Lignocellulose refinery using ionic liquids

• Project/Area Number: 24560959
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Biofunction/Bioprocess
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: NINOMIYA Kazuaki 金沢大学, 新学術創成研究機構, 准教授 (10379125)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): SHIMIZU Nobuaki 長崎国立大学, 薬学部, 名誉教授 (50019634)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): TAKAHASHI Kenji 金沢大学, 理工研究域, 教授 (00216714)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2014: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2013: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2012: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
• Keywords: バイオマス / リグノセルロース / イオン液体 / リファイナリー / 超音波 / ラジカル / セルロール / リグニン

Outline of Final Research Achievements

In the present study, we had developed the ionic liquid-assisted bio-refinery process which converts lignocellulosic biomass to biofuel and bioplastics. Especially, the ionic liquid was utilized as a solvent for biomass pretreatment before the enzymatic hydrolysis of polysaccharides, and also utilized as solvent and catalyst for chemical reaction of lignin macromolecules.

Research Products

• [Journal Article] Ionic liquid/ultrasound pretreatment and in situ enzymatic saccharification of bagasse using biocompatible cholinium ionic liquid (2015)
  • Author(s): Kazuaki Ninomiya, Asami Kohori, Mai Tatsumi, Koji Osawa, Takatsugu Endo, Ryohei Kakuchi, Chiaki Ogino, Nobuaki Shimizu, Kenji Takahashi
  • Journal Title: Bioresour. Technol Volume: 176 Pages: 169-174
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization of fractionated biomass component and recovered ionic liquid during cholinium ionic liquid-assisted pretreatment process with its recycle (2015)
  • Author(s): Kazuaki Ninomiya, Ken Inoue, Yuka Aomori, Ayaka Ohnishi, Chiaki Ogino, Nobuaki Shimizu, Kenji Takahashi
  • Journal Title: Chem Eng. J. Volume: 259 Pages: 323-329
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Microwave pretreatment of lignocellulosic material in cholinium ionic liquid for efficient enzymatic saccharification, (2014)
  • Author(s): Kazuaki Ninomiya, Takashi Yamauchi, Chiaki Ogino, Nobuaki Shimizu, Kenji Takahashi
  • Journal Title: Biochem Eng. J. Volume: 90 Pages: 90-95
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Targeted and sonocatalytic cancer cell injury using avidin-conjugated TiO2 nanoparticles (2014)
  • Author(s): Kazuaki Ninomiya, Aya Fukuda, Chiaki Ogino, and Nobuaki Shimizu
  • Journal Title: Ultrason. Sonochem. Volume: 21 Pages: 1624-1628
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pretreatment of Japanese cedar by ionic liquid solutions in combination with acid and metal ion, and its application to high solid loading. (2014)
  • Author(s): Kazuma Ogura, Kazuaki Ninomiya, Kenji Takahashi, Chiaki Ogino, Akihiko Kondo.
  • Journal Title: Biotechnology for Biofuels Volume: 7 Pages: 120-120
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Targeted and ultrasound-triggered drug delivery using liposomes co-modified with cancer cell-targeting aptamers and a thermosensitive polymer (2014)
  • Author(s): Kazuaki Ninomiya, Takahiro Yamashita, Shinya Kawabata, and Nobuaki Shimizu
  • Journal Title: Ultrason. Sonochem. Volume: 21 Pages: 1482-1488
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sonocatalytic-Fenton reaction for enhanced OH radical generation and its application to lignin degradation (2013)
  • Author(s): Kazuaki Ninomiya, Hiromi Takamatsu, Ayaka Ohnishi, Kenji Takahashi, Nobuaki Shimizu.
