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Development of flow type catalytic reaction system enabling continuous biomass conversion

Research Project

Project/Area Number 16H03003
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Design and evaluation of sustainable and environmental conscious system
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

Mimura Naoki  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (50358115)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 佐藤 修  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (20357148)
山口 有朋  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究グループ長 (90339119)
増田 善雄  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究部門付 (10358004)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥15,470,000 (Direct Cost: ¥11,900,000、Indirect Cost: ¥3,570,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2017: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2016: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
Keywordsバイオマス利用 / 触媒 / グリーンプロセス / 酸化反応 / 液相流通式触媒反応 / バイオマス有効利用 / 貴金属触媒 / バイオマス / 触媒・化学プロセス / 環境技術
Outline of Final Research Achievements

We have developed a high-performance catalyst that can be converted to high value-added molecules by oxidizing glycerol, which is one of the biomass resources derived from plants (oils and fats), with oxygen (a resource in the air). By using this catalyst in a flow reactor, continuous conversion from the raw material to the desired product has become possible.
The catalyst was analyzed by high resolution electron microscopy to reveal the shape and size of the noble metal nanoparticles.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

化石資源由来のCO2の発生による温暖化の進行を食い止めるための方策の一つとしてバイオマスの利活用がある。本課題では、大量のバイオマスを連続的に処理するプロセスへとつながる流通法による酸化によりバイオディーゼル製造時に生じる副生成物であるグリセリンを変換して有効利用する技術に重点的に取り組んだ。
結果として、機能性分子(医薬原料、化粧品の含有成分等)である付加価値の高いカルボン酸類を連続的に得ることができ、実験室レベルの長時間反応試験で活性低下が少ない金触媒を開発できた。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (22 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Invited: 3 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Continuous Catalytic Oxidation of Glycerol to Carboxylic Acids Using Nanosized Gold/Alumina Catalysts and a Liquid-Phase Flow Reactor2018

    • Author(s)
      Mimura Naoki、Muramatsu Natsumi、Hiyoshi Norihito、Sato Osamu、Masuda Yoshio、Yamaguchi Aritomo
    • Journal Title

      ACS Omega

      Volume: 3 Issue: 10 Pages: 13862-13868

    • DOI

      10.1021/acsomega.8b01191

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 5-Hydroxymethylfurfural Production from Glucose, Fructose, Cellulose, or Cellulose-based Waste Material by Using a Calcium Phosphate Catalyst and Water as a Green Solvent2017

    • Author(s)
      Naoki Mimura, Osamu Sato, Masayuki Shirai, Aritomo Yamaguchi
    • Journal Title

      Chemistry Select

      Volume: 2 Issue: 3 Pages: 1305-1310

    • DOI

      10.1002/slct.201601869

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Liquid-phase flow oxidation of glycerol into carboxylic acids as functional molecules using molecular oxygen as an oxidant2018

    • Author(s)
      三村 直樹
    • Organizer
      International Symposium on Gold Chemistry 2018 (金の化学に関する国際シンポジウム 2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Gold Catalysts for Liquid-Phase Flow Reactor: Catalytic Oxidation of Glycerol into Functional Molecules2018

    • Author(s)
      三村 直樹、村松 なつみ、長瀬 多加子、日吉 範人、佐藤 修、山口 有朋
    • Organizer
      Gold 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Liquid phase oxidation of glycerol in flow-type reactor with molecular oxygen over highly dispersed nano-sized gold catalysts supported on Al2O32018

    • Author(s)
      三村 直樹、村松 なつみ、日吉 範人、佐藤 修、山口 有朋、増田 善雄
    • Organizer
      8th Tokyo Conference on Advanced Catalytic Science and Technology (TOCAT8)
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Liquid-phase flow oxidation of glycerol into carboxylic acids over gold catalysts2018

    • Author(s)
      三村 直樹、村松 なつみ、日吉 範人、佐藤 修、山口 有朋
    • Organizer
      The International Symposium on Catalysis and Fine Chemicals 2018 (C&FC2018)
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] フローリアクターを用いるバイオマスの有効利用を目指した触媒開発2018

    • Author(s)
      三村 直樹、村松 なつみ、佐藤 修、山口 有朋
    • Organizer
      第7回JACI/GSCシンポジウム
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 金触媒を用いるグリセロールの液相流通式酸化反応によるカルボン酸類の連続的合成2018

    • Author(s)
      三村 直樹、村松 なつみ、佐藤 修、山口 有朋
    • Organizer
      第122回触媒討論会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] バイオマス由来原料の効率的な化学変換を目指した触媒開発と液相流通式反応装置による触媒性能の評価2018

