古紙処理方法
【課題】
古紙に記載の機密情報を漏洩することなく、効率的に、古紙の糖化および糖の回収を行うことができる古紙処理方法を提供することである。
【解決手段】
貯蔵室内に投入された古紙に酵素含有液を接触させる接触工程を有し、古紙と酵素との反応進行中または反応完了後に、貯蔵室を糖回収施設に輸送し/又は輸送すること無しに、糖を回収することを特徴とする古紙処理方法である。前記接触工程において、噴霧器、スリットもしくは塗工ロールのうちから選ばれる少なくとも１つの接触装置を用いるのが好ましい。
古紙に記載の機密情報を漏洩することなく、効率的に、古紙の糖化および糖の回収を行うことができる古紙処理方法を提供することである。
【解決手段】
貯蔵室内に投入された古紙に酵素含有液を接触させる接触工程を有し、古紙と酵素との反応進行中または反応完了後に、貯蔵室を糖回収施設に輸送し/又は輸送すること無しに、糖を回収することを特徴とする古紙処理方法である。前記接触工程において、噴霧器、スリットもしくは塗工ロールのうちから選ばれる少なくとも１つの接触装置を用いるのが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は古紙処理方法に関し、更に詳しくは、機密情報を含み、公開されることを嫌う古紙を再資源化するに際し、糖化し、糖から更に化学品、燃料等を発酵生産して供給することを可能にする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、個人情報保護の観点から情報の管理が厳しくなっており、個人情報が記載された古紙について、個人情報を漏洩することなく処理する方法が望まれている。
前記古紙を処理する方法として、一般的に、（１）機密書類や個人情報が記載された書類等をシュレッダーにより細かく裁断した後、焼却処理する方法、（２）密閉容器に前記書類を封入し、パルプ製造プロセスのパルパーに投入して、再資源化処理する方法等が採用されている。
これらの方法を用いる場合、間違いなく処理されたことを確認するため、排出者が、輸送から廃棄まで立会わなければならず、手間がかかるという問題がある。
【０００３】
前記（１）の方法を用いると、古紙を裁断することに伴い、繊維自体が切断され、その結果、裁断した古紙を再利用して得られた再生紙の紙力は低下してしまう。
また、裁断した古紙から紙を再生すると、古紙再生の禁忌品と呼ばれるカーボン複写紙、ノーカーボン紙および感熱紙等の情報用紙、印画紙ならびに捺染紙等が古紙パルプ中に含まれてしまい、抄紙工程でトラブルが発生するということもある。そのため、裁断後の古紙は、再利用されず、焼却処理されていた。
さらに、古紙を裁断すると、紙ゴミの体積が増加してしまう。この問題を改善する方法として、シュレッダー後の破砕物を圧縮する装置が開発されているが（特許文献１参照）、搬送コストが高くなるという問題は回避できない。
【０００４】
そこで、オフィスで発生する機密書類を細かく裁断するシュレッダー処理を要することなく、紙として再利用するための方法、例えば、ミル搭載車を事業所に出張させて古紙出張回収システムや廃棄書類を水中に投入し古紙繊維を解繊する装置等が知られている（特許文献２、３および４参照）。
【０００５】
一方、古紙は再生可能な木質資源に由来し、古紙に含まれる繊維分はその主成分がセルロースおよびヘミセルロース等の糖類であり、多くの動物および微生物の栄養源として利用可能な資源である。
古紙はサイズ剤、紙力増強剤、インキまたはトナー等の様々な化合物やカオリン等の鉱物を含むため、動物の餌とすることは必ずしも適切とは言えないが、微生物の培養基として利用できる。微生物による発酵を利用して、古紙を糖化して糖類を得る方法が知られている（特許文献５参照）。
糖化により得られたセルロース等を原料として、エタノール、メタン、有機酸類、アミノ酸、アセトン、ブタノールまたは抗生物質等を生成することが可能である。特に、エタノール、アセトン、ブタノール、乳酸、琥珀酸等は、現在化石資源から製造されており、これらを化石資源以外の再生可能な資源である植物由来の廃棄物から製造することは資源の有効活用、環境面から重要であり、望まれている。
【０００６】
発酵の基質として古紙を利用する場合にはセルロース、ヘミセルロース等の糖類を加水分解して、微生物が利用可能な糖類に変換することが一般的である（特許文献６、７および８参照）。加水分解する方法としては、硫酸等の酸を加え、加熱して行う方法、加水分解酵素を利用する方法、加圧熱水処理、超臨界処理等が知られているが、硫酸法、加圧熱水法、超臨界法等は危険な薬品の使用、高温、高圧処理が必要であり、これらの条件に耐える材質で作られた、安全対策を施した専用の設備を有する工場で行う必要がある。そのため、糖質資源として利用する場合でも事業所で発生する古紙を回収し、これらの設備のある場所へ運搬することが必要である。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−３０１０１４号公報
【特許文献２】特開２００１−１４０１８０号公報
【特許文献３】特開平５−１２５６７８号公報
【特許文献４】特開２００３−１１９６８０号公報
【特許文献５】特開２００３−１３５０５２号公報
【特許文献６】特開２００２−１７６９９７号公報
【特許文献７】特開２００２−１８６９３８号公報
【特許文献８】特開２００２−１５９９５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
機密古紙を始めとして古紙を糖質資源として、オフィス古紙を運搬、又は輸送する前に酵素により溶解処理し糖を回収する古紙処理方法はまだ開発されていない。
