Transcript Chemical_recycle_with_plastic_bags

自然界の食物連鎖
生
産
者
（
植
物
）
第
１
次
消
費
者
（
草
食
動
物
）
第
２
次
消
費
者
（
小
型
肉
食
動
物
）
分解者（微生物）
都市の食物連鎖
第
３
次
消
費
者
（
大
型
肉
食
動
物
）
化
石
資
源
生
産
者
（
農
水
畜
産
業
）
ハ
ー
ド
産
業
（
第
２
次
産
業
）
ソ
フ
ト
産
業
（
第
３
次
産
業
）
分解者（静脈産業）
廃 棄
ケミカルリサイクルについて
「グリーンプラスチックのケミカルリサイクル」
‐都市の食物連鎖‐
2001年北九州博覧祭会場の生ゴミからつくられた
ポリ乳酸ペレット
発酵
生ゴミ糖化液からポリ乳酸の生産フロー図
ここがデンプン糖化液
に変われば通常の
ポリ乳酸生産
生ゴミ糖化液
100 kg
重合
乳酸発酵
15 Mcal
5 kg
精製
残渣
固液分離
水
65 kg
95 kg
（飼料添加物）
19 Mcal
アンモニア
濃縮
30 kg
3 kg
エステル化
残渣
（リン資源）
10 Mcal
蒸留
ブタノ－ル
ゴミ焼却
排熱
8 Mcal
8 kg
90% 乳酸
加水分解
ラクチド
重合
10 Mcal
10 Mcal
ポリ乳酸
72Mcal/5=14.4Mcal/kgPL
5 kg
L-Lactic acid
D-Lactic acid
鏡
L
CH3CH(OH)COOH
D
OH
H
C
乳酸（Lactic acid）
COOH
CH3
ポリ乳酸の立体構造と光学活性
Poly-L-Lactic acid
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
D
L
L
Poly-DL-Lactic Acid
D
L
D
L
ポリ乳酸の特徴（バイオマス由来に加えて）
◎透明度が高い
◎引っ張り強度が高い
◎ガラス転移点と融点が高い
ポリスチレンに似ている
◎生分解性がある
◎加水分解や熱分解が容易
ケミカルリサイクルの可能性
10％アンモニア水
ポリ乳酸
ポリエチレン
アンモニアによるポリ乳酸の分解
80℃に加温し攪拌
2時間後
ポリ乳酸の化学リサイクル
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
汎用プラスチック
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
D,L-
O
O
D.D-
O
OH
回収樹脂
etc
アルカリとアルカリ土類金属の効果
1wt% Heating rate: 5℃ min-1
1
PLLA -H
0.8
C aC O 3
0.6
w
C aO
M gO
0.4
0.2
0
200
250
300
T (℃)
350
400
課題： 効率的分解とラセミ化制御
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
Kinetics
Parameters
Control of
Racemization
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
L,L
meso
D,D
etc.
PLLA-Ca によるラセミ化の制御
meso-lactide
L,L/D,D-lactide
60~200℃
60~250℃
60~320℃
60~360℃
TICs of PLLA-Ca pyrolysis products produced from 60˚C to different temperature
PLLA-Caによるラセミ化の制御
Temperature ( C)
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Ratio (%)
Amount
Ratio (%)
200
-22
5
225
-25
0
250
-28
0
280
-30
0
300
-32
0
320
-34
0
340
-36
0
0.2
0.18
0.16
0.14
0.12
0.1
0.08
0.06
0.04
0.02
0
60200
Amount
PLLA： Mn 118000
PLLA-Caによるラセミ化の制御
250˚C isothermal degradation
meso-lactide
L,L/D,D-lactide
30sec
60sec
120sec
300sec
600sec
Mgの効果
電気陰性度
アルカリ性
分解温度の低減効果
