WO1996026974A1 - Method of degrading polymer - Google Patents

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polymer
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Tadashi Yagi
Kazuto Ishihara
Takeshi Irimajiri
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Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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    • C12R—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
    • C12R2001/00—Microorganisms ; Processes using microorganisms

Definitions

  • the present invention relates to a method for decomposing a polymer, particularly a biodegradable polymer by a microorganism, and an apparatus used for the method.
  • Biodegradable polymers that are degraded by microorganisms in the natural environment, and research on biodegradable polymers using enzymes or microorganisms have been conducted. Studies to decompose by action have been actively conducted and are being put to practical use. Biodegradable polymers that are currently being studied can be broadly classified into “synthetic polymers”, “microorganism-producing polymers”, and “natural polymers derived from plants or animals”.
  • Synthetic polymers can be used to design polymers with various functions from abundant structural units, and are expected to be an alternative to general-purpose plastics.
  • lactic acid, glycolic acid, or a polymer composed of lactic acid and glycolic acid is known. Less mold than natural polymers derived from plants or animals, and has better transparency than microorganism-producing polymers or other synthetic polymers It has special features.
  • lactic acid, glycolic acid, or a polymer composed of lactic acid and glycolic acid is hydrolyzed to lactic acid or glycolic acid, so that it is biosafe. It is suitable for use in medical materials or foods.
  • biodegradable polymers have high material strength during use, but are rapidly degraded in the environment after disposal. It is known that lactic acid, glycolic acid, or a polymer composed of lactic acid and glycolic acid is hydrolyzed non-enzymatically in vivo. Yamane et al .: Artificial organs____________________________ (175) (19986)]. On the other hand, the material strength increases as the molecular weight increases, and these properties are contradictory.
  • poly-L-lactic acid decomposes in physiological saline within about 2 weeks at a molecular weight of 100, but its material strength is low and is not practical.
  • molecular weight is 10,000 or more, it becomes difficult to decompose, but the material strength is increased to such an extent that it can be used as a plastic.
  • the composition is composed of various components, and the place where the composition is produced. * The morphology and flora of the composition vary greatly depending on the season.
  • the conventional method using a component cannot always degrade a biodegradable polymer with good reproducibility, and in some cases, the biodegradable polymer is almost completely degraded. In some cases, the molecules did not decompose.
  • An object of the present invention is to provide a carrier with microorganisms and microorganisms in order to rapidly and reproducibly degrade a polymer having high strength when used against the background of the above-mentioned conventional technology.
  • An object of the present invention is to provide a method for decomposing a polymer using a solid phase in which nutrient components and water necessary for growth are retained, and an apparatus used for the method. Disclosure of the invention
  • the present inventors have conducted intensive studies. As a result, regarding the degradation of polymers by microorganisms, microorganisms, nutrients, and nutrients that have a certain maximum water retention rate among carriers capable of retaining microorganisms, nutrients, and moisture It was found that when a solid phase in which water was retained and the porosity was adjusted to a certain range was used, decomposition of the polymer by microorganisms occurred quickly, and the present invention was completed based on the findings. Things.
  • the present invention provides a polymer obtained by contacting a polymer with a solid phase comprising a carrier, a microorganism, and an aqueous solution containing nutrient components and water necessary for the growth of the microorganism.
  • a decomposition method wherein the maximum water retention of the carrier is 40% by weight or more and 4.0% or less by weight, and the aqueous solution is used in a carrier of 10% or more and 100% or less of the maximum water retention of the carrier.
  • An object of the present invention is to provide a method for decomposing a polymer, which is retained and has a porosity of the solid phase of not less than 25% and less than 100%, and an apparatus used for the method.
  • FIG. 1 and 2 show an apparatus for disassembling a polymer used in the practice of the present invention.
  • FIG. 1 shows a cross section of a side surface
  • FIG. 2 shows a cross section of a front surface.
  • BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The microorganisms and nutrients used in the present invention are maintained.
  • the body is a material that does not inhibit the growth of microorganisms, and can retain microbes, nutrient components and water necessary for the growth of the microorganisms, and the solid phase used in the method of the present invention. When used in air, it is necessary to generate enough air to supply oxygen necessary for the growth of microorganisms from the air.
  • the maximum water retention of a carrier that satisfies such requirements is 40% by weight (g (water) Zg (dry carrier)) or more and 4.0000 overlap% (g (water) Zg (dry) Carrier)), preferably not more than 50% by weight (g (water) Zg (dry carrier)) and not more than 3,000% by weight (g (water) Zg (dry carrier)). .
  • the carrier used in the present invention is made of an organic polymer or an inorganic material.
  • Examples of the organic polymer include animal bodies other than human, such as leather and wool, and processed products thereof, sawdust, limp, rice husk, corn, bran, paper, cotton, and other plants and processed products thereof.
  • Examples include foamed organic polymers such as foamed cellulose, foamed urethane, foamed polyvinyl alcohol, and fiber organic polymers such as nonwoven fabric. Further, there can be exemplified one in which the foamed organic polymer is itself a biodegradable polymer.
  • Inorganic substances include molecular sieves, vermiculite, phenolite, stainless steel fiber, phenolic mineral wool, and glass wool. For example, or an 82-inch aluminum cone. Other than the above, it can be used as a carrier of the present invention as long as the maximum water retention is satisfied.
  • the carriers used in the present invention are the single substances exemplified above and mixtures thereof. However, when the carrier is a mixture of a plurality of carriers, the maximum water retention when the entire carrier in the solid phase is regarded as one carrier is 40% by weight or more and 4.0000% by weight or less. It is necessary.
  • the carrier does not have a specific size per se, such as a foamed organic polymer, a carrier having an appropriate size may be prepared and some of them may be used.
  • the space existing in the carrier is called a pore, and the space between the carriers is called a void.
  • the microorganism used in the present invention is not particularly limited as long as it decomposes the polymer, but prokaryotic microorganisms such as eukaryotic microorganisms such as molds and yeasts, bacteria, and actinomycetes can be used. . Also, microorganisms extracted from soil, microorganisms in activated sludge, and flora in compost can be used. Examples of the bacteria include bacteria belonging to the genus Escherichia, bacteria belonging to the genus Pseudomonas, and bacteria belonging to the genus Bacillus. As long as the polymer is decomposed, it is the scope of the present invention.
  • microorganisms examples include Bacillus su_bti lis MT-10658, which is one kind of Bacillus subtilis isolated from the soil by the present inventors. You. This fungus The stock is under the accession number FERMBP-5354 ( ⁇ trust date: December 19, 1995) and is the Ministry of International Trade and Industry of the Ministry of International Trade and Industry of 1-3-1 Higashi, Tsukuba, Ibaraki Prefecture. It has been deposited with the Institute of Biotechnology and Industrial Technology based on the Budapest Treaty on Microorganisms.
  • the microorganism can be used alone, but it is not always necessary, and it is preferable to use a mixture of two or more kinds of microbial flora.
  • the nutrients used in the present invention refer to substances necessary for the growth of microorganisms that degrade polymers, and include carbon sources, nitrogen sources, inorganic salts and trace elements.
  • Examples of the medium include bouillon medium (meat extract 3 g / L, peptone 10 g ZL, and salted ichttrium 5 g / L). .
  • the carrier as described above may be impregnated with an aqueous solution containing a nutrient component and a microorganism such as a culture solution.
  • the amount of the aqueous solution to be impregnated is There is no particular limitation as long as it is necessary for the growth of microorganisms in the carrier and has enough space to supply oxygen in the air.
