(57)【要約】【課題】特に、家畜廃棄物や敷料において用いることで、堆肥化または敷料の再利用方法において有効である、有害菌の効率的な殺菌方法を提供する。【解決手段】バチルス(Bacillus)属、ジオバチルス(Geobacillus)属及びエアリバチルス(Aeribacillus)属からなる群から選択される少なくとも1種の微生物を有機廃棄物又は敷料に添加し、該有機廃棄物又は敷料に、酸素を含むガス流を外部から供給し、該微生物を含まない有機廃棄物又は敷料と比べて、有機廃棄物又は敷料中の有害菌がよりよく殺菌されることを含む、有機廃棄物又は敷料中の有害菌の効率的な殺菌方法、ならびに有機廃棄物又は敷料の堆肥化にこの方法を利用することを含む堆肥化方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バチルス(Bacillus)属、ジオバチルス(Geobacillus)属及びエアリバチルス(Aeribacillus)属からなる群から選択される少なくとも1種の微生物を有機廃棄物又は敷料に添加し、該有機廃棄物又は敷料に、酸素を含むガス流を外部から供給し、該微生物を含まない有機廃棄物又は敷料と比べて、有機廃棄物又は敷料中の有害菌がよりよく殺菌されることを含む、有機廃棄物又は敷料中の有害菌の効率的な殺菌方法。
【請求項２】
前記有害菌が、悪臭発生菌及び病原菌である、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記微生物濃度が、初期濃度1×104cfu/g以上である、請求項1又は2に記載の方法。
【請求項４】
前記微生物が、バチルス ズブチルス、バチルス リチェニフォルミス、ジオバチルス ステアロサーモフィラス、又はエアリバチルス パリダスである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
【請求項５】
前記バチルス属の微生物が、バチルス ズブチルスである、請求項4に記載の方法。
【請求項６】
前記バチルス ズブチルスが、バチルス ズブチルスC-3102株(FERM BP-1096)である、請求項5に記載の方法。
【請求項７】
前記酸素を含むガスが空気である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
【請求項８】
前記有機廃棄物又は敷料中の水分含量を40％以上70％以下に調整することをさらに含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
【請求項９】
バチルス(Bacillus)属、ジオバチルス(Geobacillus)属およびエアリバチルス(Aeribacillus)属からなる群から選択される少なくとも1種の微生物を有機廃棄物又は敷料に混合して請求項1〜8のいずれか1項に記載の殺菌方法及び堆肥化を実施し、ならびに有害菌を実質的に含まない堆肥化された有機廃棄物又は敷料を回収することを含む、有機廃棄物又は敷料の堆肥化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バチルス(Bacillus)属細菌等の微生物を用いた有害菌の殺菌方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バチルス属細菌は、農業分野などにおいていろいろな利用方法が提案されている。例えば、バチルス属細菌を未発酵有機物とともに土壌に投入することによって、ストレプトミセス属の植物病原菌が原因となる土壌病害を防除することが報告されている（特許文献1）。また、バチルス属細菌は、有機性廃棄物の堆肥化に寄与することが知られており、またジオバチルス属細菌を天然由来増粘性多糖類及び吸水性繊維質材料と混合して堆肥化調整剤として使用し適度の硬さの堆肥原料とすることが提案されている（特許文献２）。
【０００３】
また、特許文献３には、バチルス・ズブチルスの胞子及び胞子発芽促進剤を配合した農園芸用殺菌剤組成物が開示されている。特許文献４には、バチルス属細菌を含む汚泥と発芽促進剤を混合して、有機性廃水を処理する方法が開示されている。
【０００４】