低温ラセミ化反応
連鎖反応の開始

Mg ＞
Mg ＜
Mg ＜
Mg ＜
Mg ≓
Ca
Ca
Ca
Ca
Ca
PLLA-Caの初期段階の選択的ラセミ化領域の低減

Mgの分解プロセスへの効果
選択的ラセミ化 L-lactide
ラセミ化
1
0.8
CaO
MgO
PLLA-H
w
0.6
0.4
0.2
0
150
200
250
T (℃)
300
350
400
Heating rate: 5°C min-1
Temperature range/℃
290-300
280-290
270-280
260-270
250-260
240-250
230-240
220-230
210-220
200-210
20
190-200
180-190
60-180
Amount of meso-lactide
25
amount
ratio
15
10
5
0
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Ratio of meso-lactide
マグネシウムによるラセミ化制御
PLLA+MgO，金属含有率 5%，He，60~270℃，10℃／min
マグネシウムによる熱分解生成物
金属含有率 5%，He，60~270℃，10℃／min
80
MgO
70
CaO
Relative Intensity
60
50
40
30
20
10
0
0
5
10
15
20
25
Retention Time(min)
30
35
40
昇温+アィソサーマル熱分解によるラセミ化
Yield (%)
80
PLLA+MgO(5%)
RT～220℃ Heating
 220℃ isothermal
pyrolysis
Yield up to 60% after
4h, while racemization
at low level
60

40
20
0
100
Content (%)
80
L,L-lactide
60
meso-lactide
40
D,D-lactide
20
0
0
1
2
Time (h)
3
4
低温でのラセミ化メカニズム(カルシウム)
O
+
Ca
O
CH3
C
H
H
O
CH3
C
H
O
C
O
C
C
O
lower temperature
C
CH3 O
O
O
CH3
C
H
O
C
Ca+
O-
CH3
C
H
C
O
+
O
C
H
C
CH3 O
meso-lactide
MgOによる熱分解メカニズム
H
CH2
O
H
O
X
O
O
O
O
O
O
Mg
O
Mg
O
Mg
X
O
O
O
O
O
+
O
O-
O
X
OH Mg O Mg
O
O
O
O
OH
O
O2Mg2+
O
Main reaction
O
O
O
O
O
O
O-
OHMg2+
No attack from
Magnesium ion
No formation of end
Magnesium salt structure
No racemization at low
temperature

Formation of alkyloxy
anion at high temperature
Back-biting
depolymerization
Formation of L,L-lactide

日
場
時 平成15年5月17日（土）
所 九州工業大学情報工学部２２０１講義室
アンケートにも
ご協力を
世界初の
社会実験です！
プラスチック
業者さんへ
レジ袋は無料配布
ポリ乳
酸製袋
環境にやさしい
ポリ乳酸レジ袋
使用
持参いた
たければ
ポリ乳
酸製袋 5円提供
社会実験イメージ図
主催：いいづか環境市民会議、九州工業大学、近畿大学九州工学部
協力：株式会社麻生飯塚病院、麻生芳雄商事株式会社
（この社会実験はいいづか環境市民会議と連携し、平成14年度文部科学省生活者ニーズ対応研究の一環として実施されました）
回収レジ袋のメタノール分解
今回レジ袋をメタノール分解する
メタノール
（沸点65℃）
乳酸メチル
（沸点144℃）
コハク酸ジメチル （沸点195℃）
1，4ブタンジオール （沸点232℃）
レジ袋の需要：全国で年間400億～600億枚
プラスチック量として年12万トン～18万トン
レジ袋を突破口としてプラスチックの
ケミカルリサイクルを認知させる。
蒸留操作で分離可能
最後は農業用マルチやコンポストバック
として生分解性を利用する
ポリ乳酸製レジ袋
社会実験ポスター
日付
レジ袋回収結果
ポリ乳酸製レジ袋回収数
450
400
回収数
350
回収数
2月1日
70
2月2日
116
2月3日
