2023 Fiscal Year Final Research Report

Establishment of wood saccharification method using tertiary alcohol as lignin condensation inhibitor

Research Project

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Project/Area Number	21H03643
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 64030:Environmental materials and recycle technology-related
Research Institution	Mie University
Principal Investigator	Nonaka Hiroshi 三重大学, 生物資源学研究科, 教授 (90422881)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	熊切泉山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (20618805) 秋山拓也東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (50553723) 徳永有希三重大学, 生物資源学研究科, 助教 (00963282)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	バイオリファイナリー / 木材糖化 / リグニン / 炭素膜 / 脱炭素社会
Outline of Final Research Achievements	From the viewpoint of realizing a decarbonized society and activating forestr industry, there is an urgent need to develop a process that can effectively use cellulose, hemicellulose, and lignin, the largest wood constituents on earth, as materials and chemicals. In this study, tert-butanol, a tertiary alcohol, was added to the concentrated sulfuric acid saccharification of wood, and reaction conditions were found to achieve high yield recovery of monosaccharides and thermoplastic and organic solvent-soluble lignin. We also established reaction know-how on a scale 125 times larger than that of conventional experiments. Advanced NMR analysis and analysis of model compounds revealed for the first time that tert-butyl groups are indeed introduced into some of the aromatic rings of lignin. We have also established a low-temperature sintering process for the production of green carbon films at low cost.
Free Research Field	バイオマス科学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	近年のバイオマス成分分離のプロジェクトは，セルロースの利用に焦点がおかれた木材糖化あるいは木材パルプ化プロセスがほとんどで，副生リグニンの利用が課題となっている。一方リグニン利用を中心に据えたプロジェクトでは，逆に副生されるパルプの利用が課題となりがちである。研究成果は，濃硫酸木材糖化法において課題であったリグニンの有効利用を克服し，社会実装の道筋を示した意味でおおいに社会的意義がある。tert-ブタノールとリグニンを反応させたのは研究代表者が世界初であり，本研究において，tert-ブチル基がリグニンに確かに導入されることを明らかにした点は極めて学術的意義が高い。一方で不明点も残されている。