Rapid and high selective suger conversion to chemicals in ultra high pressure reaction

• Project/Area Number: 18360379
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Reaction engineering/Process system
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: ARAI Kunio Tohoku University, 大学院・環境科学研究科, 名誉教授 (10005457)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): SMITH Richard Lee Jr. (SMITH Richard Lee Jr / SMITH Richard Lee) 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 教授 (60261583) ; WTANABE Masaru 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (40312607)
• Project Period (FY): 2006 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥17,870,000 (Direct Cost: ¥15,500,000、Indirect Cost: ¥2,370,000); Fiscal Year 2008: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2007: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000); Fiscal Year 2006: ¥7,600,000 (Direct Cost: ¥7,600,000)
• Keywords: 超高圧 / 超臨界水 / 糖 / 化学原料 / バイオマスファイナリー / バィオマスファイナリー / バイオマスリファイナリー / 木質バイオマス / インテンシファーポンプ / 水熱ダイアモンドアンビルセル / インテンシファイアーポンプ

Research Abstract

本プロジェクトはバイオマス, およびバイオマス由来化合物の高温高圧水中における反応を高温(400~600℃), 高圧(40~1000MPa)条件下で行い, その反応条件依存性の解明を行った. 本実験条件において六炭糖, 五単糖、三炭糖の反応は水密度の増加にともない, 脱水, ベンジル酸転位, 異性化反応は増加し, レトロアルドール反応は減少することを明らかにした. 超高圧条件の提供により, 反応の促進, 抑制が無触媒で可能であることを明らかにした.

Research Products

• [Journal Article] Techniques applications and future prospects of diamond anvil cells for studying supercritical water systems (2009)
  • Author(s): Smith Jr., R.L., Fang, Z.
  • Journal Title: Journal of Supercritical Fluids 47 Pages: 431-446
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Decentralized chemical processes with supercritical fluid technology for sustainable society (2009)
  • Author(s): Arai, K., Smith Jr., R.L., Aida, T.M.
  • Journal Title: Journal of Supercritical Fluids 47 Pages: 628-636
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Techniques, applications and future prospects of diamond anvil cells for studying supercritical water systems (2009)
  • Author(s): Smith Jr., R. L., Fang, Z.,
  • Journal Title: Journal of Supercritical Fluids 47 Pages: 431-446
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reaction chemistry and phase behavior of lignin in high-temperature and supercritical water (2008)
  • Author(s): Fang, Z., Sato, T., Smith Jr., R.L., Inomata, H., Arai, K., Kozinski, J.A.
  • Journal Title: Bioresource Technology 99 Pages: 3424-3430
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reaction chemistry and phase behavior of lignin in high-temp erature and supercritical water (2008)
  • Author(s): Fang, Z., Sato, T., Smith Jr., R. L., Inomata, H., Arai, K.. Kozinski, J. A.
  • Journal Title: Bioresource Technology 99 Pages: 3424-3430
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reactions of D-fructose in water at temperatures up to 400℃ and pressures up to 100 Mpa (2007)
  • Author(s): Aida, T.M., Tajima, K., Watanabe, M., Saito, Y., Kuroda, K., Nonaka, T., Hattori, H., Smith Jr., R.L., Arai, K.
  • Journal Title: Journal of Supercritical Fluids 40 Pages: 381-388
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dehydration of D-glucose in high temperature water at pressures up to 80 MPa (2007)
  • Author(s): Aida, T.M., Sato, Y., Watanabe, M., Tajima, K., Nonaka, T., Hattori, H., Arai, K.
  • Journal Title: Journal of Supercritical Fluids 42 Pages: 110-119
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reactions of D-fructose in water at temperatures up to 400oC and pressures up to 100 MPa (2007)
  • Author(s): T. M. Aida
  • Journal Title: Journal of Supercritical Fluids 42(1) Pages: 110-119
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dehydration of D-glucose in high temperature water at pressures up to 80 MPa (2007)
  • Author(s): T. M. Aida
  • Journal Title: Journal of Supercritical Fluids 40(3) Pages: 381-388
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dehydration of D-glucose in high temperature water at pressures up to 80 MPa (2007)
  • Author(s): Taku Michael Aida
  • Journal Title: Journal of Supercritical Fluids (In press)
• [Journal Article] Reactions of D-fructose in water at temperatures up to 400 ℃ and pressures up to 100 MPa (2007)
  • Author(s): Taku Michael Aida
  • Journal Title: Journal of Supercritical Fluids (In press)
• [Presentation] 超高圧高温水中でのグリセルアルデヒドの反応における速度論に関する研究 (2008)
  • Author(s): 斎藤 勇樹
  • Organizer: 宮城化学工学懇話会第2回先端研究発表
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2008-03-11
• [Presentation] 超高圧超臨界水中における乳酸からアクリル酸への変換反応の検討化学工学会 (2008)
  • Author(s): 五十嵐輝, 相田卓, 斎藤勇樹, 渡邉賢, Smith Richard
  • Organizer: 第40回秋季大会
  • Place of Presentation: 東北大学
• [Presentation] 超高圧高温水中でのグリセルアルデヒドの反応における速度論に関する研究化学工学会 (2008)
  • Author(s): 斎藤勇樹, 相田卓, 五十嵐輝, 渡邉賢, Smith Richard
  • Organizer: 第73年会
  • Place of Presentation: 静岡大学
• [Presentation] 超高圧超臨界水中における乳酸からアクリル酸への変換反応の検討 (2008)
  • Author(s): 五十嵐輝, 相田卓, 斎藤勇樹, 渡邉賢, Smith Richard
  • Organizer: 化学工学会第40回秋季大会
  • Place of Presentation: 仙台
• [Presentation] 超高圧高温水中でのグリセルアルデヒドの反応における速度論に関する研究 (2008)
  • Author(s): 斎藤 勇樹
  • Organizer: 化学工学会 第73年会
  • Place of Presentation: 静岡
• [Presentation] Reactions of D-fructose in Sub-and Supercritical Water up to 200 MPa (2006)
  • Author(s): Aida, T.M., Kawasaki, S., Doi, T., Suzuki, A., Tajima, K., Nonaka, T., Hattori, H., Saito, Y., Smith Jr., R.L., Arai, K.
  • Organizer: 8th International Symposium on Supercritical Fluids
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan