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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-04-13
(45)【発行日】2022-04-21
(54)【発明の名称】コンポスト化処理促進材及びコンポストの製造方法
(51)【国際特許分類】
C05F 17/20 20200101AFI20220414BHJP
C12N 1/20 20060101ALN20220414BHJP
【ＦＩ】
C05F17/20 ZNA
C12N1/20 D
C12N1/20 F
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2018048367
(22)【出願日】2018-03-15
(65)【公開番号】P2019156695
(43)【公開日】2019-09-19
【審査請求日】2020-12-11
(73)【特許権者】
【識別番号】304021417
【氏名又は名称】国立大学法人東京工業大学
(73)【特許権者】
【識別番号】000166627
【氏名又は名称】五洋建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【弁理士】
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100135633
【弁理士】
【氏名又は名称】二宮 浩康
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【弁理士】
【氏名又は名称】上島 類
(74)【代理人】
【識別番号】100118072
【弁理士】
【氏名又は名称】醍醐 美知子
(72)【発明者】
【氏名】中崎 清彦
(72)【発明者】
【氏名】中瀬 浩太
(72)【発明者】
【氏名】荒井 正英
【審査官】厚田 一拓
(56)【参考文献】
【文献】中国特許出願公開第１０７１４１０４７（ＣＮ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０６８６７５４５（ＣＮ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０６３６５８３２（ＣＮ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０６３８０２４０（ＣＮ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０５１３０６４４（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開２００７－２４５０８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－０２６８６９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０５Ｂ １／００ － ２１／００
Ｃ０５Ｃ １／００ － １３／００
Ｃ０５Ｄ １／００ － １１／００
Ｃ０５Ｆ １／００ － １７／９９３
Ｃ０５Ｇ １／００ － ５／４０
Ｂ０９Ｂ １／００ － ５／００
Ｂ０９Ｃ １／００ － １／１０
Ｃ０２Ｆ １１／００ － １１／２０
Ｃ１２Ｎ １／００ － ７／０８
ＣＡｐｌｕｓ／ＭＥＤＬＩＮＥ／ＥＭＢＡＳＥ／ＢＩＯＳＩＳ（ＳＴＮ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
サーマス・サーモフィラス（Thermus thermophilus）及びゲオバチルス属細菌を含むコンポスト化処理促進材と、コンポスト化処理の対象である有機物とを含有するコンポスト化処理用混合物を用意すること、コンポスト化処理用混合物に対して、７０℃以上の温度条件による一次発酵処理を行うこと、
を含み、
前記コンポスト化処理促進材が、サーマス・サーモフィラス（Thermus thermophilus）を、全菌数に対して１６．４％～２８．４％の存在比で含み、ゲオバチルス属細菌を、全菌数に対して６．４％～１７．７％の存在比で含む、コンポストの製造方法。
【請求項2】
一次発酵処理中に、０．０２Ｌ／分／ｋｇ～０．７Ｌ／分／ｋｇコンポスト化処理用混合物の通気量で、コンポスト化処理用混合物に対して通気を行う請求項１記載のコンポストの製造方法。
【請求項3】
コンポスト化処理用混合物の含水率が４０重量％～７５重量％である請求項１又は請求項２記載のコンポストの製造方法。
【請求項4】
前記コンポスト化処理用混合物が、前記コンポスト化処理促進材と前記有機物とを、０．１：９９．９～１：２の重量比で含有する請求項１～請求項３のいずれか１項記載のコンポストの製造方法。
【請求項5】
一次発酵処理後に、二次発酵処理を行うことを含む請求項１～請求項４のいずれか１項記載のコンポストの製造方法。
【請求項6】
サーマス・サーモフィラス（Thermus thermophilus）を、全菌数に対して１６．４％～２８．４％の存在比で含み、ゲオバチルス属細菌を、全菌数に対して６．４％～１７．７％の存在比で含むコンポスト化処理促進材。
【請求項7】
７０℃～８０℃の温度条件によるコンポスト化処理用である請求項６記載のコンポスト化処理促進材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、コンポスト化処理促進材及びコンポストの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
生ごみ、下水汚泥及び畜産排泄物等の有機性廃棄物は、適当な条件下でコンポスト化処理し、土壌還元することによってリサイクルが可能となるため、大量に発生する有機性廃棄物の有効利用の点から、効率のよい有機性廃棄物のコンポスト化処理に関心が高まっている。
有機性廃棄物を効率よく処理するには、できるだけ大量の有機物を微生物を用いて迅速に分解することが求められるが、限られたスペースでは、有機性廃棄物の、いわゆる積み山が高くなる。この状態で有機物の分解速度が高まれば、発熱によって必然的に積み山の内部が高温となる。有機性廃棄物のコンポスト化は微生物の有機物分解機能に依存していることから、高温になりすぎると微生物の活性が極端に低下することが知られている。このため、高温でも有機物の分解活性が高い微生物が求められている。
有機性廃棄物を効率よく処理するには、できるだけ大量の有機物を微生物を用いて迅速に分解することが求められるが、限られたスペースでは、有機性廃棄物の、いわゆる積み山が高くなる。この状態で有機物の分解速度が高まれば、発熱によって必然的に積み山の内部が高温となる。有機性廃棄物のコンポスト化は微生物の有機物分解機能に依存していることから、高温になりすぎると微生物の活性が極端に低下することが知られている。このため、高温でも有機物の分解活性が高い微生物が求められている。
【0003】
例えば、特許文献１には、１０℃～８５℃の広範囲で生育し、リグニン可溶化能と繊維素分解能を有する好熱性放線菌サーモアクチノミセス属と、４０℃～８０℃の温度で生育し、繊維素を発酵する好熱性繊維素分解菌クロストリジュウム・サーモセルムとの共生的混合培養物を有効主成分とする屎尿、糞尿、家畜糞の消臭発酵剤が単に開示されている。この脱臭剤は、タンパク質等の含窒素化合物の分解・コンポスト化過程において悪臭の発生を押さえ込むことができると単に記載されている。
【0004】
特許文献２には、好気性好熱菌を有機性廃棄物に導入して有機性廃棄物を好気条件下で発酵を行うことを含む、好気発酵により有機性廃棄物から高カロリー発酵物を製造する方法が単に開示されている。また特許文献２では、発酵温度は６０～８０℃とされており、好気性好熱菌は、バチルス属細菌、サーマス属細菌、アクチノマイセテス属放線菌からなる群から選択された少なくとも１種類の細菌を含むと単に記載されている。
【0005】
特許文献３には、好熱菌サーマス・サーモフィリスＵＴＭ８０２とこれを用いたコンポスト化が単に記載されている。サーマス・サーモフィリスＵＴＭ８０２は６０～８０℃の高温発酵で有機物を有効に分解して、コンポスト化すると単に記載されている。
【0006】
特許文献４には、家畜家禽糞便の腐熟を湿熱予備処理によって促進させるコンポスト化方法が単に開示されている。特許文献４に記載のコンポスト化方法では、水分含有量を５０～７０％に調整した後に、原料を８０～９５℃に加熱して、湿熱予備処理を１～４時間行ってから、約５０℃に冷却させ、その後に、有機材料腐熟剤が接種される。ここで有機材料腐熟剤は、ウレイバチルス・サーモスフェリカス（Ureibacillus thermosphaericus）、ゲオバチルス・ステアロサーモフィラス（Geobacillus stearothermophilus）、ゲオバチルス・サーモデニトリフィカンス（Geobacillus thermodenitrificans）、ロドサーマス・マリナス（Rhodothermus marinus）及びサーマス・サーモフィラス（Thermus thermophilus)を含むと記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開平８－１４１０５８号公報