  • Journal Title: Ultrason. Sonochem Volume: 20(4) Pages: 1092-1097
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] イオン液体とラジカルを用いたリグノセルロースリファイナリー (2013)
  • Author(s): 青森有香，大澤浩二, 仁宮一章，高橋憲司：
  • Journal Title: 化学工業 Volume: 64(6) Pages: 38-45
• [Journal Article] Effect of ionic liquid weight ratio on pretreatment of bamboo powder prior to enzymatic saccharification (2013)
  • Author(s): Kazuaki Ninomiya, Hiroshi Soda, Chiaki Ogino, Kenji Takahashi, Nobuaki Shimizu
  • Journal Title: Bioresour. Technol. Volume: 128 Pages: 188-192
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Combined use of completely bio-derived cholinium ionic liquids and ultrasound irradiation for the pretreatment of lignocellulosic material to enhance enzymatic saccharification (2013)
  • Author(s): Kazuaki Ninomiya, Akiko Ohta, Sayuri Omote, Chiaki Ogino, Kenji Takahashi, Nobuaki Shimizu
  • Journal Title: Chem Eng. J. Volume: 215-216 Pages: 811-818
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cholinium carboxylate ionic liquids for pretreatment of lignocellulosic materials to enhance subsequent enzymatic saccharification (2013)
  • Author(s): Kazuaki Ninomiya, Takashi Yamauchi, Masafumi Kobayashi, Chiaki Ogino, Nobuaki Shimizu, Kenji Takahashi
  • Journal Title: Biochem Eng. J. Volume: 71 Pages: 25-29
  • Peer Reviewed
• [Presentation] カチオニックリポソームを用いた遺伝子導入に及ぼす超音波の影響 (2014)
  • Author(s): 宮田徹哉、仁宮一章、高橋憲司、清水宣明
  • Organizer: 日本ソノケミストリー学会 第23回討論会
  • Place of Presentation: 秋田市にぎわい交流館AU
  • Year and Date: 2014-10-31 – 2014-11-01
• [Presentation] イオン液体由来カルベンによるバイオマスの反応と分離 (2014)
  • Author(s): 覚知亮平、柴田佳樹、山口誠、遠藤太佳嗣、仁宮一章、高橋憲司
  • Organizer: 第5回イオン液体討論会
  • Place of Presentation: 横浜シンポジア
  • Year and Date: 2014-10-28 – 2014-10-29
• [Presentation] イオン液体前処理後バガスに適したアーミング酵母の開発 (2014)
  • Author(s): 石居 直也, 石崎 美紀, 安田 美砂, 仁宮 一章, 高橋 憲司, 荻野 千秋, 近藤 昭彦
  • Organizer: 第5回イオン液体討論会
  • Place of Presentation: 横浜シンポジア
  • Year and Date: 2014-10-28 – 2014-10-29
• [Presentation] 有機分子触媒を用いたイオン液体中でのリグニンの誘導体化 (2014)
  • Author(s): 高見澤 勇太, 西澤 悠希, 柴田 佳樹, 覚知 亮平, 仁宮 一章, 高橋 憲司
  • Organizer: 第5回イオン液体討論会
  • Place of Presentation: 横浜シンポジア
  • Year and Date: 2014-10-28 – 2014-10-29
• [Presentation] 有機分子触媒を用いたセルロースの新規化学修飾法 (2014)
  • Author(s): 山口 誠, 柴田 佳樹, 覚知 亮平, 仁宮 一章, 高橋 憲司
  • Organizer: 第5回イオン液体討論会
  • Place of Presentation: 横浜シンポジア
  • Year and Date: 2014-10-28 – 2014-10-29
• [Presentation] 酸性イオン液体を用いたリグノセルロース系バイオマスのワンポット加水分解反応 (2014)
  • Author(s): 井上 健, 宮村 恭平, 辰巳 真衣, 吉村 光芙由, 仁宮 一章, 高橋 憲司
  • Organizer: 第5回イオン液体討論会
  • Place of Presentation: 横浜シンポジア
  • Year and Date: 2014-10-28 – 2014-10-29
• [Presentation] イオン交換膜を用いたイオン液体の分離・回収 (2014)
  • Author(s): 辰巳 真衣, 吉村 光芙由, 大澤 浩二, 遠藤 太佳嗣, 仁宮 一章, 高橋 憲司
  • Organizer: 第5回イオン液体討論会
  • Place of Presentation: 横浜シンポジア
  • Year and Date: 2014-10-28 – 2014-10-29
• [Presentation] 有機分子触媒を用いた実バイオマスの処理 (2014)
  • Author(s): 柴田 佳樹, 山口 誠, 覚知 亮平, 遠藤 太佳嗣, 仁宮 一章, 高橋 憲司
