残渣系バイオマス再資源化技術構築のための反応・分離手法の確立

• Project/Area Number: 16710050
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Environmental technology/Environmental materials
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 佐々木 満 熊本大学, 大学院自然科学研究科, 助教授 (40363519)
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000); Fiscal Year 2006: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2005: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000); Fiscal Year 2004: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
• Keywords: バイオマス / 水熱 / セルロース / へミセルロース / グルコース / リグニン / キシロース / 二糖類 / 残渣系バイオマス / 亜臨界水 / フルクトース / 抽出 / 超臨界水

Research Abstract

本研究では、残渣系バイオマスの高効率再資源化技術の実用化を志向した反応及び分離・精製技術の開発を行い、経済的かつ低環境負荷プロセスの構築を目的とした。特に、バイオマスの変換において、臨界点近傍で特異な相挙動及び諸物性を有する高温高圧流体を反応場または分離場として有効に利用する技術について検討を進めた。具体的には、反応場の段階的な温度・圧力制御によりバイオマスモデル物質(オリゴ糖、単糖、リグニン様化合物など)の分解処理において得られる生成物組成の制御性、生成物の水中への溶解度を温度、圧力操作により制御する析出分離などの技術について調査した。さらに、生成物水溶液中に存在するアルデヒド類、有機酸類、フラン類といった副生成物の分離除去法として抽出や蒸留といった分離法を検討したが、効率の良い当該成分除去は出来なかった。吸着法に関しては、有機酸を選択的に吸着する可能性の高い吸着剤を選定し、亜臨界・超臨界水処理後の生成物水溶液からの有機酸の吸着除去を計画していた。しかしながら、結果として、吸着剤の調製に多くの時間を要したため試験の実施には至らなかった。
また、視点を変え、セルロース系バイオマスの水熱変換過程において生成する糖類、糖アルデヒド、カルボン酸及び芳香族化合物を副産物ではなく「化学工業原料素材」としてとらえ、電気化学的な手法等を導入し、当該成分の高収率での回収条件の策定を試みた。結果、生成物水溶液中のアルデヒド類は酸化反応により有機酸へ転化し、選択性向上が期待できることを見出した。現時点では、広範な操作条件下での実験、データ蓄積という段階までには至っていないものの、複合系のバイオマス変換技術の化成品誘導手法としての可能性は示すことができたと考えている。

Research Products

• [Journal Article] 水熱技術を利用したバイオマス素材からの有価成分・有害成分の回収 (2006)
  • Author(s): 佐々木満, 後藤元信
  • Journal Title: Cellulose Communications 13(2) Pages: 53-56
• [Journal Article] 未利用・廃棄バイオマス資源の有効活用のための水熱技術 (2006)
  • Author(s): 佐々木満, 若杉玲子, 後藤元信
  • Journal Title: 実用 産業情報 38 Pages: 36-44
• [Journal Article] Reaction kinetics and mechanism of trehalose under hydrothermal and supercritical conditions (2006)
  • Author(s): M.Sasaki, T.Saito, S.Noguchi, C.Shibata, M.Goto
  • Journal Title: Proceedings of the 19^<th> International Symposium on Chemical Reaction Engineering
• [Journal Article] Recovery of Phenol through the Decomposition of Tar under Hydrothermal Alkaline Conditions (2006)
  • Author(s): Wahyudiono, S.Fujinaga, M.Sasaki, M.Goto
  • Journal Title: Chemical Engineering ＆ Technology 29(7) Pages: 882-889
• [Journal Article] Extraction of Astaxanthin from Haematococcus pluvialis using Supercritical C02 and Ethanol as Entrainer (2006)
  • Author(s): Siti Machmudah, Mitsuru Sasaki, Motonobu Goto
  • Journal Title: Ind.Eng.Chem.Res. (accepted)
• [Journal Article] Reactions of polymers in supercritical fluids for chemical recycling of waste plastics (2006)
  • Author(s): M.Goto, M.Sasaki, T.Hirose
  • Journal Title: J.Materials Science 41 Pages: 1509-1515
• [Journal Article] Extraction of essential oil from geranium (Pelargonium graveolens) with supercritical carbon dioxide. (2006)
  • Author(s): A.Peterson, S.Machmudah, B.C.Roy, M.Goto, M.Sasaki, T.Hirose
  • Journal Title: J.Chem.Technol.Biotechnol. 81 Pages: 167-172
• [Journal Article] Supercritical Water Treatment of Biomass for Energy and Material Recovery (2005)
  • Author(s): Y.Matsumura, M.Sasaki, K.Okuda, S.Takami, S.Ohara, M.Umetsu, T.Adschiri
  • Journal Title: J.Combustion Science and Technology, (in press)
• [Journal Article] Extraction of Nigella sativa L.using Supercritical CO_2: A Study of Antioxidant Activity of the Extract. (2005)
  • Author(s): Siti Machmudah, Yuko Shiramizu, Motonobu Goto, Mitsuru Sasaki, Tsutomu Hirose
  • Journal Title: Separation Science and Technology 40 Pages: 1-9
• [Journal Article] Pressurized Hot Water Extraction of Anthraquinones from the Roots of Morinda citrifolia. (2004)
  • Author(s): Artiwan Shotipruk, Jirapat Kiatsongserm, Prasert Pavasant, Motonobu Goto, Mitsuru Sasaki
  • Journal Title: Biotechnology Progress 20 Pages: 1872-1875
• [Journal Article] 超臨界メタノールを用いた動物油脂からの脂肪酸メチルエステル合成 (2004)
  • Author(s): 佐々木満, 後藤元信
  • Journal Title: JASCO Report 8 Pages: 39-42
  • NAID: 40006542538
• [Book] エコバイオエネルギーの最前線 -ゼロエミッション型社会を目指して- (2005)
  • Author(s): 阿尻雅文, 名嘉節, 梅津光央, 大原智, 佐々木満, 秦洋二, 佐原弘師, 高見誠一
  • Total Pages: 345
  • Publisher: 株式会社シーエムシー出版