この様に、バチルス属細菌は有害菌の排除や堆肥化に利用されることは知られているものの、堆肥化の際に生じるアンモニアなどの臭気の発生が十分に抑えられないことや処理までに時間を要することなど多くの課題が残る。特に、外部の昇温装置なしでは温度上昇が速やかに進まないことや、逆に殺菌後、温度低下までの時間帯が長く続くことにより、再度有害菌に汚染される恐れなどが無視できないのが現状である。また、早期に温度が低下することにより、堆肥の利用や殺菌敷料をすぐに利用できるため、処理物の保管場所などの問題も解決できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2007-153873号公報
【特許文献２】特許第4272251号公報
【特許文献３】特開平8-175921号公報
【特許文献４】特開2001-286884号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、生ごみなどの有機廃棄物又は敷料の堆肥化、あるいは敷料の再利用化における、有害菌、特に悪臭発生菌や病原菌、の効率的な殺菌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】
【０００７】
本発明は、以下の特徴を包含する。
本発明は、第1の態様において、バチルス(Bacillus)属、ジオバチルス(Geobacillus)属及びエアリバチルス(Aeribacillus)属からなる群から選択される少なくとも1種の微生物を有機廃棄物又は敷料に添加し、該有機廃棄物又は敷料に、酸素を含むガス流を外部から供給し、該微生物を含まない有機廃棄物又は敷料と比べて、有機廃棄物又は敷料中の有害菌がよりよく殺菌されることを含む、有機廃棄物又は敷料中の有害菌の効率的な殺菌方法を提供する。
【０００８】
その実施形態において、上記微生物が、バチルス ズブチルス、バチルス リチェニフォルミス、ジオバチルス ステアロサーモフィラス、又はエアリバチルス パリダスである。
【０００９】
別の実施形態において、バチルス属の微生物が、バチルス ズブチルスである。
別の実施形態において、上記バチルス ズブチルスが、バチルス ズブチルスC-3102株(FERM BP-1096)である。
別の実施形態において、上記微生物の初期添加濃度は、初期濃度1×104cfu/g以上である。
別の実施形態において、上記有害菌が悪臭発生菌及び病原菌である。
別の実施形態において、上記有機廃棄物又は敷料中の水分含量を40％以上70％以下に調整することをさらに含む。
別の実施形態において、上記酸素を含むガスが空気である。
【００１０】
本発明は、第2の態様において、バチルス(Bacillus)属、ジオバチルス(Geobacillus)属およびエアリバチルス(Aeribacillus)属からなる群から選択される少なくとも1種の微生物を有機廃棄物又は敷料に混合して上記殺菌方法及び堆肥化を実施し、ならびに有害菌を実質的に含まない堆肥化された有機廃棄物又は敷料を回収することを含む、有機廃棄物又は敷料の堆肥化方法。なお、微生物については、家畜などの糞便中に含まれるものも有効に利用できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、バチルス(Bacillus)属、ジオバチルス(Geobacillus)属及びエアリバチルス(Aeribacillus)属からなる群から選択される微生物の短時間で60℃以上まで発熱することにより殺菌の効率が良く、さらに、最高温度に到達後、常温にまで低下する時間を短縮できることにより、有害菌の再汚染の抑制できるだけでなく、速やかに処理物の利用ができるなどの利点が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この図は、カルスポリン（登録商標；バチルス ズブチルスC-3102株(FERM BP-1096)を主成分とする飼料添加物；カルピス社製）とイージージェットJr. （酸素供給装置；ミライエ社製）との組み合わせ(試験区I)により早期に敷料の温度上昇が誘導されて有害菌の殺菌が行われ、その後速やかに温度が低下することを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明をさらに詳細に説明する。
＜有害菌の殺菌方法＞
