2020 Fiscal Year Annual Research Report
新規バイオマスカスケード利用技術開発による統合的プロセスモデルの構築
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18H03421
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
佐藤 修 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (20357148)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
敷中 一洋 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (00507189)
白井 誠之 岩手大学, 理工学部, 教授 (70250850)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | バイオマス利用 / フルフラール合成 / 高温水 / 低環境負荷技術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
低炭素社会の実現に向けたバイオマスの有効利用では、分離精製後の成分原料を対象とした反応率の追及だけでは不十分であり、実バイオマスの総合利用を想定した各構成成分の逐次変換プロセスの組合せによるカスケード利用技術の体系化が必要となる。本研究では、①水‐超臨界二酸化炭素の二相反応系で固体酸触媒を作用させる環境調和型のヘミセルロース‐フルフラール変換反応に続き、②セルロース成分に対する担持金属触媒による化学的ソルビトール変換反応と酵素による糖化（グルコース変換）、更に③②の各リグニン残渣に対する担持金属触媒による低分子（炭化水素）化反応とリグニン複合材料原料としての物性評価の検討を行う。単に個別反応の最適化を図るだけでなく、カスケード利用全体での最適化を目指すとともに、最終年度には④本研究で得られた知見を基に、コンピューターシミュレーションによるプロセスモデルの構築とエネルギー収支計算を行い、新規のバイオマスカスケード利用プロセスモデルとしての総合提案を行うものである。
研究3年目の令和2年度は、本研究で構築した半回分式の高温水-超臨界CO2二相系反応装置を用い、バイオマス（杉粉末）の処理を行い、ヘミセルロース組成分のフルフラール変換が可能であることを示した。また③リグニン残渣の複合材料原料としての物性評価方法の検討に着手した。得られた成果については、コロナウイルス蔓延防止ではあったが、できるだけ随時学会発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナウイルス蔓延防止措置のため、一部研究が停滞している。特に課題④のコンピューターシミュレーションによるプロセスフローや使用エネルギー計算が、岩手大学に出張することができず、全く進んでいない。しかしながら、研究実績概要に示したように、課題①については、自作した半回分式の高温水-超臨界CO2二相系反応装置を用いたバイオマス処理実験により、実用化の可能性を示唆する結果が得られている。また残渣のリグニン複合材料原料としての物性評価方法の検討を開始し、成果の一部を口頭発表することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度に引き続き、①各種実バイオマスを用いたヘミセルロース変換の検討を進める。特に、回収の効率化と反応選択率の改善を図るため、流通式の二段階反応装置の作成、検討も試みる。
コロナウイルス蔓延防止対策の継続の可能性を考慮し、本プロセスを利用した応用反応の検討を岩手大学で開始してもらう。
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