  • the liquid volume is preferably 10% or more and 100% or less of the maximum water retention of the carrier, and more preferably 20% or more and 95% or less of the maximum water retention of the carrier. More preferably, it is 25% or more and 90% or less of the maximum water retention of the carrier.
  • the solid phase used for decomposing the polymer in the present invention means a carrier, a microorganism, an aqueous solution containing nutrient components and water necessary for growth of the microorganism, and other components as a whole. And when the solid phase consists of several carriers impregnated with an aqueous solution containing, for example, microorganisms, nutrients and water, the carrier, the microorganisms, the aqueous solution and the pores, as well as the voids, are also present. In the present invention, it is recognized as a solid phase.
  • the void means the entire space excluding a substantial part of the carrier and other components from the solid phase.
  • the void means the whole space in which solid organisms in the solid phase, nutrients, water, and air necessary for the growth of the microorganisms can exist. Therefore, not only the gap between the carrier and the carrier, but also a portion into which the substance inside the carrier can enter is recognized as the void.
  • the porosity in the present invention means the ratio of the porosity to the volume of the solid phase.
  • the porosity is as follows: It is calculated by the calculation formula 1 of.
  • the porosity of the solid phase is at least 25% and less than 100%, preferably at least 40% and less than 100%, more preferably at least 60%. It is less than 100%.
  • microorganisms are grown on a carrier impregnated with a carrier containing a nutrient component and an aqueous solution containing a microorganism, and decomposed into a container containing the carrier. It is only necessary to contact or mix the mers. Temperature when you decomposition Po Li-mer temperature der usually that Ki out growth of microorganisms is, more specifically, at 0 to 8 0 rather than the good or the Ru Oh at 2 0 ⁇ 6 O e C. Also, if the contents of the container are stirred occasionally, the decomposition of the polymer may be accelerated, and it is preferable that gas flows into the contents of the container.
  • the polymer When the polymer is brought into contact with the polymer, it is preferable to crush the polymer to an appropriate size because the time required for decomposition can be shortened.
  • the mechanism by which the polymer is degraded by the method of the present invention is not necessarily clear, but when enzymatic degradation of the microorganism itself is used, the mechanism of the degradation of the polymer produced by the growth of the microorganism is considered. It is expected that the ester bond of the polymer will be chemically hydrolyzed by the presence of monium ion or the like, or that they will occur in competition. So, the above From a viewpoint, it is preferable to use a nutrient component of the present invention, such as a bouillon medium, which contains many nitrogen sources.
  • the polymer degraded by the method of the present invention is not particularly limited as long as it does not inhibit the growth of microorganisms.
  • lactic acid, glycolic acid, 6-hydroxy A homopolymer or cobolimer of a hydroxycarboxylic acid such as xixabronic acid, 3—hydroxybutyric acid, 3—hydroxyvaleric acid, or Aliphatic dicarboxylic acids such as carboxylic acid, adipic acid, cyclohexane dicarboxylic acid and ethylene glycol, 1.4-butanediol, Polyester obtained from glycols such as 1,4,6,7 .
  • the method of the present invention is suitably used for the decomposition of aliphatic polyesters, especially lactic acid, glycolic acid or a polymer composed of lactic acid and glycolic acid. .
  • the molecular weight of the polymer of these aliphatic polyesters is preferably from 2.0000 to 1.0000.000.
  • polylactic acid particularly poly L-lactic acid, is preferred.o
  • the device of the present invention can carry out the method for decomposing a polymer of the present invention, and it is sufficient that the polymer can be decomposed.
  • the device of the present invention may be used, if necessary, with stirring means and aeration. Means, temperature control means and humidity control means.
  • Examples of the device of the present invention include those as shown in FIGS. 1 and 2.
  • a lower net 2 is formed at the bottom of the main body 1, and a corner formed by the bottom and the side wall of the main body 1 is preferably slightly rounded.
  • the upper part of the main body 1 is covered with a lid 2.
  • An upper net 4 is formed on the lid 2. Both the lower net 2 and the upper net 4 facilitate the flow of gas and moisture in the body.
  • An aeration hole may be formed on the side of the main unit as an aeration means.
  • the main body 1 is provided with a stirring means, which is constituted by a stirring shaft 6 and a stirring blade 7. By rotating the stirring shaft 6 by a motor or the like, the stirring blades 7 rotate, and the contents inside the main body are stirred.
  • the shape, number and position of the stirring blades 7 can be arbitrarily changed.
  • the temperature inside the body can be adjusted.
  • each carrier shown in Table 1 were placed one by 1 OO m L beaker 5 0 cm 3, of the medium maximum water retention of the carrier of the composition shown in Table 2, La 5 0 wt% Ryokuwae, 1 2 At 0, steam sterilized for 30 minutes.
  • the culture medium of Baci l lus subti lis MT-10658 was one ⁇ cultured in a medium having the composition shows in Table 2 lm L (about 1 ⁇ ⁇ ce 1 1 s / m L) Was inoculated.
  • Bresphizolem 1 x 2 cm in size, formed from 1 g of poly-L-l-lactic acid having a molecular weight of about 100,000 is sterilized with 70% alcohol, inserted into a carrier, and heated to 37 ° C. Kept.
  • the decomposition state of the breath film was observed over time, and the results are shown in Table 1.
  • Table 1 shows the decomposition state when the microorganisms were grown in the liquid medium shown in Table 2 without using them, and the film was introduced.
  • the term “decomposition” means that when the decomposition state of the breath film was visually observed, the breath film was no longer visible (it disappeared). Thereafter, the same criterion was used.
  • the maximum water retention was 40% by weight (g (water) Z 8 (dry carrier)) or more and 4.0000% by weight (g (water) Z g (dry carrier)) and the porosity was 25
  • Non-woven fabric is non-woven fabric PLP (manufactured by Nippon Learnine Co., Ltd.)
  • molecular sieve is molecular sieve 3A (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
  • One Mikiyu Light is a bar Mikiyu Light Gold (Saka Evening Seed Co., Ltd.)
  • the par light is par light M-1 (particle size: 1.5-3.0) (Sakata Seed Co., Ltd.)
  • stainless steel fiber is eggplant.
  • each carrier as shown in Table 3 one 1 ⁇ Table 3 one 3 placed 1 OO m L beaker in 5 0 cm 3, the composition that shows the second table et media carrier
  • the mixture was steam-sterilized with 120 at 30 minutes, and then cooled to 37 ° C.
  • the culture solution lmL (approximately 10 ⁇ eells ZmL) was inoculated, and then sterilized with 70% alcohol.
  • the film was inserted into the carrier and kept at 37. The decomposition state of the breath film was observed over time, and the results are shown in Tables 3-11 to 13-13.
  • Rice husk 90 0 or more 1
  • Non-woven fabric 90 Decomposition No more than 17 Decomposition No change
  • Clay soil 90 or more 90 or more changed and changed No change or carrier 90 or more and 90 or more changed only medium No change No change Table 3-12 Inoculated microorganisms
  • Nonwoven fabric 23 Decomposed by 3 15 Decomposed by 5 5 Molecular decomposed by 50 30 Decomposed by 30 Sieve
  • Vermiculite 37 Decompose by saying 19
  • Decompose by saying Norite 27 Decompose by saying 25 25 Mucous soil 90 or more 90 or more Change or change No change Carrier None 90 or more 90 or more Medium No change No change Table 3-13 Inoculated microorganisms
  • Standard Activated Sludge Soil Extract Bacteria Sawdust 27 Decompose by saying 31 1 Hull decompose by saying 25 Husk 2 Decompose by saying 33 Bran 2 8 Decompose by 3 34 2 5 Decomposition by foaming resin 2 2 Decomposition by 2 7 27 Decomposition by foam Polyvinyl 4 2 Decomposition by 4 5 Decomposition by 5
  • Bacillus subti 1 is MT-10658, which is a single microorganism shown in Tables 4 and 5, was cultured.
