本發(fā)明涉及利用廢棄物制造有機物質(zhì)的裝置及利用廢棄物制造有機物質(zhì)的方法。

背景技術(shù)：

近年來，對例如通過使含有由由煉鐵廠的廢氣等合成的一氧化碳的合成氣進行微生物發(fā)酵，從而制造乙醇等化學(xué)物質(zhì)的方法的實用化(例如參照專利文獻1)進行著研究。

另外，目前已知一種方法，其包括通過使用催化劑使由生物質(zhì)合成的合成氣進行反應(yīng)，來制造乙醇(參照專利文獻2)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：國際公開第2011/087380號公報

專利文獻2：日本特開2012－149089號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的課題

但是，利用廢棄物制造有機物質(zhì)的裝置目前為止還未實用化，實際情況是未充分地進行研究。

本發(fā)明的主要目的在于，提供一種能夠使用由廢棄物氣化爐的合成氣，優(yōu)選地制造有機物質(zhì)的裝置及方法。

用于解決課題的方案

本發(fā)明提供第一種的由廢棄物制造有機物質(zhì)的制造裝置，其具有：合成氣生成爐，其通過使廢棄物進行部分氧化而生成合成氣；有機物質(zhì)生成部，其利用所述合成氣生成有機物質(zhì)。所述有機物質(zhì)生成部具有：合成部，其通過使用金屬催化劑使所述合成氣進行催化反應(yīng)來合成所述有機物質(zhì)；發(fā)酵器，其通過使所述合成氣進行微生物發(fā)酵來生成所述有機物質(zhì)。

本發(fā)明的第一種的由廢棄物制造有機物質(zhì)的制造裝置中，發(fā)酵器可以與合成部的后段連接。

本發(fā)明的第一種的由廢棄物制造有機物質(zhì)的制造裝置中，有機物質(zhì)可以是乙醇。

本發(fā)明的第一種的由廢棄物制造有機物質(zhì)的制造裝置中，由合成部的合成的有機物質(zhì)和在發(fā)酵器中生成的有機物質(zhì)也、可以相互不同。

本發(fā)明提供第二種的由廢棄物制造有機物質(zhì)的制造裝置，其具有：合成氣生成爐，其通過使廢棄物進行部分氧化而生成合成氣；有機物質(zhì)生成部，其利用所述合成氣生成有機物質(zhì)。所述有機物質(zhì)生成部具有：合成部，其通過使用金屬催化劑使所述合成氣進行催化反應(yīng)來合成第一有機物質(zhì)；發(fā)酵器，其與所述合成部串聯(lián)地連接，通過使所述第一有機物質(zhì)進行微生物發(fā)酵而生成第二有機物質(zhì)。

本發(fā)明的第二中的由廢棄物制造有機物質(zhì)的制造裝置中，第一有機物質(zhì)是碳原子數(shù)為6以下的醇、碳原子數(shù)為6以下的醛或碳原子數(shù)為6以下的羧酸中的至少一種，第二有機物質(zhì)是選自醇、有機酸、脂肪酸、油脂、酮、二烯、生物質(zhì)、糖中的至少一種。

本發(fā)明提供第一種的由廢棄物制造有機物質(zhì)的制造方法，通過使廢棄物進行部分氧化來生成合成氣的工序；利用所述合成氣生成有機物質(zhì)的有機物質(zhì)生成工序，所述有機物質(zhì)生成工序包括：通過在合成部中使用金屬催化劑使所述合成氣進行催化反應(yīng)，合成所述有機物質(zhì)的合成工序；通過在發(fā)酵器中對所述合成氣進行微生物發(fā)酵，生成所述有機物質(zhì)的發(fā)酵工序。

本發(fā)明的第一種的由廢棄物制造有機物質(zhì)的制造方法中，可以在合成工序之后進行發(fā)酵工序。

本發(fā)明的第一種的由廢棄物制造有機物質(zhì)的制造方法中，有機物質(zhì)可以是乙醇。

本發(fā)明的第一種的由廢棄物制造有機物質(zhì)的制造方法中，在合成工序中合成的有機物質(zhì)和在發(fā)酵工序中生成的有機物質(zhì)可以相互不同。