  • Organizer: 第5回イオン液体討論会
  • Place of Presentation: 横浜シンポジア
  • Year and Date: 2014-10-28 – 2014-10-29
• [Presentation] セルラーゼへの阻害の少ないコリン酢酸を前処理に用いたバガスのin situ酵素糖化 (2014)
  • Author(s): 小堀麻美、辰巳麻衣、大澤浩二、遠藤太佳嗣、覚知亮平、荻野千秋、仁宮一章、清水宣明、高橋憲司
  • Organizer: 第5回イオン液体討論会
  • Place of Presentation: 横浜シンポジア
  • Year and Date: 2014-10-28 – 2014-10-29
• [Presentation] 非平衡大気圧プラズマジェットにより誘導される細胞内、細胞外のOHラジカル生成と細胞殺傷効果の評価 (2014)
  • Author(s): 今村 允俊、仁宮 一章、石島 達夫、山原 貴之、榎本 啓士、高橋 憲司、田中 康規、上杉 喜彦、清水 宣明
  • Organizer: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [Presentation] Investigation of Chemical Species Production Rates in Aqueous Solution Irradiated by Non-equilibrium Atmospheric Pressure Jet (2014)
  • Author(s): Tatsuo Ishijima, Yuko. Imazawa, T. Ito, Masatoshi Imamura, Kazuaki Ninomiya, Kenji Takahashi, Yasunori Tanaka, and Yoshihiko Uesugi
  • Organizer: Proceedings of the 5th International Conference on Plasma Medicine (ICPM5)
  • Place of Presentation: Nara,Japan
  • Year and Date: 2014-05-20
• [Presentation] イオン液体を用いたリグノセルロースのトータルリファイナリー (2014)
  • Author(s): 仁宮一章、荻野千秋、清水宣明、高橋憲司：
  • Organizer: 化学工学会 第79年会
  • Place of Presentation: 岐阜, 岐阜大学柳戸キャンパス
• [Presentation] イオン交換膜を用いたイオン液体水溶液からのイオン液体の回収 (2013)
  • Author(s): 辰巳真衣、大澤浩二、仁宮一章、高橋憲司
  • Organizer: 第4回イオン液体討論会
  • Place of Presentation: 横浜, 慶應義塾大学
• [Presentation] 酸触媒性イオン液体を用いたバイオマスの前処理および酸加水分解反応 (2013)
  • Author(s): 井上健、吉田祐紀子、辰巳真衣、仁宮一章、高橋憲司
  • Organizer: 第4回イオン液体討論会
  • Place of Presentation: 横浜, 慶應義塾大学
• [Presentation] イオン液体に溶解したリグニンの反応 (2013)
  • Author(s): 西澤悠希、高見澤勇太、仁宮一章、高橋憲司
  • Organizer: 第4回イオン液体討論会
  • Place of Presentation: 横浜, 慶應義塾大学
• [Presentation] イオン液体により分画されたリグニンの樹脂材料への利用 (2013)
  • Author(s): 青森有香、上田雄喜、井上健、仁宮一章、高橋憲司
  • Organizer: 第4回イオン液体討論会
  • Place of Presentation: 横浜, 慶應義塾大学
• [Presentation] 低細胞毒性イオン液体により前処理した木質系バイオマスからの同時糖化発酵 (2013)
  • Author(s): 表小百合、仁宮一章、荻野千秋、高橋憲司、清水宣明
  • Organizer: 第4回イオン液体討論会
  • Place of Presentation: 横浜, 慶應義塾大学
• [Presentation] 低細胞毒性イオン液体により前処理した木質系バイオマスからの同時糖化発酵 (2013)
  • Author(s): 表小百合、仁宮一章、曽田裕司、荻野千秋、高橋憲司、清水宣明
  • Organizer: 日本生物工学会 第65回大会
  • Place of Presentation: 広島, 広島国際会議場
• [Presentation] イオン液体により分画されたリグニンの樹脂材料への利用 (2013)
  • Author(s): 青森有香、上田雄喜、井上健、仁宮一章, 高橋憲司
  • Organizer: 化学工学会 第45回秋季大会
  • Place of Presentation: 岡山，岡山大学 津島キャンパス
• [Presentation] ヒドロキシラジカルを用いたリグニンの低分子化による有用物質への変換 (2013)
  • Author(s): 沖田剛、仁宮一章, 高橋憲司
  • Organizer: 化学工学会 第45回秋季大会
  • Place of Presentation: 岡山，岡山大学 津島キャンパス
• [Presentation] イオン液体に溶解したリグニンの反応 (2013)
  • Author(s): 西澤悠希，高見澤勇太，青森有香，井上健，仁宮一章，高橋憲司
  • Organizer: 化学工学会 第45回秋季大会
  • Place of Presentation: 岡山，岡山大学 津島キャンパス
• [Presentation] マイクロ波加熱によるOHラジカルを用いたリグニンの低分子化 (2012)
  • Author(s): 青森有香、植田典巳稚、仁宮一章, 高橋憲司
  • Organizer: 化学工学会 第44回秋季大会
  • Place of Presentation: 仙台，東北大学 川内北キャンパス
• [Presentation] イオン液体を用いたバイオマスリファイナリー (2012)
  • Author(s): 青森有香、井上健、西澤悠希、仁宮一章, 高橋憲司
  • Organizer: 化学工学会 第44回秋季大会
  • Place of Presentation: 仙台，東北大学 川内北キャンパス