  • Table 4 one 1-Table 4 - 2 each carrier shows in a 5 0 cm 3 placed in 1 OO m L beaker, composition which shows in Table 2 to be al media carrier 50% by weight of the maximum water retention was added, steam sterilized at 120 ° C for 30 minutes, and then cooled to 37 ° C. Then, the above culture broth lmL (about 10 ⁇ eel I / mL) was inoculated, and then sterilized with 70% alcohol in the next step.
  • the copolymer of poly (L-lactic acid) and polybutylene succinate and the polyfilm of polybutylene succinate homopolymer were degraded.
  • the maximum water retention as a carrier is 40% by weight (g (water) Zg (dry carrier)) or more and 4,000% by weight or less, and the porosity is 25% or more and less than 100%. If no solid phase was used, no decomposition occurred.
  • Mucous soil 90 or more 90 or more No change No change No carrier 90 or more 90 or more Medium only No change No change
  • the maximum water retention of the entire carrier contained in the solid phase was 250% by weight, and the porosity of the solid phase was 60%.
  • the maximum water retention of the entire carrier contained in the solid phase was 220% by weight, and the porosity of the solid phase was 60%.
  • the maximum water retention of the entire carrier contained in the solid phase was 220% by weight, and the porosity of the solid phase was 50%.
  • the carrier contained in the solid phase
  • the total maximum water retention was 140% by weight, and the porosity of the solid phase was 60%.
  • the maximum water retention of the entire carrier contained in the solid phase was 220% by weight, and the porosity of the solid phase was 20%.
  • Self-prepared composts are composts produced by current composting, ie, composts that have different properties depending on the location and time of collection. Although it was assumed that the carrier and early nutrients were used, a large variation occurred in the decomposition of the breath film. Table 5.Raw material culture period
  • a polymer having a high strength at the time of use especially a polymer composed of lactic acid, glycolic acid or lactic acid and glycolic acid, is obtained. , Can be disassembled quickly and reliably. Further, there is provided a polymer decomposition treatment apparatus capable of promptly decomposing a polymer by the method of the present invention.

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Description

明細害 一 ポ リ マーの分解方法 技術分野
本発明は、 ポ リ マー、 特に生分解性をもっ たポ リ マ 一を微生物に よ っ て分解する方法及び該方法に使用さ れる装置に関する。
ブラ スチ ッ ク を代表と する髙分子化合物は、 軽く 強 い素材 と い う 便利な性質のため、 広い分野において全 世界で大量に生産 · 使用されている。
と こ ろ が、 使用済みの高分子化合物廃棄物は、 一般 に 自然環境下で分解し ないため、 埋めて も腐らず地球 環境中に年々 蓄積している。 ま た、 高分子化合物廃棄 物は焼却する と高熱や有毒ガスを発生する な どの問題 がある 。 そのため、 高分子化合物廃棄物の処理は今や 社会問題化 している。
近年、 地球規模での環境問題に対する人々 の関心が 高ま り 、 自然環境中で微生物に よ り 分解される生分解 性高分子の研究や難生分解性ポ リ マーを酵素ある いは 微生物の作用 によ り 分解させる研究が盛んに行われ、 実用化されつつある。 現在研究さ れて い る生分解性高分子は、 「合成高分 子」 、 「微生物生産高分子」 、 「植物或いは動物由来 の天然高分子」 に大き く 分け られる 。
合成高分子は、 豊富な構造単位か ら種々 の機能を も つ た高分子物質の分子設計が可能で、 汎用ブラ ス チ ッ ク の代替 と し て期待さ れて い る 。
