2019 Fiscal Year Annual Research Report
Advanced fractionation of biomass by phenol coating and the following dilute acid hydrolysis
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17H01919
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
野中 寛 三重大学, 生物資源学研究科, 教授 (90422881)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
浅田 元子 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(生物資源産業学域), 准教授 (10580954)
秀野 晃大 愛媛大学, 紙産業イノベーションセンター, 講師 (30535711)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 木材 / バイオマス / 成分分離 / リグニン / ヘミセルロース / セルロース / フェノール |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，木粉にフェノール類を担持し，弱酸加水分解を行う。ヘミセルロースは加水分解，セルロースは不動，リグニンには選択的にフェノールが結合する弱酸加水分解条件を探索することが最終目標である。日本の木材生産の多くは針葉樹であり，特に針葉樹の主要構成成分分離法の確立が望まれる。昨年までは前加水分解に主として硫酸を用い，高収率でのリグニン回収には成功したが，今年度は，プラント負荷の低減，セルロースのロス低減のため，より緩和な酢酸処理等を模索した。クレゾール担持木粉に対して，180℃，3%酢酸処理を行ったのち，0.5N NaOHを用いて150℃でリグニンを抽出した。その結果，クレゾールなしでは，リグニン回収率は28%にとどまり，リグニン含量が46%のセルロース残渣が得られた。これに対して，クレゾールを担持した場合は，前者が83%，後者が17%となり，大幅に分離性が向上した。得られたリグニンは有機溶媒への可溶性に富み，熱可塑性が確認された。リグニンを含むセルロース残渣の高度利用としてはナノファイバー化を検討している。1.1%硫酸を用いて130℃にて前加水分解を行い，同様にリグニンをアルカリ抽出して得られたセルロース残渣については，ブレンダーで粗解繊，グラインダーを用いてナノ解繊を試みたところ，部分的に未解繊の繊維塊があるものの，ナノファイバー化には成功し，フェノール化リグニンを含むリグノセルロースナノファイバーを調製できる可能性が示された。リグニンの利用としては，樹脂硬化剤として利用する，あるいは，エポキシ化反応してフェノリックリグニンエポキシ樹脂（PLGEP）を作製し，エポキシ樹脂として利用することを目指しており，実験条件の検討を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究代表者が，成分分離条件を探索，確立して，研究分担者が，得られたリグニン，セルロース残渣の高度利用について研究を行う体制にある。これまで小スケールでの成分分離条件の探索におおいに注力しており成果はでているが，そのぶん研究分担者へのサンプル供給が律速となってしまっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
過去3年間で探索した実験条件を再度整理し，有力なものについて，昨年度購入した4リットルのステンレス製反応容器を用いて中スケールの実験を急ぎ，研究分担者にサンプルを供給する。分離条件の探索は引き続き小スケールの実験系で鋭意進めていく。
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