本発明は、バチルス(Bacillus)属、ジオバチルス(Geobacillus)属及びエアリバチルス(Aeribacillus)属からなる群から選択される少なくとも1種の微生物を有機廃棄物又は敷料に添加し、該有機廃棄物又は敷料に、酸素を含むガス流を外部から供給し、該微生物を含まない有機廃棄物又は敷料と比べて、有機廃棄物又は敷料中の有害菌がよりよく殺菌されることを含む、有機廃棄物又は敷料中の有害菌の効率的な殺菌方法を提供する。
【００１４】
本明細書で使用する「有機廃棄物」は、例えば食品廃棄物、植物廃棄物、動物由来廃棄物などの、例えば家庭、食品業界、農林水産業界などから廃棄される有機性物質を指し、例えば生ごみ、穀類の藁やもみがら、おがくず、敷料、家畜糞、それらを混合したものなどを挙げることができる。
【００１５】
本明細書で使用する「敷料」は、家畜の寝床に敷くものであり、例えば藁、籾殻、おがくずなどの植物由来の有機性物質である。再利用に用いる「敷料」には、家畜の糞尿などが含まれていることが通常である。
【００１６】
有機廃棄物及び敷料の形状は、限定されず、任意の形状であり、例えば細長く、角型に又は微細に切断された形状である。有機廃棄物又は敷料は、微生物の増殖のために必要な水分を含有しているべきであり、有機廃棄物又は敷料中の水分含量は、例えば30％〜80％、好ましくは40％〜70％である。
【００１７】
上記微生物は、バチルス(Bacillus)属、ジオバチルス(Geobacillus)属及びエアリバチルス(Aeribacillus)属からなる群から選択される。
【００１８】
バチルス属に属する細菌には、非限定的に、例えばバチルス ズブチルス（Bacillus subtilis）、バチルス アミロリクエファシエンス（Bacillus amyloliquefaciens）、バチルス パミルス（Bacillus pumils）、バチルス レンタス（Bacillus lentus）、バチルス ラテロスポルス（Bacillus laterosporus）、バチルス アルベイ（Bacillus alvei）、バチルス ポピリエ（Bacillus popilliae）、バチルス リチェニフォルミス（Bacillus licheniformis）、バチルス セレウス（Bacillus cereus）、バチルス ハロデユランス（Bacillus halodurans）、納豆菌(バチルス ズブチルス ナットウ：Bacillus subtilis natto)、バチルス アシディコーラ（Bacillus acidicola）、バチルス アシドプルリティカス（Bacillus acidopullulyticus）、バチルス アシドボランス（Bacillus acidovorans）、バチルス アエオリウス（Bacillus aeolius）、バチルス アエスチャリイ（Bacillus aestuarii）、バチルス アガラドヘレンス（Bacillus garadhaerens）、バチルス アキバイ（Bacillus akibai）、バチルス アルカリイヌリナス（Bacillus alcaliinulinus）、バチルス アルカリフィルス（Bacillus alcalophilus）、バチルス アルギコーラ（Bacillus algicola）、バチルス アルカリトレランス（Bacillus alkalitolerans ）、バチルス アルカロガヤ（Bacillus alkalogaya）、バチルス アルベアユエンシス（Bacillus alveayuensis）、バチルス アミリエンシス（Bacillus amiliensis）、バチルス アミノボランス（Bacillus aminovorans）、バチルス アクイマリス（Bacillus aquimaris）、バチルス アルブチニボランス（Bacillus arbutinivorans）、バチルス アレノシイ（Bacillus arenosi）、バチルス アルセニシセレナティス（Bacillus arseniciselenatis）、バチルス アルセニカス（Bacillus arsenicus ）、バチルス アーヴァイ（Bacillus arvi）、バチルス アサヒイ（Bacillus asahii）、バチルス アトロファエウス（Bacillus atrophaeus ）、バチルス アキサクィエンシス（Bacillus axarquiensis）、バチルス アゾトフォーマンス（Bacillus azotoformans）、バチルス バディウス（Bacillus badius）、バチルス