ポ リ マ一を分解す る微生物の探索研究が行われた結 果、 水溶性ポ リ ビニールア ル コ ール、 ポ リ エチ レ ン グ リ コ ールが微生物に よ っ て分解さ れる こ と が明 ら か と な っ た。 ボ リ ビニールアルコ ールは、 土壌中の Pseudo monas 属 に 属 す る 細菌 に よ っ て分解 さ れ る [ Suzuki et a 1. ： Agr ic. Biol. Chem. . 3J, 747 ( 1973) ] β ま た 、 分子量 6 0 0 0 のポ リ エチ レ ン グ リ コ ール Pseudo monas sp. と Flavobacteri_umu sp. の共生細菌系に よ つ て分解さ れる [ Kawai et a 1.. ： J. Ferment. Techn o 1. . 5^, 125 ( 1977 ) ]。 ま た、 水不溶の固体状の脂肪 族ポ リ エス テル、 特に難分解性のポ リ カ ブロ ラ ク ト ン が 土 壌 中 で 加水分 解 さ れ る こ と が報告 さ れ て い る [ Potts et al. ： Polym. Prepr . . 1_3, 629 ( 1972 )】。 生分解性高分子 と して知 られて い る 脂肪族ポ リ エス テルの う ち 、 乳酸、 グ リ コ ール酸ま たは乳酸 と グ リ コ ール酸か ら な る ポ リ マーは、 植物或いは動物由来の天 然高分子 に比べて カ ビが生え に く く 、 ま た微生物生産 高分子や他の合成高分子に比べて透明性に優れて い る 特徵を有 し て い る 。 しか も、 乳酸、 グ リ コ ール酸ま た は乳酸 と グ リ コ ール酸 と か らなる ポ リ マーは、 加水分 解 し て乳酸或いはグ リ コ ール酸に なる ため生体安全性 が高 く 、 医用材料或いは食品分野での利用 に適 し て い る 。
生分解性高分子に求め られる性質は、 使用中は材料 強度が高いが、 廃棄後は環境中で速やかに分解さ れる こ と で あ る 。 乳酸 、 グ リ コ ール酸 ま た は乳酸 と グ リ コ ール酸か ら な る ポ リ マーは、 生体内で非酵素的に加 水分解さ れる こ と が知 られて い る が [山根 ら ： 人工臓 器丄_互 . 1 7 5 1 ( 1 9 8 6 ) ] 、 加水分解性は分子 量の増加に伴っ て低下す る 。 一方、 材料強度は分子量 の增加に伴い大き く な り 、 こ れ らの性質は相反す る 。
例え ば、 ポ リ L 一乳酸は、 分子量が 1 0 0 0 では生 理食塩水中で約 2 週間以内に分解す る が、 材料強度は 低 く 実用 的で ない。 こ れに対 し分子量が 1 万以上に な る と 分解 し難 く な る が、 ブラ ス チ ッ ク と し て使用で き る 程度 に材料強度は増す。
乳酸、 グ リ コ ール酸ま たは乳酸 と グ リ コ ール酸 と か ら な り 十分な材料強度を有する ポ リ マーを分解す る方' 法がい く つか知 られて い る 。 例え ば、 分子量約 1 0 万 の ポ リ 乳酸に微生物の栄養成分を配合 し 、 土中 に埋め る と 分解速度が高 く な る こ と が報告さ れて い る [特開 平 4 一 1 6 8 1 5 0 号公報 ] 。 し か し 、 こ の方法で も ポ リ マーが完全に分解す る ま で に約 3 か月 を要す る 。 ま た、 生分解性高分子を分解す る 方法 と し て下水汚 泥、 都市ゴ ミ 、 家畜糞な どか ら成る コ ン ポス ト 中 に生 分解性高分子を挿入す る と 分解す る こ と があ る こ と が 知 られて い る 。 し か し 、 コ ン ボス ト は様々 な成分か ら な り 、 コ ン ポス ト が生成さ れる場所 * 季節に よ っ て も コ ン ポ ス ト の形態、 菌叢の変動が大 き い ため、 従来の コ ン ポス ト を用 い た方法では、 必ず し も確実に し か も 再現性 よ く 生分解性高分子を分解す る こ と がで き ず、 時 に殆 ど生分解性高分子が分解 し な い こ と があ っ た。
以上の と お り 、 微生物に よ り ポ リ マーを分解す る方 法 に 関 し て は こ れま で に い く つかの例が知 られて い る が、 そ の何れ もがポ リ マーの分解に長期間を要 し 、 し か も分解の再現性がないな どの問題点があ る ため、 産 業上利用 す る ため に は欠点があ っ た。
本発明の 目 的は、 上記の従来技術を背景 と し て使用 時 に は高い強度を有す る ポ リ マーを速やかに且つ再現 性 よ く 分解す る ため に、 担体に微生物 と 該微生物の生 育 に必要な栄養成分及び水分を保持さ せた固相を用 い た ポ リ マーの分解方法及び該方法に使用 さ れる装置を 提供す る こ と にある 。 発明の開示
以上の よ う な状況下、 本発明者 ら は鋭意検討を重ね た結果、 微生物によ る ポ リ マーの分解に関 して、 微生 物、 栄養成分及び水分を保持する能力を有する担体の う ち、 一定の最大保水率を有する ものに微生物、 栄養 成分及び水分を保持させ、 空隙率を一定の範囲に調節 し た固相を用いる と 、 微生物によ る ポ リ マーの分解が 速やかに起こ る こ と を見いだし、 その知見に基づき本 発明を完成 し た ものである。
すなわち、 本発明は、 担体、 微生物、 該微生物の生 育に必要な栄養成分及び水分を含有する水溶液 と から な る 固相 と ポ リ マー と を接触さ せる こ と に よ る ポ リ マーの分解方法であっ て、 該担体の最大保水率が 4 0 重量％以上 4 , 0 0 0重量％以下でぁ り 、 該水溶液が 担体の最大保水率の 1 0 %以上 1 0 0 %以下担体に保 持され、 該固相の空隙率が 2 5 %以上 1 0 0 %未満で あ る こ と を特徴と する ポ リ マーの分解方法及び該方法 に使用 される装置を提供する ものである。 図面の簡単な説明
図 1 及び 2 は本発明の実施に用い られる ポ リ マーの 分解用装置を示し、 図 1 は側面の断面を図 2 は正面の 断面図を示す。 発明の実施のための最良の形態 本発明 に使用される微生物と栄養成分を保持する担 体 は 、 微生物が増殖 を 阻害 し な い材質で あ り 、 微生 物、 該微生物が増殖す る の に必要な栄養成分及び水分 を保持で き 、 且つ本発明の方法で用 い る 固相に利用 し た場合、 微生物の増殖に必要な酸素を空気中か ら供給 で き る 程度の空陳 を生 じ 得 る こ と が必要で あ る 。 こ の よ う な要求 を 満 た す担体の最大保水率は 4 0 重量 % ( g ( 水 ） Z g ( 乾燥担体） ） 以上 4 . 0 0 0 重 置 ％ ( g ( 水 ） Z g ( 乾燥担体 ） ） 以下、 好 ま し く は 5 0 重量 ％ ( g ( 水 ） Z g ( 乾燥担 体 ） ） 以上 3 , 0 0 0 重量％ ( g (水） Z g (乾燥担体） ） 以下 で あ る 。
本発明 に使用 さ れる担体は材質的に は有機高分子あ る いは無機物である 。
有機高分子 と し て は、 皮革、 羊毛な どの ヒ 卜 以外の 動物体及びそ の加工品、 大鋸屑、 へち ま 、 籾殻、 黍、 ふす ま 、 紙、 木綿な どの植物体及びその加工品、 発泡 セ ル ロ ー ス 、 発泡 ウ レ タ ン 、 発泡ポ リ ビニール ア ル コ ールな どの発泡有機高分子、 或いは不織布な ど の繊維 有機高分子が例示で き る 。 ま た、 発泡有機高分子がそ れ 自 体生分解性高分子であ る もの も例示で き る 。
ま た無機物 と し て は、 モ レキ ュ ラ ー シーブ、 バー ミ キ ュ ラ イ ト 、 ノぺー ラ イ 卜 、 ス テ ン レ ス鋼繊維、 ァ ノレ ミ ニ ゥ ム ウ ール、 グラ ス ウ ール或い は ア ル ミ ニ ウ ム 八二 カ ム コ ー ン等が例示で き る 。 上記以外で も最大保水量の規定を満足する限 り 本発 明の担体と して使用可能である。 ま た、 本発明に使用 される担体は上記に例示されたもの単一物及びその混 合物である。 但し担体が複数のも のの混合物である場 合、 固相中の担体全部を 1 つの担体と看做し た場合の 最大保水率が 4 0重量％以上 4 . 0 0 0重量％以下で ある こ と が必要である。
