(57)【要約】【課題】有機性廃棄物からエネルギーを高効率に取り出すことができる有機性廃棄物処理システム及び有機性廃棄物処理方法を提供する。【解決手段】実施形態の有機性廃棄物処理システムは、高温滅菌槽と、水供給手段と、水素発酵槽と、メタン発酵槽と、ガス回収装置と、発電装置とを持つ。高温滅菌槽は、有機性廃棄物を高温滅菌する。水供給手段は、滅菌された有機性廃棄物に滅菌水を添加する。水素発酵槽は、滅菌水が添加された有機性廃棄物を水素発酵させる。メタン発酵槽は、水素発酵後の残渣をメタン発酵させる。ガス回収装置は、水素発酵槽及びメタン発酵槽から発生したバイオガスを回収する。発電装置は、回収されたバイオガスを燃料として発電する。【選択図】図１
2016221490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物を高温滅菌する高温滅菌槽と、
滅菌された前記有機性廃棄物に滅菌水を添加する水供給手段と、
滅菌水が添加された前記有機性廃棄物を水素発酵させる水素発酵槽と、
前記水素発酵後の残渣をメタン発酵させるメタン発酵槽と、
前記水素発酵槽及び前記メタン発酵槽から発生したバイオガスを回収するガス回収装置と、
回収された前記バイオガスを燃料として発電する発電装置と、を備える、有機性廃棄物処理システム。
【請求項２】
前記発電装置から発生する排熱を前記高温滅菌槽に供給する第１の排熱回収手段を更に備える、請求項１に記載の有機性廃棄物処理システム。
【請求項３】
前記高温滅菌槽の排熱を前記水素発酵槽又は前記メタン発酵槽のいずれか一方又は両方に供給する第２の排熱回収手段を更に備える、請求項１又は２に記載の有機性廃棄物処理システム。
【請求項４】
前記発電装置が燃料電池である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の有機性廃棄物処理システム。
【請求項５】
前記水素発酵槽はセルロースを分解するセルロソーム形成菌を含有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の有機性廃棄物処理システム。
【請求項６】
前記高温滅菌槽に投入される前記有機性廃棄物の含水率が１０質量％以下である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の有機性廃棄物処理システム。
【請求項７】
滅菌水が添加された前記有機性廃棄物の含水率が９５質量％以上である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の有機性廃棄物処理システム。
【請求項８】
前記水素発酵槽が水素発酵菌を担持する担体を含有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の有機性廃棄物処理システム。
【請求項９】
含水率が１０質量％以下の有機性廃棄物を高温滅菌槽で高温滅菌する工程と、
滅菌された前記有機性廃棄物に滅菌水を添加し、含水率が９５質量％以上であり且つ水素発酵菌の活性が低下しない温度の有機性廃棄物のスラリーを得る工程と、
前記スラリーを水素発酵菌で分解し水素含有ガスを生成する工程と、
水素発酵後の残渣をメタン発酵菌で分解しメタン含有ガスを生成する工程と、
前記水素含有ガス及び前記メタン含有ガスを燃料として発電する工程と、を含む、有機性廃棄物処理方法。
【請求項１０】
前記水素発酵槽における前記スラリーの滞留時間が前記水素発酵菌の倍加時間以上である、請求項９に記載の有機性廃棄物処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、有機性廃棄物処理システム及び有機性廃棄物処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化ガス排出削減・循環型社会形成という観点から、再生可能エネルギー資源である有機性廃棄物（バイオマス）から効率よくエネルギーを取り出す技術が求められている。しかしながら、従来の技術では、エネルギーの取出し効率の向上について検討の余地があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２５５５３７号公報
【特許文献２】特開２００５−１２５１４９号公報
【特許文献３】特開２０１３−１３８９６号公報
