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公開番号2024165180
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-28
出願番号2023081104
出願日2023-05-16
発明の名称メタン発酵方法
出願人オリエンタル白石株式会社
代理人個人,個人
主分類B09B 3/65 20220101AFI20241121BHJP(固体廃棄物の処理;汚染土壌の再生)
要約【課題】VSあたりのバイオガス生成量の向上が図られたメタン発酵方法を提供する。
【解決手段】本発明のメタン発酵方法は、発酵原料のうち第1発酵原料を収容する第1収容部11に収容された第1発酵原料を、第1収容部11よりも上層に設けられ、発酵原料のうち予めアルカリ廃水で浸漬されたリグノセルロース系バイオマス資源の第2発酵原料を収容する第2収容部12に供給してメタン発酵させる原料供給工程と、原料供給工程において第2収容部12に供給された第1発酵原料のうち、少なくとも一部を第1収容部11へ落下させることにより第2発酵原料と分離する分離工程と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
発酵原料のうち第１収容部に収容された第１発酵原料を、前記第１収容部よりも上層に設けられ、発酵原料のうち予めアルカリ廃水で浸漬されたリグノセルロース系バイオマス資源からなる第２発酵原料を収容する第２収容部に供給してメタン発酵させる原料供給工程と、
前記原料供給工程において前記第２収容部に供給された前記第１発酵原料のうち、少なくとも一部を前記第１収容部へ落下させることにより前記第２発酵原料と分離する分離工程と、
を有すること
を特徴とするメタン発酵方法。
続きを表示（約 680 文字）【請求項２】
発酵原料のうち第２収容部に収容されたリグノセルロース系バイオマス資源からなる第２発酵原料を、アルカリ廃水で浸漬する原料浸漬工程と、
前記原料浸漬工程で浸漬された前記第２発酵原料を収容する前記第２収容部に、当該第２収容部よりも下層に設けられる第１収容部に収容される第１発酵原料を供給してメタン発酵させる原料供給工程と、
前記原料供給工程において前記第２収容部に供給された前記第１発酵原料のうち、少なくとも一部を前記第１収容部へ落下させることにより前記第２発酵原料と分離する分離工程と、
を有すること
を特徴とするメタン発酵方法。
【請求項３】
前記原料浸漬工程は、前記第２発酵原料を、少なくとも酸素を含む気体を吹き込んだ前記アルカリ廃水で浸漬すること
を特徴とする請求項２に記載のメタン発酵方法。
【請求項４】
前記原料供給工程は、少なくとも酸素を含む気体を吹き込んだ前記第１発酵原料を、前記第２収容部に供給すること
を特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載のメタン発酵方法。
【請求項５】
前記原料供給工程の後、前記メタン発酵により生成された前記第１収容部内の消化液を、前記第２収容部に供給すること
を特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載のメタン発酵方法。
【請求項６】
少なくとも酸素を含む気体を吹き込んだ前記消化液を、前記第２収容部に供給すること
を特徴とする請求項５に記載のメタン発酵方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、リグノセルロース系バイオマス資源を発酵させるために用いるメタン発酵方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、バイオマス資源をエネルギー資源として有効活用するための方法として、メタン発酵技術が研究されている。日本は、家畜用飼料として年４，０００万トンの穀物を諸外国から輸入しており、日本国土に約０．８億トン／年（農水省、２０１６年）の畜産系廃棄物が残留物として生じている。これら有機系廃棄物が有効に再資源化されないまま焼却や埋立てなどによって処理されることで、窒素循環の破綻の一因となり、河川や湖沼、海洋等の環境汚染を引き起こすおそれがある。そのため、バイオマス資源の有効活用は、環境保全の面において極めて重要である。
【０００３】
バイオマス資源のうち、リグノセルロース系バイオマス資源は、稲わら、トウモロコシの茎葉、籾殻、麦わら等が含まれ、地球上で最も豊富な炭水化物源として莫大な資源量の確保が可能な非食用資源である。リグノセルロース系バイオマス資源を用いたメタン発酵技術は、例えば酵素糖化（加水分解）及び発酵工程の前に、バイオマス資源の前処理工程が必要とされ、前処理工程によりリグニン等の内部構造が破壊され、分解酵素が基質へ接触しやすくなり、その結果酵素糖化率が向上する。
【０００４】
前処理工程は、多様な物理化学的前処理法により実施され、例えばアルカリを用いてリグニンを分解する方法がある。しかしながら、化学薬品としてのアルカリ剤の調達が必要であるため、環境汚染の問題がある。また、リグニンを分解するためには高温処理（例えば３００℃～６００℃）が必要となるため、３５℃～５５℃程度が適温とされるメタン発酵槽とは別に高温処理槽を設けなければならず、発酵装置が大型化する問題がある。
【０００５】
特許文献１には、リグノセルロース系バイオマス資源を、水酸化ナトリウムを主要有効成分とする蒸解薬液に浸漬させた後に嫌気性発酵することで、メタンガスを発生させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００３－２１３５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示されたメタン発酵方法によれば、リグノセルロース系バイオマスを蒸解薬液に浸漬させることにより、セルロース系繊維を離解させて蒸解物混合液を取得し、通常のメタン発酵プロセスと同様に加水分解、酸生成分解、嫌気性発酵の順に処理することで、メタンガスを発酵させる。これにより、高価な耐熱性材料を必要とするような高温状態を経ることなく、メタンを主成分とする可燃性ガスを生成することができる。しかしながら、特許文献１に開示されたメタン発酵方法によれば、ＶＳ（Volatile Solids：投入する有機物重量）あたりのバイオガス生成量の向上については言及されていない。
【０００８】
そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、ＶＳあたりのバイオガス生成量の向上が図られたメタン発酵方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１発明におけるメタン発酵方法は、発酵原料のうち第１収容部に収容された第１発酵原料を、前記第１収容部よりも上層に設けられ、発酵原料のうち予めアルカリ廃水で浸漬されたリグノセルロース系バイオマス資源からなる第２発酵原料を収容する第２収容部に供給してメタン発酵させる原料供給工程と、前記原料供給工程において前記第２収容部に供給された前記第１発酵原料のうち、少なくとも一部を前記第１収容部へ落下させることにより前記第２発酵原料と分離する分離工程と、を有することを特徴とする。
【００１０】
第２発明におけるメタン発酵方法は、発酵原料のうち第２収容部に収容されたリグノセルロース系バイオマス資源からなる第２発酵原料を、アルカリ廃水で浸漬する原料浸漬工程と、前記原料浸漬工程で浸漬された前記第２発酵原料を収容する前記第２収容部に、当該第２収容部よりも下層に設けられる第１収容部に収容される第１発酵原料を供給してメタン発酵させる原料供給工程と、前記原料供給工程において前記第２収容部に供給された前記第１発酵原料のうち、少なくとも一部を前記第１収容部へ落下させることにより前記第２発酵原料と分離する分離工程と、を有することを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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