担体が発泡有機高分子などのそれ自体特定の大き さ がない ものは、 適当な大きさのものを作製し、 それら をい く つか使用すればよい。
本発明において、 担体中に存在する空間を孔隙、 担 体間の空間を空隙と呼ぶ。
本発明に使用される微生物と しては、 ポ リ マーを分 解する 限 り 特に制限はないが、 カ ビ、 酵母などの真核 微生物、 細菌、 放線菌な どの原核微生物が使用で き る 。 ま た、 土壌中から抽出された微生物や活性汚泥中 の微生物、 コ ン ポス ト 中の菌叢も使用で き る 。 細菌と し て は 、 ェ シ エ リ ヒ ア （ Escherichia)属細菌、 シ ユ ー ド モ ナ ス ( Pseudomonas )属糸田菌、 ノ チ ノレス （Baci l lus) 属細菌を例示でき るがそのほかに もポ リ マーを分解す る限 り 、 本発明の範晴である。
本発明に好適に使用でき る微生物と しては、 本発明 者らが土壌中よ り 分離し た枯草菌の 1 種である Baci l l us su_b ti l is MT-10658を挙げる こ と がで き る。 こ の菌 株は受託番号 F E R M B P - 5 3 4 1 ( ^託日 ： 平 成 7 年 1 2 月 1 9 曰 ） と し て 、 茨城県つ く ば市東 1 丁 目 1 番 3 号の通商産業省工業技術院生命工学工業技術 研究所 に微生物に関す る ブタぺス 卜 条約に基づいて寄 託さ れて い る 。
微生物は、 単独で使用する こ と がで き る が、 必ず し も そ の必要は な く 、 2 種以上の微生物菌叢を混合 して 使用 す る こ と が好ま し い。
本発明 に使用 さ れる栄養成分 と し て は、 ポ リ マーを 分解す る 微生物の生育に必要な物質を指 し 、 炭素源、 窒素源 、 無機塩類及 び微量元素 を含ん だ も の で あれ ば レヽ か な る も の で も よ く 、 ブイ ヨ ン 培地 （ 肉エ キ ス 3 g / L , ペプ ト ン 1 0 g Z L 、 塩ィヒナ ト リ ウ ム 5 g / L ) が例示で き る 。
ま た、 そ の他の成分 と して 、 微生物の生育を阻害 し な いの で あれば、 固相全体の空隙率が 2 5 % を下回 ら な い よ う に下水汚泥、 都市ゴ ミ 、 家畜糞な どの中の本 発明 の固相 と し て利用で き ない も のを固相中 に含有さ せて も よ い。 そ の ため、 本発明 に使用 さ れる 固相 と し て は 、 コ ン ポス ドの如 き も のを使用 す る こ と も場合に よ っ て は可能であ る 。
本発明 に お いて は、 以上述べた よ う な担体に 、 培養 液の よ う な栄養成分及び微生物を含有す る水溶液を含 浸さ せればよ い。 含浸さ せる水溶液の液量 と しては、 担体中で微生物が増殖するのに必要であ り 、 かつ空気 中の酸素が供給される程度に空間があれば特に限定し ない。 液量は好ま し く は担体に最大保水率の 1 0 %以 上 1 0 0 %以下であ り 、 よ り 好ま し く は担体の最大保 水率の 2 0 %以上 9 5 %以下であ り 、 さ らに好ま し く は担体の最大保水率の 2 5 %以上 9 0 %以下である。
本発明においてポ リ マーを分解する ために用い られ る固相 と は、 担体、 微生物、 該微生物の生育に必要な 栄養成分及び水分を含有する水溶液、 その他の成分全 体を意味する。 そ して、 固相が例えば微生物、 栄養成 分及び水分を含有する水溶液を含浸させた幾つかの担 体よ り 成る場合、 該担体、 微生物、 水溶液及び孔隙は も ち ろ ん、 空隙も本発明において固相 と して認識され る 。
ま た、 本発明において空隙と は、 固相から担体及び その他の成分の実質的部分を除いた空間全体を意味す る 。 言い換えれば、 本発明において空隙と は、 固相中 の徼生物、 該微生物の生育に必要な栄養成分、 水分及 び空気が存在し得る空間全体を意味する。 よ って、 担 体 と担体の隙間はもちろん、 担体内部の物質が侵入 し 得る部分も空隙と して認識される。
本発明における空隙率と は、 固相の体積に対する空 隙の割合を意味する。 固相中の担体が単一の物質から な り 、 それ以外の成分を含ま ない場合、 空隙率は下記 の計算式 1 よ り 算出さ れる 。
[ 1 一 (見かけ比重 /真比重〕 X 1 0 0 =
固相の空隙率 （ ％ ) 計算式 1
本発明 に おいて 、 固相の空隙率は 2 5 %以上 1 0 0 %未満であ り 、 好ま し く は 4 0 %以上 1 0 0 %未満、 よ り 好 ま し く は 6 0 %以上 1 0 0 %未満であ る 。
本発明の方法を実施す る に は、 栄養成分を含む担体 及び微生物を含有す る水溶液を含浸さ せた担体に微生 物を増殖さ せ該担体を収納 し た容器に分解すべ き ポ リ マー を接触な い し は混入すればよ い。 ポ リ マー分解す る 際の温度は通常微生物の生育がで き る温度であ り 、 具体 的 に は 0 〜 8 0 で好 ま し く は 2 0 〜 6 O eCで あ る 。 ま た、 容器の内容物を時々 攪拌す る と ポ リ マーの 分解が促進さ れる こ と があ り 、 容器の内容物に はガス が流入す る こ と が好ま し い。
ま た、 ポ リ マーを接触さ せ る 際は、 ポ リ マーを適当 な大 き さ に粉砕す る こ と が、 分解ま での所要時間を短 縮で き る ので好ま し い。
本発明の方法に よ つ て ポ リ マーが分解さ れる 機序は 必ず し も 明確ではないが、 微生物自体の酵素的な分解 作用 に よ る場合、 微生物の生育に伴っ て生 じ た ア ン モ ニ ゥ ム イ オ ン な どの存在に よ り ボ リ マーのエス テル結 合が化学的 に加水分解さ れる場合、 或いはそれ らが競 合 し て起 こ る 場合な どが予想さ れる 。 よ っ て 、 上記の 観点か らすれば、 本発明の栄養成分 と して はブイ ヨ ン 培地な どの窒素源を多 く 含む ものを使用す る こ と が好 ま し い。
本発明の方法で分解さ れる ポ リ マーは、 微生物の增 殖を阻害 し ない も のであれば特に限定さ れないが、 例 え ば、 乳酸、 グ リ コ ール酸、 6 — ヒ ド ロ キ シカ ブロ ン 酸、 3 — ヒ ド ロ キ シ酪酸、 3 — ヒ ド ロ キ シ吉草酸な ど の ヒ ド ロ キ シカ ルボ ン酸のホモポ リ マー ま たは コ ボ リ マー、 或い は、 コ ノヽ ク酸、 ア ジ ピ ン酸、 シ ク ロ へキサ ン ジ カ ルボ ン酸な ど の脂肪族 ジカ ルボ ン 酸 と エチ レ ン グ リ コ ール、 1 . 4 一ブタ ン ジオール、 1 , 4 ー シ ク 口 へ キ サ ン ジ メ タ ノ ーノレ、 ベ ンゼ ン ジ メ タ ノ ーノレな ど の グ リ コ ー ルか ら 得 ら れ る ポ リ エ ス テ ルが例示で き る 。
本発明 の方法は、 脂肪族ポ リ エス テル、 特に乳酸、 グ リ コ ール酸 ま た は乳酸 と グ リ コ ール酸か ら な る ポ リ マ ー の分解 に 好適 に 使用 さ れ る 。 こ れ ら脂肪族ポ リ エ ス テ ル の ポ リ マ ー の 分子量 は 、 2 . 0 0 0 〜 1 . 0 0 0 . 0 0 0 が好ま し レ、。