【文献】国際公開第２０１２／０９３５２９号パンフレット
【文献】中国特許第１０２８５１２４６号明細書
【文献】中国特許第１０７１４１０４７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、迅速なコンポスト化に寄与する微生物の活動については不明な点も多く、これまでの技術でもまだ改善の余地がある。
本開示の目的は、大量の有機性廃棄物を効率よくコンポスト化可能なコンポスト化処理促進材と、高い効率で大量にコンポストを製造することができるコンポストの製造方法を提供することである。
本開示の目的は、大量の有機性廃棄物を効率よくコンポスト化可能なコンポスト化処理促進材と、高い効率で大量にコンポストを製造することができるコンポストの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本開示は以下の態様を含む。
［１］ サーマス・サーモフィラス（Thermus thermophilus）及びゲオバチルス属細菌を含むコンポスト化処理促進材と、コンポスト化処理の対象である有機物とを含有するコンポスト化処理用混合物を用意すること、コンポスト化処理用混合物に対して、７０℃以上の温度条件による一次発酵処理を行うこと、を含むコンポストの製造方法。
［２］ 一次発酵処理中に、０．０２Ｌ／分／ｋｇ～０．７Ｌ／分／ｋｇコンポスト化処理用混合物の通気量で、コンポスト化処理用混合物に対して通気を行う［１］に記載のコンポストの製造方法。
［３］ コンポスト化処理用混合物の含水率が４０重量％～７５重量％である［１］又は［２］に記載のコンポストの製造方法。
［４］ 前記コンポスト化処理用混合物が、前記コンポスト化処理促進材と前記有機物とを、０．１：９９．９～１：２の重量比で含有する［１］～［３］のいずれか１に記載のコンポストの製造方法。
［５］ 一次発酵処理後に、二次発酵処理を行うことを含む［１］～［４］のいずれか１に記載のコンポストの製造方法。
［６］ サーマス・サーモフィラス（Thermus thermophilus）とゲオバチルス属細菌とを、全菌数に対して合計で２５％以上の存在比で含むコンポスト化処理促進材。
［７］ サーマス・サーモフィラスとゲオバチルス属細菌とを、存在比基準で、１：１０～１０：１の比率で含む［６］に記載のコンポスト化処理促進材。
［８］ サーマス・サーモフィラス（Thermus thermophilus）及びゲオバチルス属細菌を、全菌数に対してそれぞれ３％以上の存在比で含む、［６］又は［７］に記載のコンポスト化処理促進材。
［９］ ７０℃～８０℃の温度条件によるコンポスト化処理用である［６］～［８］のいずれか１に記載のコンポスト化処理促進材。
［１０］ サーマス・サーモフィラス（Thermus thermophilus）及びゲオバチルス属細菌を、全菌数に対してそれぞれ少なくとも１０％以上の存在比で含む、コンポスト。
［１］ サーマス・サーモフィラス（Thermus thermophilus）及びゲオバチルス属細菌を含むコンポスト化処理促進材と、コンポスト化処理の対象である有機物とを含有するコンポスト化処理用混合物を用意すること、コンポスト化処理用混合物に対して、７０℃以上の温度条件による一次発酵処理を行うこと、を含むコンポストの製造方法。
［２］ 一次発酵処理中に、０．０２Ｌ／分／ｋｇ～０．７Ｌ／分／ｋｇコンポスト化処理用混合物の通気量で、コンポスト化処理用混合物に対して通気を行う［１］に記載のコンポストの製造方法。
［３］ コンポスト化処理用混合物の含水率が４０重量％～７５重量％である［１］又は［２］に記載のコンポストの製造方法。
［４］ 前記コンポスト化処理用混合物が、前記コンポスト化処理促進材と前記有機物とを、０．１：９９．９～１：２の重量比で含有する［１］～［３］のいずれか１に記載のコンポストの製造方法。
［５］ 一次発酵処理後に、二次発酵処理を行うことを含む［１］～［４］のいずれか１に記載のコンポストの製造方法。
［６］ サーマス・サーモフィラス（Thermus thermophilus）とゲオバチルス属細菌とを、全菌数に対して合計で２５％以上の存在比で含むコンポスト化処理促進材。
［７］ サーマス・サーモフィラスとゲオバチルス属細菌とを、存在比基準で、１：１０～１０：１の比率で含む［６］に記載のコンポスト化処理促進材。
［８］ サーマス・サーモフィラス（Thermus thermophilus）及びゲオバチルス属細菌を、全菌数に対してそれぞれ３％以上の存在比で含む、［６］又は［７］に記載のコンポスト化処理促進材。
［９］ ７０℃～８０℃の温度条件によるコンポスト化処理用である［６］～［８］のいずれか１に記載のコンポスト化処理促進材。
［１０］ サーマス・サーモフィラス（Thermus thermophilus）及びゲオバチルス属細菌を、全菌数に対してそれぞれ少なくとも１０％以上の存在比で含む、コンポスト。
【発明の効果】
【0010】
本開示によれば、大量の有機性廃棄物を効率よくコンポスト化可能なコンポスト促進材と、高い効率で大量にコンポストを製造することができるコンポストの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
本開示によるコンポストの製造方法は、サーマス・サーモフィラス（Thermus thermophilus）及びゲオバチルス属細菌を含むコンポスト化処理促進材と、コンポスト化処理の対象である有機物とを含有するコンポスト化処理用混合物を用意すること、コンポスト化処理用混合物に対して、７０℃以上の温度条件による一次発酵処理を行うこと、を含むコンポストの製造方法である。
本開示によるコンポスト化処理促進材は、サーマス・サーモフィラス（Thermus thermophilus）とゲオバチルス属細菌とを、全菌数に対して合計で２５％以上の存在比で含むコンポスト化処理促進材である。
本開示によれば、大量の有機性廃棄物を効率よくコンポスト化可能なコンポスト促進材を用いて、高い効率で大量にコンポストを製造することができる。
本開示によるコンポスト化処理促進材は、サーマス・サーモフィラス（Thermus thermophilus）とゲオバチルス属細菌とを、全菌数に対して合計で２５％以上の存在比で含むコンポスト化処理促進材である。
本開示によれば、大量の有機性廃棄物を効率よくコンポスト化可能なコンポスト促進材を用いて、高い効率で大量にコンポストを製造することができる。
【0013】
これを更に説明すれば、大量の有機性廃棄物を効率よくコンポスト化するには、単位面積あたりの処理可能な有機物の量を高めることが有効であるが、この場合には、微生物の発酵によって７０℃以上の高温になることが知られている。このため、この目的には、７０℃以上の高温で活性を有する微生物、例えば、サーマス・サーモフィラスが用いられる。
本開示は、有機物分解活性がそれほど高くないゲオバチルス属細菌が、サーマス・サーモフィラスと併存することによって、サーマス・サーモフィラスの高温での有機物分解活性を高める能力を有するという知見に基づく。すなわち、サーマス・サーモフィラスに、ゲオバチルス属細菌を組み合わせることによって、サーマス・サーモフィラスの有機物分解能力を格段に高めることができる。この結果、サーマス・サーモフィラス単独では充分とは言えないコンポスト化処理効率を飛躍的に高めて、大量の有機性廃棄物をよりいっそう効率よくコンポスト化することができる。
本開示は、有機物分解活性がそれほど高くないゲオバチルス属細菌が、サーマス・サーモフィラスと併存することによって、サーマス・サーモフィラスの高温での有機物分解活性を高める能力を有するという知見に基づく。すなわち、サーマス・サーモフィラスに、ゲオバチルス属細菌を組み合わせることによって、サーマス・サーモフィラスの有機物分解能力を格段に高めることができる。この結果、サーマス・サーモフィラス単独では充分とは言えないコンポスト化処理効率を飛躍的に高めて、大量の有機性廃棄物をよりいっそう効率よくコンポスト化することができる。
【0014】
本明細書において「コンポスト」とは、有機性廃棄物を腐熟させることによって得られる堆肥を意味する。本明細書において「コンポスト化」とは、有機性廃棄物中の有機物を微生物の作用により分解処理し、農耕地への施用に適した状態に変化させる工程を意味する。本明細書において「コンポスト化処理」とは、一般に、適当な通気及び撹拌条件下に有機物を、所定期間、貯留して、微生物によって発酵させることをいう。本明細書において「コンポスト」との語は、腐熟の進行に伴って有機物が完全に分解した完熟状態のものだけでなく、未熟状態のものを指す場合にも用いる。本明細書において「高温コンポスト化処理」とは、７０℃以上の温度条件による一次発酵処理を意味する。