バエクリュンエンシス（Bacillus baekryungensis）、バチルス バーバリカス（Bacillus barbaricus）、バチルス バタビエンシス（Bacillus bataviensis）、バチルス ベンゾボランス（Bacillus benzoevorans）、バチルス ボゴリエンシス（Bacillus bogoriensis）、バチルス ボロフィリカス（Bacillus borophilicus）、バチルス ボロトレランス（Bacillus borotolerans）、バチルス カルドリティカス（Bacillus caldolyticus ）、バチルス カルドテナックス（Bacillus caldotenax）、バチルス カルドベロックス（Bacillus caldovelox）、バチルス カーボニフィルス（Bacillus carboniphilus）、バチルス カザマンセンシス（Bacillus casamancensis）、バチルス カテニュロータス（Bacillus catenulatus）、バチルス セルロシリティカス（Bacillus cellulosilyticus）、バチルス スフェリカス（Bacillus sphericus）、バチルス チュリンゲンシス（Bacillusthuringiensis）、バチルス クローシィ(Bacillus clausii)などが含まれる。
【００１９】
ジオバチルス属に属する細菌には、非限定的に、例えばジオバチルス アナトリカス（Geobacillus anatolicus）、ジオバチルス カルドプロテオリティカス（Geobacillus caldoproteolyticus）、ジオバチルス カルドキシロシリティカス（Geobacillus caldoxylosilyticus）、ジオバチルス デビリス（Geobacillus debilis）、ジオバチルス ガーゲンシス（Geobacillus gargensis）、ジオバチルス コーストフィラス（Geobacillus kaustophilus）、ジオバチルス ステアロサーモフィラス（Geobacillus stearothermophilus）、ジオバチルス サーモカテニュロータス（Geobacillus thermocatenulatus ）、ジオバチルス サーモデニトリフィカンス（Geobacillus thermodenitrificans）、ジオバチルス サーモグルコシダシウス（Geobacillus thermoglucosidasius )、ジオバチルス サーモレオボランス（Geobacillus thermoleovorans）、ジオバチルス ウラリカス（Geobacillus uralicus）、ジオバチルス ウゼネンシス（Geobacillus uzenensis ）、ジオバチルス バルカニ（Geobacillus vulcani）などが含まれる。
【００２０】
エアリバチルス属に属する細菌には、非限定的に、例えばエアリバチルス パリダス(Aeribacillus pallidus)が含まれる（International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology (2010), 60, 1600-1604）。
上に例示した菌は、公知のものである（特開2007-236286号公報及び特開2007-332128号公報）。
【００２１】
微生物濃度は、有害菌の殺菌を行いうる濃度であり、初期濃度で例えば1×104cfu/g以上、1×107cfu/g以上などの濃度を挙げることができる。
【００２２】
本発明の方法で殺菌される有害菌は、悪臭発生菌及び病原菌の一方又は両方、好ましくは両方を含む。本発明の方法により有害菌を60℃以上80℃未満の温度にさらすことによって、有害菌の殺菌を行うことができる。本発明では、有害菌の種類を問わないものとする。
【００２３】
悪臭発生菌は、アンモニア、インドール、スカトール、硫化水素、揮発性アミン、メルカプタン、脂肪酸、酪酸、吉草酸、プトレシン、カダベリン、プロピオン酸などの悪臭原因物質を産生する菌類である。
【００２４】
病原菌は、植物病原菌又は動物病原菌を含む。植物病原菌は農園芸用植物、例えば花卉、野菜、穀類、油脂採取用植物、たばこ、等の植物に感染して植物特有の一般的な土壌病害を引き起こす菌類をいう。また動物病原菌は、特に家畜（ウシ、ブタ、ニワトリなど）に感染して腸炎などの病気を引き起こす、例えばサルモネラ、クロストリジウム、大腸菌、キャンピロバクターなどの菌類である。
