2007 Fiscal Year Annual Research Report
未利用熱帯バイオマスを原料とするバイオプラスチック用乳酸の発酵カラムの開発
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19656241
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
国眼 孝雄 Tokyo University of Agriculture and Technology, 大学院・共生科学技術研究院, 教授 (00015108)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
本多 太次郎 東京農工大学, 大学院・共生科学技術研究院, 助教 (20092497)
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| Keywords | バイオマス / 生分解性 / プラスチック / ニッパ / ポリ乳酸 / 分離カラム / 熱帯性気候 / オンサイト |
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| Research Abstract |
バイオ由来のプラスチック、バイオプラスチックは(1)地球温暖化の低減に有効であり、(2)化石資源を節約することができ、(3)環境負荷が低い、など、循環型社会を構築する「キー・マテリアル」として、社会の期待は非常に大きいが、その利用は極めて限られている。その最大の理由はバイオプラスチックが化石資源由来の汎用性プラスチックに比べ、5〜10倍と高価であるためである。ここで提案する研究は代表的なバイオプラスチックであるポリ乳酸を発酵から合成までオンサイトで一貫生産することで、その生産コストを現在の汎用性プラスチックと同程度に低減することを目指した環境調和型ポリ乳酸の合成プロセスを、熱帯地方に豊富に存在する未利用バイオマス"Nipah"から直接乳酸を発酵させるカラムを開発した。その結果下記の成果を得た。
(1)乳酸発酵力ラムによる生成物阻害の低威が可能
一本の茎から糖濃度1-20%の溶液が0-3l/dayで流入する場合を設定し、それぞれのケースで最大乳酸濃度(糖の残余濃度の最小化)を得る乳酸発酵カラムを設計し、実験を行なった結果、乳酸の生産速度は3.2g/l/hとキャッサバの生産速度より10-20%大きい。
(2)発酵工程以降の分離プロセスの負荷の低減
発酵によるポリ乳酸の生産コストが高くつく最大の背景はアルコール発酵と異なり、乳酸が揮発性がなく、蒸留で分離するにはエステル化し、高温(187℃)で蒸留する必要があり、多くのエネルギーを要し、さらに回収率も低い。したがって分離精製の負担の軽減することはコストダウンに直接つながる。
(3)しかし、発酵乳酸の濃度レベルが3〜4wt%と低く、更なるカラムの開発が必要である。
発酵の必要条件は高い生産性と発酵乳酸の濃度レベルが高い必要がある。そのためカラムの最適条件の検索を後半(2年目)の研究で行い、豊富に存在する熱帯バイオマス"Nipah"を原料に用いたメンブレンバイオリアクターを完成させる。
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