【0015】
本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。本明細書において「～」を用いて示された数値範囲は、その前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示すものとする。
本明細書において、混合物中の各成分の量又は含有率は、混合物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、混合物中に存在する当該複数の物質の合計の量又は含有率を意味する。本明細書において、パーセントに関して「以下」又は「未満」との用語は、下限値を特に記載しない限り０％、即ち「含有しない」場合を含み、又は、現状の手段では検出不可の値を含む範囲を意味する。
本明細書において、混合物中の各成分の量又は含有率は、混合物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、混合物中に存在する当該複数の物質の合計の量又は含有率を意味する。本明細書において、パーセントに関して「以下」又は「未満」との用語は、下限値を特に記載しない限り０％、即ち「含有しない」場合を含み、又は、現状の手段では検出不可の値を含む範囲を意味する。
【0016】
本開示の一態様によるコンポスト製造方法は、サーマス・サーモフィラス（Thermus thermophilus）及びゲオバチルス属細菌を含むコンポスト化処理促進材と、コンポスト化処理の対象である有機物とを含有するコンポスト化処理用混合物を用意すること（以下、原料用意工程と称する場合がある）、コンポスト化処理用混合物に対して、７０℃以上の温度条件による一次発酵処理を行うこと（以下、一次発酵処理工程と称する場合がある）とを含み、必要に応じて、他の工程を含む。
【0017】
原料用意工程では、サーマス・サーモフィラス（Thermus thermophilus）とゲオバチルス属細菌とを含むコンポスト化処理促進材と、コンポスト化処理の対象である有機物とを含有するコンポスト化処理用混合物が用意される。コンポスト化処理用混合物は、コンポスト化処理の原料として用いられる。
【0018】
コンポスト化処理の対象である有機物としては、食品廃棄物、汚泥、畜産廃棄物、木質廃棄物等を挙げることができ、生ゴミ、食品加工残渣、油粕、野菜くず、魚粉、屎尿汚泥、下水汚泥、鶏糞、牛糞、豚糞、おがくず、木片、落ち葉等が一般に用いられる。これらは単独で又は２種以上を組み合わせて使用できる。本明細書においてコンポスト化処理の対象である有機物を、有機性廃棄物と称する場合がある。
【0019】
原料用意工程において用いられるコンポスト化処理促進材は、サーマス・サーモフィラス（Thermus thermophilus）とゲオバチルス属細菌とを含む。コンポスト化処理促進材は、これらの微生物のみで構成されていてもよく、高温コンポスト化処理の効率化が損なわれない範囲で、他の微生物も含む微生物叢で構成されていてもよい。
【0020】
サーマス・サーモフィラスは、好気性のグラム陰性菌であり、高度好熱菌と知られている。
ゲオバチルス属細菌は、バチルス属から再分類されたグラム陽性桿菌である。ゲオバチルス属細菌であれば、特に制限はなく、サーマス・サーモフィラスと組み合わせることができる。ゲオバチルス属細菌としては、例えば、ゲオバチルス・アナトリカス（Geobacillus anatolicus）、ゲオバチルス・カウエ（Geobacillus kaue）、ゲオバチルス・カルドプロテオリティカス（Geobacillus caldoproteolyticus）、ゲオバチルス・カルドキシロシリティカス（Geobacillus caldoxylosilyticus）、ゲオバチルス・デビリス（Geobacillus debilis ）、ゲオバチルス・ガーゲンシス（Geobacillus gargensis）、ゲオバチルス・コーストフィラス（Geobacillus kaustophilus）、ゲオバチルス・ステアロサーモフィラス（Geobacillus stearothermophilus）、ゲオバチルス・サーモカテニュロータス（Geobacillus thermocatenulatus ）、ゲオバチルス・サーモデニトリフィカンス（Geobacillus thermodenitrificans）、ゲオバチルス・サーモグルコシダシウス（Geobacillus thermoglucosidasius )、ゲオバチルス・サーモレオボランス（Geobacillus thermoleovorans）、ゲオバチルス・ウラリカス（Geobacillus uralicus）、ゲオバチルス・ウゼネンシス（Geobacillus uzenensis ）、ゲオバチルス・バルカニ（Geobacillus vulcani）などを挙げることができる。
ゲオバチルス属細菌は、バチルス属から再分類されたグラム陽性桿菌である。ゲオバチルス属細菌であれば、特に制限はなく、サーマス・サーモフィラスと組み合わせることができる。ゲオバチルス属細菌としては、例えば、ゲオバチルス・アナトリカス（Geobacillus anatolicus）、ゲオバチルス・カウエ（Geobacillus kaue）、ゲオバチルス・カルドプロテオリティカス（Geobacillus caldoproteolyticus）、ゲオバチルス・カルドキシロシリティカス（Geobacillus caldoxylosilyticus）、ゲオバチルス・デビリス（Geobacillus debilis ）、ゲオバチルス・ガーゲンシス（Geobacillus gargensis）、ゲオバチルス・コーストフィラス（Geobacillus kaustophilus）、ゲオバチルス・ステアロサーモフィラス（Geobacillus stearothermophilus）、ゲオバチルス・サーモカテニュロータス（Geobacillus thermocatenulatus ）、ゲオバチルス・サーモデニトリフィカンス（Geobacillus thermodenitrificans）、ゲオバチルス・サーモグルコシダシウス（Geobacillus thermoglucosidasius )、ゲオバチルス・サーモレオボランス（Geobacillus thermoleovorans）、ゲオバチルス・ウラリカス（Geobacillus uralicus）、ゲオバチルス・ウゼネンシス（Geobacillus uzenensis ）、ゲオバチルス・バルカニ（Geobacillus vulcani）などを挙げることができる。
【0021】
コンポスト化処理促進材がサーマス・サーモフィラス及びゲオバチルス属細菌を「含む」、又はコンポスト化処理促進材においてこれらの細菌が「存在する」とは、それぞれの細菌が分解活性に寄与するために有効な存在量でコンポスト化処理促進材中に存在していることを意味する。分解活性に寄与するために有効な存在量とは、次世代シーケンス（Next Generation Sequence：ＮＧＳ）解析を用いた測定方法で、細菌の存在度（存在比）が、コンポスト化処理促進材における全菌数に対して３％以上、４％以上、５％以上、６％以上、７％以上、８％以上、９％以上、又は１０％以上であることを意味する。
【0022】
コンポスト化処理促進材は、サーマス・サーモフィラスとゲオバチルス属細菌とを、コンポスト化の処理効率の観点から、それぞれの存在比基準で、１：１０～１０：１、１：５～５：１、又は１：２～２：１の比率で含むことができる。
【0023】
本開示の一態様では、サーマス・サーモフィラス（Thermus thermophilus）とゲオバチルス属細菌とを、全菌数に対して合計で２５％以上の存在比で含むコンポスト化処理促進材が提供される。サーマス・サーモフィラスとゲオバチルス属細菌との合計存在比が、全菌数に対して２５％以上、すなわち、全菌数の１／４以上で含むコンポスト化処理促進材は、コンポスト化処理効率がより高い。本開示において、サーマス・サーモフィラスとゲオバチルス属細菌とを、全菌数に対して合計で２５％以上の存在比で含むコンポスト化処理促進材は、高温コンポスト化処理に使用可能なコンポスト化処理促進材であり、特に「高温コンポスト化処理促進材」と称する場合がある。本開示における高温コンポスト化処理促進材は、より効率よく高温コンポスト化処理を行うために良好に使用することができ、また、良好な種菌として利用することができる。
【0024】
コンポスト化処理について「高温」とは、通常のコンポスト化処理において所定期間連続的に適用される温度よりも高い温度を意味し、７０℃付近以上、すなわち６５℃～７５℃の範囲の温度帯と、これよりも高い温度帯とを含む範囲を意味する。
高温コンポスト化処理促進材を用いてコンポスト化処理を行う場合、一次発酵処理工程における温度は、７０℃未満であってもよく、例えば、６５℃以上、又は６８℃以上であってもよい。高温コンポスト化処理促進材は、７０℃以上の温度条件による一次発酵処理用のものであることが好ましく、７０℃～８５℃、又は７０℃～８０℃の温度条件によるコンポスト化処理用であることが更に好ましい。
