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ポリヒドロキシアルカノエートの生産装置及び生産方法

国内特許コード P130009352
整理番号 11115
掲載日 2013年6月12日
出願番号 特願2012-100299
公開番号 特開2013-226071
登録番号 特許第6016062号
出願日 平成24年4月25日(2012.4.25)
公開日 平成25年11月7日(2013.11.7)
登録日 平成28年10月7日(2016.10.7)
発明者
  • 大橋 晶良
  • 小寺 博也
  • 尾崎 則篤
  • 金田一 智規
出願人
  • 国立大学法人広島大学
発明の名称 ポリヒドロキシアルカノエートの生産装置及び生産方法
発明の概要 【課題】実排水処理に適用可能なポリヒドロキシアルカノエートの生産装置及び生産方法を提供する。
【解決手段】ポリヒドロキシアルカノエートの生産装置1は、PHA蓄積細菌が担持される微生物保持部材11~14と、微生物保持部材11~14を排水中への浸漬及び排水中からの取り出しを行う微生物保持部材駆動装置20と、微生物保持部材駆動装置20の駆動を制御する制御装置30とを備える。制御装置30が微生物保持部材駆動装置20を制御し、微生物保持部材11~14を所定時間排水中に浸漬させ、排水中の有機物をPHA蓄積細菌に摂取させて、PHA蓄積細菌が有機物をPHAに変換して蓄積する嫌気処理、及び、微生物保持部材11~14を排水中から取り出して所定時間空気中に晒し、PHA蓄積細菌がPHAを消費して増殖する好気処理を繰り返し行う。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


現状、プラスチックのほとんどが石油や天然ガスから生産されている。将来的な化石燃料の枯渇も叫ばれており、天然資源由来のバイオプラスチックが注目されている。



バイオプラスチックは、バイオマス起源の素材が原料であるため、二酸化炭素の増減に影響を与えないカーボンニュートラルの性質を持っており、地球温暖化対策にも資する。また、バイオプラスチックの多くは、生分解性であり、埋め立てや投棄されても、微生物によって分解されるので、環境にも優しい。



バイオプラスチックは、主にデンプンや糖の含有量の多いトウモロコシやサトウキビなどから製造されている。しかし、これらの原料は食料と競合するので、食料以外の廃棄物等からバイオプラスチック生産を模索することが望ましい。



下水等の排水である液状のバイオマス廃棄物も資源として捉える考えが定着してきている。例えば、PHA蓄積細菌は、有機物を摂取し、ポリヒドロキシアルカノエート(Polyhydroxyalkanoate)(以下、PHAとも記す)に変換、蓄積する。このPHA蓄積細菌を利用し、下水から生分解性プラスチック原料として利用可能なPHAを生産するアイデアがあるが、現状、実用化までは至っていない。



その理由として、下水処理の活性汚泥法では、細菌が有機物を分解して増殖して活性汚泥(主に増殖した細菌の集合体)が発生し、その中にPHA蓄積細菌が含まれているが、活性汚泥に占めるPHA蓄積細菌の割合が低いことから、活性汚泥中のPHA含有量が数%と低いことに起因する。したがって、余剰汚泥のほとんどは有効利用されず、廃棄物として処分されているのが実情である。



上記事項に鑑み、活性汚泥中のPHA含有量を高める方法が検討されている。非特許文献1では、排水中の有機物濃度を制御してPHA細菌を優占化させ、余剰汚泥中のPHA濃度を高めている。

産業上の利用分野


本発明は、ポリヒドロキシアルカノエートの生産装置及び生産方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
PHA蓄積細菌が担持される微生物保持部材と、
前記微生物保持部材を排水中への浸漬及び排水中からの取り出しを行う微生物保持部材駆動装置と、
前記微生物保持部材駆動装置の駆動を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置が前記微生物保持部材駆動装置を駆動させて前記微生物保持部材を所定時間排水中に浸漬させ、排水中の酢酸又はプロピオン酸を前記PHA蓄積細菌に摂取させて、前記PHA蓄積細菌が酢酸又はプロピオン酸をポリヒドロキシアルカノエートに変換して蓄積する嫌気処理を行い、
前記制御装置が前記微生物保持部材駆動装置を駆動させて前記微生物保持部材を排水中から取り出して所定時間空気中に晒し、前記PHA蓄積細菌がポリヒドロキシアルカノエートを消費して増殖する好気処理を行い、
前記制御装置が前記微生物保持部材駆動装置を制御して前記嫌気処理及び前記好気処理を複数回繰り返し行って、前記微生物保持部材に形成される活性汚泥中の前記PHA蓄積細菌の割合を高め、活性汚泥中のポリヒドロキシアルカノエートの含有量を高めるとともに、
前記微生物保持部材を複数備え、
前記制御装置は、いずれかの前記微生物保持部材を空気中に晒している際、他の前記微生物保持部材の少なくとも一つを排水中に浸漬するよう前記微生物保持部材駆動装置を制御する、
ことを特徴とするポリヒドロキシアルカノエートの生産装置。

【請求項2】
前記制御装置は、活性汚泥を回収する前の前記嫌気処理の時間をそれまでの前記嫌気処理よりも長い時間行うよう前記微生物保持部材を制御して、活性汚泥中のポリヒドロキシアルカノエートの含有量を高める、
ことを特徴とする請求項1に記載のポリヒドロキシアルカノエートの生産装置。

【請求項3】
PHA蓄積細菌が担持される微生物保持部材を所定時間排水中に浸漬させて排水中の酢酸又はプロピオン酸を前記PHA蓄積細菌に摂取させ、前記PHA蓄積細菌が酢酸又はプロピオン酸をポリヒドロキシアルカノエートに変換して蓄積する嫌気処理工程と、
前記微生物保持部材を排水中から取り出して所定時間空気中に晒し、前記PHA蓄積細菌がポリヒドロキシアルカノエートを消費して増殖する好気処理工程と、を備え、
前記嫌気処理工程及び前記好気処理工程を複数回繰り返し行って、前記微生物保持部材に形成される活性汚泥中の前記PHA蓄積細菌の割合を高め、活性汚泥中のポリヒドロキシアルカノエートの含有量を高めるとともに、
前記微生物保持部材を複数用い、
いずれかの前記微生物保持部材を空気中に晒している際、他の前記微生物保持部材の少なくとも一つを排水中に浸漬させる、
ことを特徴とするポリヒドロキシアルカノエートの生産方法。

【請求項4】
活性汚泥を回収する前の前記嫌気処理工程をそれまでの前記嫌気処理工程よりも長い時間行い、活性汚泥中のポリヒドロキシアルカノエートの含有量を高める、
ことを特徴とする請求項に記載のポリヒドロキシアルカノエートの生産方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2012100299thum.jpg
出願権利状態 登録


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