こ れ ら の う ちポ リ 乳酸、 特に ポ リ L -乳酸が好ま し い o
本発明の装置は、 本発明のポ リ マーの分解方法を実 施 し得る も のであ り 、 ポ リ マーが分解で き る も のであ ればよ い。 本発明の装置は必要に よ り 搛拌手段、 曝気 手段、 温度調節手段及び湿度調節手段を有す る こ と が で き る 。
本発明の装置 と し て例え ば図 1 及び 2 に示す よ う な も のが挙げ られる 。 図 1 において 、 本体 1 の底部に は 下部網 2 が構成され、 本体 1 の底部 と 側壁 と で構成さ れる 隅部はな だ らかな丸みを帯びて い る こ と が好ま し い。 本体 1 の上部は蓋 2 で覆われて い る 。 蓋 2 に は上 部網 4 が構成さ れる 。 下部網 2 及び上部網 4 は共に本 体内のガス及び水分の流通を容易 にする 。 本体側面に は曝気手段 と な る曝気用穴が構成さ れて も よ い。 本体 1 に は »拌手段が構成さ れ、 それは摟拌軸 6 及び攪拌 羽根 7 に よ り 構成さ れる 。 授拌軸 6 をモー タ ーな どに よ り 回転さ せ る こ と に よ り 、 搛拌羽根 7 が回転 し 、 本 体内部の内容物が »拌さ れる 。 攬拌羽根 7 の形状 · 枚 数及 び位置 は任意 に 変更す る こ と が可能で あ る 。 ま た、 本体 1 全体を保温 · 冷却す る 手段を設け る こ と に よ っ て本体内部の温度を調節す る こ と がで き る 。 実施例
以下 に 、 実施例 に よ り 本発明 を具体的 に説明 す る が、 本発明 は以下の実施例に記載す る方法やスケール に何等限定さ れる も のではない。
【実施例 1 〕
第 1 表に示 し た各担体 2 0 g を充分量の水に浸潤さ せた後、 濾紙上にその担体を載せ、 担体中に保水され て いない余分の水を據過し取 り除いた。 據紙上の保水 し た担体の重量を測定し、 該測定値から担体重置を差 し引いた値 （保水重量） を求め、 担体の最大保水率を 算出 し た。 結果を第 1 表に示し た。
ま た、 第 1 表に示した各担体の見かけ比重及び真比 重を測定 し 、 それらをも と に計算式 1 よ り 固相におけ る空隙率を算出 した。 結果を第 1 表に示し た。
第 1 表に示した各担体を 1 O O m L ビーカーに 5 0 c m 3 ずつ入れ、 さ らに第 2 表に示し た組成の培地を 担体の最大保水率の 5 0重量％量加え、 1 2 0 で、 3 0 分蒸気滅菌し た。 滅菌後 3 7 に冷や し、 第 2 表に 示 し た組成の培地中で一晚培養した Baci l lus subti l i s MT-10658の培養液 l m L (約 1 Ο β c e 1 1 s / m L ) を接種 し た。 分子量約 1 0万のポ リ L 一乳酸 1 g か ら形成 し た 1 X 2 c mの大き さのブレスフ ィ ゾレムを 7 0 % アルコールにて殺菌し、 担体中に挿入し、 3 7 °Cに保っ た。 ブレスフ ィ ルムの分解状態を経時的に観 察 し、 第 1 表に結果を示し た。 比較のために、 担体と し て最大保水率 1 0 0 0重量％、 空隙率 2 0 %の粘質 土壌を使用 し た場合や、 担体と して最大保水率 3 0重 置％、 空隙率 6 0 %のウ レタ ンペレ ツ 卜 を使用 した場 合、 ま た担体と して最大保水率 2 0重量％、 空隙率 3 5 %のガラ ス ビーズを使用 し た場合、 さ らに担体を使 用せず第 2 表に示 し た液体培地中に微生物を増殖さ せ ブ レ ス フ ィ ルム を投入 し た場合の分解状態も 、 それぞ れ第 1 表に示 し た。
なお 、 表中、 分解 と はブ レス フ ィ ルム の分解状態を 目視で観察 し た場合、 ブ レス フ ィ ルムが確認で き な く な っ た こ と （消失 し た こ と ） を示 し 、 以後同様の判定 基準を用 い た。
実験の結果、 最大保水率が 4 0 重量％ ( g (水） Z 8 (乾燥担体） ） 以上 4 . 0 0 0 重量％ ( g (水） Z g (乾燥担体） ） 以下、 かつ空隙率が 2 5 %以上 1 0 0 %未満であ る 固相を用 い た場合はブ レス フ ィ ルム は 何れ も 分解 し たが、 そ う で ない担体或いは固相を用 い た場合ブ レ ス フ ィ ル厶 に は何の変化も起こ らなかっ た 。 こ の こ と か ら ポ リ マーの分解に と っ て本発明の方法 が有効であ る こ と が示さ れる 。
な お、 大鋸屑、 籾殻は実験に先立っ て 自 ら調製 し た も の を 、 ふす ま は精選麦皮 （髙撟製粉株式会社製） 、 発泡セ ル ロ ー ス は フ ァ イ バーム （酒伊エ ン ジニ ア リ ン グ株式会社製 ） 、 発泡 ウ レ タ ン は ウ レ タ ン フ ォ ー ム ( プ リ ジ ス ト ン社製） 、 発泡ポ リ ビニールアルコ ール はべルイ 一タ ー A ( カ ネ ボ ウ 株式会社製） 、 不織布は 不織布 P L P ( 日本バイ リ ー ン社製） 、 モ レ キ ュ ラ ー シーブは モ レ キ ュ ラ ー シーブ 3 A (和光純薬社製） 、 ノ 一 ミ キ ユ ラ イ ト はバー ミ キ ユ ラ イ ト ゴール ド （サカ 夕 の タ ネ株式会社製） 、 パーラ イ 卜 はパー ラ イ 卜 M — 1 (粒径 ： 1 . 5〜 3 . 0 ) (サカ タ の タネ株式会社 製） 、 ス テ ン レス鋼繊維はナス ロ ン （ 日本精線社製） 、 粘質土壌は千葉県茂原市か ら採取 し た もの、 ウ レ タ ン ペ レ ツ ト は三井東圧化学株式会社製、 ガ ラ ス ビー ズはガ ラ ス ビーズ （平均粒径 ： 2 m m ) (井内盛栄堂 製） をそれぞれ使用 し た。
第 1 表 担体最 空隙
担 体 大保水 率 分解日数
率 (¾) (¾) 大鋸屑 140 60 15曰 で分解 籾殻 220 60 17曰 で分解 ふす ま 290 70 15日 で分解 発泡セル口一ス 2630 98 16曰 で分解 発泡 ウ レ タ ン 1850 99 15曰 で分解 発泡ポ リ ビ ル 1300 88 Π曰で分解
ァ ル コ一ル
不織布 800 98 15曰 で分解 モ レ キ ユ ラ一シ一ブ 70 60 30曰 で分解 バー ミ キ ュ ラ ィ 卜 60 70 19曰 で分解 パー ラ イ 卜 300 70 25曰 で分解 ス テ ン レ ス鋼繊維 700 90 15曰 で分解 粘質土壌 1000 20 90日以上
変化な し ウ レ タ ン ペ レ ツ 卜 30 60 90日以上
変化な し ガ ラ ス ビーズ 20 35 90日以上
変化な し 担体な し ： 90日以上
ブイ ョ ン培地のみ 変化な し 第 2 表 [ブイ ヨ ン培地 肉エ キ ス 3 g ペプ ト ン 1 0 g
塩化ナ ト リ ウ ム 5 g
蒸留水 1 し
P H 7 . 0
[実施例' 2 )