高温コンポスト化処理促進材を用いてコンポスト化処理を行う場合、一次発酵処理工程における温度は、７０℃未満であってもよく、例えば、６５℃以上、又は６８℃以上であってもよい。高温コンポスト化処理促進材は、７０℃以上の温度条件による一次発酵処理用のものであることが好ましく、７０℃～８５℃、又は７０℃～８０℃の温度条件によるコンポスト化処理用であることが更に好ましい。
【0025】
高温コンポスト化処理促進材におけるサーマス・サーモフィラスとゲオバチルス属細菌との合計の存在比は、コンポスト化処理効率の観点から、２８％以上、３０％以上、３２％以上、３３％以上、又は３４％以上とすることができる。この場合、サーマス・サーモフィラス及びゲオバチルス属細菌は、それぞれ３％以上の存在比で高温コンポスト化処理促進材に含まれることができ、それぞれが独立して、４％以上、５％以上、６％以上、７％以上、８％以上、９％以上、又は１０％以上の存在比で、高温コンポスト化処理促進材に含まれていてもよい。
【0026】
高温コンポスト化処理促進材は、サーマス・サーモフィラスとゲオバチルス属細菌とを、存在比基準で、１：１０～１０：１、１：５～５：１、又は１：２～２：１の比率で含むことができる。
【0027】
コンポスト化処理効率の観点から、本開示の態様は、以下の高温コンポスト化処理促進材を提供することができる：
（１）サーマス・サーモフィラスとゲオバチルス属細菌とを、それぞれ独立して３％以上の存在比であり、また、全菌数に対して合計で２５％以上の存在比で含む；
（２）サーマス・サーモフィラスとゲオバチルス属細菌とを、存在比基準で１：１０～１０：１で、かつ、全菌数に対して合計で２５％以上の存在比で含む；又は、
（３）サーマス・サーモフィラスとゲオバチルス属細菌とを、それぞれ独立して３％以上の存在比であって存在比基準で１：１０～１０：１であり、かつ、全菌数に対して合計で２５％以上の存在比で含む。
（１）サーマス・サーモフィラスとゲオバチルス属細菌とを、それぞれ独立して３％以上の存在比であり、また、全菌数に対して合計で２５％以上の存在比で含む；
（２）サーマス・サーモフィラスとゲオバチルス属細菌とを、存在比基準で１：１０～１０：１で、かつ、全菌数に対して合計で２５％以上の存在比で含む；又は、
（３）サーマス・サーモフィラスとゲオバチルス属細菌とを、それぞれ独立して３％以上の存在比であって存在比基準で１：１０～１０：１であり、かつ、全菌数に対して合計で２５％以上の存在比で含む。
【0028】
上記（１）～（３）の高温コンポスト化処理促進材において、それぞれの存在比は、独立して、４％以上、５％以上、６％以上、７％以上、８％以上、９％以上、又は１０％以上とすることができる。
上記（１）～（３）の高温コンポスト化処理促進材において、存在比基準による比率は、１：５～５：１、又は１：２～２：１とすることができる。
上記（１）～（３）の高温コンポスト化処理促進材において、全菌数に対して合計の存在比は、２８％以上、３０％以上、３２％以上、３３％以上、又は３４％以上とすることができる。
以下、特に断らない限り「コンポスト化処理促進材」について説明する事項は、「高温コンポスト化処理促進材」についても適用される。
上記（１）～（３）の高温コンポスト化処理促進材において、存在比基準による比率は、１：５～５：１、又は１：２～２：１とすることができる。
上記（１）～（３）の高温コンポスト化処理促進材において、全菌数に対して合計の存在比は、２８％以上、３０％以上、３２％以上、３３％以上、又は３４％以上とすることができる。
以下、特に断らない限り「コンポスト化処理促進材」について説明する事項は、「高温コンポスト化処理促進材」についても適用される。
【0029】
コンポスト化処理促進材には、サーマス・サーモフィラス及びゲオバチルス属細菌による高温コンポスト化処理の効率化が損なわれない範囲で、サーマス・サーモフィラス及びゲオバチルス属細菌以外の有機物分解性の微生物が含まれていてもよい。コンポスト化処理促進材が含有し得る他の微生物としては、例えば、バチルス属細菌に属するバチルス・サーモクロアカエ（Bacillus thermocloacae）、バチルス・スファエリカス（Bacillus sphaericus）、及びバチルス・リケニフォルミス（Bacillus licheniformis）；サーモアクチノミセス属放線菌に属するサーモアクチノミセス・ブルガリス（Thermoactinomyces vulgaris）；サーモビフィダ属放線菌に属するサーモビフィダ・フスカ（Thermobifida fusca）等を挙げることができる。なかでも、至適生育温度が、６０℃以上、６５℃以上、又は７０℃以上となる微生物は、コンポスト化処理に寄与することが予測できるためにコンポスト化処理促進材は、これらの微生物を含むことができる。
【0030】
コンポスト化処理促進材は、コンポスト化処理効率の観点から、コンポスト化処理に寄与することが期待できない微生物を、含まない又は、含む場合でもごく少量であることが好ましい。このようなコンポスト化処理に寄与することが期待できない微生物は、高温コンポスト化処理の期間において増殖活性を有すると、サーマス・サーモフィラス及びゲオバチルス属細菌と栄養源の摂取の観点で競合となり得る。
このような高温コンポスト化処理に寄与することが期待できない微生物としては、高温で増殖活性を有し且つ有機物分解活性を有しない微生物、例えば６０℃以上、６５℃以上又は７０℃以上で有機物分解活性を有しない微生物を挙げることができる。本明細書では、高温で増殖活性を有し且つ有機物分解活性を有しない微生物を「高温非活性菌」と称する場合がある。コンポスト化処理促進材に含まれない菌としては、例えば、ウレイバチルス（Ureibacillus）属ＪＤ５株、ウレイバチルス属ＹＷＸ５株；ロドサーマス・マリナス（Rhodothermus marinus）、サーモデルフォバクテリウム・コムネ（Thermodesulfobacterium commune）、サーモトガ・マリチマ（Thermotoga maritima）、アキフェクス・ピロフィラス（Aquifex pyrophilus）、サーモコッカス・バロフィラス（Thermococcus barophilus）、及びピロコッカス・ホリコシイ（Pyrococcus horikoshii）が挙げられる。
このような高温コンポスト化処理に寄与することが期待できない微生物としては、高温で増殖活性を有し且つ有機物分解活性を有しない微生物、例えば６０℃以上、６５℃以上又は７０℃以上で有機物分解活性を有しない微生物を挙げることができる。本明細書では、高温で増殖活性を有し且つ有機物分解活性を有しない微生物を「高温非活性菌」と称する場合がある。コンポスト化処理促進材に含まれない菌としては、例えば、ウレイバチルス（Ureibacillus）属ＪＤ５株、ウレイバチルス属ＹＷＸ５株；ロドサーマス・マリナス（Rhodothermus marinus）、サーモデルフォバクテリウム・コムネ（Thermodesulfobacterium commune）、サーモトガ・マリチマ（Thermotoga maritima）、アキフェクス・ピロフィラス（Aquifex pyrophilus）、サーモコッカス・バロフィラス（Thermococcus barophilus）、及びピロコッカス・ホリコシイ（Pyrococcus horikoshii）が挙げられる。
【0031】
ここで、「微生物を含まない」とは、ＮＧＳ解析による測定方法で存在比が、全菌数に対して１％以下、又は検出不可、あるいはコンポスト化の過程で増殖しないことを意味する。
【0032】
本開示の一態様において、コンポスト化処理促進材は、高温で増殖しない、すなわちサーマス・サーモフィラス及びゲオバチルス属細菌と競合せず、かつ、高温で分解活性を有しない微生物を含むことができる。
【0033】
コンポスト化処理促進材には、微生物の生育を阻害しない範囲で他の成分を含むことができる。このような他の成分としては、コンポスト用に使用可能な担体、吸着剤、包括剤、凝集剤等を挙げることができる。担体としては、例えば、おがくず、稲わら、麦わら、籾殻、木材チップ、生分解性ポリマーの他、パーライト、バーミキュライト、ゼオライト、珪藻土、鹿沼土又はこれらの組み合わせ、タルク、クレー、炭酸カルシウム又はこれらの組み合わせのような鉱物性粉末、ポリビニルアルコールなどの高分子化合物、ザンタンゴム、アルギン酸又はこれらの組み合わせのような天然高分子化合物などが包含される。
【0034】
コンポスト化処理用混合物は、コンポスト化処理促進材及び有機性廃棄物の組み合わせに加えて、他の成分を含むことができる。
コンポスト化処理用混合物に含まれ得る他の成分としては、水分調整用副資材、ｐＨ調整剤、通気性改良材、Ｃ／Ｎ調整材を挙げることができる。