    • Author(s)
      三村 直樹、山口 有朋、佐藤 修、日吉 範人
    • Organizer
      平成29年度 産総研 材料・化学シンポジウム 21世紀の化学反応とプロセス -機能性材料開発に寄り添う分析評価技術-
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] バイオマス由来原料の効率的な化学変換を目指した触媒開発と液相流通式反応装置による触媒性能の評価2018

    • Author(s)
      三村 直樹、山口 有朋、佐藤 修、日吉 範人
    • Organizer
      産総研中国センターシンポジウムin岡山「21世紀の化学反応とプロセス-機能性材料開発に寄り添う分析評価技術-」
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 触媒を用いるバイオマス資源の化学的変換技術の開発2018

    • Author(s)
      三村 直樹
    • Organizer
      アグリテクノフェアin北海道
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  • [Presentation] 固体触媒によるバイオマス由来原料からの高機能分子の合成2017

    • Author(s)
      三村 直樹
    • Organizer
      GIC(グリーンプロセス インキュベーション コンソーシアム)平成29年度第54回研修セミナー
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      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Continuous catalytic conversion of biomass derived reactant into functional molecules by using liquid phase flow-type reactor2017

    • Author(s)
      三村 直樹、村松 なつみ、佐藤 修、増田 善雄、山口 有朋
    • Organizer
      The International Symposium on Green Chemistry (ISGC 2017)
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Valorization biomass derived reactants in liquid-phase flow-type reactor2017

    • Author(s)
      三村 直樹、村松 なつみ、佐藤 修、増田 善雄、山口 有朋
    • Organizer
      13th European Congress on Catalysis (EUROPACAT 2017)
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Continuous catalytic conversion of biomass‐derived water soluble reactants by using liquid‐phase flow reactor2017

    • Author(s)
      三村 直樹、村松 なつみ、山口 有朋、佐藤 修
    • Organizer
      4th International Congress on Catalysis for Biorefineries (Catbior 2017)
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 流通式反応装置によるバイオマス原料からの有用物質の連続的合成2017

    • Author(s)
      三村 直樹、村松 なつみ、山口 有朋、佐藤 修、増田 善雄
    • Organizer
      第6回 JACI/GSCシンポジウム
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 貴金属ナノ粒子触媒を用いるグリセロールの液相酸化反応によるカルボン酸類の合成2017

    • Author(s)
      三村 直樹、村松 なつみ、山口 有朋、佐藤 修、増田 善雄
    • Organizer
      第120回触媒討論会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] バイオマス資源を触媒の力で有効利用2017

    • Author(s)
      三村 直樹
    • Organizer
      あおもり産学官金連携Day2017
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 液相流通式反応装置を用いるバイオマス由来原料の連続的変換反応2017

    • Author(s)
      三村 直樹、村松 なつみ、山口 有朋、佐藤 修
    • Organizer
      石油学会鳥取大会(第47回石油・石油化学討論会)
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 固体触媒を充填した液相流通式反応装置を用いる水溶媒中でのバイオマス変換反応2016

    • Author(s)
      三村直樹、佐藤修、山口有朋
    • Organizer
      第118回触媒討論会
    • Place of Presentation
      岩手大学、岩手県盛岡市
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Conversion of cellulose and sugars to furfurals using solid state catalysts in water solvent2016

    • Author(s)
      三村直樹、山口有朋、白井誠之、佐藤修
    • Organizer
      The 16th International Congress on Catalysis (ICC 16)
    • Place of Presentation
      China National Convention Center、北京、中国
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 液相流通式反応器を用いるバイオマス由来原料の水溶媒中での連続的変換技術の開発2016

    • Author(s)
      三村直樹、佐藤修、山口有朋
    • Organizer
      第5回JACI/GSCシンポジウム
    • Place of Presentation
      ANAクラウンプラザホテル、兵庫県神戸市
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 固体触媒を活用するバイオマスの化学的有効利用技術の開発2016

    • Author(s)
      三村直樹
    • Organizer
      第20回規則性多孔体セミナー
    • Place of Presentation
      鳥取大学、鳥取県鳥取市
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    • Invited
  • [Presentation] Liquid Phase Catalytic Conversion of Biomass using Flow-type Reactor2016

    • Author(s)
      三村直樹、山口有朋、佐藤修、フランク デュメニエル
    • Organizer
      International Symposium on Catalytic Conversions of Biomass (ISCCB-2016)
    • Place of Presentation
      NTUH International Convention Center、台北、台湾
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Patent(Industrial Property Rights)] カルボン酸の製造方法2017

    • Inventor(s)
      三村直樹、山口有朋、佐藤修
    • Industrial Property Rights Holder
      国立研究開発法人産業技術総合研究所
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2017-163586
    • Filing Date
      2017
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      2017 Annual Research Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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