140
2月4日
244
2月5日
190
2月6日
275
2月7日
264
2月8日
246
2月9日
274
2月10日
225
300
2月11日
283
250
2月12日
277
2月13日
354
2月14日
335
2月15日
279
100
2月16日
259
50
2月17日
290
2月18日
345
2月19日
243
2月20日
318
2月21日
294
2月22日
251
2月23日
144
2月24日
193
2月25日
177
2月26日
236
2月27日
96
2月28日
400
200
150
0
2003/2/1
2003/2/6
2003/2/11
2003/2/16
日付
2003/2/21
2003/2/26
合計
6818
デポジット制（預かり金制）への協力
0%
20%
40%
60%
209
80%
88
100%
36
n=333
協力できる 協力できない その他
全体の比率との比較
協力できる
（緑字は特に差がある）
高い
低い
40代、50代、見舞い・付き添
い、利用頻度その他
10代、20代、病院関係者
協力できない 10代、20代、病院関係者
入院患者、見舞い・付き添い
その他
女性
男性、入院患者
レジ袋持参時の対応
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
預かり金を返却
147
ポイントが付く
79
15
レジ袋の新品と交換
その他
80%
複数回答可
6
n=209
全体の比率との比較
（緑字は特に差がある）
高い
低い
預かり金を返却
入院患者、週1回程度
10代、はじめて
ポイントが付く
病院関係者、月2～3回程度 60代、70代、月1回程度
レジ袋の新品と交換
80代、はじめて
その他
60代、外来患者、属性その
他
20代
循環型プラスチック（ポリ乳酸）製品の化学リサイクル実証社会研究
レジ袋回収社会実験
（若松商店街・飯塚市で実施）
生ゴミ
循環型社会の実現
糖化
廃棄プラスチック
（ポリ乳酸）
「食品ゴミからの糖の製造方法」
O
（特願２０００－311373)
O
ポリ乳酸製品
O
「ゴミの減量方法」
O
LLラクチド
（特願２００1－12579)
熱分解
都市ゴミの生分解性プラスチック化
実証試験施設
（北九州エコタウン実証研究エリア）
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
「ラクチドの製造方法」
（特願２００２－１２４３７５)
加水分解
アルコール分解
生ゴミ起源のポリ乳酸
乳酸発酵
（生分解性プラスチック）
押出成型機
課題
モノマー液濃縮
精製乳酸
乳酸の精製
糖化液
生ごみ精製乳酸化実証施設
ﾎﾃﾙ
食品加工工場
アンモニア
ｺﾝﾋﾞﾆ
精
製
糖
液
課題
疑似移動層
クロマト分離装置
固形分除去
回収アンモニア
回収ブタノール
アミラーゼ
破砕機
生ごみ
食品生ごみ
乳酸菌
糖化液
糖化液
ブタノール
脱ｱﾝﾓﾆｱ液
固液分離機
食品ゴミからの精製乳酸製造フロー
殺菌槽
残渣
発酵槽
凍結濃縮装置
乳酸ﾌﾞﾁﾙ
３５％粗乳酸
糖化槽
蒸留水
プロピオン酸菌
脱ｱﾝﾓﾆｱ缶
ｴｽﾃﾙ化缶
残渣
乳酸ﾌﾞﾁﾙ
蒸留缶
残渣
９０
加水分解缶 ％
精
製
残渣
乳
酸
（異島電設（株）と九工大の共同開発）
「凍結融解による濃縮物の
製造方法及び製造装置」
（特願２００1－12579)
回収ポリ乳酸製品からの再生ポリ乳酸製造事業の事業性評価
年１万トン （３０トン/日） アルコール分解＋精留＋重合
支 出
ポリ乳酸製品粉砕物買取価格：3万円/トン×１万トン＝3億円
製造エネルギー：10Gcal/トン×1万トン＝100Tcal
→1Gcal/トン-蒸気×100,000トン-蒸気
→2500円/トン-蒸気×100,000トン＝2.5億円（エコエネルギーから購入）
人件費：5人×４組×700万円＝1.4億円
消耗品費：20,000円×１万トン＝2億円
設備費：50億円→償却5年、年利3％→11.5億円（初年度）
保守費：設備費の5％→2.5億円
小計 22.9億円
管理費＋税金：小計×20％＝4.58億円
合計 27.48億円
収 入
ポリ乳酸の現在最低価格２＄/kg（アメリカの工場蔵出し価格）
→350円/kg（日本までの運賃＋商社の手数料込み）
300円/kg×1000kg/トン×1万トン＝30億円
年1万トンのポリ乳酸製品回収の可能性
レジ袋１枚の重さ5g→そのうち1.5ｇがポリ乳酸
1万トン/（1.5ｇ/枚）＝66億6千万枚
1人年500枚のレジ袋を使うと仮定すると66億6千万枚は