コンポスト化処理用混合物に含まれ得る他の成分としては、水分調整用副資材、ｐＨ調整剤、通気性改良材、Ｃ／Ｎ調整材を挙げることができる。
【0035】
水分調整用副資材は、コンポスト化処理用混合物の水分量を調整するために配合される有機物であり、おがくず、木材チップ等を挙げることができる。
ｐＨ調整剤としては、硫酸、塩酸、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム等を挙げることができる。
通気性改良材としては、おがくず、木材チップ、バーミキュライト、生分解ポリマープラスチック片、剪定枝等を挙げることができる。なお通気性改良材は水分調整用副資材としても存在することができる。
ｐＨ調整剤としては、硫酸、塩酸、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム等を挙げることができる。
通気性改良材としては、おがくず、木材チップ、バーミキュライト、生分解ポリマープラスチック片、剪定枝等を挙げることができる。なお通気性改良材は水分調整用副資材としても存在することができる。
【0036】
コンポスト化処理用混合物は、コンポスト化処理促進材及び有機性廃棄物を含んでいればよく、特に制限はない。効率の観点から、コンポスト化処理用混合物は、コンポスト化処理促進材と有機性廃棄物とを、０．１：９９．９～１：２、１：９９～１：５、又は５：９５～１０：９０の重量比で含むことができる。
【0037】
コンポスト化処理用混合物は、コンポスト化処理促進材と有機物とを混合して得られるものであってもよく、コンポスト化処理促進材及び有機物との混合物として提供されたものであってもよい。コンポスト化処理用混合物を、コンポスト化処理促進材と有機物とを混合して得る場合には、上述した存在比となるように混合比を決定し、決定された混合比に基づいてコンポスト化処理促進材と有機物とを混合することができる。
【0038】
一次発酵処理工程では、コンポスト化処理用混合物に対して、７０℃以上の温度条件による一次発酵処理が行われる。一次発酵処理とは、比較的分解しやすい有機物、例えば炭水化物、タンパク質、脂質、結晶性の低いセルロースなどを分解する処理を意味する。本開示による一次発酵処理工程では、７０℃以上の温度条件で行うことによって、このような有機物は、サーマス・サーモフィラス及びゲオバチルス属細菌を含むコンポスト化処理促進材中の微生物によって効率よく分解される。７０℃以上の温度条件での一次発酵とすることにより、大量の有機性廃棄物の迅速処理が可能であり、省スペース、処理の省エネルギー化、処理の迅速化、病原菌の不活性化又は排除などの利点が得られる。本明細書では、コンポスト化処理開始後のコンポスト化処理用混合物を、単に、「コンポスト化処理物」と称する場合がある。
【0039】
コンポスト化処理用混合物の一次発酵は、処理効率の観点から、比較的大規模な発酵槽を有する装置を用いて行うことが好ましい。例えば、高さ１．５～１．８ｍ、幅２～６ｍ、長さ５０～１００ｍの装置を用いることができるが、これに制限されない。また、一次発酵用の装置は、処理効率の観点から、処理物を攪拌するための攪拌機を備えていることが好ましい。攪拌機を作動させることによって、いわゆる「切り返し」を行うことができ、これにより、好気性微生物による発酵処理の処理効率を上げることができる。
【0040】
一次発酵処理における処理温度は、７０℃以上であればよく、又は７５℃以上とすることができ、かつ、８０℃以下、又は８５℃以下とすることができ、例えば、７０℃～８５℃、又は７０℃～８０℃とすることができる。本明細書における「処理温度」とは、室温から処理を開始した後に、微生物の発酵によって達成される高温域の温度を意味し、一次発酵工程初期において室温から７０℃未満となる時期を排除する意味ではない。一次発酵処理における処理温度は、コンポスト化処理物の温度とすることができ、具体的には発酵槽に収容されているコンポスト化処理物の内部の温度としては、例えば、バイメタル式温度計（石原温度計製作所 １５Ｄ）を用いた測定により得た温度とする。
【0041】
一次発酵処理工程は、処理温度７０℃に達する前に、コンポスト化処理用混合物又はコンポスト化処理物の温度を７０℃に昇温する昇温工程を含むことができる。昇温速度は、用いる発酵装置の大きさ及び構造、コンポスト化処理促進材、コンポスト化処理用混合物又はコンポスト化処理物中の微生物の状態等によって適宜変更することができ、当業者であれば適宜調整できる。上述したような比較的大規模な発酵槽を有する装置（以下、本明細書では大型装置と称する場合がある）を用いる場合、処理効率の観点から、例えば０．２℃／時～２℃／時とすることができる。同様に、大型装置よりも小型のミニリアクターでは、処理効率の観点から、例えば、１℃／時～４℃／時とすることができる。
【0042】
一次発酵処理開始後のコンポスト化処理用混合物の含水率としては、コンポスト化処理促進材によるコンポスト化処理を損なわない範囲であればよく、処理の効率化の観点から、下限値として４０重量％以上、５０重量％以上、又は５５重量％以上とすることができ、上限値として６５重量％以下、７０重量％以下、又は７５重量％以下とすることができる。コンポスト化処理用混合物又はコンポスト化処理物の含水率は、例えば、４０重量％～７５重量％、５０重量％～７０重量％、又は５５重量％～６５重量％とすることができる。コンポスト化処理用混合物又はコンポスト化処理物の含水率は、堆肥用水分計を用いて測定した値をそのまま採用すればよい。
【0043】
一次発酵処理工程におけるコンポスト化処理用混合物のｐＨとしては、コンポスト化処理促進材によるコンポスト化処理を損なわない範囲であればよく、処理の効率化の観点から、ｐＨ５．０～８．５、ｐＨ６．０～７．５、又はｐＨ６．５～７．０とすることができる。
【0044】
一次発酵処理工程では、コンポスト化処理促進材中の微生物の活性、発酵効率等の観点から、コンポスト化処理物に対して通気させることができる。一次発酵処理における通気量は、発酵装置の大きさ等によって異なるが、例えば、発酵効率等の観点から０．０２Ｌ／分／ｋｇ～０．７／分／ｋｇ、０．０４Ｌ／分／ｋｇ～０．７Ｌ／分／ｋｇ、０．１Ｌ／分／ｋｇ～０．６Ｌ／分／ｋｇ、又は０．２Ｌ／分／ｋｇ～０．５Ｌ／分／ｋｇの範囲から適宜選択することができる。大型装置を用いる場合、処理効率の観点から、例えば、０．０２Ｌ／分／ｋｇ～０．４Ｌ／分／ｋｇ、０．０４Ｌ／分／ｋｇ～０．４Ｌ／分／ｋｇ、０．０５Ｌ／分／ｋｇ～０．３Ｌ／分／ｋｇ又は０．１Ｌ／分／ｋｇ～０．３Ｌ／分／ｋｇとすることができる。小型のミニリアクターの場合、処理効率の観点から、例えば、０．３Ｌ／分／ｋｇ～０．７Ｌ／分／ｋｇ、０．３Ｌ／分／ｋｇ～０．６Ｌ／分／ｋｇ、又は０．４Ｌ／分／ｋｇ～０．５Ｌ／分／ｋｇとすることができる。通気量は大型装置の場合にはブロワーのカタログ値を参照すればよく、ミニリアクターの場合にはマスフローメータ等で測定した値とすることができる。
【0045】
一次発酵処理工程では、コンポスト化処理用混合物の過剰な乾燥、過剰な高温、含水率の低下などを回避するために、処理中のコンポスト化処理用混合物に対して散水を行うことができる。
【0046】
一次発酵工程の期間は、処理効率を損なわない範囲で設定可能であり、処理効率の観点から、２０日以上、２５日以上、又は３０日以上とすることができる。一次発酵処理は、活発な有機物分解が終了した時点で終了とすることができ、一般に、３５日以下、４０日以下、又は４５日以下とすることができる。一次発酵工程において７０℃以上の温度条件が維持される期間としては、１０日以上、２０日以上、又は３０日以上とすることができる。これにより、効率よく一次発酵を行い、大量の有機性廃棄物を効率よくコンポスト化することができる。一次発酵工程は、７０℃以上の温度条件による一次発酵処理が実施される限り、７０℃未満の温度となる期間を含むことができる。
ただし発酵の状況に応じて、上述した期間以外も適用可能であり、例えば一次発酵工程が２０日未満であってもよい。
ただし発酵の状況に応じて、上述した期間以外も適用可能であり、例えば一次発酵工程が２０日未満であってもよい。
【0047】
本開示の一態様によれば、コンポストの製造方法は、一次発酵処理後に二次発酵を行うこと、すなわち二次発酵処理工程を含むことができる。二次発酵処理とは、一次発酵処理で分解されなかった難分解性の高分子有機物、例えば、結晶性の高いセルロース、リグニン等を分解する処理を意味する。
二次発酵処理については、特に制限はなく、コンポスト化処理において通常行われる条件をそのまま適用することができる。例えば、温度５０℃～室温（２０～２５℃）、ｐＨ６～８、処理物の含水率４０重量％～１０重量％とすることができる。
二次発酵処理については、特に制限はなく、コンポスト化処理において通常行われる条件をそのまま適用することができる。例えば、温度５０℃～室温（２０～２５℃）、ｐＨ６～８、処理物の含水率４０重量％～１０重量％とすることができる。
【0048】