【００２５】
本発明によれば、上記の少なくとも1種の微生物を有機廃棄物又は敷料に添加し、該有機廃棄物又は敷料に、酸素を含むガス流を外部から供給することによって有害菌の殺菌を行う。
微生物の形態及びその添加方法については、特に制限はない。
【００２６】
微生物の形態例については、凍結乾燥などの乾燥法により乾燥された微生物、水性液体（例えば水、培地など）に懸濁された微生物、活性炭や鉱物などの担体に固定（例えば吸着）された微生物などが挙げられる。すなわち、微生物の形態には、例えば懸濁剤、粉剤、粒剤、カプセル剤、固体化剤などが含まれる。
【００２７】
添加方法については、上記微生物の乾燥物、懸濁物、固定化物等を有機廃棄物又は敷料に散布し、必要に応じて有機廃棄物又は敷料と混ぜることが好ましい。
【００２８】
特に好ましい微生物は、バチルス ズブチルス、バチルス リチェニフォルミス、ジオバチルス ステアロサーモフィラス、又はエアリバチルス パリダスであり、これらの微生物を1種、あるいは2種以上を組み合わせてもよい。後述の実施例では、バチルス属の微生物としてバチルス ズブチルス、具体的には、バチルス ズブチルスC-3102株(FERM BP-1096)を選択し、酸素供給の有無による温度変化、有害菌の殺菌の可能性、について検討している。
【００２９】
上記の背景技術で記載したように、バチルス属細菌は植物病原菌による土壌病害の防除や堆肥化のために役立つことは知られている（特開2007-15373号公報）。また、有機廃棄物の処理のために、バチルス属細菌の中温菌と高温菌を組み合わせることが、本出願人の出願である再表第2004-067197号公報に記載されている。また、微生物による堆肥化の促進のために通気をよくすることも知られている。
【００３０】
これに対して、本発明によれば、有機廃棄物又は敷料に、酸素を含むガス流、好ましくは空気流、を外部から積極的に供給することによって、有害菌の殺菌を効率的に行うことができる。
【００３１】
ガス流の供給の仕方について、表面に一定間隔で小さな穴が多数開いたパイプ（樹脂製、ステンレス製、アルミ製など）を底部に敷き詰め、その上に有機廃棄物又は敷料を載せる手法、あるいは、有機廃棄物又は敷料の中に、表面に一定間隔で小さな穴が多数開いた細長いパイプを差込む手法によって、圧搾ガス（好ましくは圧搾空気）を連続的又は断続的に供給することができる。あるいは、家畜廃棄物（牛糞及び敷料混合物）の処理については、廃棄物を微生物と共にフレコンバックに詰め、圧搾ガス（好ましくは圧搾空気）を上記のようなパイプを利用して送気することにより酸素供給を行ってもよい。この場合、処理の規模が小さい場合には、市販の酸素供給装置、例えばイージージェットJr（商品名、ミライエ社製）を使用することができる。
【００３２】
酸素を含むガス流（好ましくは空気）の供給速度は、例えば1.0〜１５Ｌ/分、好ましくは4.9〜9.8Ｌ/分であるが、この範囲に限定されないものとする。また、ガス流の供給時間は、少なくとも、有機廃棄物又は敷料内部の温度が約60℃以上80℃未満（好ましくは75℃以下）を維持している時間帯、例えば約3〜15日間（後述の実施例の場合）であり、微生物による有機物の分解が終了することに伴い温度が低下した後は供給を止めてもよいし、必要であれば供給を続けることもできる。本発明では、上記ガス（好ましくは空気）の供給量を増大するほど有害菌の殺菌効果が高まる傾向にある（図1参照）。
【００３３】
本発明の方法では、例えばバチルス属細菌を用いた場合には、発酵熱のために約1〜1.5日で約70℃前後の温度に上昇し、その後降下して約60℃に維持され、その後速やかに常温にまで降下する。この処理の段階で有害菌がほぼ死滅、殺菌される。
【００３４】
＜有機廃棄物又は敷料の堆肥化方法＞
本発明はさらに、バチルス(Bacillus)属、ジオバチルス(Geobacillus)属およびエアリバチルス(Aeribacillus)属からなる群から選択される少なくとも1種の微生物を有機廃棄物又は敷料に混合して上記殺菌方法及びさらには堆肥化を実施し、ならびに有害菌を実質的に含まない堆肥化された有機廃棄物又は敷料を回収することを含む、有機廃棄物又は敷料の堆肥化方法を提供する。