本発明者らは鋭意研究を重ね、古紙、特に機密古紙を糖質資源として回収する方法を開発するに至った。
本発明は、古紙に記載の機密情報を漏洩することなく、効率的に、古紙の糖化および糖の回収を行うことができる古紙処理方法を提供することを、その課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために本発明は以下の構成を採用する。
（１）貯蔵室内に投入された古紙に酵素含有液を接触させる接触工程を有し、古紙と酵素との反応進行中または反応完了後に、貯蔵室を糖回収施設に輸送し、糖を回収することを特徴とする古紙処理方法。
（２）前記接触工程において、噴霧器、スリットもしくは塗工ロールのうちから選ばれる少なくとも１つの接触装置を用いる前記（１）に記載の古紙処理方法。
（３）前記接触工程の前工程または後工程の少なくとも一方に古紙を破砕する破砕工程を有し、該破砕工程において、破砕機、エンボスロールもしくは２軸混練機のうちから選ばれる少なくとも１つの破砕装置を用いる前記（１）または（２）に記載の古紙処理方法。
（４）前記酵素含有液が、酵素含有液１ｍｌあたり２００〜１０００単位の濾紙崩壊活性を含む前記（１）〜（３）に記載の古紙処理方法。
（５）前記貯蔵室が混合手段を有する前記（１）〜（４）に記載の古紙処理方法。
（６）前記古紙を圧縮する圧縮手段を有する前記（１）〜（５）に記載の古紙処理方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、古紙に記載の機密情報を漏洩することなく、古紙を処理することができ、さらに、古紙と酵素の加水分解反応中に糖回収施設に運搬することができるので、効率的に、古紙の糖化および糖の回収を行うことが可能になる。
さらに、本発明によれば、古紙中の繊維を糖化して糖類を生成することができるので、糖を原料として、アルコール燃料や化学品原料を生産することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の古紙処理方法は、貯蔵室内に投入された古紙に酵素含有液を接触させる接触工程を有し、古紙と酵素との反応進行中または反応完了後に、貯蔵室を糖回収施設に輸送し、糖を回収することを特徴とする。
【００１２】
本発明で処理可能な古紙としては、特に、機密情報を含む古紙が好適であるが、これに限定されることなく、書類、書籍、雑誌、印刷物、新聞、チラシ、帳票または金券等も処理可能である。
また、本発明に供することができる古紙再生の禁忌品としては、ノーカーボン複写紙、感熱紙（ファックス用紙）、クリーニングタグ用紙、滅菌紙、印画紙、ラベル用紙または剥離紙等が挙げられる。特にオフィスから発生するいわゆるオフィスペーパーが好ましい。
一方、セルロース繊維を含まない合成紙や、紙以外のフィルムは適さない為、これらの混入量は少ない方が好ましい。
【００１３】
本発明に使用可能な酵素としては、古紙中の生体成分を分解できる酵素であれば、特に制限はなく、例えば、セルロース分解酵素、ヘミセルロース分解酵素、リグニン分解酵素またはデンプン分解酵素等を単独でまたは２つ以上を組み合わせて用いることができる。
これらの酵素は、市販の酵素の原液または酵素生産菌の培養後の酵素を含む培養上清を、水、酵素の活性を維持するのに適した緩衝液または酵素安定化剤等と混合することにより希釈して用いることもできる。
前記酵素を水、酵素の活性を維持するのに適した緩衝液または酵素安定化剤等で希釈する場合における酵素の含有量としては、酵素含有液１ｍｌあたり２００〜１０００単位の濾紙崩壊活性を含むのが好ましい。
【００１４】
本発明の古紙処理方法に使用する貯蔵室は、水の漏れない構造とし、投入した古紙を酵素と接触させることにより古紙を加水分解する。加水分解により古紙の解繊、糖化を行うことができ、同時に機密情報が判読不能となる。
貯蔵室はサイトグラス、レベルセンサーまたは秤を取り付けることにより、視覚的または機械的に液面の高さを把握可能にして、内容物の溢出を防止することもできる。
また、機密情報の消去を促進するために混合手段を設置することも可能である。前記混合手段としては、タービン型もしくはプロペラ型等の撹拌翼を有する攪拌機等を挙げることができる。さらに、セメントミキサー車のように貯蔵室自体が回転するものでもよい。
本発明においては、貯蔵室に古紙を導入し、古紙に酵素を接触させて加水分解を行い、加水分解終了後、貯蔵室内から糖を取り出し、糖を生成する糖回収施設に移送することができる。
他にも、貯蔵室に古紙を導入し、古紙に酵素を接触させて、貯蔵室を糖回収施設へ移送する間に、加水分解により古紙を糖化させ、糖回収施設に到着後、直ちに糖を取り出すこともできる。
【００１５】
本発明の古紙処理方法は、古紙に酵素含有液を接触させる接触工程を有する。古紙に酵素含有液を接触させる方法としては、貯蔵室に接触装置を設け、この接触装置を用いて接触させる方法、または、酵素含有液が貯留された貯蔵室に古紙を投入することにより接触させる方法等を挙げることできる。
本発明においては、前記接触装置を古紙投入口の前段に設け、古紙を酵素含有液に接触させた後、貯蔵室に投入してもよく、または、前記接触装置を古紙投入口の後段に設け、古紙を貯蔵室に投入した後、古紙と酵素含有液とを接触させてもよい。
前記接触装置としては、噴霧器、スリットまたは塗工ロールを挙げることができる。これらの接触装置は、１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
前記接触装置が噴霧器またはスリットである場合、酵素供給パイプ内を案内された酵素含有液を、酵素供給パイプの一端に接続されたノズルから吐出させて接触させることができる。一方、前記接触装置が塗工ロールである場合、酵素含有液が付着した塗工ロールに古紙を通過させることにより接触させることができる。
