[发明专利]由废弃物制备乙醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过同步糖化发酵反应由废弃物中的纸类制备乙醇的方法。

背景技术

据日本环境部统计，近年来，被焚烧处理的一般废弃物，按重量计算约一半为纸、布类，其中大部分为纸类。这些纸类作为不适合再循环的纸类，不经由一般的再循环途径进行处理，但其中还混杂着一部分未经再循环就扔掉的纸。作为不适合再循环的纸类，包括被污染的纸、杂纸或其他与塑料等一起加工的纸等。

已有研究指出，提取这些纸类作为生物质资源进行利用(专利文献1)，并研究出将其制成浆状进行回收。

纸类主要是由来源于植物的纤维素构成的，因此是生物质的一种。其与其他生物质的区别为在造纸工序中进行脱木质素处理，纤维素成分的纯度比较高，因此，可以说在用酶进行糖化处理时，与其他生物质相比其处理更容易。

另外，在以含有许多纤维素的生物质为原料制备乙醇的方法中，当选择包括用酶进行糖化的方法时，可认为通过同步糖化发酵方法进行反应是有益的，所述同步糖化发酵能够抑制酶反应的生成物所产生的竞争性抑制造成的影响。所述方法是在一个反应槽内，同时进行原料的酶解糖化和用作为发酵用微生物的酵母等引发的糖的合成代谢(生成乙醇)。目前，因糖化酶的成本高，因此为了以更少的酶用量进行反应，同步糖化发酵方法是有益的，但是为了有效地进行酶解糖化，反应需要进行几天时间。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-159953号公报。

发明内容

在此，以从一般废弃物中提取的纸浆为原料，使其同步糖化发酵制备乙醇时，在几天的反应中，可能会产生杂菌影响。

在用其他处理方法，例如用加压加热下水解、用硫酸等酸水解或两者同时进行的方法制得糖液时，由于经过了极不适于杂菌生存的状态，因此在后续的发酵中很难因杂菌产生影响。并且以糖液为原料进行发酵时，停滞时间为几小时，最长也就十几小时，因此即使存在杂菌，在同时考虑其他微生物的增殖速度时，其造成的影响也因与所用的发酵用微生物间的量比关系，几乎不受影响。

另一方面，当纸类与一般废弃物同时运输并与其他垃圾类相接触时，以纸浆回收该纸类时已经存在许多杂菌，并且同步糖化发酵需要反应几天，杂菌的存在将会造成很大影响，因此需要寻求一种为了使用该原料制备乙醇而抑制杂菌的方法。

本发明是考虑上述情况而完成的，其目的是提供一种由一般废弃物制备乙醇的方法，当使用从一般废弃物中提取出的纸浆进行同步糖化发酵反应时，该方法能够抑制杂菌带来的不良影响。

为了解决上述技术问题，本发明人反复进行了深入研究，结果发现对含有纸浆的原料进行低温热处理，并且在同步糖化发酵反应时使用抗生素，能够获得与无杂菌存在下相同的乙醇生产效率。

即，本发明的由废弃物制备乙醇的方法，其以含有废纸的废弃物中的纸类作为纸浆原料回收，对该纸浆原料施加60℃以上且不足100℃的低温热处理，将该低温热处理产物降温至适合发酵所用的发酵微生物可生长的温度范围，然后，同步糖化发酵使酶及发酵用微生物同时对该低温热处理产物发生作用，进行同步糖化发酵反应，从而制备乙醇，在该方法中，在进行同步糖化发酵反应时，添加抗生素。

在此，废弃物中，作为废弃物处理法的对象，可分为一般废弃物和工业废弃物，作为一般废弃物可以例举从一般家庭排出的家庭垃圾、从写字楼等排出的办公垃圾等。

纸类是指废弃物中所含的纸，纸浆是指用水对这些废弃物中的纸类进行解离(制浆)处理制得解离液后对解离液进行物理脱水处理后得到的产物，再循环的废纸或造纸工序中产生的造纸污泥均可适用本发明的处理方法，因此只要是来源于纸的原料即可，无特殊限定。

相对于一般的灭菌处理可进行蒸汽灭菌的100℃以上，所谓低温热处理是源于低温下的热处理，在本发明中为60℃以上并且不足100℃，并且优选70℃以上。

在从废弃物中提取纸用作原料的一系列处理工序中，可以在作为主要工序的制浆时进行该低温热处理，或者，也可以对制浆后的浆液、脱水后的纸浆进行该低温热处理，并且，也可以通过其多个工序进行热处理。

热处理中的热分布最好均一，为此可以伴有机械搅拌。

热处理的时间优选为到达上述规定温度后两小时以上，进一步优选为4小时以上。另一方面，虽然依赖于设施，但从其处理效率的问题考虑，优选每天进行一般废弃物的收集。只要有效果，本发明中的低温热处理的处理时间的上限没有限定，但是根据上述情况考虑，最好在24小时以内。