【００３５】
この方法は、上記の本発明の有害菌殺菌方法を工程として含み、これによって有害菌を実質的に含まない堆肥化された有機廃棄物又は敷料を製造することを特徴としている。したがって、この方法は、有機廃棄物又は敷料の再利用をする可能にする。
【００３６】
堆肥化の方法では、上記微生物を有機廃棄物又は敷料に混合し、上記のように酸素含有ガス（好ましくは空気）流を供給し、高温になる初期の段階で実質的に有害菌の殺菌が行われ、さらにガス流を供給することで上記微生物が増殖し堆肥化が促進される。
【００３７】
上記のようにして得られた堆肥は、植物の栽培のための、有害菌を含まないかつ臭気のない有機肥料として利用することができる。
【００３８】
（実施例）
本発明を以下の実施例によってさらに具体的に説明するが、本発明の範囲はそれらの実施例に限定されない。
【００３９】
[実施例１]殺菌試験
<実験方法>
バチルス ズブチルスC-3102株(FERM BP-1096) を主成分とする飼料添加物（「カルスポリン」（登録商標））とイージージェット Jr.（酸素供給装置；ミライエ社製）の組み合わせ効果を検証するため、表1のような試験駆の設定をした。
【００４０】
おがくずを用いた床敷き上で牛を飼育することにより生じる家畜廃棄物(牛糞敷料)を回収し、堆肥化実験の原料とした。家畜廃棄物(牛糞敷料)に戻し堆肥を添加し、混合することにより、81%であった水分含量を66%に調整した。
【００４１】
カルスポリン混合区においては、水分調整した家畜廃棄物(牛糞敷料)にカルスポリンを終濃度1×106cfu/gとなるように添加し、混合した。それぞれの家畜廃棄物(牛糞敷料)をフレコンバック(Flexible Intermediate Bulk Container)あたり500 kgになるように詰めた。イージージェットJr.にて送気する試験区にはフレコンバックの中心にイージージェットJr. 1本または2本を挿入し、0.5 MPaにてコンプレッサーから圧搾空気を送気した。温度はフレコンバックに詰めた家畜廃棄物(牛糞敷料)の上部から深度30 cmの地点を測定した。なお、イージージェットJr. 1本で、4.9Ｌ/分の送風を行った。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
<実験結果>
温度変化の推移を図1に示す。II、IV区に対してイージージェット Jr.を使用したI、III、V区の最高到達温度は高い。さらにカルスポリンを使用したI区は最高到達温度である68.8℃まで1.5日要し、V区は最高到達温度である約72℃まで1.0日要したのに対し、カルスポリンを使用しなかったIII区においては最高到達温度である65.9℃まで達するのに1.6日かかっている。さらに、I区はどの区よりも早く温度が低下している。一般的に堆肥化過程における温度上昇は微生物の発酵熱により生じるものであり、その微生物による有機物の分解が終了することに伴い、温度が低下すると考えられている。また、敷料の再利用化という観点から考えると、短時間で高い温度まで上昇することにより、大腸菌、悪臭発生菌などの有害菌を早期に死滅させるとともに、水分蒸散を促すことが可能となり、再利用に要する時間を短縮することができる。
【００４４】
カルスポリンとイージージェット Jr.を組み合わせることにより、最高到達温度が上昇し、その到達時間が短縮され、さらに、より早く温度低下することが明らかとなった。また、最高到達温度は、供給する空気量を多くすることによって、より増大され、その到達時間は、より減少された（I区とV区の比較）。これらのことから、カルスポリンとイージージェットJr.を組み合わせることにより、また空気の供給量を増大することにより、有害菌の除去と、家畜廃棄物の堆肥化又は再利用化を促進することが可能であるといえる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、農業分野で有効なバチルス属細菌の代謝の際に生じる発熱を酸素供給で促進することにより、汚染の原因となる有害菌を殺菌できるだけことから、堆肥化の際の臭気の抑制や敷料の再利用のための有害菌の殺菌などに有効に用いることができる。
【図１】
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