【特許文献４】特開２０１２−２１３３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、有機性廃棄物からエネルギーを高効率に取り出すことができる有機性廃棄物処理システム及び有機性廃棄物処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の有機性廃棄物処理システムは、高温滅菌槽と、水供給手段と、水素発酵槽と、メタン発酵槽と、ガス回収装置と、発電装置とを持つ。高温滅菌槽は、有機性廃棄物を高温滅菌する。水供給手段は、滅菌された有機性廃棄物に滅菌水を添加する。水素発酵槽は、滅菌水が添加された有機性廃棄物を水素発酵させる。メタン発酵槽は、水素発酵後の残渣をメタン発酵させる。ガス回収装置は、水素発酵槽及びメタン発酵槽から発生したバイオガスを回収する。発電装置は、回収されたバイオガスを燃料として発電する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態における、有機性廃棄物処理システムの構成例を示す図。
【図２】第２の実施形態における、有機性廃棄物処理システムの構成例を示す図。
【図３】第３の実施形態における、有機性廃棄物処理システムの構成例を示す図。
【図４】第４の実施形態における、有機性廃棄物処理システムの構成例を示す図。
【図５】第５の実施形態における、有機性廃棄物処理システムの構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態の有機性廃棄物処理システムを、図面を参照して説明する。図面中、同一又は対応する構成には同一又は対応する符号を付し、重複する説明は省略する。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における、有機性廃棄物処理システムの構成例を示す図である。有機性廃棄物処理システム１００は、高温滅菌槽１１０と、水供給手段１２０と、水素発酵槽１３０と、メタン発酵槽１４０と、ガス回収装置１５０と、発電装置１６０と、を備える。
【０００９】
水供給手段１２０は、高温滅菌槽１１０と水素発酵槽１３０とをつなぐ配管に水を供給する給水管よりなる。給水管の上流には図示しない水供給装置が備えられている。水供給手段１２０は、高温滅菌槽１１０の後段且つ水素発酵槽１３０の前段に配置されていることが好ましい。
【００１０】
水素発酵槽１３０は水素発酵菌を含有する。水素発酵菌としては、通常水素発酵に利用される菌を特に制限なく利用することができる。具体的には、例えば、クロストリジウム（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ）属菌、エンテロバクター（Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ）属菌、大腸菌等が挙げられる。これらの水素発酵菌は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【００１１】
また、水素発酵槽１３０は、水素発酵菌を担持する担体を含有していてもよい。この場合、水素発酵槽１３０内の汚泥や有機性廃棄物の引き抜き用の配管に、例えば、水素発酵菌を担持した担体が通過しないようにメッシュ等を設けることが好ましい。担体としては、例えば、活性炭、セラミック、パーライト等の粉末状の物質、これらの粉末状の物質が、袋状、カプセル状、ボール状等の構造体の内部に封入されたもの、ポリプロピレン等の樹脂で形成されたスポンジ状、網目状、ひも状等の構造体等が挙げられる。
【００１２】
また、水素発酵槽１３０の後段には、ポンプＰが備えられている。
【００１３】
メタン発酵槽１４０は、メタン発酵菌を含有する。メタン発酵菌としては、通常メタン発酵に利用される菌を特に制限なく利用することができる。具体的には、例えば、メタノバクテリウム（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）属菌、メタノコッカス（Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｃｕｓ）属菌、メタノザルチナ（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ）属菌、メタノシータ（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｅｔａ）属菌、メタノハロフィルス（Ｍｅｔｈａｎｏｈａｌｏｐｈｉｌｌｕｓ）属菌等が挙げられる。これらのメタン発酵菌は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【００１４】
