化石資源は今もリグニンから生成されているのでは?

• Project/Area Number: 13878096
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Environmental dynamic analysis
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 飯山 賢治 東京大学, アジア生物資源環境研究センター, 教授 (60012077)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 勝亦 京子 東京芸術大学, 美術学部, 助手 (70313319) ; 堀 啓映子 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助手 (40322044)
• Project Period (FY): 2001 – 2002
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2002)
• Budget Amount: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2002: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
• Keywords: 地球温暖化 / リグニン / 化石資源(石炭、石油) / キレート形成能 / 電導度・pH同時滴定 / 微生物変性 / カルボキシル基 / 超臨界反応

Research Abstract

地球温暖化とCO_2の関係を論議するためには、植物遺体の生分解、生物変成の挙動を明らかにして行くことが欠かせない。申請者は、これまでの堆肥化及びマルチング中の植物細胞壁の挙動、埋没材及び泥炭などの分析を通じて植物遺体から、太古から現在まで連綿と「化石資源(石炭、石油)」の生成が行われているとの仮説を立てるに至った。
堆肥製造中及びマルチング中の植物細胞壁成分の変化に関する研究を継続し、さらに長期にわたってその化学構造の変化を検討した。特に堆肥製造中に浸出してくる浸出液に注目し、その成分、化学構造及びキレート形成等、化学的、物理化学的性状を検討した。その結果、リグニンは著しく縮合高分子化するが、カルボキシル基が0.25/C_6-C_3以上導入されたときリグニンは水可溶となることが明らかになった。水可溶リグニンの化学構造は元のリグニンのそれと著しく異なっており、地球科学の分野で用いられているリグニン定量法(CuO酸化)では極めて低い値しか与えないことを明らかにした。本研究の知見を基に地球環境中に堆積したリグニン量を推定すると、これまで報告されている値の100倍になることを示し、IPCCは地球環境中の炭素の約1/2しか説明できないとしたが、本研究の結果、80%まで説明できることが判明した。さらにリグニンをカルボキシメチル化することにより、水可溶リグニンのモデルとすることが出来ることを示した。また水可溶リグニンを超臨界反応条件で処理することにより、ハイドロカーボンが生成することが確認された。

Research Products

• [Publications] Lam, T.B.T., Hori, K., Iiyama, K.: "Structural characteristics of cell walls composition of kenaf (Hibiscus cannabinus L.) and fixation of carbon dioxide"J.Wood Sci.. 49(In press). (2003)
• [Publications] Chung, B.Y., Iiyama, K.: "Compositional characterization of cacao (Theobroma cacao L.) hulls"J.Wood Sci.. 49(In press). (2003)
• [Publications] Bikovens, O., Gravitis, J., Iiyama, K.: "Chemical and physical changes in lignin during compost environment"J.Wood Sci.. 49(In press). (2003)
• [Publications] Iiyama, K.: "Biological resources in village life""Satoyama. The Traditional Rural Landscape of Japan". (Takeuchi, K., Brown, R.D., Washitani, I., Tsunekawa, A. and Yokohari, M. eds.). Springer, Tokyo. 149-172 (2003)
• [Publications] Kaswanto, Arifin, H.S., Munandar, A., Iiyama, K.: "Sustainable water management in the rural landscape of Cianjur watershed, Cianjur District, West Java, Indonesia"Proc. of the2nd Seminar under JSPS-DGHE Core University Program"Toward Harmonization between Development and Environment Conservation in Biological Production". 448-458 (2003)
• [Publications] Ono, K., Meguro, A., Iiyama, K.: "Carbon circulation and functions for the development of urban green spaces in Metro Manila""Metro Manila in Search of a Sustainable Future : Impact Analysis of Metropolitan Policies for Development and Environmental Conservation"(Ohmachi, T. and Roman, E.R. eds.), UP Press. 199-210 (2002)
• [Publications] Jin, Z, Chung, B.Y., Iiyama, K., Watanabe, S.: "Changes in chemical components of leaf litter of Ginkgo biloba during mulching"J.Arboriculture. 28. 171-177 (2002)
• [Publications] Iiyama, K., Lam, T.B.T.: "Structural characteristics of cell walls of forage grasses-Their nutritional evaluation for ruminants-a Review"Asian Austr.J.Anim.Sci.. 14(6). 862-879 (2001)
• [Publications] Iiyama, K., Lam, T.B.T: "Structural characteristics of cell walls of forage grasses-Their nutritional evaluation for ruminants- a Review"Asian Austr. J. Anim. Sci.. 14(6). 862-879 (2001)
• [Publications] Lam, T.B.T., Kadoya, K., Iiyama. K.: "Bonding of hydroxycinnamic acids to lignin-ferulic and p-coumaric acids bind at the benzyl position of lignin, not the 13-position in grass cell walls"Phytochemistry. 57. 987-992 (2001)
• [Publications] 飯山賢治: "生物資源としての里山の可能性"「里山の環境学」、東京大学出版会. 173-182 (2001)
• [Publications] Ono, K., Meguro, A., Palijon, A.M., Flavier, M.E., Kazuhiko Takeuchi, K., Iiyama, K.: "Carbon circulation and functions for environment of urban green spaces in Metro Manila"Proceedings of the 4^<th>JSPS Symposium Strategies for Environmental Rehabilitation in Metro Manila. -Future Scenario and Policy Simulation-. 20-21 Nov. 2001 . Makati. Philippines. 45-50 (2001)
• [Publications] Baba, Y., Ishida, Y., Oda, M., Iiyama, K., Akita, S.: "Decomposition of (1-3, 1-4)-a-glucan and expression of the (1-3, 1-4)- a-glucanase gene in rice stems during ripening"Plant Prod. Sci.. 4. 230-234 (2001)
• [Publications] 飯山賢治: "地球環境での炭素循環-非木材植物の役割と植物遺体の行方-"JELBA. 9(7). 15-18 (2001)
• [Publications] Iiyama, K., Ichikawa, T., Hori, K.: "Present Situation of Rural Environment and Biomass Utilization"Proc. of the First Seminar under JSPS-DGHE Core University Program "Toward Harmonization between Development and Environment Conservation in Biological Production" February 2001. Tokyo. 87-98 (2001)
• [Publications] Murakami, A., Ono, K., Moriwake, N., Meguro, A., Takeuchi, K., Iiyama, K: "Chapter 5.Simulation for green metropolis rehabilitation"Environmental Rehabilitation in Metro Manila. -Future Scenario and Policy Simulation-. UP-Press. (印刷中). (2002)