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バイオマスの全構成成分有効利用を目指した化成品原料への逐次的変換

研究課題

研究課題/領域番号 17H00803
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 持続可能システム
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

山口 有朋  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究グループ長 (90339119)

研究分担者 佐藤 修  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (20357148)
三村 直樹  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (50358115)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
33,930千円 (直接経費: 26,100千円、間接経費: 7,830千円)
2020年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2019年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
2018年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
2017年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
キーワードバイオマス利活用
研究成果の概要

本研究では、非可食性バイオマスであるリグノセルロース(木質バイオマス)のセルロース・ヘミセルロース・リグニンをすべて有用化学物質に変換する技術開発を行った。具体的には、木質バイオマスを反応物として担持金属触媒を用い、低い反応温度でセルロース・ヘミセルロースの水素化分解による糖アルコールへの変換、続いて、より高い反応温度でリグニンの分解反応による芳香族化合物への変換を行った。リグニン分解反応後には、担持金属触媒のみを固体として回収し、触媒を再利用可能であった。本研究により、両反応に高い活性を示す新規触媒の開発を実現した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

循環型社会構築のために、枯渇性資源ではなく再生可能な資源を化学品原料として利用する必要がある。木質バイオマスは、セルロース・ヘミセルロース・リグニンから成り立ち、それぞれを変性させずに分離することは困難であり、木質バイオマスを反応物としてそのセルロース・ヘミセルロース・リグニンをすべて使用する研究は、あまり進められていない。本研究では、木質バイオマスを反応物としてそのセルロース・ヘミセルロース・リグニンをすべて有用化学物質へと変換する技術を確立した。学術的なインパクトのみならず、社会的にも非常に意義のある研究である。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 1件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 8件、 招待講演 5件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Magnesium Oxide‐Catalyzed Conversion of Chitin to Lactic Acid2021

    • 著者名/発表者名
      Kun‐asa Kodchakon、Reubroycharoen Prasert、Yamazaki Kiyoyuki、Mimura Naoki、Sato Osamu、Yamaguchi Aritomo
    • 雑誌名

      ChemistryOpen

      巻: 10 号: 3 ページ: 308-315

    • DOI

      10.1002/open.202000303

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of Catalyst Support on Aromatic Monomer Production from Lignocellulosic Biomass Over Pt-Based Catalysts2021

    • 著者名/発表者名
      Yamazaki Kiyoyuki、Sasaki Ryuto、Watanabe Tatsuya、Kuwano Satoko、Murakami Yuka、Mimura Naoki、Sato Osamu、Yamaguchi Aritomo
    • 雑誌名

      Waste and Biomass Valorization

      巻: in press. 号: 11 ページ: 6081-6089

    • DOI

      10.1007/s12649-021-01423-z

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 担持金属触媒を用いた超臨界水中でのリグニン解重合反応による芳香族モノマーへの変換2020

    • 著者名/発表者名
      YAMAGUCHI Aritomo、MIMURA Naoki、SEGAWA Atsushi、MAZAKI Hitoshi、SATO Osamu
    • 雑誌名

      Journal of the Japan Petroleum Institute

      巻: 63 号: 4 ページ: 221-227

    • DOI

      10.1627/jpi.63.221

    • NAID

      130007868026

    • ISSN
      1346-8804, 1349-273X
    • 年月日
      2020-07-01
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of Metal Catalysts on Bond Cleavage Reactions of Lignin Model Compounds in Supercritical Water2020

    • 著者名/発表者名
      Aritomo Yamaguchi, Naoki Mimura, Masayuki Shirai, and Osamu Sato
    • 雑誌名

      Waste and Biomass Valorization

      巻: 11 号: 2 ページ: 669-674

    • DOI

      10.1007/s12649-019-00647-4

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Kinetic analyses of intramolecular dehydration of hexitols in high-temperature water2020

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Aritomo、Mimura Naoki、Shirai Masayuki、Sato Osamu
    • 雑誌名

      Carbohydrate Research

      巻: 487 ページ: 107880-107880

    • DOI

      10.1016/j.carres.2019.107880

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lignin depolymerization into aromatic monomers using supported metal catalysts in water2020

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Aritomo、Mimura Naoki、Segawa Atsushi、Mazaki Hitoshi、Sato Osamu
    • 雑誌名

      Journal of the Japan Petroleum Institute

      巻: in press.