酵素含有液の接触量としては、古紙１ｋｇに対して濾紙崩壊活性で１０００〜１００００単位が好ましく、特に好ましくは５０００〜１００００単位である。
【００１６】
本発明においては、接触工程の前工程または後工程の少なくとも一方に古紙を破砕する破砕工程を加えることができる。破砕装置としては、破砕機、２軸混練機またはエンボスロール等を挙げることができる。
破砕装置で古紙に凹凸をつけ、または一部を破断する等により、酵素と古紙との接触面積を増加させることができるので、加水分解反応を促進し、機密情報の消去を促進することができる。
【００１７】
古紙と酵素とを接触させる温度は、酵素が作用する温度であればいずれでも良く、酵素の至適温度に維持することが好ましい。好ましくは３０℃〜６０℃の範囲である。
酵素が好熱菌の生産する耐熱酵素の場合、更に高い温度で処理することができる。酵素の至適温度に加温するには、貯蔵室に加熱装置を設置して加温することができ、例えば、コイル状のヒーターを貯蔵室内に設置して、該ヒーターに電気を通電することにより加温する方法、電磁加熱器に貯蔵室を載置して、電磁誘導加熱することにより加温する方法または貯蔵室の周囲にリボンヒーターを巻きつけて加温する方法等を用いることができる。
【００１８】
古紙と酵素含有液とを混合した後の混合液のｐＨとしては、酵素の最適ｐＨであることが好ましく、用いる酵素の種類に応じて、適宜、ｐＨを調整することができる。ｐＨ調整剤としては、特に制限はなく、例えば、希硫酸、希塩酸、酢酸もしくはリン酸等の酸またはアンモニア、重曹、水酸化ナトリウムもしくは石灰乳等のアルカリ用いることができる。
また、ｐＨは、加水分解反応の経過に伴って変化するので、貯蔵室にｐＨセンサーを取付け、ｐＨセンサーと連動させることによって、貯留室内にｐＨ調整剤を供給する構成にしてもよい。
【００１９】
本発明において、貯蔵室を糖回収施設に輸送する手段としては、貨物自動車、船舶または鉄道貨車等を挙げることができる。中でも、機密古紙が発生する事務所等に直接出向いて処理できる古紙回収車が好適である。
古紙回収車としては、古紙と酵素の混合物を圧縮する機能を有するゴミ収集用パッカー車または古紙と酵素の混合物を撹拌できる機能を有するセメントミキサー車が好ましい。
例えば、前記ゴミ収集用パッカー車で古紙収集を行う場合、ゴミ収集用パッカー車に古紙を積載する前および/または積載してから酵素を散布し、輸送中に酵素の作用により加水分解させ、糖化させる方法が好ましい。
【００２０】
本発明の古紙処理方法に用いられる処理装置の一例を図１に示し、本発明の古紙処理方法について簡単に説明する。なお、本発明の古紙処理方法は図１に示される古紙処理装置により、なんら制限されることはない。
【００２１】
古紙ａは古紙投入口１から貯蔵室２内に投入される。貯蔵室２内に投入された古紙ａは、貯蔵室２内に設けられた破砕機１１により、裁断される。破砕機１１により裁断された古紙ａは、破砕機１１の近傍に設けられた酵素含有液添加ノズル１０から酵素含有液が吹付けられる。貯蔵室２外部に設けられた酵素含有液貯留槽７に貯留された酵素含有液は、酵素含有液添加用ポンプ９により酵素含有液輸送パイプ８を案内され、酵素含有液添加ノズル１０に至る。酵素含有液が吹付けられた古紙は、貯蔵室２内に貯留された酵素含有液と古紙との混合液と混ぜ合わされる。混合液は、攪拌機モーター４の動力で駆動する攪拌機３により攪拌されている。
【００２２】
一方、貯蔵室２には、先端部が貯蔵室２内の混合液に浸漬するように、ｐＨセンサー１６が設けられている。このｐＨセンサー１６は、ｐＨ調整剤導入ポンプ１４と連動し、混合液のｐＨが設定値以上または設定値以下になると、ｐＨセンサー１６が出力信号を発し、その出力信号を検出器（図示せず）が検知すると、検出器から作動信号がｐＨ調整剤導入ポンプ１４に出力される。検出器からの作動信号をｐＨ調整剤導入ポンプ１４が検知すると、ｐＨ調整剤導入ポンプ１４が作動を開始する。これにより、ｐＨ調整剤貯留槽１２に貯留されたｐＨ調整剤が、ｐＨ調整剤導入管１３を通り、ｐＨ調整剤添加ノズル１５から混合液へ滴下される。これにより、加水分解反応によるｐＨの変動を抑え、混合液のｐＨを一定に維持することができる。
所定時間経過後、貯蔵室２を糖回収施設に輸送した後に、排出口バルブ６を開き、排出口５から分解生成物である糖を取り出すことができる。
【実施例】
【００２３】
（実施例１）
濾紙崩壊活性で２００単位／ｍＬのセルラーゼを含む５０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ４．５）３０Ｌを入れてある下部に攪拌機を具備するステンレス製貯蔵室(幅５０ｃｍ×奥行き５０ｃｍ×高さ４０ｃｍ）に、印刷用紙古紙３ｋｇを投入した。１分間に１００回転の回転数で３０分撹拌後、排出口より懸濁液の一部を取り出した。懸濁物には元の形状を保った紙はなく、書類の文字は判読不能であった。さらに８時間撹拌して加水分解した。加水分解終了後３０Ｌの反応液を得た。
（実施例２）
濾紙崩壊活性で２００単位／ｍＬのセルラーゼを含む５０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ４．５）３０Ｌを入れてあるステンレス製貯蔵室(幅５０ｃｍ×奥行き５０ｃｍ×高さ４０ｃｍ）に、印刷用紙古紙３ｋｇを投入した。導入時に噴霧器により印刷用紙古紙に上記酵素含有液を、印刷用紙古紙１ｋｇに対し、１Ｌ（印刷用古紙１ｋｇ当りの濾紙崩壊活性２０万単位に相当）噴霧した。６０分後、排出口より懸濁液の一部を取り出した。懸濁物には元の形状を保った紙はなく、書類の文字は判読不能であった。さらに８時間撹拌して加水分解した。加水分解終了後３１Ｌの反応液を得た。
