分子素材変換による植物工業のゼロエミッション化と持続的資源供給システムの確立

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11128230
• Research Institution: Mie University
• Principal Investigator: 舩岡 正光 三重大学, 生物資源学部, 教授 (50093141)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 直之 三重大学, 生物資源学部, 助教授 (40106977)
• Keywords: リグノセルロース / リグニン / 植物繊維 / 相分離システム / リグノフェニール / リサイクル / 資源循環 / ゼロエミッション

Research Abstract

植物資源の機能性分子素材化を達成する要素技術として,本研究では新たに3相分離システム(2 Step Process III)を考案し,その効率を検討した。フェノール誘導体を非水系溶媒に溶解しリグノセルロース系試料に浸透,リグニンを溶媒和後,過剰区分を分離する。回収区分は次ステップにてリサイクル活用する。高濃度酸水溶液を加え相分離系を形成させ,リグニン,炭水化物区分を変換後,非水系溶媒を加える。系は3相に分離し,上層には未反応フェノールが抽出され,中層にはリグニン区分がベルト状に固相を形成する。さらに下層には糖質を溶解した水相が分離する。従来法(1段法,2段法)にて誘導したリグノフェノールとその収率および性状を比較したところ,両者に全く差異は見出されなかった。
各種植物系バイオマスの変換分離性は,オリジナル試料の場合,針葉樹<広葉樹<草本の順で高く,この差は天然リグニンのネットワーク構造の差異に基づく。針葉樹,広葉樹および草本それぞれのグループ内において,相分離システムに対し樹種特性は見出されなかった。2次製品変換体の場合,新聞古紙等リグノセルロース系ファイバー試料は効率よく変換され,機能性リグノフェノールが迅速に誘導された。
リグノ-p-クレゾール,リグノ-2,4-ジメチルフェノールは,塩基性条件下,ユニット構造におけるフェノキシドイオンの分子内求核攻撃(スイッチング機能)によって効果的に低分子化した。ポリマー末端のリグニン母体フェノール性芳香核に加え,クレゾール核上に活性サイトを有するリグノ-p-クレゾールはメチロール基導入後,架橋によりネットワーク型構造へと生長した。一方,リグノ-2,4-ジメチルフェノールは,ポリマー末端のみに反応性を有するため,末端に導入したメチロール基の架橋によりリニア型高分子へと生長した。

Research Products

• [Publications] M. Funaoka: "Design and synthesis of functional lignm-based polymers"Research Signpost. 2. 211-234 (1999)
• [Publications] 舩岡正光: "森林 -その限りない可能性-"あすの三重. 113. 23-32 (1999)
• [Publications] M. Funaoka: "Successive total utilization of lignocellulosics through the phase-separation process"Proc. of 10th International Symposium on Wood and Pulping Chemistry. 3. 366-371 (1999)
• [Publications] M. Funaoka: "Enzyme Immobilization by Lignophenols derived from native lignms"Proc. of 10th International Symposium on Wood and Pulping Chemistry. 3. 418-421 (1999)
• [Publications] M. Funaoka: "Design of funetionality controllable lignm-based polymers"Proc. of 10th International Symposium on Wood and Pulping Chemistry. 3. 426-429 (1999)
• [Publications] M. Funaoka: "Synthesis of 1, 1-bis(aryl) propane type hybrid polymers from native lignins"Proc. of 10th International Symposium on Wood and Pulping Chemistry. 3. 434-437 (1999)
• [Publications] M. Funaoka: "The haracteristics of bagasse lignm in situ and in alkaline delignification"Proc. of 10th International Symposium on Wood and Pulping Chemistry. 1. 670-673 (1999)
• [Publications] M. Funaoka: "Separation of Functional Lignm Derivatives from Lignocellulosies and Their Utilization"Proc. the Fourth International Conference on Ecomaterials. 655-658 (1999)
• [Publications] M. Funaoka: "Muti-step Utilization of Lignocellulosics through the Phase-Separation System"Proc. the Fourth International Conference on Ecomaterials. 691-694 (1999)
• [Publications] 舩岡正光: "植物資源の持続的高度循環活用システム"46(印刷中). (2000)
• [Publications] 舩岡正光: "天然リグニンから誘導される機能性複合素材"コンバーテック. 4(印刷中). (2000)
• [Publications] M. Funaoka: "Progress in Lignocellulosics Characterization"Tappi Press. 250 (1999)
• [Publications] 舩岡正光: "夢ある未来の鍵は木"森の風プロジェクト. 110 (1999)
• [Publications] 舩岡正光: "森林とリサイクル"株式会社 アルヒーク. 40 (2000)