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] リグニンモデル化合物の分解挙動から予想されるリグニン解重合反応による芳香族モノマー製造2019

    • 著者名/発表者名
      YAMAGUCHI Aritomo、MIMURA Naoki、SHIRAI Masayuki、SATO Osamu
    • 雑誌名

      Journal of the Japan Petroleum Institute

      巻: 62 号: 5 ページ: 228-233

    • DOI

      10.1627/jpi.62.228

    • NAID

      130007700311

    • ISSN
      1346-8804, 1349-273X
    • 年月日
      2019-09-01
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cascade Utilization of Biomass: Strategy for Conversion of Cellulose, Hemicellulose, and Lignin into Useful Chemicals2019

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Aritomo、Mimura Naoki、Shirai Masayuki、Sato Osamu
    • 雑誌名

      ACS Sustainable Chemistry & Engineering

      巻: 7 号: 12 ページ: 10445-10451

    • DOI

      10.1021/acssuschemeng.9b00786

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct conversion of lignocellulosic biomass into aromatic monomers over supported metal catalysts in supercritical water2019

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Aritomo、Watanabe Tatsuya、Saito Kyota、Kuwano Satoko、Murakami Yuka、Mimura Naoki、Sato Osamu
    • 雑誌名

      Molecular Catalysis

      巻: 477 ページ: 110557-110557

    • DOI

      10.1016/j.mcat.2019.110557

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Conversion of Cellulose to Lactic Acid by Using ZrO2?Al2O3 Catalysts2017

    • 著者名/発表者名
      Wattanapaphawong Panya、Sato Osamu、Sato Koichi、Mimura Naoki、Reubroycharoen Prasert、Yamaguchi Aritomo
    • 雑誌名

      Catalysts

      巻: 7 号: 7 ページ: 221-221

    • DOI

      10.3390/catal7070221

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 担持金属触媒を用いた水溶媒中での木質バイオマスから芳香族化合物への変換技術2020

    • 著者名/発表者名
      山口有朋、佐々木隆仁、渡邉竜也、桑野聡子、山崎清行、三村直樹、佐藤 修
    • 学会等名
      第126回触媒討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 触媒を用いたキチンから有用化学物質製造2020

    • 著者名/発表者名
      Kun-asa Kodchakon、山崎清行、三村直樹、佐藤 修、Reubroycharoen Prasert、山口有朋
    • 学会等名
      化学工学会 第51回秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 固体触媒によるキチンから乳酸への変換技術2020

    • 著者名/発表者名
      山口有朋、K. Kun-asa、P. Reubroycharoen、山崎清行、三村直樹、佐藤 修
    • 学会等名
      第50回石油・石油化学討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 木質バイオマスから芳香族化合物を製造する担持金属触媒2020

    • 著者名/発表者名
      山口有朋、佐々木隆仁、渡邉竜也、三村直樹、佐藤 修、桑野聡子
    • 学会等名
      令和元年度日本表面真空学会東北・北海道支部講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] リグノセルロース系バイオマスから芳香族化合物への直接変換2019

    • 著者名/発表者名
      山口有朋、渡邉竜也、齋藤杏汰、桑野聡子、佐藤 修、三村直樹
    • 学会等名
      石油学会第68回研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Cascade Utilization of Biomass: Conversion of Cellulose, Hemicellulose, and Lignin into Chemicals2019

    • 著者名/発表者名
      A. Yamaguchi, N. Mimura, M. Shirai and O. Sato
    • 学会等名
      26th meeting of the North American Catalysis Society (NAM26)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Conversion of lignin into aromatic compounds using supported metal catalysts2019