• [Presentation] イオンビーム照射とFACSを繰り返すことにより得られたセルラーゼ酵素高発現酵母の特性評価 (2012)
  • Author(s): 仁宮一章、野村知世、清水宣明、佐藤勝也、鳴海一成
  • Organizer: 第７回高崎量子応用研究シンポジウム
  • Place of Presentation: 高崎, 高崎シティギャラリー
• [Presentation] コリン系イオン液体を用いたリグノセルロースの糖化前処理 (2012)
  • Author(s): 仁宮一章、表小百合、曽田裕司、太田晶子、高橋憲司、清水宣明
  • Organizer: 日本生物工学会 第64回大会
  • Place of Presentation: 神戸, 神戸国際会議場
• [Presentation] コリン系イオン液体と超音波を用いたリグノセルロースの糖化前処理 (2012)
  • Author(s): 仁宮一章、荻野千秋、清水宣明、高橋憲司
  • Organizer: 第3回イオン液体討論会
  • Place of Presentation: 那覇, 沖縄県男女共同参画センター
• [Presentation] Biomass refinery using ionic liquids
  • Author(s): Kazuaki Ninomiya, and Kenji Takahashi
  • Organizer: 33th International Conference on Solution Chemistry, Post Symposium on Ionic Liquids from Science to Green Chemical Application
  • Place of Presentation: 東京、産総研 臨海副都心センター 本館
  • Invited
• [Presentation] Reaction of lignin dissolved in ionic liquid
  • Author(s): Yuki Nishizawa, Yuta Takamizawa, Yuka Aomori, Ken Inoue, Kazuaki Ninomiya, Kenji Takahashi
  • Organizer: 33th International Conference on Solution Chemistry, Post Symposium on Ionic Liquids from Science to Green Chemical Application
  • Place of Presentation: 東京、産総研 臨海副都心センター 本館
• [Presentation] Application of lignin fractionated by ionic liquid to resin
  • Author(s): Yuka Aomori, Yuki Ueda, Ken Inoue, Kazuaki Ninomiya, Kenji Takahashi
  • Organizer: 33th International Conference on Solution Chemistry, Post Symposium on Ionic Liquids from Science to Green Chemical Application
  • Place of Presentation: 東京、産総研 臨海副都心センター 本館
• [Presentation] Pretreatment of lignocellulosic biomass using ionic liquid
  • Author(s): Kazuaki Ninomiya and Kenji Takahashi:
  • Organizer: 2013 Korean Society for Microbiology and Biotechnology KMB's 40th Anniversary International Symposium
  • Place of Presentation: InterContinental Pyeongchang Resort Alpensia, Pyeongchang, Korea
  • Invited
• [Presentation] Bio-derived ionic liquids for pretreatment of lignocellulosic biomass
  • Author(s): Kazuaki Ninomiya, Chiaki Ogino, Kenji Takahashi, and Nobuaki Shimizu:
  • Organizer: 5th Congress on ionic liquids (COIL5)
  • Place of Presentation: Tivoli Marina Vilamoura, Algarve, Portugal
• [Presentation] イオン液体耐性酵母を用いたイオン液体前処理バイオマスからの同時糖化発酵
  • Author(s): 仁宮一章、表小百合、清水宣明、佐藤勝也、鳴海一成
  • Organizer: 第8回高崎量子応用研究シンポジウム
  • Place of Presentation: 高崎, 高崎シティギャラリー
• [Book] 実践 有用微生物培養のイロハ (2014)
  • Author(s): 仁宮一章, 滝口昇
  • Total Pages: 19
  • Publisher: NTS
• [Patent(Industrial Property Rights)] 多糖類誘導体の製造方法 (2014)
  • Inventor(s): 覚知 亮平, 仁宮 一章, 柴田 佳樹, 鵜澤 潔, 高橋 憲司
  • Industrial Property Rights Holder: 覚知 亮平, 仁宮 一章, 柴田 佳樹, 鵜澤 潔, 高橋 憲司
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2014-10-27
• [Patent(Industrial Property Rights)] イオン液体の分離方法 (2013)
  • Inventor(s): 高橋憲司, 仁宮一章
  • Industrial Property Rights Holder: 金沢大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2013-000023
  • Filing Date: 2013-08-28