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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Catalytic process to selectively convert biomass polysaccharides to useful compounds

Research Project

Project/Area Number 19H02517
Research InstitutionKochi University

Principal Investigator

恩田 歩武  高知大学, 教育研究部総合科学系複合領域科学部門, 准教授 (80335918)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords多糖 / セルロース / ヘミセルロース / 水熱 / 固体酸触媒 / ソルボサーマル / 活性炭 / ゼオライト
Outline of Annual Research Achievements

セルロースなどの多糖類は代表的なバイオマス資源であり,地球上で最大量の有機化合物群である。そのため,多糖類を有用化合物に変換するプロセス開発は,持続型社会の実現に向けて重要である。資源量の多い多糖類としては,木質にセルロースと同程度含有されるヘミセルロースや,海藻の主成分である海藻多糖などもある。それら多糖の多くは,グルコース以外の単糖(ガラクトース,キシロース,ラムノース等)が構成単位である。特に,海藻多糖の化学構造は,酸性官能基や硫酸エステル部位等が修飾されている複数の種類の単糖単位から構成されるヘテロ多糖であることが多い。そのため,セルロース系とは異なる多様なオリゴ糖や単糖の供給源として化学原料・医薬品原料になりうることが期待される。さらに,海藻多糖の供給元である海藻(大型藻類)は,高い成長率,回収が容易,多糖が主な構成成分でリグニンを含まない,食料と競合しにくい等の点から,バイオマス資源としての利活用が望まれている。そこで,本年度は,海藻多糖の選択的な加水分解およびセルロースのソルボサーマル変換に対する固体酸の触媒作用機構解明を目的とした。その結果、①海藻多糖の固体酸触媒の作用機構を明らかにするとともに、海藻多糖を分子量選択的に解重合することに成功した。また、②スルホン化活性炭触媒の活性炭担体における多糖―オリゴ糖の表面濃縮効果を、スルホン酸型のイオン交換樹脂樹脂と比較することで明らかとした。また、また、③セルロース変換においてプロトン型ゼオライトを中心に水熱条件下及びソルボサーマル条件下で触媒反応挙動を検討し、200℃のアルコール溶媒中のソルボサーマル条件下で微結晶性セルロースから約50%収率てレブリン酸アルキルを得た。また、プロトン型ゼオライトの種類を変えることで、40%収率の高選択性で5-HMFのアルコキシ体を得た。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (12 results)

All 2022

All Journal Article (1 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 9 results)

  • [Journal Article] 固体触媒を用いた海藻バイオマス多糖から有用化合物への変換2022

    • Author(s)
      恩田歩武
    • Journal Title

      ファインケミカル

      Volume: 51 Pages: 32,38

  • [Presentation] 固体酸による多糖の触媒変換2022

    • Author(s)
      恩田歩
    • Organizer
      第130回触媒討論会
    • Invited
  • [Presentation] Selective desulfation and depolymerization of algal polysaccharides into oligosaccharides2022

    • Author(s)
      Ayumu ONDA, Yuka SHIMIZU, Kiriyo OHNO, Masanori, HIRAOKA, Shuntaro TSUBAKI, Kazuya IMAMURA,
    • Organizer
      The 9th Tokyo Conference on Advanced Catalytic Science and Technology (TOCAT9)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Acrylic acid production from lactic acid over hydroxyapatite solid solution catalysts2022

    • Author(s)
      Ayumu ONDA, Momoka INUI, Yuki MATSUURA, Kazuya IMAMURA, Shuhei OGO
    • Organizer
      The 9th Tokyo Conference on Advanced Catalytic Science and Technology (TOCAT9)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] エタノール溶媒を用いたゼオライト触媒によるセルロースからの選択的レブリン酸合成2022

    • Author(s)
      萩原礼奈, 今村和也, 津野地直, 恩田歩武
    • Organizer
      日本化学会第102回春季年会
    • Invited
  • [Presentation] Zr系複合酸化物触媒によるセルロースから乳酸への変換2022

    • Author(s)
      萩原礼奈,恩田さゆり, 今村和也, 恩田歩武
    • Organizer
      第129回触媒討論会
    • Invited
  • [Presentation] 1,6-ヘキサンジオール変換におけるCa-アパタイト触媒とSr-アパタイト触媒の比較2022

    • Author(s)
      森智恵子, 中桐麻人, 小河脩平、今村和也、恩田歩武
    • Organizer
      第129回触媒討論会
    • Invited
  • [Presentation] 海洋性藻類を中心とした地域バイオマスリファイナリー2022

    • Author(s)
      恩田歩武
    • Organizer
      第12回CSJ化学フェスタ2022
    • Invited
  • [Presentation] ゼオライト触媒を用いたセルロースからレブリン酸への変換2022

    • Author(s)
      澁谷信司, 萩原礼奈, 津野地直, 今村和也, 恩田歩武
    • Organizer
      日本化学会中国四国支部大会2022
    • Invited
  • [Presentation] 乳酸からのアクリル酸合成に対するゼオライト触媒の構造およびアルカリ金属イオンの効果2022

    • Author(s)
      渡邊郁也,今村和也,恩田歩武
    • Organizer
      第32回キャラクタリゼーション講習会
    • Invited
  • [Presentation] ゼオライトの構造およびアルカリ金属種が乳酸変換に与える触媒特性の解明2022

    • Author(s)
      渡邊郁也,今村和也,恩田歩武
    • Organizer
      第52回石油・石油化学討論会
    • Invited
  • [Presentation] Na含有ハイドロキシアパタイト触媒を用いた乳酸からアクリル酸への脱水反応2022

    • Author(s)
      乾桃佳, 松浦友輝, 小河脩平, 今村和也, 恩田歩武
    • Organizer
      第52回石油・石油化学討論会
    • Invited

URL: 

Published: 2023-12-25  

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