（実施例３）
噴霧器の代わりに塗工用スリットを用いた他は（実施例２と同様に行った。加水分解終了後３１Ｌの反応液を得た。
（実施例４）
噴霧器の代わりに塗工用ロールを用いた他は実施例２と同様に行った。加水分解終了後３１Ｌの反応液を得た。
（実施例５）
古紙投入口の直後に破砕機を具備するステンレス製貯蔵室を使用する他は（実施例２と同様に行った。加水分解終了後３１Ｌの反応液を得た。
（実施例６）
古紙投入口の直後にエンボスロールを具備するステンレス製貯蔵室を使用する他は（実施例２と同様に行った。加水分解終了後３１Ｌの反応液を得た。
（実施例７）
古紙投入口の直後に２軸破砕機を具備するステンレス製貯蔵室を使用する他は（実施例２と同様に行った。加水分解終了後３１Ｌの反応液を得た。
（実施例８）
濾紙崩壊活性で２００単位／ｍＬのセルラーゼ含有液３０Ｌを入れたステンレス製貯蔵室(幅５０ｃｍ×奥行き５０ｃｍ×高さ４０ｃｍ）に、印刷用紙古紙３ｋｇを投入した。導入時に噴霧器により印刷用紙古紙に酵素含有液を、印刷用紙古紙１ｋｇに対し、１Ｌ（印刷用古紙１ｋｇ当りの濾紙崩壊活性２０万単位に相当）噴霧し、古紙投入口の直後に具備する２軸破砕機により破砕した。また貯蔵室内に貯蔵する紙懸濁物のｐＨをセンサーで測定し、ノズルより、１Ｎの硫酸を噴霧し、３．５〜５．５の範囲に維持した。６０分後、排出口より懸濁液の一部を取り出した。懸濁物には元の形状を保った紙はなく、書類の文字は判読不能であった。さらに８時間撹拌して加水分解した。加水分解終了後３１Ｌの反応液を得た。
（実施例９）
濾紙崩壊活性で１０単位／ｍＬのセルラーゼ含有液３０Ｌを入れたステンレス製貯蔵室(幅５０ｃｍ×奥行き５０ｃｍ×高さ４０ｃｍ）に、印刷用紙古紙５ｋｇを投入した。導入時に噴霧器により印刷用紙古紙に酵素含有液を、印刷用紙古紙１ｋｇに対し、１Ｌ（印刷用古紙１ｋｇ当りの濾紙崩壊活性２０万単位に相当）噴霧し、古紙投入口の直後に具備する２軸破砕機により破砕した。貯蔵室に投入後の古紙懸濁物を１分間に１００回転の回転数で３０分撹拌し、また貯蔵室内に貯蔵する紙懸濁物のｐＨをセンサーで測定し、ノズルより、１Ｎの硫酸を噴霧し、３．５〜５．５の範囲に維持した。６０分後、排出口より懸濁液の一部を取り出した。懸濁物には元の形状を保った紙はなく、書類の文字は判読不能であった。さらに濾紙崩壊活性で１００単位／ｍＬの酵素液を１Ｌ追加し、８時間撹拌して加水分解した。加水分解終了後３１Ｌの反応液を得た。
（実施例１０）
濾紙崩壊活性で２００単位／ｍＬのセルラーゼを含む５０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ４．５）３０Ｌを入れた混練容量５０Ｌのセメントミキサーに印刷用紙古紙５ｋｇを投入し、８時間混練した。８時間後３１Ｌの反応液を得た。
＜反応液の糖化率分析＞
得られた反応液の糖化率は懸濁物を遠心分離し、上清中の全糖濃度をフェノール硫酸法によって測定した。投入した古紙の質量から計算した投入時の有機分濃度に対する糖化率を計算した。結果を表1に示す。
またこの反応上清をイオンクロマトグラフィーにより分析した結果、グルコースの大きいピークとキシロースのピークが観察された。
【００２４】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明によれば、これまで焼却処理されていた機密古紙または古紙再生の禁忌品等の古紙をバイオマス資源として有効利用を図ることができる。具体的には古紙から糖類を生成し、さらに、微生物を利用して糖類から、エタノール、こはく酸または乳酸等を生成することができる。
また、本発明によれば、古紙の発生源である事業所に古紙回収車を回送し、事業所で古紙を回収し、糖回収施設に移動する間に加水分解し糖化された糖を糖回収施設で回収する機密古紙回収システムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】攪拌機を備える古紙糖化回収用設備である。
【図２】破砕機、酵素添加装置を備える古紙糖化回収用設備である。
【図３】破砕機、酵素添加装置及びｐＨ調整装置を備える古紙糖化回収用設備である。
【図４】破砕機、酵素添加装置、攪拌機及びｐＨ調整装置を備える古紙糖化回収用設備である。
【符号の説明】
【００２７】
１・・・古紙投入口
２・・・貯蔵室
３・・・攪拌機
４・・・攪拌機モーター
５・・・排出口
６・・・排出口バルブ
７・・・酵素含有液貯留槽
８・・・酵素含有液輸送パイプ
９・・・酵素含有液添加用ポンプ
１０・・・酵素含有液添加ノズル
１１・・・破砕機
１２・・・ｐＨ調整剤貯留槽
１３・・・ｐＨ調整剤導入管
１４・・・ｐＨ調整剤導入用ポンプ
１５・・・ｐＨ調整剤添加用ノズル
１６・・・ｐＨセンサー
ａ・・・古紙
【技術分野】
【０００１】
本発明は古紙処理方法に関し、更に詳しくは、機密情報を含み、公開されることを嫌う古紙を再資源化するに際し、糖化し、糖から更に化学品、燃料等を発酵生産して供給することを可能にする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、個人情報保護の観点から情報の管理が厳しくなっており、個人情報が記載された古紙について、個人情報を漏洩することなく処理する方法が望まれている。
前記古紙を処理する方法として、一般的に、（１）機密書類や個人情報が記載された書類等をシュレッダーにより細かく裁断した後、焼却処理する方法、（２）密閉容器に前記書類を封入し、パルプ製造プロセスのパルパーに投入して、再資源化処理する方法等が採用されている。
これらの方法を用いる場合、間違いなく処理されたことを確認するため、排出者が、輸送から廃棄まで立会わなければならず、手間がかかるという問題がある。
【０００３】
前記（１）の方法を用いると、古紙を裁断することに伴い、繊維自体が切断され、その結果、裁断した古紙を再利用して得られた再生紙の紙力は低下してしまう。
また、裁断した古紙から紙を再生すると、古紙再生の禁忌品と呼ばれるカーボン複写紙、ノーカーボン紙および感熱紙等の情報用紙、印画紙ならびに捺染紙等が古紙パルプ中に含まれてしまい、抄紙工程でトラブルが発生するということもある。そのため、裁断後の古紙は、再利用されず、焼却処理されていた。
さらに、古紙を裁断すると、紙ゴミの体積が増加してしまう。この問題を改善する方法として、シュレッダー後の破砕物を圧縮する装置が開発されているが（特許文献１参照）、搬送コストが高くなるという問題は回避できない。
【０００４】
そこで、オフィスで発生する機密書類を細かく裁断するシュレッダー処理を要することなく、紙として再利用するための方法、例えば、ミル搭載車を事業所に出張させて古紙出張回収システムや廃棄書類を水中に投入し古紙繊維を解繊する装置等が知られている（特許文献２、３および４参照）。
【０００５】
一方、古紙は再生可能な木質資源に由来し、古紙に含まれる繊維分はその主成分がセルロースおよびヘミセルロース等の糖類であり、多くの動物および微生物の栄養源として利用可能な資源である。
古紙はサイズ剤、紙力増強剤、インキまたはトナー等の様々な化合物やカオリン等の鉱物を含むため、動物の餌とすることは必ずしも適切とは言えないが、微生物の培養基として利用できる。微生物による発酵を利用して、古紙を糖化して糖類を得る方法が知られている（特許文献５参照）。
糖化により得られたセルロース等を原料として、エタノール、メタン、有機酸類、アミノ酸、アセトン、ブタノールまたは抗生物質等を生成することが可能である。特に、エタノール、アセトン、ブタノール、乳酸、琥珀酸等は、現在化石資源から製造されており、これらを化石資源以外の再生可能な資源である植物由来の廃棄物から製造することは資源の有効活用、環境面から重要であり、望まれている。
【０００６】
発酵の基質として古紙を利用する場合にはセルロース、ヘミセルロース等の糖類を加水分解して、微生物が利用可能な糖類に変換することが一般的である（特許文献６、７および８参照）。加水分解する方法としては、硫酸等の酸を加え、加熱して行う方法、加水分解酵素を利用する方法、加圧熱水処理、超臨界処理等が知られているが、硫酸法、加圧熱水法、超臨界法等は危険な薬品の使用、高温、高圧処理が必要であり、これらの条件に耐える材質で作られた、安全対策を施した専用の設備を有する工場で行う必要がある。そのため、糖質資源として利用する場合でも事業所で発生する古紙を回収し、これらの設備のある場所へ運搬することが必要である。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−３０１０１４号公報
【特許文献２】特開２００１−１４０１８０号公報
【特許文献３】特開平５−１２５６７８号公報
【特許文献４】特開２００３−１１９６８０号公報
【特許文献５】特開２００３−１３５０５２号公報
【特許文献６】特開２００２−１７６９９７号公報
【特許文献７】特開２００２−１８６９３８号公報
【特許文献８】特開２００２−１５９９５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
機密古紙を始めとして古紙を糖質資源として、オフィス古紙を運搬、又は輸送する前に酵素により溶解処理し糖を回収する古紙処理方法はまだ開発されていない。
本発明者らは鋭意研究を重ね、古紙、特に機密古紙を糖質資源として回収する方法を開発するに至った。
本発明は、古紙に記載の機密情報を漏洩することなく、効率的に、古紙の糖化および糖の回収を行うことができる古紙処理方法を提供することを、その課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために本発明は以下の構成を採用する。
（１）貯蔵室内に投入された古紙に酵素含有液を接触させる接触工程を有し、古紙と酵素との反応進行中または反応完了後に、貯蔵室を糖回収施設に輸送し、糖を回収することを特徴とする古紙処理方法。
（２）前記接触工程において、噴霧器、スリットもしくは塗工ロールのうちから選ばれる少なくとも１つの接触装置を用いる前記（１）に記載の古紙処理方法。
（３）前記接触工程の前工程または後工程の少なくとも一方に古紙を破砕する破砕工程を有し、該破砕工程において、破砕機、エンボスロールもしくは２軸混練機のうちから選ばれる少なくとも１つの破砕装置を用いる前記（１）または（２）に記載の古紙処理方法。
（４）前記酵素含有液が、酵素含有液１ｍｌあたり２００〜１０００単位の濾紙崩壊活性を含む前記（１）〜（３）に記載の古紙処理方法。
（５）前記貯蔵室が混合手段を有する前記（１）〜（４）に記載の古紙処理方法。
（６）前記古紙を圧縮する圧縮手段を有する前記（１）〜（５）に記載の古紙処理方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、古紙に記載の機密情報を漏洩することなく、古紙を処理することができ、さらに、古紙と酵素の加水分解反応中に糖回収施設に運搬することができるので、効率的に、古紙の糖化および糖の回収を行うことが可能になる。
さらに、本発明によれば、古紙中の繊維を糖化して糖類を生成することができるので、糖を原料として、アルコール燃料や化学品原料を生産することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の古紙処理方法は、貯蔵室内に投入された古紙に酵素含有液を接触させる接触工程を有し、古紙と酵素との反応進行中または反応完了後に、貯蔵室を糖回収施設に輸送し、糖を回収することを特徴とする。