ガス回収装置１５０は、水素発酵槽１３０とガス精製装置１５２とを接続する配管１３１と、メタン発酵槽１４０とガス精製装置１５２とを接続する配管１４１と、ガス精製装置１５２に接続されたガスホルダー１５１と、を備える。なお、ガスの精製が不要な場合には、ガス回収装置１５０は、ガス精製装置１５２を備えておらず、配管１３１及び配管１４１が直接ガスホルダー１５１に接続された構成であってもよい。
【００１５】
発電装置１６０としては様々なものを利用することができ、例えば、燃焼熱を利用したガス発電機、電気化学的反応を利用した燃料電池等が挙げられる。
【００１６】
以下、図１を参照しながら、本実施形態の有機性廃棄物処理システム１００を用いて有機性廃棄物を処理する方法について説明する。
【００１７】
まず、高温滅菌槽１１０において、有機性廃棄物を高温滅菌する。高温滅菌槽１１０における滅菌時間は１５分以上であることが好ましい。また、高温滅菌槽に投入される有機性廃棄物の含水率は１０質量％以下であることが好ましく、５質量％以下であることがより好ましい。
【００１８】
続いて、水供給手段１２０により、高温滅菌槽１１０で滅菌された有機性廃棄物に滅菌水を添加する。滅菌水としては、例えば、フィルター滅菌した、水道水、工業用水等を用いることができる。フィルター滅菌によれば、比較的低コストで滅菌水を製造することができる。
【００１９】
滅菌水が添加された有機性廃棄物は、含水率が９５質量％以上のスラリーを形成することが好ましい。なお、有機性廃棄物の含水率の上限は、例えば９９質量％程度である。
【００２０】
続いて、滅菌された有機性廃棄物のスラリーを水素発酵槽１３０に導入し、水素発酵菌による水素発酵を行う。
【００２１】
水素発酵槽１３０内における有機性廃棄物のスラリーの滞留時間は、水素発酵菌の倍加時間以上であることが好ましく、例えば５時間〜１０日間であってもよく、例えば３日間〜１０日間であってもよい。
【００２２】
より具体的には、例えば、水素発酵菌の１種であるクロストリジウム・サーモセラム（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ｔｈｅｒｍｏｃｅｌｌｕｍ）の場合、倍加時間は６．５時間である。したがって、水素発酵槽１３０における、有機性廃棄物のスラリーの滞留時間が６．５時間以上になるように水素発酵槽１３０を設計すればよい。あるいは、水素発酵槽１３０における有機性廃棄物のスラリーの滞留時間が６．５時間以上になるように有機性廃棄物処理システム１００を運用すればよい。
【００２３】
水素発酵槽１３０で発生したバイオガス（水素含有ガス）は、回収装置１５０により回収される。より詳細には、配管１３１は水素発酵槽１３０で発生したバイオガスを回収する。また、ガス精製装置１５２は、回収したバイオガスを脱硫する。また、ガスホルダー１５１は、脱硫されたバイオガスを貯留する。
【００２４】
続いて、水素発酵槽１３０での水素発酵後の残渣が、ポンプＰによりメタン発酵槽１４０に導入され、メタン発酵を行う。
【００２５】
メタン発酵により、メタン発酵槽１４０からバイオガス（メタン含有ガス）が発生する。当該バイオガスのメタン含有率は常温常圧下で６０〜７０体積％程度である。メタン発酵槽１４０で発生したバイオガスは、水素発酵槽１３０で発生したバイオガスと同様に、ガス回収装置１５０により回収される。より詳細には、配管１４１はメタン発酵槽１４０で発生したバイオガスを回収する。また、ガス精製装置１５２は、回収したバイオガスを脱硫する。また、ガスホルダー１５１は、脱硫されたバイオガスを貯留する。
【００２６】
メタン発酵槽１４０でメタン発酵後の有機性廃棄物は、例えば、固液分離により処理水と残渣に分けてもよい。残渣は、例えば肥料等として再利用することができる。また、処理水は、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）を確認し、例えば１５ｍｇ／Ｌ以下になるよう水処理を行った後、河川等に排出することができる。
