2020 Fiscal Year Annual Research Report

Advanced fractionation of biomass by phenol coating and the following dilute acid hydrolysis

Research Project

Project/Area Number	17H01919
Research Institution	Mie University
Principal Investigator	野中寛三重大学, 生物資源学研究科, 教授 (90422881)
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)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2021-03-31
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
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ような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。一昨年度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。昨年度は，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を行った。今年度は，これまで木粉を使って見出してきた反応条件を木材チップに適用し実験を行った。スギ木材チップ400 gに，2,4-ジメチルフェノールを含浸し，4 L容の王研式オートクレーブを用いて，180℃，3%酢酸処理を行った。昨年まで前加水分解後木粉に対して，0.5N NaOH，150℃でリグニンを抽出しており，リグニンの回収率は増大するが，同時にセルロースも溶出し残渣として得られるセルロース系パルプの収率が減少することが問題だった。そこで150℃以外に，50, 75, 100, 125℃でのアルカリ抽出を実施したところ，150℃では57%だったセルロース残存率が，50℃では95%に大幅に改善された。一方で，脱リグニン率は97%が85%と微減にとどまり50℃でのアルカリ抽出が有効であることを見出した。前加水分解2,4-ジメチルフェノール含浸木材チップは，直接グラインダー処理でナノ化することは困難だったが，アルカリ過酸化水素処理を経ることにより，微量のリグニンが付着したリグノCNF調製の可能性が示された。前加水分解2,4-ジメチルフェノール含浸木材チップから，アセトン抽出により回収したリグニンについては，リグニンエポキシ樹脂硬化剤としての利用を試み，168℃付近に硬化反応に伴う発熱ピークが見られ，硬化反応を確認することができた。
Research Progress Status	令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和2年度が最終年度であるため、記入しない。