【００１２】
本発明で処理可能な古紙としては、特に、機密情報を含む古紙が好適であるが、これに限定されることなく、書類、書籍、雑誌、印刷物、新聞、チラシ、帳票または金券等も処理可能である。
また、本発明に供することができる古紙再生の禁忌品としては、ノーカーボン複写紙、感熱紙（ファックス用紙）、クリーニングタグ用紙、滅菌紙、印画紙、ラベル用紙または剥離紙等が挙げられる。特にオフィスから発生するいわゆるオフィスペーパーが好ましい。
一方、セルロース繊維を含まない合成紙や、紙以外のフィルムは適さない為、これらの混入量は少ない方が好ましい。
【００１３】
本発明に使用可能な酵素としては、古紙中の生体成分を分解できる酵素であれば、特に制限はなく、例えば、セルロース分解酵素、ヘミセルロース分解酵素、リグニン分解酵素またはデンプン分解酵素等を単独でまたは２つ以上を組み合わせて用いることができる。
これらの酵素は、市販の酵素の原液または酵素生産菌の培養後の酵素を含む培養上清を、水、酵素の活性を維持するのに適した緩衝液または酵素安定化剤等と混合することにより希釈して用いることもできる。
前記酵素を水、酵素の活性を維持するのに適した緩衝液または酵素安定化剤等で希釈する場合における酵素の含有量としては、酵素含有液１ｍｌあたり２００〜１０００単位の濾紙崩壊活性を含むのが好ましい。
【００１４】
本発明の古紙処理方法に使用する貯蔵室は、水の漏れない構造とし、投入した古紙を酵素と接触させることにより古紙を加水分解する。加水分解により古紙の解繊、糖化を行うことができ、同時に機密情報が判読不能となる。
貯蔵室はサイトグラス、レベルセンサーまたは秤を取り付けることにより、視覚的または機械的に液面の高さを把握可能にして、内容物の溢出を防止することもできる。
また、機密情報の消去を促進するために混合手段を設置することも可能である。前記混合手段としては、タービン型もしくはプロペラ型等の撹拌翼を有する攪拌機等を挙げることができる。さらに、セメントミキサー車のように貯蔵室自体が回転するものでもよい。
本発明においては、貯蔵室に古紙を導入し、古紙に酵素を接触させて加水分解を行い、加水分解終了後、貯蔵室内から糖を取り出し、糖を生成する糖回収施設に移送することができる。
他にも、貯蔵室に古紙を導入し、古紙に酵素を接触させて、貯蔵室を糖回収施設へ移送する間に、加水分解により古紙を糖化させ、糖回収施設に到着後、直ちに糖を取り出すこともできる。
【００１５】
本発明の古紙処理方法は、古紙に酵素含有液を接触させる接触工程を有する。古紙に酵素含有液を接触させる方法としては、貯蔵室に接触装置を設け、この接触装置を用いて接触させる方法、または、酵素含有液が貯留された貯蔵室に古紙を投入することにより接触させる方法等を挙げることできる。
本発明においては、前記接触装置を古紙投入口の前段に設け、古紙を酵素含有液に接触させた後、貯蔵室に投入してもよく、または、前記接触装置を古紙投入口の後段に設け、古紙を貯蔵室に投入した後、古紙と酵素含有液とを接触させてもよい。
前記接触装置としては、噴霧器、スリットまたは塗工ロールを挙げることができる。これらの接触装置は、１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
前記接触装置が噴霧器またはスリットである場合、酵素供給パイプ内を案内された酵素含有液を、酵素供給パイプの一端に接続されたノズルから吐出させて接触させることができる。一方、前記接触装置が塗工ロールである場合、酵素含有液が付着した塗工ロールに古紙を通過させることにより接触させることができる。
酵素含有液の接触量としては、古紙１ｋｇに対して濾紙崩壊活性で１０００〜１００００単位が好ましく、特に好ましくは５０００〜１００００単位である。
【００１６】
本発明においては、接触工程の前工程または後工程の少なくとも一方に古紙を破砕する破砕工程を加えることができる。破砕装置としては、破砕機、２軸混練機またはエンボスロール等を挙げることができる。
破砕装置で古紙に凹凸をつけ、または一部を破断する等により、酵素と古紙との接触面積を増加させることができるので、加水分解反応を促進し、機密情報の消去を促進することができる。
【００１７】
古紙と酵素とを接触させる温度は、酵素が作用する温度であればいずれでも良く、酵素の至適温度に維持することが好ましい。好ましくは３０℃〜６０℃の範囲である。
酵素が好熱菌の生産する耐熱酵素の場合、更に高い温度で処理することができる。酵素の至適温度に加温するには、貯蔵室に加熱装置を設置して加温することができ、例えば、コイル状のヒーターを貯蔵室内に設置して、該ヒーターに電気を通電することにより加温する方法、電磁加熱器に貯蔵室を載置して、電磁誘導加熱することにより加温する方法または貯蔵室の周囲にリボンヒーターを巻きつけて加温する方法等を用いることができる。
【００１８】
古紙と酵素含有液とを混合した後の混合液のｐＨとしては、酵素の最適ｐＨであることが好ましく、用いる酵素の種類に応じて、適宜、ｐＨを調整することができる。ｐＨ調整剤としては、特に制限はなく、例えば、希硫酸、希塩酸、酢酸もしくはリン酸等の酸またはアンモニア、重曹、水酸化ナトリウムもしくは石灰乳等のアルカリ用いることができる。
また、ｐＨは、加水分解反応の経過に伴って変化するので、貯蔵室にｐＨセンサーを取付け、ｐＨセンサーと連動させることによって、貯留室内にｐＨ調整剤を供給する構成にしてもよい。
【００１９】
本発明において、貯蔵室を糖回収施設に輸送する手段としては、貨物自動車、船舶または鉄道貨車等を挙げることができる。中でも、機密古紙が発生する事務所等に直接出向いて処理できる古紙回収車が好適である。