【００２７】
続いて、回収されたバイオガスを燃料として、発電装置１６０で発電する。発生した電気は施設構内で使用してもよく、売電システムを利用して販売してもよい。
【００２８】
以下、有機性廃棄物の処理に本実施形態の有機性廃棄物処理システム１００を用いることによる効果について説明する。
【００２９】
自然界には、様々な微生物が存在しており、水素を餌として利用する微生物も存在している。水素発酵槽１３０における有機性廃棄物の分解において、より多くの水素を取り出すためには、有機性廃棄物を高温滅菌槽１１０で高温滅菌することにより、有機性廃棄物中に存在する、水素を餌として利用する微生物を予め除去しておくことが効果的である。これにより、水素発酵槽１３０内に、有機性廃棄物を水素に変換する水素発酵菌のみを生存させることができ、水素発酵の効率を向上させることができる。また、滅菌により、他の微生物との競合が生じないことから、水素発酵菌の濃度を高く維持することもできる。
【００３０】
また、有機性廃棄物の高温滅菌時に、高分子有機物の加水分解反応が起こり、有機性廃棄物の一部が低分子化される。有機性廃棄物中の低分子成分の割合が高くなることにより、後述する水素発酵やメタン発酵の速度を向上させることができる。
【００３１】
したがって、有機性廃棄物処理システム１００により、より効率よくバイオガスを回収することができ、より多くの発電を行うことができる。
【００３２】
また、水素発酵における有機性廃棄物の含水率が９５質量％以上であれば、水素発酵菌に過剰な負荷を与えることがなく、効率よく安定的に有機性廃棄物を分解し、水素を生成することができる。有機性廃棄物処理システム１００では、水供給手段１２０から、滅菌された有機性廃棄物に滅菌水を添加するため、高温滅菌槽１１０で高温滅菌する有機性廃棄物の含水率を、例えば１０質量％以下に低くすることができる。このため、高温滅菌槽１１０を小型化することができ、高温滅菌槽１１０の加熱に必要なエネルギーを減らすことができる。
【００３３】
また、水供給手段１２０から供給する水として滅菌水を用いることにより、水素発酵菌以外の雑菌が有機性廃棄物に混入することを抑制でき、水素発酵槽１３０における水素発酵の効率を向上させることができる。
【００３４】
また、高温滅菌槽１１０で滅菌済みの有機性廃棄物は、１００〜１２０℃の高熱を有している。このため、滅菌済みの有機性廃棄物を直接水素発酵槽１３０に投入すると、水素発酵槽１３０内に存在する水素発酵菌がダメージを受けてしまい、発酵の効率が低下してしまう場合がある。これに対し、水供給手段１２０が、高温滅菌槽１１０の後段且つ水素発酵槽１３０の前段に配置されていれば、有機性廃棄物を水素発酵槽１３０に投入する前に、添加した滅菌水により冷却することができ、水素発酵菌の高熱によるダメージを抑制することができる。すなわち、このような構成を備えることにより、有機性廃棄物の含水率だけでなく、有機性廃棄物の温度も調整することができる。
【００３５】
また、水素発酵槽１３０内における有機性廃棄物のスラリーの滞留時間が水素発酵菌の倍加時間以上であれば、水素発酵槽１３０からの水素発酵後の残渣の引き抜きによる、水素発酵菌の濃度の減少を抑制し、安定的に水素発酵を行うことができる。
【００３６】
また、水素発酵槽１３０が、水素発酵菌を担持する担体を含有していれば、体に水素発酵菌を担持させることにより、水素発酵槽１３０内の汚泥や有機性廃棄物の引き抜きにより、水素発酵菌が過剰に流出して濃度が低下することを抑制することができ、安定的な水素発酵を行うことが容易になる。
【００３７】
水素発酵槽１３０内の汚泥や有機性廃棄物の引き抜き用の配管が、例えば、水素発酵菌を担持した担体の通過を抑制するメッシュ等を備えていれば、汚泥や有機性廃棄物の引き抜き時に、水素発酵菌を担持した担体を水素発酵槽１３０内に残存させることができる。
【００３８】
また、有機性廃棄物処理システム１００は、水素発酵槽１３０の後段にメタン発酵槽１４０を備える。これにより、水素発酵槽１３０での水素発酵により有機性廃棄物が低分子有機酸まで低分子化されるため、メタン発酵槽１４０において、有機酸を好んで利用するメタン菌（メタン発酵菌）が高効率でメタン発酵を行うことができる。
【００３９】
有機性廃棄物処理システム１００では、メタン発酵の効率が高いことから、従来３０日間必要であったメタン発酵の滞留時間を５〜２０日まで短縮することができる。