    • 著者名/発表者名
      A. Yamaguchi
    • 学会等名
      8th Asia-Pacific Congress in Catalysis (APCAT-8)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] リグニン解重合反応による芳香族モノマー製造2019

    • 著者名/発表者名
      山口有朋、三村直樹、佐藤 修
    • 学会等名
      第124回触媒討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Effect of supporteted metal catalysts on lignin deporimarization into aromatic monomer in supercritical water2019

    • 著者名/発表者名
      A. Yamaguchi, N. Mimura and O. Sato
    • 学会等名
      18th Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress (APCChE 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] バイオマスに含まれるリグニンの有用化学物質への変換2019

    • 著者名/発表者名
      山口有朋、三村直樹、白井誠之、佐藤 修
    • 学会等名
      第49回石油・石油化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] バイオマスに含まれるリグニンの有用化学物質への変換2018

    • 著者名/発表者名
      山口有朋、三村直樹、白井誠之、瀬川敦司、佐藤 修
    • 学会等名
      第7回JACI/GSCシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Valorisation of cellulose, hemicellulose, and lignin using supported metal catalysts2018

    • 著者名/発表者名
      A. Yamaguchi, N. Mimura, M. Shirai and O. Sato
    • 学会等名
      7th International Conference on Engineering for Waste and Biomass Valorisation (WasteEng2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Catalytic conversion of biomass to valuable chemicals using supported metal catalysts in high-temperature water2018

    • 著者名/発表者名
      A. Yamaguchi, N. Mimura, M. Shirai and O. Sato
    • 学会等名
      8th Tokyo Conference on Advanced Catalytic Science and Technology (TOCAT8)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Catalytic conversion of lignocellulosic biomass into valuable chemicals using supported metal catalysts2018

    • 著者名/発表者名
      A. Yamaguchi, N. Mimura and O. Sato
    • 学会等名
      8th International IUPAC Conference on Green Chemistry (ICGC-8)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 木質バイオマスから化学品原料への直接変換2018

    • 著者名/発表者名
      山口有朋、齋藤杏汰、渡邉竜也、桑野聡子、三村直樹、佐藤 修
    • 学会等名
      第122回触媒討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] リグニンの有効利用を指向したモデル化合物の分解挙動の解明2018

    • 著者名/発表者名
      山口有朋、三村直樹、白井誠之、佐藤 修
    • 学会等名
      第48回石油・石油化学討論会(創立60周年記念東京大会)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Recyclable solid catalysts for conversion of lignocellulosic biomass into valuable chemicals2018

    • 著者名/発表者名
      A. Yamaguchi
    • 学会等名
      3rd International Conference on Emerging Advanced Materials (ICEAN2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Production of valuable chemicals from lignocellulosic biomass using supported metal catalysts2018

    • 著者名/発表者名
      Aritomo Yamaguchi
    • 学会等名
      Indo-Japan Conference on New Insights into Multifunctional Catalysis for Biomass Transformation
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] バイオマスのセルロース・ヘミセルロース・リグニンすべてを化学原料に変換する2018

    • 著者名/発表者名
      山口有朋
    • 学会等名
      石油学会東北支部講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] バイオマスに含まれるセルロース・ヘミセルロース・リグニンの化成品原料への変換2018

    • 著者名/発表者名
      山口有朋、三村直樹、白井誠之、佐藤 修
    • 学会等名
      第118回触媒討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 固体触媒を用いた植物バイオマスの有用化学物質への変換技術2017

    • 著者名/発表者名
      山口有朋
    • 学会等名
      第9回岩澤コンファレンス-サステイナブル社会のための最先端触媒化学・表面科学-
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] 海洋プラスチック汚染問題の解決を目指す生分解性プラスチックの素材・技術最前線2019

    • 著者名/発表者名
      山口有朋
    • 総ページ数
      343
    • 出版者
      株式会社エヌ・ティー・エス
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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