高活性水蒸気爆砕とLED照射型増殖促進木材腐朽菌処理を用いたバイオエタノール生産

• 研究課題/領域番号: 20K19995
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分64030:環境材料およびリサイクル技術関連
• 研究機関: 京都大学 (2022); 徳島大学 (2020-2021)
• 研究代表者: 鈴木 昭浩 京都大学, 生存圏研究所, 特定研究員 (00848509)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: バイオマス / リグニン / セルロース / 発酵 / LED / アラゲカワラタケ / 水蒸気爆砕 / 木材腐朽菌 / 針葉樹 / エタノール

研究開始時の研究の概要

未利用木質バイオマスから効率的にバイオエタノールを生産するために、環境保全型の高活性水蒸気爆砕とLED照射型増殖促進木材腐朽菌処理を用いた新規製造システムの開発を行う。従来のバイオエタノール生産研究の課題であった①製造コスト（酵素コスト）の削減、②樹種に依存しない製造システムの開発という課題を①木材腐朽菌の併用によるリグニンの分解・除去に伴う酵素量の削減、②従来の水蒸気爆砕では困難であった針葉樹の前処理にも効果的な高活性水蒸気爆砕の利用により解決する。バイオマスを用いたエネルギー供給と食糧生産は世界規模の課題であり、SDGs達成に大きく貢献でき、化石資源枯渇だけでなく飢餓問題解決の糸口となる。

研究成果の概要

環境問題解決の向け、利用が困難な木質バイオマスを環境負荷が少ない方法での分解する方法の開発が求められている。水のみを利用した分解処理と菌による分解処理を組み合わせた処理方法の開発を行った。菌による分解方法の開発時にLEDによる光照射培養にて、分解効率に変化が生じた。照射する光を変化させ、分解されるグルコースや生成されるエタノールの収量に対する検討を行い、最適な光照射条件を検討した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまでの菌への光照射培養はランプ光源による短時間の照射が多く、長期間の培養研究はあまり行われていなかった。しかし、LEDの発明によって、より低コストに長時間の照射を行うことができる。菌を用いた木質バイオマスの分解技術は低コストかつ環境に易しい方法であるが、効率が悪く実用に至っていない。光照射培養によって糖分解効率が向上した本研究成果によって、菌による木質バイオマスの分解の効率化が期待できる。