【００４０】
有機性廃棄物処理システム１００では、水素発酵、メタン発酵の高効率化により、水素発酵槽１３０及びメタン発酵槽１４０における有機性廃棄物の滞留時間を短縮することができ、水素発酵槽１３０及びメタン発酵槽１４０の小型化が可能である。水素発酵槽１３０及びメタン発酵槽１４０の小型化に伴い、各槽の加温コストと攪拌コストを低減することができる。
【００４１】
有機性廃棄物処理システム１００により、含水率が１０質量％以下の有機性廃棄物を高温滅菌槽で高温滅菌する工程と、滅菌された有機性廃棄物に滅菌水を添加し、含水率が９５質量％以上であり且つ水素発酵菌の活性が低下しない温度の有機性廃棄物のスラリーを得る工程と、スラリーを水素発酵菌で分解し水素含有ガスを生成する工程と、水素発酵後の残渣をメタン発酵菌で分解しメタン含有ガスを生成する工程と、水素含有ガス及び前記メタン含有ガスを燃料として発電する工程と、を含む、有機性廃棄物処理方法を実施することができる。
【００４２】
有機性廃棄物処理システム１００では、水素発酵、メタン発酵の高効率化により、回収できる水素含有ガス及びメタン含有ガスの量が増加し、より多くの電力を得ることができる。
【００４３】
（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態における、有機性廃棄物処理システムの構成例を示す図である。有機性廃棄物処理システム２００は、高温滅菌槽１１０と、水供給手段１２０と、水素発酵槽１３０と、メタン発酵槽１４０と、ガス回収装置１５０と、発電装置１６０と、第１の排熱回収手段１７０とを備える。
【００４４】
第１の排熱回収手段１７０は、発電装置１６０から発生する排ガスを高温滅菌槽１１０に供給する配管である。配管を流れる排ガスは比較的高温のガスであり、この高温の排ガスの熱を高温滅菌槽１１０に供給できるように構成されている。有機性廃棄物処理システム２００は、第１の排熱回収手段１７０を備える点以外は上述した有機性廃棄物処理システム１００と同様である。なお、有機性廃棄物処理システム２００では、水供給手段１２０を構成する給水管は、水素発酵槽１３０に接続されている。
【００４５】
上述したガス発電機、燃料電池等の発電装置で発電を行う際には、高温ガスとして排熱が放出される。例えばガス発電機の場合、エネルギー変換効率が３０％程度であり、残りの７０％のほとんどのエネルギーが４００℃以上の高温ガスとして排出される。
【００４６】
また、燃料電池にも様々な種類があるが、例えば最もエネルギー変換効率が高い（４５〜６５％）固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）の場合、作動温度が７００〜１０００℃であり、残りの３５〜５５％のエネルギーは高温ガスとして排出される。
【００４７】
したがって、発電装置１６０の排熱を第１の排熱回収手段１７０により回収し、高温滅菌槽１１０の加熱に利用することにより、外からのエネルギー投入が不要となるか、又は外からのエネルギー投入を低減することができる。これにより、有機性廃棄物処理システム２００のランニングコストを低減することができる。
【００４８】
（第３の実施形態）
図３は、第３の実施形態における、有機性廃棄物処理システムの構成例を示す図である。有機性廃棄物処理システム３００は、高温滅菌槽１１０と、水供給手段１２０と、水素発酵槽１３０と、メタン発酵槽１４０と、ガス回収装置１５０と、発電装置１６０と、第２の排熱回収手段１８０とを備える。有機性廃棄物処理システム３００は、第１の排熱回収手段１７０を更に備えていてもよい。
【００４９】
第２の排熱回収手段１８０は、高温滅菌槽１１０から発生する排ガスを水素発酵槽１３０又はメタン発酵槽１４０のいずれか一方又は両方に供給する配管である。配管を流れる排ガスは比較的高温のガスであり、この高温の排ガスの熱を水素発酵槽１３０又はメタン発酵槽１４０のいずれか一方又は両方に供給できるように構成されている。有機性廃棄物処理システム３００は、第２の排熱回収手段１８０を備える点以外は上述した有機性廃棄物処理システム１００及び２００と同様である。
【００５０】
有機性廃棄物処理システム３００においては、上述した有機性廃棄物処理システム１００及び２００と同様に、有機性廃棄物が高温滅菌され、水素発酵、メタン発酵を行い、回収されたバイオガスをガス発電設備の燃料として利用し、電気に変換される。
