しながら中央設備２００での処理について説明する。
中央設備２００は、一次処理設備１００から輸送されてきた濃縮糖液６を一時貯蔵するための濃縮糖液貯槽２０１を備えている。この濃縮糖液貯槽２０１に集められた濃縮糖液６は、糖精製プラント２０２で精製され、酵素プラント２０３に供給されて、酵素生産のための培養液の構成成分として用いられる。
酵素プラント２０３では、例えばトリコデルマ（Trichoderma）属やアスペルギルス（Aspergillus）属等のセルラーゼ生産微生物の菌体を用い、液体培地にて培養生産した後、培養液から菌体を分離、除去しただけの未濃縮液を酵素液２として酵素液貯槽２０４に一時貯槽する（酵素生産工程）。そして、この酵素液貯槽２０４から、必要に応じて酵素液２を取り出して一次処理設備１００へ供給する。酵素液貯槽２０４において、防腐剤を添加するなどの安定化処理を適宜施してもよい。
【００１９】
また濃縮糖液貯槽２０１に集められた濃縮糖液６を、必要に応じて精製処理した後、発酵による有価物生産のための発酵基質として使用することもできる（発酵工程）。例えばエタノールプラント２０５を設け、エタノール発酵により糖からエタノールを生産する。得られたエタノールは燃料として利用することができる。具体例としては、糖輸送工程１５０および酵素輸送工程１５１における輸送手段として、エタノールを動力源とする車両を用いれば、ガソリン等の化石燃料を消費しなくて済むという利点が得られる。あるいは乳酸プラント２０６を設け、乳酸発酵により糖からＬ−乳酸を生産する。Ｌ−乳酸は、生分解性ポリマー２１１である乳酸ポリマーの原料として利用価値が高い。図２中符号２０７は乳酸ポリマーを生産するためのプラントを示している。ここで、濃縮糖液貯槽２０１に集められた濃縮糖液６中に、多糖類が多く残存している場合は、さらに酵素や酸を作用させるなどして単糖にまで加水分解してから、発酵基質として用いることが好ましい。また、発酵槽に酵素を添加することによって糖化と発酵を同時に行ってもよい。あるいは、多糖類を資化する微生物を用いれば、多糖類が多く残存している状態のままでも有効利用が可能である。
【００２０】
糖精製プラント２０２、酵素プラント２０３、エタノールプラント２０５、乳酸プラント２０６などで生じる残さ２１２は、一括して中央設備２００内のパワープラント２０８に供給し、ここで蒸気２１３や電力２１４を得るためのエネルギー源として使用することが好ましい。パワープラント２０８では、例えば残さ２１２を燃焼し、生じた熱を廃熱発電に利用することによって電力２１４を得ることができる。また廃熱発電の蒸気タービンから排出される低圧蒸気２１３は、熱源として利用することが可能である。必要であればパワープラント２０８に適宜の補助燃料（図示略）を補給する。このようなパワープラント２０８としては既存の焼却設備を利用することができる。
なお、図３中のコンデンセート貯槽２０９は、後述の実施形態のように、中央設備２００に近接して濃縮設備２１０が設けられてる場合などに必要に応じて設けられるものであり、本実施形態では設けなくてよい。
【００２１】
本実施形態では、セルロース系廃棄物１に酵素を作用させて液状化する工程を一次処理設備１００で行い、酵素を生産する工程および糖を利用して有価物を生産する工程を中央設備２００で行い、両設備間で液体の輸送を行うことによってセルロース系廃棄物の処理を行うので、セルロース系廃棄物１の排出源が散在していたり、排出量が小規模であっても、プロセスの一部を中央設備２００で集中的に行うことにより、採算がとれるように合理化することができる。
セルロース廃棄物１の排出源が増えた場合でも、新たな排出源に対応して一次処理設備１００だけを増設または移設すればよいので、低コストで迅速な対応が可能である。
一次処理設備１００を排出源の工場等に近接して設けると、電力や上水等のユーティリティを工場から安価に供給することができるので、コストが低減される。
両設備間の輸送形態が液状であるため、輸送効率がよく、積み降ろしの作業も簡単であり、条件によってはパイプラインによる輸送も可能である。
【００２２】
生物系プロセスを用いる工程を中央設備に集中させることにより、設備投資や運転コストを削減することができる。
中央設備２００に搬入されるものは、廃棄物という種別に含まれない形態となっているので、クリーンであり、中央設備２００の立地条件の制約が少なくてすむ。
また、セルロース系廃棄物１に作用させる酵素を、中央設備２００で生産して使用するため、外部から精製品を購入する必要がない。一次処理設備１００で使用するための酵素は、純度や濃度に対する要求はあまり高くないので、中央設備２００で生産した酵素を精製せずに供給することができ、酵素調達のためのコストを大幅に削減することができる。また糖液の輸送と酵素液の輸送とを同一の輸送手段を用いて行うことにより輸送コストを抑えることもできる。
特に、本実施形態では、一次処理設備１００で生じる残さ５を、一次処理設備１００内で処理して再利用することができるので、エネルギー効率が良く、残さ５の輸送も不要である。
また、一次処理設備１００から中央設備２００への糖含有液の輸送は、濃縮された濃縮糖液６の形態で行うので、輸送量が少なくてすみ輸送効率が良い。