第 2 表に示 し た組成の培地中で第 3 表 - 1 〜第 3 表 一 3 に示 し た単一系微生物、 大腸菌 （ Escherichia co Π HB101 ： 商業的に入手可能） や Pseudomonas f luore scens ATCC 13525、 枯草菌 ( Baci l lus subti l is MT- 1 0658) 、 及び混合系微生物 と し て、 標準活性汚泥 （化 学品検査協会） や土壌抽出菌 （千葉県茂原市の土壌よ り 採取 ） を一晩培養 し た 。 ま た 、 第 3 表一 1 〜第 3 表一 3 に 示 し た各担体 を 1 O O m L ビーカ ー に 5 0 c m 3 入れ、 さ ら に第 2 表に示 し た組成の培地を担体 の最大保水率の 5 0重量％置加え 、 1 2 0でで 3 0分 間蒸気滅菌 し 、 その後 3 7 °Cに冷や し た。 そ こ へ、 前 記培養液 l m L (約 1 0 β e e l l s Z m L ) を接種 し 、 次いで 7 0 %アルコ ールにて殺菌 し た分子量約 1 0 万の ポ リ L 一乳酸ブ レス フ ィ ルム を担体中に挿入 し て 3 7 で に保 っ た。 ブ レス フ ィ ルム の分解状態を経時 的 に 観察 し 、 第 3 表 一 1 〜第 3 表一 3 に結果 を示 し た 。 比較 と し て、 各担体に微生物を接種 し ない場合、 担体 と し て粘質土壌を使用 し た場合、 担体を使用せず 第 2 表 に示 し たブイ ヨ ン培地中に微生物を增殖さ せ フ イ ル ム を投入 し た場合の分解状態も第 3表一 1 〜第 3 表 - 3 に示 し た。 実験の結果、 種々 の細菌及び混合微 生物で ブ レ ス フ ィ ルム は分解 し たが、 担体 と し て最大 保水率が 4 0 重量％ ( g (水） Z g (乾燥担体） ） 以 上 4 , 0 0 0 重量％ ( g (水） Z g (乾燥担体） ） 以 下、 かつ空隙率が 2 5 %以上 1 0 0 %未満であ る 固相 を用 い なかつ た場合は分解は起こ ら なかっ た。 第 3 表一 1 接種微生物
担 体
微生物接種 Escher i ch i a な し co 1 i 大鋸屑 9 0 曰以上 1 7 曰 で分解 変化な し
籾殻 9 0 曰以上 1 曰 で分解 変化な し
ふす ま 9 0 曰以上 1 7 曰 で分解 変化な し
発泡セル口一ス 9 0 曰以上 1 6 曰 で分解
^ ¾. ΊVし 'よl しレ
発泡 ゥ レ タ ン 9 0 曰以上 1 7 曰 で分解 変化な し
発泡ポ リ ビ ル 9 0 曰以上 2 0 曰 で分解 ァル Π一ル 変化な し
不織布 9 0 曰以上 1 7 曰 で分解 変化な し
モ レ キ ュ ラ 9 0 曰以上 4 0 曰 で分解
シ一ブ 変化な し
バ一ミ キ ュ ラ ィ 卜 9 0 曰以上 3 2 曰 で分解 変化な し
ノ ーラ イ 卜 9 0 曰以上 2 6 曰 で分解 変化な し
粘質土壌 9 0 曰以上 9 0 曰以上 変化れ し 変ィヒ し 担体な し 9 0 曰以上 9 0 曰以上 培地のみ 変化な し 変化な し 第 3 表一 2 接種微生物
担 体
Pseudomonas Baci l lus f luorescens s u bt i 1 i s 大鋸屑 2 5 曰 で分解 1 5 曰 で分解 籾殻 1 7 曰 で分解 1 7 曰 で分解 ふす ま 2 3 曰 で分解 1 5 曰 で分解 発泡セル口一ス 1 9 曰 で分解 1 6 曰 で分解 発泡 ゥ レ タ ン 2 0 曰 で分解' 1 5 曰 で分解 発泡ポ リ ビニール 3 4 曰 で分解 1 7 曰 で分解
ァ ノレ コ ー ル
不織布 2 3 曰 で分解 1 5 曰 で分解 モ レ キ ュ ラ 5 0 曰 で分解 3 0 曰 で分解 シ一ブ
バー ミ キ ュ ラ イ 卜 3 7 曰 で分解 1 9 曰 で分解 ノ ー ラ イ 卜 2 7 曰 で分解 2 5 曰 で分解 粘質土壌 9 0 曰以上 9 0 曰以上 変化な し 変化な し 担体な し 9 0 曰以上 9 0 曰以上 培地のみ 変化な し 変化な し 第 3 表一 3 接種微生物
担 体
標準活性汚泥 土壌抽出菌 大鋸屑 2 7 曰 で分解 3 1 曰 で分解 籾殻 2 5 曰 で分解 3 3 曰 で分解 ふす ま 2 8 曰 で分解 3 4 曰 で分解 発泡セル口 ―ス 2 1 曰 で分解 2 5 曰 で分解 発泡 ゥ レ タ ン 2 2 曰 で分解 2 7 曰 で分解 発泡ポ リ ビニール 4 2 曰 で分解 4 5 曰 で分解
ァ リレ コ ー ル
不織 3 1 曰 で分解 3 5 曰 で分解 モ レ キ ユ ラ 7 0 曰 で分解 8 0 曰 で分解
シ一ブ バー ミ キ ユ ラ ィ 卜 4 5 曰 で分解 5 1 曰 で分解 ノ ー ラ イ 卜 4 7 曰 で分解 5 5 曰 で分解 粘質土壌 9 0 曰以上 9 0 曰以上
変化な し 変ィヒな し 担体な し 9 0 曰以上 9 0 曰以上
培地のみ 変化な し 変化な し
[実施例 3 〕
第 2 表に示 し た組成の培地中で第 4 表一 1 〜第 4 表 2 に示 し た単一系微生物であ る Baci l lus subti 1 is MT - 10658を一晚培養 し た。 ま た、 第 4 表一 1 〜第 4 表 - 2 に示 し た各担体を 1 O O m L ビーカ ーに 5 0 c m 3 入れ、 さ ら に第 2 表に示 し た組成の培地を担体の最大 保水率の 5 0 重量％量加え、 1 2 0 °Cで 3 0 分間蒸気 滅菌 し 、 そ の後 3 7 で に冷や し た。 そ こ へ、 前記培養 液 l m L (約 1 0 β e e l I / m L ) を接種 し 、 次レヽ で 7 0 % アル コ ールにて殺菌 し た分子量約 1 0 万のボ リ L 一乳酸 と ポ リ ブチ レ ンサク シネー ト の コ ポ リ マー な ら び に ポ リ ブチ レ ンサ ク シネー ト ホモ ポ リ マーのブ レ ス フ ィ ルム （ 1 X 2 c m ) をそれぞれ担体中に挿入 し て 3 7 で に保っ た。 こ れ ら 2 種のブ レス フ ィ ルムの 分解状態を経時的に観察 し 、 それぞれの結果を第 4 表 一 1 な ら びに第 4 表 - 2 に示 し た。 比較 と し て 、 各担 体 に微生物を接種 し ない場合、 担体 と して粘質土壌を 使用 し た場合、 担体を使用せず第 2 表に示す液体栄養 成分中 に微生物を増殖さ せフ ィ ルム を投入 し た場合の 分解状態も第 4 表一 1 〜第 4 表一 2 に示 し た。 実験の 結果、 ポ リ L 一乳酸 と ポ リ ブチ レ ンサ ク シネー ト の コ ポ リ マーな ら びに ポ リ ブチ レ ンサク シネー ト ホ モポ リ マーのブ レ ス フ ィ ルム は分解 し たが、 担体 と し て最大 保水率が 4 0 重量％ ( g (水） Z g (乾燥担体） ） 以 上 4 , 0 0 0 重量％以下、 かつ空隙率が 2 5 %以上 1 0 0 %未満であ る 固相を用 いなかっ た場合は分解は起 こ ら な か っ た。
第 4 表一 1 ポ リ L 一乳酸 と ボ リ プチ レ ン サ ク シネー 卜 の コ ポ リ マー 担 体
微生物接種 Baci l lus
な し s u b t i 1 i s接種 大鋸屑 9 0 日以上 1 9 曰 で分解 変化な し
籾殻 9 0 日以上 2 2 曰 で分解 変化な し
ふす ま 9 0 曰以上 2 0 曰 で分解 変化な し 発泡セルロ ース 9 0 曰以上 2 2 曰 で分解 変化な し
発泡 ウ レ タ ン 9 0 曰以上 2 0 曰 で分解 変化な し
発泡ポ リ ビニ一ル 9 0 曰以上 2 3 曰 で分解
ア ル コ一ル 変化な し
小織 ^ Ϊ 9 0 曰以上 2 1 曰 で分解 変化な し
モ レ キ ュ ラ ー 9 0 曰以上 4 0 曰 で分解 シ一ブ 変化な し
ノ 一 ミ キ ユ ラ ィ 卜 9 0 曰以上 2 6 曰 で分解 変化な し
ノぺ ー ラ イ 卜 9 0 曰以上 3 4 曰 で分解 変化な し