古紙回収車としては、古紙と酵素の混合物を圧縮する機能を有するゴミ収集用パッカー車または古紙と酵素の混合物を撹拌できる機能を有するセメントミキサー車が好ましい。
例えば、前記ゴミ収集用パッカー車で古紙収集を行う場合、ゴミ収集用パッカー車に古紙を積載する前および/または積載してから酵素を散布し、輸送中に酵素の作用により加水分解させ、糖化させる方法が好ましい。
【００２０】
本発明の古紙処理方法に用いられる処理装置の一例を図１に示し、本発明の古紙処理方法について簡単に説明する。なお、本発明の古紙処理方法は図１に示される古紙処理装置により、なんら制限されることはない。
【００２１】
古紙ａは古紙投入口１から貯蔵室２内に投入される。貯蔵室２内に投入された古紙ａは、貯蔵室２内に設けられた破砕機１１により、裁断される。破砕機１１により裁断された古紙ａは、破砕機１１の近傍に設けられた酵素含有液添加ノズル１０から酵素含有液が吹付けられる。貯蔵室２外部に設けられた酵素含有液貯留槽７に貯留された酵素含有液は、酵素含有液添加用ポンプ９により酵素含有液輸送パイプ８を案内され、酵素含有液添加ノズル１０に至る。酵素含有液が吹付けられた古紙は、貯蔵室２内に貯留された酵素含有液と古紙との混合液と混ぜ合わされる。混合液は、攪拌機モーター４の動力で駆動する攪拌機３により攪拌されている。
【００２２】
一方、貯蔵室２には、先端部が貯蔵室２内の混合液に浸漬するように、ｐＨセンサー１６が設けられている。このｐＨセンサー１６は、ｐＨ調整剤導入ポンプ１４と連動し、混合液のｐＨが設定値以上または設定値以下になると、ｐＨセンサー１６が出力信号を発し、その出力信号を検出器（図示せず）が検知すると、検出器から作動信号がｐＨ調整剤導入ポンプ１４に出力される。検出器からの作動信号をｐＨ調整剤導入ポンプ１４が検知すると、ｐＨ調整剤導入ポンプ１４が作動を開始する。これにより、ｐＨ調整剤貯留槽１２に貯留されたｐＨ調整剤が、ｐＨ調整剤導入管１３を通り、ｐＨ調整剤添加ノズル１５から混合液へ滴下される。これにより、加水分解反応によるｐＨの変動を抑え、混合液のｐＨを一定に維持することができる。
所定時間経過後、貯蔵室２を糖回収施設に輸送した後に、排出口バルブ６を開き、排出口５から分解生成物である糖を取り出すことができる。
【実施例】
【００２３】
（実施例１）
濾紙崩壊活性で２００単位／ｍＬのセルラーゼを含む５０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ４．５）３０Ｌを入れてある下部に攪拌機を具備するステンレス製貯蔵室(幅５０ｃｍ×奥行き５０ｃｍ×高さ４０ｃｍ）に、印刷用紙古紙３ｋｇを投入した。１分間に１００回転の回転数で３０分撹拌後、排出口より懸濁液の一部を取り出した。懸濁物には元の形状を保った紙はなく、書類の文字は判読不能であった。さらに８時間撹拌して加水分解した。加水分解終了後３０Ｌの反応液を得た。
（実施例２）
濾紙崩壊活性で２００単位／ｍＬのセルラーゼを含む５０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ４．５）３０Ｌを入れてあるステンレス製貯蔵室(幅５０ｃｍ×奥行き５０ｃｍ×高さ４０ｃｍ）に、印刷用紙古紙３ｋｇを投入した。導入時に噴霧器により印刷用紙古紙に上記酵素含有液を、印刷用紙古紙１ｋｇに対し、１Ｌ（印刷用古紙１ｋｇ当りの濾紙崩壊活性２０万単位に相当）噴霧した。６０分後、排出口より懸濁液の一部を取り出した。懸濁物には元の形状を保った紙はなく、書類の文字は判読不能であった。さらに８時間撹拌して加水分解した。加水分解終了後３１Ｌの反応液を得た。
（実施例３）
噴霧器の代わりに塗工用スリットを用いた他は（実施例２と同様に行った。加水分解終了後３１Ｌの反応液を得た。
（実施例４）
噴霧器の代わりに塗工用ロールを用いた他は実施例２と同様に行った。加水分解終了後３１Ｌの反応液を得た。
（実施例５）
古紙投入口の直後に破砕機を具備するステンレス製貯蔵室を使用する他は（実施例２と同様に行った。加水分解終了後３１Ｌの反応液を得た。
（実施例６）
古紙投入口の直後にエンボスロールを具備するステンレス製貯蔵室を使用する他は（実施例２と同様に行った。加水分解終了後３１Ｌの反応液を得た。
（実施例７）
古紙投入口の直後に２軸破砕機を具備するステンレス製貯蔵室を使用する他は（実施例２と同様に行った。加水分解終了後３１Ｌの反応液を得た。
（実施例８）
濾紙崩壊活性で２００単位／ｍＬのセルラーゼ含有液３０Ｌを入れたステンレス製貯蔵室(幅５０ｃｍ×奥行き５０ｃｍ×高さ４０ｃｍ）に、印刷用紙古紙３ｋｇを投入した。導入時に噴霧器により印刷用紙古紙に酵素含有液を、印刷用紙古紙１ｋｇに対し、１Ｌ（印刷用古紙１ｋｇ当りの濾紙崩壊活性２０万単位に相当）噴霧し、古紙投入口の直後に具備する２軸破砕機により破砕した。また貯蔵室内に貯蔵する紙懸濁物のｐＨをセンサーで測定し、ノズルより、１Ｎの硫酸を噴霧し、３．５〜５．５の範囲に維持した。６０分後、排出口より懸濁液の一部を取り出した。懸濁物には元の形状を保った紙はなく、書類の文字は判読不能であった。さらに８時間撹拌して加水分解した。加水分解終了後３１Ｌの反応液を得た。
（実施例９）
濾紙崩壊活性で１０単位／ｍＬのセルラーゼ含有液３０Ｌを入れたステンレス製貯蔵室(幅５０ｃｍ×奥行き５０ｃｍ×高さ４０ｃｍ）に、印刷用紙古紙５ｋｇを投入した。導入時に噴霧器により印刷用紙古紙に酵素含有液を、印刷用紙古紙１ｋｇに対し、１Ｌ（印刷用古紙１ｋｇ当りの濾紙崩壊活性２０万単位に相当）噴霧し、古紙投入口の直後に具備する２軸破砕機により破砕した。貯蔵室に投入後の古紙懸濁物を１分間に１００回転の回転数で３０分撹拌し、また貯蔵室内に貯蔵する紙懸濁物のｐＨをセンサーで測定し、ノズルより、１Ｎの硫酸を噴霧し、３．５〜５．５の範囲に維持した。６０分後、排出口より懸濁液の一部を取り出した。懸濁物には元の形状を保った紙はなく、書類の文字は判読不能であった。さらに濾紙崩壊活性で１００単位／ｍＬの酵素液を１Ｌ追加し、８時間撹拌して加水分解した。加水分解終了後３１Ｌの反応液を得た。