【００２３】
次に、本発明のセルロース系廃棄物の処理方法の第２の実施形態を説明する。図４は、主に一次処理地点での処理を説明するための工程図である。図４において、前記図１〜３と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態の廃棄物処理システムが、前記第１の実施形態と大きく異なる点は、中央設備２００に近接して濃縮工程１０４を行うための濃縮設備２１０が設けられている点である。ここで、中央設備２００に近接しているとは、輸送手段を用いずに濃縮糖液６やコンデンセート７を中央設備２００へ供給できるように設置されていることを言い、濃縮設備２１０も二次処理地点に設けられている。中央設備２００内に濃縮設備２１０が設けられていてもよい。また濃縮設備２１０には、残さ５を燃焼して熱エネルギーを回収し、濃縮工程１０４に再利用するためのボイラー１０５等も設けられている。
【００２４】
本実施形態では、糖化工程１０２の後に分離工程１０３を行って糖液４を得るところまでを一次処理設備１１０で行い、濃縮前の糖液４の形態で濃縮設備２１０へ輸送する（糖輸送工程１５２）。また分離工程１０３で生じた残さ５は、必要に応じて乾燥や固形化等の処理を行った後、濃縮設備２１０へ輸送することが好ましい（固形分輸送工程１５３）。濃縮設備２１０では、糖液４を濃縮して濃縮糖液６とし、これを濃縮糖液貯槽２０１へ供給する（濃縮工程１０４）。ボイラー１０５では、一次処理設備１１０から輸送されてきた残さ５を燃焼し、生じた熱を廃熱発電に利用し、廃熱発電の蒸気タービンから排出される低圧蒸気９を濃縮工程１０４に熱源として供給する（熱エネルギー回収工程）。また、濃縮工程１０４で生じた蒸発蒸気は直接あるいは間接的に冷却して、コンデンセート（凝縮液）７として回収し、コンデンセート貯槽２０９で一次貯蔵した後、酵素プラント２０３への補給水等として中央設備２００内で再利用することが好ましい。中央設備２００での処理工程は、前記第１の実施形態と同様とすることができる。
【００２５】
このように、一次処理設備１１０において分離工程１０３まで行う構成とし、濃縮工程１０４や熱エネルギー回収のための設備を二次処理地点に設けることにより、前記第１の実施形態に比べて、一次処理設備１１０が簡素化、省スペース化され、一次処理設備１１０の設置が容易かつ低コストになる。
また本実施形態では、糖輸送工程１５２および酵素輸送工程１５１の他に、固形分輸送工程１５３を有するので、一次処理設備１１０と中央設備２００との距離が比較的近く、一次処理設備１１０に搬入されるセルロース系廃棄物１の量が小規模である場合に、特に好適である。
【００２６】
次に、本発明のセルロース系廃棄物の処理方法の第３の実施形態を説明する。図５は、主に一次処理地点での処理を説明するための工程図である。図５において、前記図１〜４と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態の廃棄物処理システムが、前記第１の実施形態と大きく異なる点は、中央設備２００に近接して分離工程１０３を行うための分離設備２２０と、濃縮工程１０４を行うための濃縮設備２１０とが設けられている点である。ここで、中央設備２００に近接しているとは、輸送手段を用いずに糖液４を濃縮設備２１０へ、また濃縮糖液６やコンデンセート７を中央設備２００へ供給できるように設置されていることを言い、分離設備２２０および濃縮設備２１０も二次処理地点に設けられている。中央設備２００内に分離設備２２０および濃縮設備２１０が設けられていてもよい。また濃縮設備２１０には、残さ５を燃焼して熱エネルギーを回収し、濃縮工程１０４に再利用するためのボイラー１０５等も設けられている。
【００２７】
本実施形態では、一次処理設備１２０において、セルロース系廃棄物１に必要に応じて前処理１０１を行った後、酵素を作用させて糖化反応を開始させ、この糖化反応過程にある反応液１０を分離設備２２０へ輸送する（糖輸送工程１５４）。例えば、糖化槽内に、セルロース系廃棄物１と、酵素液２と、補給水（上水３）を供給し、糖化槽内を撹拌しながら、予め設定された反応条件に保持することによって反応液１０が得られる。輸送する反応液１０は、酵素によるセルロース系廃棄物１の加水分解が始まった直後の反応液でもよく、予め設定された所定の糖濃度となって分離工程１０３に供する直前の反応液でもよく、これらの中間の反応液でもよい。また、一次処理設備１２０を糖化槽だけで構成し、この糖化槽ごと輸送できるように構成してもよい。
糖輸送工程１５４では、輸送中の反応液を予め設定された反応条件に保持することによって輸送中も反応を進行させることがで
きる。輸送中の反応液は輸送時の振動によりある程度撹拌されるが、積極的に撹拌することにより反応が促進されるので撹拌手段を備えた輸送手段を用いる方がより好ましい。
糖輸送工程１５４後、反応液１０を分離設備２２０に供する際には、反応液１０の糖濃度が、予め設定された前記糖化液の好ましい糖濃度（５〜１０重量％）に達していることが好ましい。
【００２８】