本コンポストの製造方法によって得られるコンポストは、サーマス・サーモフィラス（Thermus thermophilus）及びゲオバチルス属細菌を、それぞれ、全菌数に対する存在比として少なくとも１０％以上含む。全菌数に対するサーマス・サーモフィラス及びゲオバチルス属細菌のそれぞれの存在量は、上述したように、ＮＧＳ解析によって評価することができる。
【0049】
本開示の一態様によるコンポスト化処理促進材は、単独で、又は他のコンポストの種菌と混合して、コンポスト化処理の種菌として使用することができる。
本開示の一態様によるコンポストは、腐熟度が高く良質の堆肥として使用することができる。
本開示の一態様によるコンポストは、腐熟度が高く良質の堆肥として使用することができる。
【実施例】
【0050】
以下、本開示を実施例にて詳細に説明する。しかしながら、本発明はそれらに何ら限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」又は「％」は重量基準である。
【0051】
［実施例１］
＜高温活性微生物によるコンポスト化＞
（１）有機性廃棄物原料の調製
業種の異なる複数の食品加工工場で発生する食品加工残渣と排水処理汚泥の混合物を原料とし、伐採木から製造した木材チップを水分調整用の副資材としてコンポスト原料に混合した。木材チップはコンポスト化の過程で完全には分解しないので、製品から篩い分けして、次のコンポスト原料に混ぜ合わせる副資材として用いた。混合割合は、原料に対して体積比で１：１から１：１．５とし、混合後の目標水分が６５重量％となるようにした。原料の混合はホイールローダーで実施した。
＜高温活性微生物によるコンポスト化＞
（１）有機性廃棄物原料の調製
業種の異なる複数の食品加工工場で発生する食品加工残渣と排水処理汚泥の混合物を原料とし、伐採木から製造した木材チップを水分調整用の副資材としてコンポスト原料に混合した。木材チップはコンポスト化の過程で完全には分解しないので、製品から篩い分けして、次のコンポスト原料に混ぜ合わせる副資材として用いた。混合割合は、原料に対して体積比で１：１から１：１．５とし、混合後の目標水分が６５重量％となるようにした。原料の混合はホイールローダーで実施した。
【0052】
（２）コンポスト化装置と操作
発酵装置は自走式攪拌装置を備えた横型で、大きさ３ｍ×５０ｍ×２ｍのものを用いた。上述したコンポスト原料をホイールローダーで発酵装置内に投入した。発酵装置内のコンポスト化処理物は一日に一度、自走式切り返し装置により入口から出口まで攪拌及び移送する。一回の切り返しは、二時間半を要する。コンポスト化処理物の過乾燥及び高温を解消するなど、必要に応じて散水も行った。切り返しに伴って、発酵装置入口部にスペースができるので新しいコンポスト原料を投入した。
発酵装置においてコンポスト原料は、入口から出口まで２５日かけて移動する。コンポストサンプルは、装置長さ方向５箇所で採取した。それぞれのサンプルが採取されるまでの装置内での経過日数は、原料が投入されてからのそれぞれ、５日目、９日目、１３日目、１７日目、２１日目に対応し、それぞれのサンプルをＧ－１～Ｇ－５とした。サンプルは堆積物表面から７０ｃｍの深さのところから採取した。
通気のためのパイプは直径１０ｃｍであり、発酵層長さ方向約２．５ｍ間隔で発酵層底面に埋設した。ブロアには（株）アントレット製のルーツブロワを用い、通気速度は０．０４４Ｌ／分／ｋｇコンポスト化処理物で一定とした。
発酵装置は自走式攪拌装置を備えた横型で、大きさ３ｍ×５０ｍ×２ｍのものを用いた。上述したコンポスト原料をホイールローダーで発酵装置内に投入した。発酵装置内のコンポスト化処理物は一日に一度、自走式切り返し装置により入口から出口まで攪拌及び移送する。一回の切り返しは、二時間半を要する。コンポスト化処理物の過乾燥及び高温を解消するなど、必要に応じて散水も行った。切り返しに伴って、発酵装置入口部にスペースができるので新しいコンポスト原料を投入した。
発酵装置においてコンポスト原料は、入口から出口まで２５日かけて移動する。コンポストサンプルは、装置長さ方向５箇所で採取した。それぞれのサンプルが採取されるまでの装置内での経過日数は、原料が投入されてからのそれぞれ、５日目、９日目、１３日目、１７日目、２１日目に対応し、それぞれのサンプルをＧ－１～Ｇ－５とした。サンプルは堆積物表面から７０ｃｍの深さのところから採取した。
通気のためのパイプは直径１０ｃｍであり、発酵層長さ方向約２．５ｍ間隔で発酵層底面に埋設した。ブロアには（株）アントレット製のルーツブロワを用い、通気速度は０．０４４Ｌ／分／ｋｇコンポスト化処理物で一定とした。
【0053】
発酵装置内のサンプリング位置における堆積層７０ｃｍ深さにおける水分、温度、酸素濃度を一日に一度測定した。含水率については、発酵層の７０ｃｍ深さに、堆肥用水分計（（株）竹村電機製作所、Ｍ４３２－１４００Ｇ）を挿入して測定した。また、温度は、バイメタル式温度計（（有）石原温度計製作所、１５Ｄ）を挿入して測定した。なお、酸素濃度については、コンポストサンプル採取時に測定用プローブを７０ｃｍ深さに挿入し、吸気した後、酸素濃度計（理研計器（株）、ポータブルガスモニターＧＸ－８０００ ＴＹＰＥＯ２）に導いて定量した。
【0054】
（３）コンポスト化の確認
採取したコンポストサンプルに蒸留水を重量比で１：１０（コンポストサンプル：蒸留水）となるように添加し、十分に攪拌して均一な懸濁液にした。懸濁液を静置し上澄みのｐＨをｐＨメータで測定した。また、同時に電気伝導度を、電気伝導度計（ＨＯＲＩＢＡ ＣＯＮＤ ＭＥＴＥＲ ＥＳ－７１）で測定した。
コンポストの質的な変化は発芽インデックス（ＧＩ）により定量した。発芽インデックスの測定はＺｕｃｃｏｎｉらの方法に準拠した（Zucconi, F., Forte, M., Monoaco, A., deBertoldi, M., Biological evaluation of compost maturity, BioCycle, July/August, 27-29 (1981)）。コンポストサンプル１０ｇに１００ｍｌの蒸留水を加え、攪拌の後、ろ紙にてろ過し、ろ液２．５ｍｌをシャーレに入れて、１２粒の小松菜の種子を播種した。実験は３連で行った。２７℃、暗条件で５日間栽培した後に、発芽個体数を計数し、発芽根の長さを計測した。比較のために蒸留水を用いた実験を行い、Ｚｕｃｃｏｎｉらの提案による数式で発芽インデックス（ＧＩ）を計算した。
上記で得られた大型実用規模のコンポスト化における、層内温度、酸素濃度、ｐＨ、水分、ＥＣ（電気伝導度）、及びＧＩの経時変化を表１に示す。
採取したコンポストサンプルに蒸留水を重量比で１：１０（コンポストサンプル：蒸留水）となるように添加し、十分に攪拌して均一な懸濁液にした。懸濁液を静置し上澄みのｐＨをｐＨメータで測定した。また、同時に電気伝導度を、電気伝導度計（ＨＯＲＩＢＡ ＣＯＮＤ ＭＥＴＥＲ ＥＳ－７１）で測定した。
コンポストの質的な変化は発芽インデックス（ＧＩ）により定量した。発芽インデックスの測定はＺｕｃｃｏｎｉらの方法に準拠した（Zucconi, F., Forte, M., Monoaco, A., deBertoldi, M., Biological evaluation of compost maturity, BioCycle, July/August, 27-29 (1981)）。コンポストサンプル１０ｇに１００ｍｌの蒸留水を加え、攪拌の後、ろ紙にてろ過し、ろ液２．５ｍｌをシャーレに入れて、１２粒の小松菜の種子を播種した。実験は３連で行った。２７℃、暗条件で５日間栽培した後に、発芽個体数を計数し、発芽根の長さを計測した。比較のために蒸留水を用いた実験を行い、Ｚｕｃｃｏｎｉらの提案による数式で発芽インデックス（ＧＩ）を計算した。
上記で得られた大型実用規模のコンポスト化における、層内温度、酸素濃度、ｐＨ、水分、ＥＣ（電気伝導度）、及びＧＩの経時変化を表１に示す。
【0055】
【表1】
【0056】
表１に示されるように、温度は、コンポスト化５日経過後までに６０℃に達し、その後７０℃付近以上の高温をコンポスト化終了まで維持した。酸素濃度については、コンポスト化５日経過後にほとんど残存する酸素がなくなり、一時的に酸素が不足する状態になったが、その後は酸素濃度が上昇し、十分な好気条件が保たれていたことがわかる。
ｐＨについては、コンポスト化１３日を除いて弱酸性から中性付近のコンポスト微生物の活性に適した値に維持されていた。水分については、コンポスト化初期に含水率７０％以上とやや高めになっているが、その後低下して６５％程度の値に収束しており、微生物の活性を高く保つのに適した水分値であったことがわかる。ＥＣは、２から一旦増加し３．５付近の値となるが、コンポスト化進行とともに再び低下して、１．５付近の値となった。