粘質土壌 9 0 曰以上 9 0 曰以上 変化な し 変化な し 担体な し ： 9 0 曰以上 9 0 曰以上 培地のみ 変化な し 変化な し
第 4 表一 2 ポ リ ブチ レ ンサク シネー 卜 ホモボ リ マ一
担 体
微生物接種 Baci l lus な し s u bt i 1 i s接種 大鋸屑 1 2 0 日以上 5 5 曰 で分解 変化な し
籾殻 1 2 0 曰以上 6 5 曰 で分解 変化な し
ふす ま 1 2 0 曰以上 6 0 曰 で分解
亦 & 1レじ な 1し
発泡セル口 ス 1 2 0 曰以上 6 5 曰 で分解 変化な し
発泡 ゥ レ 夕 ン 1 2 0 日以上 6 1 曰 で分解 変化な し
発泡ボ リ ビニール 1 2 0 曰以上 6 8 曰 で分解 ァル -1 Jし 変化な し
不！^布 1 2 0 日以上 6 1 曰 で分解 変化な し
モ レ キ ュ ラ 1 2 0 日以上 1 0 0 曰 で分 シ ブ 変化な し 解 バー ミ キ ユ ラ ィ 卜 1 2 0 曰以上 7 5 曰 で分解 変化な し
ノ ー ラ イ 卜 1 2 0 曰以上 9 0 曰 で分解 変化な し
粘質土壌 1 2 0 曰以上 1 2 0 曰以上 変化な し 変化な し 担体な し 1 2 0 曰以上 1 2 0 曰以上 培地のみ 変化な し 変化な し
[実施例 4 〕
第 5 表に示す原料を混合 し 自家調製コ ン ポス 卜 を作 成 し 、 そ れぞれ l O O m L ビーカ ーに 5 0 c m 3 を入 れた。 水分及び栄養成分の含有量が担体全体の最大保 水率の 5 0 % に な る よ う に調製 し た。
条件 A の コ ン ポス ト では、 その固相 に含ま れる担体 全体 の最大保水率 は 2 5 0 重量％ 、 固相の空隙率 は 6 0 % であ っ た。
条件 B の コ ン ポス ト では、 その固相に含ま れる担体 全体の最大保水率 は 2 2 0 重量％ 、 固相の空隙率 は 6 0 % であ っ た。
条件 C の コ ン ポス ト では、 その固相に含ま れる担体 全体 の最大保水率 は 2 2 0 重量％ 、 固相の空隙率は 5 0 % であ っ た。
条件 D の コ ン ポス ト では、 その固相に含ま れる担体 全体 の最大保水率 は 1 4 0 重量％ 、 固相の空隙率 は 6 0 % であ っ た。
条件 E の コ ン ポス ト では、 その固相に含ま れる担体 全体の最大保水率は 2 2 0 重量％ 、 固相 の空隙率は 2 0 % であ っ た。
こ の コ ン ポ ス ト に 7 0 % ァ ノレ コ ー ノレ に て 殺菌 し た 分子量約 1 0 万の ポ リ L 一乳酸ブ レ ス フ ィ ルム （ 1 X 2 c m ) を挿入 し 、 3 7 °C に保っ た。 比較の ため、 l O O m L ビーカ ー中の発泡ウ レ タ ン 5 0 c m 3 に第 2 表 に示す組成の培地を最大保水率の 5 0 重量％量加 え 、 1 2 0 3 0 分間蒸気滅菌 し 、 3 7 eC に冷却後、 第 2 表に示す組成の栄養成分中で一晩培養 し た Baci l l us subt i 1 is MT- 10658の培養液 1 m L (約 1 0 β c e 1 l Z m L ) を接種 し た も の に ボ リ L 一乳酸ブ レス フ イ ルム を挿入 し 3 7 で に保っ た。 ブ レス フ イ ノレムの分 解状態を経時的に観察 し 、 第 6 表に結果を示 し た。
実験の結果、 自家調製 し た コ ン ボス ト 中に お いて も ポ リ マーは分解 し た。 さ ら に発泡ウ レ タ ン を担体 と し て 用 い た場合、 ブ レス フ ィ ルム は よ り 速やかに分解 し た 。 自 家調製 コ ン ポス ト は、 現状の コ ン ポス ト ィ匕に よ つ て生成す る コ ン ポス ト 、 すなわち採取場所や採取時 期 に よ っ て性状の異な る コ ン ボス ト （使用担体や初期 栄養成分童な ど） を想定 し た も のであ る が、 ブ レス フ ィ ルム の分解に大き なば らつ き が生 じ た。 第 5表 条 原 料 ブレ培養期間 件
A 籾殻 · ド ッ グフ一 ド · 尿尿 3 ヶ月
B 生ゴ ♦ ¾l≠ · 尿尿 3 ヶ月
C 籾殻 · 生ゴミ ' 鶏糞 · 尿尿 0 曰
D 大鋸屑 ♦ 生ゴミ • 鶏糞 • 尿 3 ヶ月
E 生ゴミ • 鶏糞 · 尿尿 0 曰 第 6表 条件 分解曰数
A 6 0 ± 2 0 曰で分解
B 4 5 ± 1 4 曰で分解
C 2 5 ± 1 0 日で分解
D 8 0 ± 2 5 曰で分解
E 1 '2 0 日で分解せず 発泡ウ レタ ン 1 5 ± 2 曰で分解
産業上の利用可能性 本発明の方法に よれば、 使用時に は高い強度を有 し た ポ リ マー、 特に乳酸、 グ リ コ ール酸ま たは乳酸 と グ リ コ ール酸 と か ら な る ポ リ マーを、 速やかに確実に分 解す る こ と がで き る 。 ま た、 本発明の方法でポ リ マー を速やか に分解で き る ポ リ マーの分解処理装置が提供 さ れる 。

Claims

請求の範囲
1 . 担体、 微生物、 該微生物の生育に必要な栄養成 分及び水分を含有す る 水溶液 と か ら な る 固相 と ポ リ マー と を接触させてポ リ マーを分解させる方法であつ て、 該担体は最大保水率が 4 0重量％以上 4 , 0 0 0 重量％以下であ り 、 該水溶液は担体の最大保水率の 1 0 %以上 1 0 0 %以下担体に保持され、 該固相の空 隙率が 2 5 %以上 1 0 0 %未満である こ と を特徴と す る ポ リ マーの分解方法 β
2 . ポ リ マーが ヒ ド ロ キ シカ ルボ ン酸のホ モ ポ リ マーま たは コ ポ リ マーである こ と を特徴と する請求項 1 記載の方法。
3 . ボ リ マーが脂肪族ジカルボン酸と グ リ コ ールよ り なる ポ リ エステルである請求項 1 記載の方法。
4 . 担体が有機高分子或いは無機物であ る 請求項 1 〜 3 の何れか 1 項に記載の方法。
5 . 有機高分子が植物体、 ヒ ト以外の動物体、 発泡 有機高分子或いは繊維有機高分子である請求項 4記載 の方法。
6 . 無機物がモ レキュ ラーシーブ、 バー ミ キ ユ ラ ィ 卜 、 パーラ イ 卜或いはステン レス鋼繊維である請求項 4 記載の方法。
7 . 微生物が Pseudomonas 厲細菌、 Escherichia 属 細菌、 Baci 1 lusM細菌よ り なる群か ら選ばれる少な く と も 1 つ以上の細菌であ る請求項 1 〜 3 の何れか 1 項 に記載の方法。
8 . 微生物が Baci 1 lus subt i 1 i s FERM BP-5341であ る 請求項 7 記載の方法。
9 . 担体、 微生物、 該微生物の生育に必要な栄養成 分及び水分 を 含有す る 水溶液 と か ら な る 固相 と ポ リ マー と を接触さ せる こ と に よ る ボ リ マーの分解用の装 置であ っ て 、 該担体の最大保水率が 4 0 重量％以上 4 . 0 0 0 重量％以下であ り 、 該水溶液が担体の最大保 水率の 1 0 %以上 1 0 0 %以下担体に保持さ れ、 該固 相の空隙率が 2 5 %以上 1 0 0 %未満であ る こ と を特 徵 と す る ポ リ マーの分解用装置。
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