植林廃棄物の反応熱分解液化における生成物の制御

• 研究課題/領域番号: 15201018
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 環境技術・環境材料
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 小名 俊博 九州大学, 大学院農学研究院, 助教授 (10346835)
• 研究分担者: 坂井 克己 九州大学, 大学院農学研究院, 教授 (30015656) ; 後藤 雅宏 九州大学, 大学院工学研究院, 教授 (10211921)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 50,570千円 (直接経費: 38,900千円、間接経費: 11,670千円); 2005年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円); 2004年度: 21,450千円 (直接経費: 16,500千円、間接経費: 4,950千円); 2003年度: 21,060千円 (直接経費: 16,200千円、間接経費: 4,860千円)
• キーワード: 植林 / 廃棄物 / 熱分解 / 液化 / 反応熱分解 / 酵素重合

研究概要

反応熱分解生成物に関して、(1)通常の熱分解により得られる生成物と、反応熱分解により得られる生成物における発熱量変化の検討、および(2)反応熱分解生成物の一部を原料とした高分子重合物の作成を行った。(1)では、熱分解および反応熱分解性生成物をGC/MSを用いて分析し、マススペクトルおよび既報から各成分の構造を決定すると共に、GC-FIDを用いて各成分の含有量を決定した。さらに、既報より成分の化学組成に基づいて各成分の推定発熱量を算出した。この結果、試料としてアカシア樹皮を、反応試薬として水酸化テトラメチルアンモニウムを用い、熱分解温度400℃、500℃、600℃において実験したところ、反応熱分解を用いなかった場合に比べて発熱量はグラム辺り90から120J増加した。成分ごとの発熱量増加に注目した場合、試料としてユーカリ樹皮を、反応試薬として水酸化テトラブチルアンモニウムを用いた場合、主要反応熱分解生成物として得られる3,4,5-トリブトキシ安息香酸ブチルエステルは、同試料を反応試薬無しで熱分解した際に得られる熱分解生成物3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸と比べ、グラム辺りの推定発熱量は約16kJの増加する。(2)では熱分解生成物の一部をメタノールとリン酸緩衝液を混合した有機溶媒/緩衝液混合液系においてセイヨウワサビペルオキシダーゼを用いて重合を行った。これにより得られた重合物は、サイズ排除クロマトグラフィーによる測定結果からその多くは分子量2〜3000程度と推定された一方、一部は分子量18000近い高分子であることも確認された。
反応熱分解液化装置の開発では、システムがほぼ完成した。既存の熱分解装置に対する新規の特長として、(1)メモリー効果の除去、(2)自動化、の2点が挙げられる。(1)の特長により、既存の熱分解装置に比べ、熱分解管に残った熱分解物による次の試料への汚染がなくなり、再現性が高まった。