ｐＨについては、コンポスト化１３日を除いて弱酸性から中性付近のコンポスト微生物の活性に適した値に維持されていた。水分については、コンポスト化初期に含水率７０％以上とやや高めになっているが、その後低下して６５％程度の値に収束しており、微生物の活性を高く保つのに適した水分値であったことがわかる。ＥＣは、２から一旦増加し３．５付近の値となるが、コンポスト化進行とともに再び低下して、１．５付近の値となった。
【0057】
原料中のＥＣ値が低いことによって、原料中の食塩濃度が低いコンポスト化に適した原料であったことがわかる。発芽インデックスはコンポスト化中期以降には１００％付近の値となった。発芽インデックスは、未熟コンポストによる植物生育への障害を検定するものである。発芽インデックスの値が大きいときには阻害が小さい、そして１００％であることは、阻害の程度が蒸留水とほとんど変わらない、すなわち、未熟コンポストによる阻害がないことを示している。
以上の結果は、７０℃以上のコンポスト化処理物に高温活性微生物群が存在しており、これらの微生物群によって、大型実用規模のコンポスト化においても良好なコンポスト化が実施できることを裏付けている。
以上の結果は、７０℃以上のコンポスト化処理物に高温活性微生物群が存在しており、これらの微生物群によって、大型実用規模のコンポスト化においても良好なコンポスト化が実施できることを裏付けている。
【0058】
［実施例２］
＜高温活性微生物の確認＞
（１）コンポストサンプル中の微生物のＮＧＳ解析
コンポスト化開始から、５日目、９日目、１３日目、１７日目及び２１日目の処理物をそれぞれＧ－１～Ｇ－５として採取し、コンポストサンプルとした（表１参照）。
採取されたコンポストサンプル０．２ｇからＤＮＡ抽出キット「Isoil for Beads Beating」（(株)ニッポンジーン）を用いてＤＮＡを抽出した。抽出されたバクテリアのＤＮＡについて、その１６Ｓ ｒＲＮＡの一部（Ｖ３、Ｖ４領域）を含む領域を用いてＰＣＲで増幅した。ＰＣＲ増幅に用いた試薬は２．５μＬの１０×EX Taq buffer（Takara Bio Inc., Otsu, Japan）、２μＬの２．５ｍＭ ｄＮＴＰｓ（Takara Bio Inc., Otsu, Japan）、０．６２５ＵのTakaRa EX TaqTM HS (RR006A,Takara Bio Inc., Otsu, Japan)、０．２μＭとなるプライマーＦ（配列番号１）及びプライマーＲ(配列番号２）と、１μＬのテンプレートとを、全量が２５μＬとなるように超純水中で混合した。プライマーＦ及びＲの配列と増幅条件をそれぞれ表２にて示す。ＰＣＲ増幅にはTaKaRa PCR Thermal Cycler Dice（登録商標）Standard（TP600，タカラバイオ(株)）を用いた。ＰＣＲにより目的配列が増幅されたことを確認するために、ＰＣＲ増幅物を１．０×Ｔｒｉｓ－ｂｏｒａｔｅ－ＥＤＴＡ（ＴＢＥ）アガロースゲル（寒天濃度２重量％）を用いて電気泳動した。
＜高温活性微生物の確認＞
（１）コンポストサンプル中の微生物のＮＧＳ解析
コンポスト化開始から、５日目、９日目、１３日目、１７日目及び２１日目の処理物をそれぞれＧ－１～Ｇ－５として採取し、コンポストサンプルとした（表１参照）。
採取されたコンポストサンプル０．２ｇからＤＮＡ抽出キット「Isoil for Beads Beating」（(株)ニッポンジーン）を用いてＤＮＡを抽出した。抽出されたバクテリアのＤＮＡについて、その１６Ｓ ｒＲＮＡの一部（Ｖ３、Ｖ４領域）を含む領域を用いてＰＣＲで増幅した。ＰＣＲ増幅に用いた試薬は２．５μＬの１０×EX Taq buffer（Takara Bio Inc., Otsu, Japan）、２μＬの２．５ｍＭ ｄＮＴＰｓ（Takara Bio Inc., Otsu, Japan）、０．６２５ＵのTakaRa EX TaqTM HS (RR006A,Takara Bio Inc., Otsu, Japan)、０．２μＭとなるプライマーＦ（配列番号１）及びプライマーＲ(配列番号２）と、１μＬのテンプレートとを、全量が２５μＬとなるように超純水中で混合した。プライマーＦ及びＲの配列と増幅条件をそれぞれ表２にて示す。ＰＣＲ増幅にはTaKaRa PCR Thermal Cycler Dice（登録商標）Standard（TP600，タカラバイオ(株)）を用いた。ＰＣＲにより目的配列が増幅されたことを確認するために、ＰＣＲ増幅物を１．０×Ｔｒｉｓ－ｂｏｒａｔｅ－ＥＤＴＡ（ＴＢＥ）アガロースゲル（寒天濃度２重量％）を用いて電気泳動した。
【0059】
【表2】
【0060】
引き続いて、増幅したＰＣＲ産物をAMPure XP bead((株)ベックマン・コールスター)を用いて、サンプル内に含まれる不純物を取り除いた。精製したＰＣＲ産物に対して、Nextera XT Index kit(Illumina, USA)インデックスプライマーをライゲーションさせた（表３参照）。ＰＣＲ増幅に用いた試薬は５μＬの１０×EX Taq buffer（Takara Bio Inc., Otsu, Japan）、４μＬの２．５ｍＭ ｄＮＴＰｓ（Takara Bio Inc., Otsu, Japan,）、１．２５ＵのTakaRa EX TaqTM HS (RR006A,Takara Bio Inc., Otsu, Japan)、５μＬのNextera XT Index Primer 1 (N7xx)、５μＬのNextera XT Index Primer 2(S5xx)そして１μＬのテンプレートを、全量が５０μＬとなるように超純水中で混合した。ＰＣＲの増幅条件は上記と同じ（表１参照）。その後、ＰＣＲ産物を（株）北海道システムサイエンスに送付し、塩基配列を決定した。
【0061】
【表3】
【0062】
得られた塩基配列データの解析はソフトウェアパッケージであるQuantitative Insights Into Microbial Ecology (QIIME),ver 1.9.1 (Caporaso et al., QIIME allows analysis of high-throughput community sequencing data, 7，335-336 (2010))を用いて行った。アダプター配列を取り除き、フォワードとリバースそれぞれのプライマーから読み取った塩基配列（約３００ｂｐ）をアラインメントした後に配列を補完し、約４６５ｂｐの塩基配列にした。その後、１６ＳｒＲＮＡシーケンスデータを９７％の閾値でＯＴＵ解析し、バクテリア分類群に振り分け、微生物叢の構成を得た。結果を表４に示す。
【0063】
微生物叢としては、Ｇ－１ではバチルス属細菌が主要な細菌であったが、発酵が進むにしたがってゲオバチルス属細菌、「４科以外のバチラレス目（Bacillales）」に属する細菌、サーマス・サーモフィラスの存在比が比較的高まることがわかった。なお、「４科以外のバチラレス目」とは、バチラレス目のうち、ゲオバチルス属細菌及びバチルス属細菌以外のバチラシエ（Bacillaceae）科、パニバチラシエ（Paenibacillaceae）科、プラノコッカシエ（Planococcaceae）科並びにスポロラクトバチラシエ（Sporolactobacillaceae）科を除く細菌を示す。また、「その他」とは、ゲオバチルス属細菌、バチルス属細菌、４科以外のバチラレス目細菌およびサーマス・サーモフィラス以外の細菌を示している。
なお、表４において、微生物量は、対象菌の全菌数に対する割合×１００（％）として示した。
なお、表４において、微生物量は、対象菌の全菌数に対する割合×１００（％）として示した。
【0064】
【表4】
【0065】
その結果、表４に示されるように、コンポストサンプルＧ－２からＧ－５において、ゲオバチルス属細菌の存在が確認でき、また、Ｇ－３、Ｇ－４及びＧ－５において、サーマス・サーモフィラスとゲオバチルス属細菌が充分量存在していることが確認できた。
表１に示されるように、Ｇ－２～Ｇ－５のコンポストサンプルは、いずれも７０℃以上の環境にあり、また、良質なコンポストが得られていることから、ゲオバチルス属細菌とサーマス・サーモフィラスが、良好なコンポスト化に寄与していることが示唆された。
なお、Ｇ－１～Ｇ－５のいずれにも、好塩菌は検出されなかった。
表１に示されるように、Ｇ－２～Ｇ－５のコンポストサンプルは、いずれも７０℃以上の環境にあり、また、良質なコンポストが得られていることから、ゲオバチルス属細菌とサーマス・サーモフィラスが、良好なコンポスト化に寄与していることが示唆された。
なお、Ｇ－１～Ｇ－５のいずれにも、好塩菌は検出されなかった。
【0066】
（２）高温活性微生物群に含まれる微生物の確認
生ごみを模擬する原料としてラビットフードを使用した。ラビットフードに通気性改良材であるおがくずを混合し、種菌を添加して、コンポスト化処理用混合物とした。混合割合は、ラビットフード：おがくず：種菌として、乾燥重量比で１０：９：１とした。
生ごみを模擬する原料としてラビットフードを使用した。ラビットフードに通気性改良材であるおがくずを混合し、種菌を添加して、コンポスト化処理用混合物とした。混合割合は、ラビットフード：おがくず：種菌として、乾燥重量比で１０：９：１とした。