（実施例１０）
濾紙崩壊活性で２００単位／ｍＬのセルラーゼを含む５０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ４．５）３０Ｌを入れた混練容量５０Ｌのセメントミキサーに印刷用紙古紙５ｋｇを投入し、８時間混練した。８時間後３１Ｌの反応液を得た。
＜反応液の糖化率分析＞
得られた反応液の糖化率は懸濁物を遠心分離し、上清中の全糖濃度をフェノール硫酸法によって測定した。投入した古紙の質量から計算した投入時の有機分濃度に対する糖化率を計算した。結果を表1に示す。
またこの反応上清をイオンクロマトグラフィーにより分析した結果、グルコースの大きいピークとキシロースのピークが観察された。
【００２４】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明によれば、これまで焼却処理されていた機密古紙または古紙再生の禁忌品等の古紙をバイオマス資源として有効利用を図ることができる。具体的には古紙から糖類を生成し、さらに、微生物を利用して糖類から、エタノール、こはく酸または乳酸等を生成することができる。
また、本発明によれば、古紙の発生源である事業所に古紙回収車を回送し、事業所で古紙を回収し、糖回収施設に移動する間に加水分解し糖化された糖を糖回収施設で回収する機密古紙回収システムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】攪拌機を備える古紙糖化回収用設備である。
【図２】破砕機、酵素添加装置を備える古紙糖化回収用設備である。
【図３】破砕機、酵素添加装置及びｐＨ調整装置を備える古紙糖化回収用設備である。
【図４】破砕機、酵素添加装置、攪拌機及びｐＨ調整装置を備える古紙糖化回収用設備である。
【符号の説明】
【００２７】
１・・・古紙投入口
２・・・貯蔵室
３・・・攪拌機
４・・・攪拌機モーター
５・・・排出口
６・・・排出口バルブ
７・・・酵素含有液貯留槽
８・・・酵素含有液輸送パイプ
９・・・酵素含有液添加用ポンプ
１０・・・酵素含有液添加ノズル
１１・・・破砕機
１２・・・ｐＨ調整剤貯留槽
１３・・・ｐＨ調整剤導入管
１４・・・ｐＨ調整剤導入用ポンプ
１５・・・ｐＨ調整剤添加用ノズル
１６・・・ｐＨセンサー
ａ・・・古紙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯蔵室内に投入された古紙に酵素含有液を接触させる接触工程を有し、古紙と酵素との反応進行中または反応完了後に、貯蔵室を糖回収施設に輸送し/又は輸送すること無しに、糖を回収することを特徴とする古紙処理方法。
【請求項２】
前記接触工程において、噴霧器、スリットもしくは塗工ロールのうちから選ばれる少なくとも１つの接触装置を用いる前記請求項１に記載の古紙処理方法。
【請求項３】
前記接触工程の前工程または後工程の少なくとも一方に古紙を破砕する破砕工程を有し、該破砕工程において、破砕機、エンボスロールもしくは２軸混練機のうちから選ばれる少なくとも１つの破砕装置を用いる前記請求項１または２に記載の古紙処理方法。
【請求項４】
前記酵素含有液が、酵素含有液１ｍｌあたり１０〜１０００単位の濾紙崩壊活性を含む前記請求項１〜３に記載の古紙処理方法。
【請求項５】
前記貯蔵室が混合手段を有する前記請求項１〜４に記載の古紙処理方法。
【請求項６】
前記古紙を圧縮する圧縮手段を有する前記請求項１〜５に記載の古紙処理方法。
【請求項１】
貯蔵室内に投入された古紙に酵素含有液を接触させる接触工程を有し、古紙と酵素との反応進行中または反応完了後に、貯蔵室を糖回収施設に輸送し/又は輸送すること無しに、糖を回収することを特徴とする古紙処理方法。
【請求項２】
前記接触工程において、噴霧器、スリットもしくは塗工ロールのうちから選ばれる少なくとも１つの接触装置を用いる前記請求項１に記載の古紙処理方法。
【請求項３】
前記接触工程の前工程または後工程の少なくとも一方に古紙を破砕する破砕工程を有し、該破砕工程において、破砕機、エンボスロールもしくは２軸混練機のうちから選ばれる少なくとも１つの破砕装置を用いる前記請求項１または２に記載の古紙処理方法。
【請求項４】
前記酵素含有液が、酵素含有液１ｍｌあたり１０〜１０００単位の濾紙崩壊活性を含む前記請求項１〜３に記載の古紙処理方法。
【請求項５】
前記貯蔵室が混合手段を有する前記請求項１〜４に記載の古紙処理方法。
【請求項６】
前記古紙を圧縮する圧縮手段を有する前記請求項１〜５に記載の古紙処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−３１９７５４（Ｐ２００７−３１９７５４Ａ）
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５１４５８（Ｐ２００６−１５１４５８）
【出願日】平成１８年５月３１日（２００６．５．３１）
【出願人】（０００１２２２９８）王子製紙株式会社 (2,055)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月３１日（２００６．５．３１）
【出願人】（０００１２２２９８）王子製紙株式会社 (2,055)
【Ｆターム（参考）】
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