【００５１】
上述した有機性廃棄物処理システム２００では、発電装置１６０の排熱を回収し、高温滅菌槽１１０の加熱に利用する。これに対し、有機性廃棄物処理システム３００では、高温滅菌槽１１０の排熱を更に回収し、水素発酵槽１３０、メタン発酵槽１４０の加熱に再利用する。
【００５２】
水素発酵の最適温度は水素発酵菌の種類によって異なるが、水素発酵菌の多くは３７℃〜６０℃で最もよい生育、発酵性能を示すため、通常、加熱することが必要となる。また、メタン発酵の最適温度としては、中温発酵における３７℃と高温発酵における５５℃の２種類が主流である。このため、通常、加熱することが必要である。
【００５３】
水素発酵やメタン発酵では、発酵槽の加熱コストがランニングコストの多く占めている。有機性廃棄物処理システム３００によれば、高温滅菌槽１１０の排熱を水素発酵槽１３０又はメタン発酵槽１４０のいずれか一方又は両方の加熱に利用することで、ランニングコストを低減することができる。
【００５４】
（第４の実施形態）
図４は、第４の実施形態における、有機性廃棄物処理システムの構成例を示す図である。有機性廃棄物処理システム４００は、高温滅菌槽１１０と、水供給手段１２０と、水素発酵槽１３０と、メタン発酵槽１４０と、ガス回収装置１５０と、燃料電池１６０ａとを備える。有機性廃棄物処理システム４００は、第１の排熱回収手段１７０又は第２の排熱回収手段１８０を更に備えていてもよい。有機性廃棄物処理システム４００において、発電装置は、燃料電池１６０ａである。
【００５５】
有機性廃棄物処理システム４００では、上述した有機性廃棄物処理システム１００、２００、３００と同様に、有機性廃棄物が高温滅菌され、水素発酵、メタン発酵を行い、回収されたバイオガスを燃料に用いて発電装置で発電する。発電装置には、燃料電池１６０ａを用いる。
【００５６】
現状、バイオガス発電の多くは発酵で得られたバイオガスを燃焼させて発電するが、エネルギー変換効率は３０％程度と低い。近年、様々な燃料電池が開発され、例えば固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）は、エネルギー変換効率が４５〜６５％と高く、非常に効率よく発電することができる。燃料電池には様々な種類があり、燃料に水素しか利用できないタイプもあるが、ＳＯＦＣを代表とした高温（７００℃〜１０００℃）で運転するタイプの燃料電池では、水素、メタン、二酸化炭素等のガスが混在するバイオガスをそのまま燃料に用いて発電することが可能である。
【００５７】
上述した水素発酵槽１３０及びメタン発酵槽１４０から回収されたバイオガスは、いずれも常温常圧下で４０〜５０体積％程度の二酸化炭素を含有する場合がある。有機性廃棄物処理システム４００によれば、燃料電池で発電することにより、水素発酵槽１３０及びメタン発酵槽１４０から回収されたバイオガスをそのまま燃料として用いて高効率に発電することができる。
【００５８】
（第５の実施形態）
図５は、第５の実施形態における、有機性廃棄物処理システムの構成例を示す図である。有機性廃棄物処理システム５００は、高温滅菌槽１１０と、水供給手段１２０と、水素発酵槽１３０と、メタン発酵槽１４０と、ガス回収装置１５０と、発電装置１６０とを備える。有機性廃棄物処理システム５００は、第１の排熱回収手段１７０又は第２の排熱回収手段１８０を更に備えていてもよく、発電装置１６０は燃料電池１６０ａであってもよい。
【００５９】
有機性廃棄物処理システム５００においては、水素発酵槽１３０はセルロースを分解するセルロソーム形成菌を含有する。セルロソーム形成菌は水素発酵菌であってもよいし、水素発酵菌とは別に添加された微生物であってもよい。
【００６０】
セルロソーム形成菌としては、例えば、クロストリジウム・サーモセラム（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ｔｈｅｒｍｏｃｅｌｌｕｍ）、クロストリジウム・セルロボランス（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ｃｅｌｌｕｌｏｖｏｒａｎｓ）、ルミノコッカス・アルブス（Ｒｕｍｉｎｏｃｏｃｃｕｓ  ａｌｂｕｓ）、ネオカリマスチクス・フロンタリス（Ｎｅｏｃａｌｌｉｍａｓｔｉｘ  ｆｒｏｎｔａｌｉｓ）等が挙げられる。これらのセルロソーム形成菌は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【００６１】