【0067】
種菌としては、コンポストサンプルＧ－１、Ｇ－２、Ｇ－３、Ｇ－４、及びＧ－５に加えて、市販の堆肥（以下、微生物資材ＣＭと称する）及び培養菌株接種サンプルを用いた。培養菌株としては、サーマス・サーモフィラスＨＢ８（Thermus thermophilus HB8、ＪＣＭ１０９４１)、サーマス・サーモフィラスＴＭＹ（Thermus thermophilus TMY、ＪＣＭ１０６６８)、及びゲオバチルス・ステアロサーモフィラスＪＣＭ２５０１（Geobacillus stearothermophilus JCM 2501）を使用した。以下、サーマス・サーモフィラスＨＢ８を「ＨＢ８株」、サーマス・サーモフィラスＴＭＹを「ＴＭＹ株」、ゲオバチルス・ステアロサーモフィラスＪＣＭ２５０１を「ＪＣＭ２５０１株」と称する。ＨＢ８株、ＴＭＹ株及びＪＣＭ２５０１株は、いずれも、国立研究開発法人 理化学研究所 バイオリソースセンターから分譲を受けた。これらの菌株は、それぞれ純粋培養し、表５にしたがって約１０８ＣＦＵ／ｇ－乾燥重量の濃度になるように各コンポストサンプル（Ｇ－１～Ｇ－５）並びにＣＭに接種して、種菌とした。
これらの種菌を用いて、１１種類のコンポスト化処理用混合物、試料Ａ～Ｋを得た。各試料の組成を表５及び表６に示す。表５では、「／」の左右の微生物を双方とも使用したことを意味する。
これらの種菌を用いて、１１種類のコンポスト化処理用混合物、試料Ａ～Ｋを得た。各試料の組成を表５及び表６に示す。表５では、「／」の左右の微生物を双方とも使用したことを意味する。
【0068】
【表5】
【0069】
【表6】
【0070】
表６に示されるように、ＣＭ中のゲオバチルス属細菌、サーマス・サーモフィラスは極めて低い存在比であった。また、本来、サーマス・サーモフィラスの存在比が１．３％程度であったＧ－２は、ＨＢ８株を接種することで、存在比が１７．８％に上昇した。また、ＣＭ中にＨＢ１株、ＪＣＭ２５０１株を接種することで、サーマス・サーモフィラス及びゲオバチルス属細菌はいずれも１０％以上の高い存在比となった。
【0071】
上述した１１種の処理用混合物のｐＨを、それぞれ、消石灰を用いて８．５に調整し、更に、蒸留水を加えることで処理用混合物の含水率を６０％とした。ｐＨ及び含水率を調整した後の処理用混合物を、ミニリアクターを用いてコンポスト化処理を行い、処理物を得た。
ミニリアクターは、次のような構成とした。リアクター本体は、パイレックス（登録商標）ガラス製の円筒（直径４５ｍｍ×深さ１００ｍｍ）とし、円筒の上部と下部には、通気のためのガラス管を挿入したシリコンゴム栓を取り付けた。試料Ａ～Ｋをリアクターに入れ、リアクター本体を温度制御のためにインキュベータ中に設置した。通気する空気は、最初にＮａＯＨ水溶液を含んだ炭酸ガストラップに導き、炭酸ガスを取り除いた後、バブラーを通過させて水蒸気で飽和させ、リアクターに導いた。通気速度は試料１ｋｇあたり０．４５８Ｌ／分を維持した。この通気速度は、リアクター内部を好気条件に維持するために十分であることが確かめられている。
ミニリアクターは、次のような構成とした。リアクター本体は、パイレックス（登録商標）ガラス製の円筒（直径４５ｍｍ×深さ１００ｍｍ）とし、円筒の上部と下部には、通気のためのガラス管を挿入したシリコンゴム栓を取り付けた。試料Ａ～Ｋをリアクターに入れ、リアクター本体を温度制御のためにインキュベータ中に設置した。通気する空気は、最初にＮａＯＨ水溶液を含んだ炭酸ガストラップに導き、炭酸ガスを取り除いた後、バブラーを通過させて水蒸気で飽和させ、リアクターに導いた。通気速度は試料１ｋｇあたり０．４５８Ｌ／分を維持した。この通気速度は、リアクター内部を好気条件に維持するために十分であることが確かめられている。
【0072】
コンポスト化温度は、３０℃から７０℃まで２．５℃/ｈの速度で昇温させた。その後コンポスト化温度を７０℃一定に維持しながら、５日間のコンポスト化処理を実施した。これは、大規模装置を用いた場合の１０～２０日間のコンポスト化処理に相当する。リアクターからの排出ガスは５Ｌのポリビニルフルオライド製テドラー（登録商標、以下、省略）バッグ（近江オドエアーサービス(株)）に回収した。テドラーバッグは２４時間ごとに交換して、収集されたガスの体積を測定するとともに、炭酸ガス濃度を北川式ガス検知管（光明理化学工業(株)）で定量し、２４時間毎の炭酸ガス発生量を一日当たりの炭酸ガス発生速度（モル量）として計算した。コンポスト化過程における有機物の均一な分解のために、コンポスト化期間中は２４時間毎に滅菌されたスパーテルでコンポストを混合攪拌した。
【0073】
結果を表７及び図１に示す。なお、図１では、試料Ｆ及びＨを省略した。表７中、促進効果に関する評価は、以下の最大炭酸ガス発生速度に基づく評価とした。
－：２．０×１０-３ｍｏｌ／ｄ以下
±：５．０×１０-３ｍｏｌ／ｄ以下
＋：８．０×１０-３ｍｏｌ／ｄ以下
＋＋：１０．０×１-０３ｍｏｌ／ｄ以下
＋＋＋：１０．０×１０-３ｍｏｌ／ｄ超
－：２．０×１０-３ｍｏｌ／ｄ以下
±：５．０×１０-３ｍｏｌ／ｄ以下
＋：８．０×１０-３ｍｏｌ／ｄ以下
＋＋：１０．０×１-０３ｍｏｌ／ｄ以下
＋＋＋：１０．０×１０-３ｍｏｌ／ｄ超
【0074】
【表7】
【0075】
表７及び図１に示されるように、試料Ｆ～Ｈは、実施例１で得られたコンポストサンプルのみで有機物分解が促進された。このことから、コンポストサンプルＧ－３、Ｇ－４及びＧ－５には、促進効果の高い微生物が含まれていたことがわかる。これに対して、コンポストサンプルＧ－１のみの試料Ａと、市販の微生物資材ＣＭのみの試料Ｉでは、促進効果が見られなかった。また、サーマス・サーモフィラスの存在比が３％未満であり、さらにサーマス・サーモフィラスとゲオバチルス属細菌との合計の存在比が２５％に満たないＧ－２のみの試料Ｃでは、良好な促進効果が認められなかった。
【0076】
更に、コンポストサンプルＧ－１にサーマス・サーモフィラスＨＢ８を添加した試料Ｂと、ゲオバチルス属細菌の存在比が比較的高いコンポストサンプルＧ－２にサーマス・サーモフィラスＨＢ８を添加した試料Ｄ及びサーマス・サーモフィラスＴＭＹを添加した試料Ｅの促進効果を比較すると、試料Ｄ及びＥの促進効果が格段に高いことがわかる。
表４～表７のこれらの結果から、サーマス・サーモフィラスが有機物分解の促進に有効な微生物であり、サーマス・サーモフィラスに加えてゲオバチルス属細菌が充分に存在すると、分解促進効果が飛躍的に大きくなることがわかる。このことは、試料Ｉ～Ｋからも確認できる。
表４～表７のこれらの結果から、サーマス・サーモフィラスが有機物分解の促進に有効な微生物であり、サーマス・サーモフィラスに加えてゲオバチルス属細菌が充分に存在すると、分解促進効果が飛躍的に大きくなることがわかる。このことは、試料Ｉ～Ｋからも確認できる。
【0077】
なお、コンポストサンプルＧ－２のみの試料Ｂと、市販の微生物資材ＣＭのみの試料Ｉの結果から、上述した４科以外のバチラレス目に属する細菌及びバチルス属細菌の単独による又は組み合わせによる有機物の分解促進効果は小さいことが示された。
【0078】
上記で得られた試料Ｄ～Ｈ、Ｋ、特にＧ－３～Ｇ－５を種菌として用いて、実施例１で使用した大型実用規模の発酵装置によるコンポスト化処理を行うことができる。
例えば、Ｇ－３～Ｇ－５それぞれと有機性廃棄物とを１：１９の重量比で混合して、それぞれの高温コンポスト化処理混合物を得る。得られた高温コンポスト化処理混合物に対して、７０℃以上の温度を例えば４日以上維持する一次発酵処理を行う。得られた一次発酵処理物を、種菌として再利用することができ、あるいは、二次発酵処理に供することができる。本二次発酵処理後に、コンポストが得られる。得られたコンポストに対して発芽インデックスによる評価を行うと、良好なコンポストであることが確認できる。
例えば、Ｇ－３～Ｇ－５それぞれと有機性廃棄物とを１：１９の重量比で混合して、それぞれの高温コンポスト化処理混合物を得る。得られた高温コンポスト化処理混合物に対して、７０℃以上の温度を例えば４日以上維持する一次発酵処理を行う。得られた一次発酵処理物を、種菌として再利用することができ、あるいは、二次発酵処理に供することができる。本二次発酵処理後に、コンポストが得られる。得られたコンポストに対して発芽インデックスによる評価を行うと、良好なコンポストであることが確認できる。
【0079】
このように、サーマス・サーモフィラスとゲオバチルス属細菌との組み合わせは、コンポスト化の種菌として、またコンポスト化処理促進材として有効であり、この組み合わせを含むコンポスト化処理用混合物を用いることによって、高温で効率よくコンポストを製造することができる。得られたコンポストは、完熟度が高く、また、サーマス・サーモフィラスとゲオバチルス属細菌とをそれぞれ１０％以上の存在比で含有するものであることが確認できる。
【図1】
【配列表】