1300万人の人口にあたる（九州の人口）
切符1枚の重さ２ｇ→そのうち1gがポリ乳酸
1万トン/(1g/枚)＝100億枚→2700万枚/日
JR九州、JR西日本、西鉄の1日の発券枚数程度か？
家電品外装材への利用
若松商店街における循環型プラスチック（ポリ乳酸等）製
レジ袋の回収社会実験
袋のデザインは？
袋の回収法は？
実験の周知法は？
お客さんの意識は？
回収袋は売れる？
お客さんへの
インセンティブは？
袋の配布法は？
九州工大
北九市大
近畿大
・回収実験指導
・アンケート指導
・LCA評価
若松商店街
環境テクノス㈱
大学と商店街の
橋渡し
レジ袋の回収社会実験で
・商店街の活性化
・環境啓発活動
・エコタウンとの連携
スーパーAso 飯塚病院店でのレジ袋回収実験での問題点
１．ポリ乳酸・ポリブチルコハク酸レジ袋の無料配布は事業性が低い
２．レジでの袋の回収作業は店側の負担が大きい
消費者へのインセンティブ提供によるレジ袋の有償化の検討
・1枚20円で購入した場合スタンプ5個進呈
（スタンプ５個取得には通常は1000円分の商品購入が必要）
・レジ袋持参の場合スタンプ1個進呈
レジ袋回収について
・地域との連携によりレジ袋の回収
・回収の報奨として商品（サッカーボール等）の進呈
事業の体制（連携体制）
小学校
中学校
ポリ乳酸
レジ袋
麻生芳雄商事㈱
（スーパーAso）
老人会
ポリ乳酸
レジ袋
ポリ乳酸
レジ袋
婦人会
１小学校区を中心とした地域
運動をいいづか環境市民会議がプロモーション！
（環境教育も兼ねる）
い
い
づ
か
環
境
市
民
会
議
ポリ乳酸
レジ袋
北九州エコタウン
生ゴミ生分解性
プラスチック化
仮設実証研究施設
（九州工大）
ポリ乳酸樹脂
文部科学省「生活者ニーズ対応研究」
社会実験候補地
・潤野小学校区
スーパーAso潤野店
経済産業省「環境コミュニティ・ビジネス事業」
飯塚市「研究テーマ探索事業」
第2回社会実験のしくみ
11月1日より２４日まで
スーパーAso潤野店にて
回収袋は工場で
新品プラスチックに！
グリーンバッグ
ご購入で
５ポイント!!
20円で販売したグリーンバッグ
（PLA・PBS製レジ袋）
２０円
消費者へのインセンティ
ブ提供によるレジ袋の有
償化の検討
・1枚20円で購入した場合
スタンプ5個進呈
（スタンプ５個取得には
通常は1000円分の商品
購入が必要）
・レジ袋持参の場合スタン 回収レジ袋は
プ1個進呈
北九州エコタウンへ
レジ袋回収について
・福引大会でレジ袋回収
→ PLA・PBS製の製品と
交換
→ レジ袋から様々な商
品ができることが理解で
きる
お客様
店
グリーンバッグ
ご持参でもう
１ポイント!!
袋３枚で１回できる
いいづか環境市民会議
福引大会を企画
グリーンバッ
グ
は土に
戻ります！
不用になったら
みんなで集めて
いいものと
交換
結 果
グリーンバッグ販売実績（枚/日）
１日（土） ２日(日） ３日（月） ４日(火） ５日（水） ６日（木） ７日(金）
１８２
５５
８日
９日
３４
１９
１５日
２７
１６日
１１
３９
１０日
１１
１７日
１５
４６
５９
２７
１１日
１２日
１３日
１４日
９
６２
５
２９
１８日
１９日
２０日
２１日
１３
２２
１１
１８
２２日
２３日
２４日
合計
７
７
１２
７４０
２０
周知活動
１２日、１５日、１９日、２２日にチラシ掲載
参加者：1,365人
グリーバッグ購入延べ人数
→
５６９人
グリーンバッグ持参実績(回/実験期間） → ７９６回/実験期間
期間中来店者延べ人数（Asoカード会員延べ人数）
32,250名（22,535名）
推定協力者割合 →
1,365/22,535 = 0.061
6.1%
3週間で
740枚を販売
持参率は6％
社会実験風景
持参率は
２４％以上
グリーンバッグ
の耐久性は
抜群
２月1日より２９日まで
スーパーAso愛宕店にて
回収袋は工場で
新品プラスチックに！
3月の
持参率も
２０％以上
運動は定着
お客様
店
グリーンバッグ
ご持参で
Asoレジ袋でも
１ポイント!!
1ポイント！
４月に
なっても今だ
に持参者多数
→ゴミが
減った
第
3
回
社
会
実
グリーンバッ 験
グ
は土に 結
戻ります！
果
期間中、グリーンバッグ
を無料で配布します。
買い物袋として持参いた
だければグリーンスタンプ
1ポイント進呈
回収レジ袋は
北九州エコタウンへ
不用になったら
みんなで集めて
資源に!!
レジ袋回収箱を設置
グリーンバッグを無料配布
町内会を通じ持参運動を啓蒙
レジ袋の町内会での回収