2008 Fiscal Year Annual Research Report
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20380103
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
河本 晴雄 Kyoto University, エネルギー科学研究科, 准教授 (80224864)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂 志朗 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (50205697)
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| Keywords | バイオマス / バイオマスエネルギー / 木質バイオマス / 熱分解 / 分子機構 / 官能基 / セルロース / リグニン |
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| Research Abstract |
木質バイオマスは、石炭、石油などと比べるとはるかに低温で熱分解を起こす。その理由についてはよくわかっていないが、研究代表者らは、水酸基、アセタール、フェノール、アルデヒド(糖の還元性末端)などの官能基が重要な役割を果たしているのではないかと考えている。このような背景から、木質バイオマスの構成成分中の官能基に着目して、分子レベルでの熱分解機構解明を進めている。これらが明らかになることで、石油、石炭などの化石資源とは異なる木質バイオマスに適した熱化学変換プロセスの提案が可能になることが期待される。平成20年度の研究では、下記の成果が得られている。
セルロース セルロースには、アルデヒドとしての性質をもつ還元性末端基が存在するが、熱分解におけるその役割については全く明らかになっていなかった。本研究において、還元性末端基が他の構造と比べて著しく高い反応性を持つこと、共存する構成糖間の結合(グリコシド結合)の開裂を促進する作用を持つことなどが明らかになった。
リグニン リグニンの熱分解においてラジカル連鎖機構が重要な役割を果たしていることが、2量体モデル化合物を用いた検討により示唆された。すなわち、フェノール性水酸基あるいはベンジル-Hからラジカル種が水素を引き抜くことで、ラジカル連鎖的にエーテル構造の開裂反応が進行することが、2量体モデル化合物を用いた生成物の解析および重水素同位体効果により明らかになった。
ガスヒにおける針葉樹と広葉樹の相違 針葉樹と広葉樹ではヘミセルロースおよびリグニンの化学構造が異なることが知られている。そこで、スギとブナを用いて詳細に検討した結果、これらの化学構造の相違が熱分解およびガス化挙動に大きく影響している可能性があることが示された。
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