本發(fā)明的第二種的由廢棄物制造有機物質(zhì)的制造方法包括：通過使廢棄物進行部分氧化來生成合成氣的工序；利用所述合成氣生成有機物質(zhì)的有機物質(zhì)生成工序。所述有機物質(zhì)生成工序具有：通過在合成部中使用金屬催化劑使所述合成氣進行催化反應(yīng)，合成第一有機物質(zhì)的合成工序；通過在與所述合成部串聯(lián)地連接的發(fā)酵器中，對所述第一有機物質(zhì)進行微生物發(fā)酵來生成第二有機物質(zhì)的發(fā)酵工序。

本發(fā)明的第二種的由廢棄物制造有機物質(zhì)的制造方法中，第一有機物質(zhì)可以是碳原子數(shù)為6以下的醇、碳原子數(shù)為6以下的醛或碳原子數(shù)為6以下的羧酸中的至少一種，第二有機物質(zhì)是選自醇、有機酸、脂肪酸、油脂、酮、二烯、生物質(zhì)、糖中的至少一種。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，可以提供能夠使用由廢棄物氣化爐的合成氣優(yōu)選地制造有機物質(zhì)的裝置及方法。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個實施方式的由廢棄物制造有機物質(zhì)的制造裝置的示意圖。

標(biāo)記說明

1 制造裝置

11 合成氣生成爐

12 有機物質(zhì)生成部

13 合成部

14 發(fā)酵器

具體實施方式

以下，對實施本發(fā)明的優(yōu)選的方式的一個例子進行說明。但是，下述的實施方式僅僅是示例。本發(fā)明不受下述實施方式任何限定。

(第一實施方式)

圖1是本實施方式的由廢棄物制造有機物質(zhì)的制造裝置的示意圖。圖1所示的制造裝置1是用于利用含有廢棄塑料等的廢棄物制造有機物質(zhì)的裝置。制造的有機物質(zhì)可以是例如醇、有機酸、脂肪酸、油脂、酮、生物質(zhì)、糖等。作為醇、有機酸、脂肪酸、油脂、酮、生物質(zhì)、糖等具體例，例如可舉出乙醇或乙酸、丁二醇等。以下，本實施方式中，以合成乙醇的例子進行說明。

制造的有機物質(zhì)的用途沒有特別限定。制造的有機物質(zhì)可以用作例如塑料或樹脂等的原料，也可以用作燃料。

制造裝置1具有合成氣生成爐11。向合成氣生成爐11供給包含塑料或樹脂等有機物的廢棄物。廢棄物在合成氣生成爐11中進行部分氧化，生成合成氣。合成氣含有一氧化碳和氫氣。使廢棄物進行部分氧化而生成的合成氣通常以1:1.5～1.5:1的摩爾比含有一氧化碳和氫。

合成氣生成爐11與有機物質(zhì)生成部12連接在一起。在合成氣生成爐11中生成的合成氣供給至有機物質(zhì)生成部12?？梢栽诤铣蓺馍蔂t11和有機物質(zhì)生成部12之間設(shè)置合成氣的提純裝置、或合成氣的改性裝置及二氧化碳的分離裝置等。

有機物質(zhì)生成部12具有合成部13和發(fā)酵器14。合成部13與合成氣生成爐連接。在合成氣生成爐11中生成的合成氣供給至合成部13。合成部13具有金屬催化劑。在合成部中，通過使用金屬催化劑使合成氣進行催化反應(yīng)，合成有機物質(zhì)。作為催化反應(yīng)所優(yōu)選使用的金屬催化劑，例如可舉出由銠、錳、鋰、鎂形成的4元催化劑等。在合成部13中的催化反應(yīng)中，相對于1摩爾一氧化碳，消耗2摩爾氫。

發(fā)酵器14與合成部13連接。即，發(fā)酵器14和合成部13串聯(lián)地連接。向發(fā)酵器14供給由合成部13的排出氣體。合成部13中，與一氧化碳相比氫被更多地消耗，因此，排出氣體中至少含有一氧化碳。

發(fā)酵器14含有微生物。微生物使由合成部13的排出氣體發(fā)酵而生成乙醇。作為在生成乙醇的情況下優(yōu)選使用的微生物的具體例，例如可舉出梭菌屬等的厭氧性羰基營養(yǎng)性細菌等。發(fā)酵器14中的微生物發(fā)酵中，從系統(tǒng)中的水得到微生物發(fā)酵所需要的氫，因此，即使不存在氫，利用一氧化碳也可合成乙醇。