有機性廃棄物は主成分としてセルロースを含有することが好ましい。ここで、「主成分としてセルロースを含有する」とは、有機性廃棄物を基準として固形分換算で５０質量％以上、好ましくは６０質量％以上、より好ましくは７０質量％以上、更に好ましくは８０質量％以上、特に好ましくは９０質量％以上がセルロースであることを意味する。
【００６２】
有機性廃棄物処理システム５００においては、上述した有機性廃棄物処理システム１００、２００、３００、４００と同様に、有機性廃棄物が高温滅菌され、水素発酵、メタン発酵を行い、回収されたバイオガスを発電装置の燃料に用いて発電する。
【００６３】
セルロースは、β−グルコースが重合したものであり、天然の植物質の１／３を占め、地球上で最も多く存在する炭水化物である。主成分としてセルロースを含有する有機性廃棄物としては、例えば、紙類、木チップ、稲わら等が挙げられる。
【００６４】
主成分としてセルロースを含有する有機性廃棄物は、物理化学的の性質が非常に安定していて、高温、酸、塩基に対して強い抵抗を示す。そのため、メタン発酵においてもセルロースはほとんど分解することができないとされていた。しかしながら、近年、高効率でセルロースを分解できる微生物がいくつか発見され、驚くことにその多くがセルロソームという、セルラーゼ、ヘミセルラーゼの巨大な複合体を作ることが発見された。
【００６５】
さらにセルラーゼ、ヘミセルラーゼだけでなく、キシラナーゼ、マンナーゼ等の、天然高分子を分解する酵素もセルロソームに含まれていることが最近の研究で明らかになってきている。
【００６６】
これらの微生物は、細胞外部にセルロソームを分泌し、セルロースを低分子糖類にまで分解し（糖化）、分解された低分子糖類をエネルギー元として体内に取り込み、生命活動の維持に使う。
【００６７】
有機性廃棄物処理システム５００で、主成分としてセルロースを含有する有機性廃棄物を有効に分解するには、上記セルロソームの働きが必要である。水素発酵槽１３０にセルロソーム形成菌を添加することにより、セルロースが、水素発酵菌が利用できる低分子糖に変換され、水素発酵を効率よく進めることができる。セルロソーム形成菌が生成した低分子糖が、たとえ水素発酵菌が利用できない糖類である場合であっても、後段のメタン発酵により分解、ガス化されるため、システム全体のバイオガス転換率が向上する。
【００６８】
また、一部のセルロソーム形成菌、例えばクロストリジウム・サーモセラム（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ｔｈｅｒｍｏｃｅｌｌｕｍ）、クロストリジウム・セルロボランス（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ｃｅｌｌｕｌｏｖｏｒａｎｓ）等は、高効率の水素発酵代謝も行うことが知られている。このような微生物を使用する場合、水素発酵槽１３０内に、セルロソーム形成菌の他に水素発酵菌を添加する必要がなく、セルロースの分解と水素発酵を同時に行うことができる。
【００６９】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、有機性廃棄物処理システムが、滅菌された有機性廃棄物に滅菌水を添加する水供給手段１２０を持つことにより、高温滅菌槽１１０を小型化して高温滅菌槽１１０の加熱に必要なエネルギーを減らすことができ、有機性廃棄物処理システムのエネルギー取出し効率を向上することができる。
【００７０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７１】
１００，２００，３００，４００，５００…有機性廃棄物処理システム、１１０…高温滅菌槽、１２０…水供給手段、１３０…水素発酵槽、１３１，１４１…配管、１４０…メタン発酵槽、１５０…ガス回収装置、１５１…ガスホルダー、１５２ガス精製装置、１６０…発電装置、１７０…第１の排熱回収手段、１８０…第２の排熱回収手段、１６０ａ…燃料電池。
【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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