分離設備２２０では、輸送されてきた反応液１０を固液分離し、固形分を残さ５として除去して、糖液４を得る（分離工程１０３）。糖液４は濃縮設備２１０へ供給し、ここで濃縮して濃縮糖液６とし（濃縮工程１０４）、これを濃縮糖液貯槽２０１へ供給する。一方、分離工程１０３で生じた残さ５を、濃縮設備２１０のボイラー１０５へ供給し、ここで燃焼して生じた熱を廃熱発電に利用し、廃熱発電の蒸気タービンから排出される低圧蒸気９を濃縮工程１０４に熱源として供給する（熱エネルギー回収工程）。また、濃縮工程１０４で生じた蒸発蒸気は直接あるいは間接的に冷却して、コンデンセート（凝縮液）７として回収し、コンデンセート貯槽２０９で一次貯蔵した後、酵素プラント２０３への補給水等として中央設備２００内で再利用することが好ましい。
【００２９】
このように、一次処理設備１２０において少なくとも酵素による糖化反応が開始されるまでの処理を行い、分離工程１０３のための設備、および濃縮工程１０４や熱エネルギー回収のための設備を二次処理地点に設けることにより、前記第１の実施形態および第２の実施形態に比べて、一次処理設備１２０がさらに簡素化、省スペース化され、一次処理設備１２０の設置がより容易かつ低コストになる。
また本実施形態では、反応液１０の状態で一次処理地点から二次処理地点へ輸送されるので、一次処理地点と二次処理地点との距離が比較的遠く、一次処理設備１１０に搬入されるセルロース系廃棄物１の量が小規模である場合に、特に好適である。
なお、本実施形態では、分離工程１０３、濃縮工程１０４、および熱エネルギー回収工程がいずれも二次処理地点で行われるので、残さ５の輸送工程は不要である。
【００３０】
さらに、図５に示すように、二次処理地点に、中央設備２００、分離設備２２０、および濃縮設備２１０が設けられていれば、セルロース系廃棄物１が排出される場所と二次処置地点との距離や排出量の規模に応じて、前記第１〜３の各実施形態を組み合わせて１つのシステムを構築することも可能である。例えば、工場などの比較的大規模な排出源には第１の実施形態のような濃縮工程１０４までを行う一次処理設備１００を設け、比較的小規模で近い排出源には第２の実施形態のような分離工程１０３までを行う一次処理設備１１０を設け、比較的小規模で遠い排出源には第３の実施形態のように糖化工程１０２のみを行う一次処理設備１２０を設けて、これらの一次処理設備１００，１１０，１２０から１つの二次処置地点へ、各設備での処理工程に応じた形態の糖含有液を輸送するように構成することもできる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、セルロース系廃棄物処理を糖化し、糖液から有価物を生産するプロセス全体を一箇所で行うのでなく、セルロース系廃棄物に酵素を作用させて糖を生成する糖化工程を第１の処理地点で行い、得られた糖を用いた発酵工程および酵素生産工程を第２の処理地点で行い、第１の処理地点から第２の処理地点へは糖含有液を輸送し、逆に第２の処理地点から第１の処理地点へは酵素を輸送することにより、セルロース系廃棄物を糖化して、得られた糖から有価物を生産する一連の処理の効率化、低コスト化を図ることができる。これにより、この処理方法でのセロース系廃棄物の再資源化の実現可能性が大幅に高められる。
また、糖化工程において生じる固形分（残さ）を燃焼して得られる熱エネルギーを系内で利用することにより、熱エネルギーの無駄を低減させてさらなる低コスト化を図ることができる。
さらに、酵素輸送工程で輸送される酵素を液状とし、酵素輸送工程と糖輸送工程とを同一の輸送手段を用いて行うことにより、輸送効率を向上させて低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る廃棄物の処理システムの例を示した概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る一次処理地点での処理を説明するための工程図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る二次処理地点での処理を説明するための工程図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る一次処理地点での処理を説明するための工程図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る一次処理地点での処理を説明するための工程図である。
【符号の説明】
１…セルロース系廃棄物、２…酵素液、４…糖液、５…残さ（固形分）、
６…濃縮糖液、１０…反応液、
１００，１１０，１２０…一次処理設備、１０２…糖化工程、
１０３…分離工程、１０４…濃縮工程、１０５…ボイラー（燃焼手段）、
１５０，１５２，１５４…糖輸送工程、１５１…酵素輸送工程、
１５３…固形分輸送工程、２００…中央設備、２１０…濃縮設備、
２２０…分離設備。
【図１】
0004447148.tif 000002
【図２】
0004447148.tif 000003
【図３】
0004447148.tif 000004
【図４】
0004447148.tif 000005
【図５】
0004447148.tif 000006