如上所述，使廢棄物部分氧化而生成的合成氣通常以1.5:1～1:1.5的摩爾比含有一氧化碳和氫。合成部13中的催化反應(yīng)中，相對于1摩爾一氧化碳，消耗2摩爾的氫。因此，例如在僅設(shè)置合成部的情況下，合成氣中的一氧化碳不會完全消耗。

制造裝置1中，將使用了金屬催化劑的合成部13和發(fā)酵器14串聯(lián)地連接在一起。因此，在合成部13中剩余的一氧化碳在發(fā)酵器14中被消耗，成為乙醇。因此，制造裝置1中，可以提高合成氣中的一氧化碳的使用率。因此，制造裝置1中，可以高效率地制造乙醇。

此外，本實施方式中，發(fā)酵器14與合成部13的后段連接在一起。在發(fā)酵器14中，比合成部13更容易發(fā)生副反應(yīng)。因此，與合成部13相比，在發(fā)酵器14中生成更多的副生成物。因此，優(yōu)選將副生成物的生成量較少的合成部13配置于前段，將副生成物的生成量較多的發(fā)酵器14配置于后段。通過這樣，可以抑制合成部13中的催化劑由于在發(fā)酵器14中產(chǎn)生的副生成物而發(fā)生劣化。但是，本發(fā)明不限定于該結(jié)構(gòu)。合成部13也可以與發(fā)酵器14的后段連接在一起。

以下，對本發(fā)明優(yōu)選的實施方式的另一個例子進行說明。在以下的說明中，以共同的符號參照實質(zhì)上具有與上述第一實施方式共同的作用的部件，并省略說明。另外，在以下的實施方式中，與第一實施方式共同地參照圖1。

(第二實施方式)

第一實施方式中，對在合成部13中合成的有機物質(zhì)和在發(fā)酵器14中生成的有機物質(zhì)為相同種類的例子進行說明。但是，本發(fā)明不限定于此。

本發(fā)明中，在合成部13中合成的有機物質(zhì)和在發(fā)酵器14中生成的有機物質(zhì)可以相互不同。在該情況下，可以制造多種有機物質(zhì)。

例如，在合成部13中合成的有機物質(zhì)可以為乙醇，且在發(fā)酵器14中生成的有機物質(zhì)為乙酸。例如，在合成部13中合成的有機物質(zhì)可以為乙醛，在發(fā)酵器14中生成的有機物質(zhì)為乙醇。

此外，第一實施方式中，對合成部13和發(fā)酵器14串聯(lián)地連接的例子進行了說明。但是，第二實施方式中，合成部13和發(fā)酵器14未必一定串聯(lián)地連接。例如，合成部13和發(fā)酵器14可以并聯(lián)地連接。另外，合成部13也可以與發(fā)酵器14的后段連接。在第二實施方式中，合成部13和發(fā)酵器14的連接方式可以根據(jù)，例如在合成部13中合成的有機物質(zhì)的種類及在發(fā)酵器14中生成的有機物質(zhì)的種類等適宜決定。

(第三實施方式)

第一及第二實施方式中，分別對合成部13及發(fā)酵器14將各自合成的氣體用作原料的例子進行了說明。但是，本發(fā)明不限定于此。

例如，本實施方式中，在合成部13中合成第一有機物質(zhì)。在發(fā)酵器14中通過使第一有機物質(zhì)進行微生物發(fā)酵，生成第二有機物質(zhì)。通過這樣，可以制造難以通過使合成氣直接進行微生物發(fā)酵而得到的有機物質(zhì)。另外，通過在發(fā)酵器14中不使第一有機物質(zhì)的全部進行發(fā)酵，也可以制造第一有機物質(zhì)和第二有機物質(zhì)這兩種物質(zhì)。

第一有機物質(zhì)及第二有機物質(zhì)的種類沒有特別限定。例如，第一有機物質(zhì)可以是碳原子數(shù)為6以下的醇、碳原子數(shù)為6以下的醛或碳原子數(shù)為6以下的羧酸中的至少一種，第二有機物質(zhì)是選自醇、有機酸、脂肪酸、油脂、酮、二烯、生物質(zhì)、糖中的至少一種。

第三實施方式中，對發(fā)酵器14與合成部13的后段連接在一起的例子進行了說明。但是，本發(fā)明不限定于該結(jié)構(gòu)。例如，也可以將合成部13與發(fā)酵器14的后段連接在一起。在該情況下，以在發(fā)酵器中生成的有機物質(zhì)為原料，在合成部13中合成其它有機物質(zhì)。