新規液相酸化法による再生可能資源からの有用化学物質の高効率回収

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650806
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 前 一廣 京都大学, 工学研究科, 教授 (70192325)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中川 浩行 京都大学, 工学研究科, 助手 (40263115) ; 三浦 孝一 京都大学, 工学研究科, 教授 (40111942)
• Keywords: H_2O_2酸化 / バイオマス廃棄物 / 低級脂肪酸 / Fenton反応 / ガス化

Research Abstract

本研究では、バイオマス系廃棄物を再生可能なエネルギー資源と捉え、廃熱レベルのエネルギー投入で有用化学物質に変換することで、環境浄化とエネルギー回収を同時に実現する新技術の開発を目標にしている。本年度はまず、バイオマスの構造(リグニン、セルロース)中の含酸素官能基に着目して、バイオマス、廃棄物などの低品位資源を過酸化水素水などの酸化剤で〜80℃までの低温、常圧で酸化分解することで、一部芳香環を解裂させながら低分子化し、有用化学物質を得る技術の開発を目指し、バイオマスの新規酸化法に関して検討を実施した。
その結果、実際のバイオマス廃棄物の新規酸化法として水熱処理-液相酸化法を提案し、その有効性を検討した。その結果、まず180℃の水熱処理によってヘミセルロースを完全に分解し糖類を回収できること、続くH_2O_2酸化でリグニンのみを分解させ、約30wt%の低級脂肪酸を回収するとともに純セルロースのみを固体として回収できることを明らかにした。
次に、生成液のアップグレーディング法として、フェントン試薬による第二段酸化法を検討した。室温で生成液にFeを単に加えるだけで、蓚酸を主成分とする約30wt%の低級脂肪酸を回収できることを見いだした。また、第一段酸化で生成した有機物は、芳香環が開環したリグニンであるため、迅速ガス化できる可能性を有している。そこで、ガス化速度の定量を試み、ガス化に伴う構造変化を踏まえて速度解析を実施した。その結果、第一段酸化で得られた水溶性有機物は、通常のリグニンのガス化速度の1000倍の速度を有すること、この高反応性は、リグニン構造が液相酸化で改質されたためでることを明らかにした。以上、提案した方法は、廃熱程度のエネルギー投入で、バイオマス廃棄物を有用化学資源に変換できる方法であることが明らかになった。

Research Products

• [Publications] K.Mae,K.Miura: "A New Conversion Method for Recovering Valuable Chemicals from Oil Palm Shell Wastes Utilizing Liquid Phase Oxidation with H_2O_2 under Mild Condition"Energy & Fuels. 14・6. 1212-1218 (2000)
• [Publications] 前一廣,三浦孝一: "リグニン構造の改質によるオイルパームシェル廃棄物のガス化反応促進の試み"日本エネルギー学会. (印刷中).