| 研究課題/領域番号 |
21H03643
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分64030:環境材料およびリサイクル技術関連
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| 研究機関 | 三重大学 |
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研究代表者 |
野中 寛 三重大学, 生物資源学研究科, 教授 (90422881)
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| 研究分担者 |
熊切 泉 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (20618805)
秋山 拓也 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (50553723)
徳永 有希 三重大学, 生物資源学研究科, 助教 (00963282)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2023年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
2022年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2021年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
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| キーワード | バイオリファイナリー / 木材糖化 / リグニン / 炭素膜 / 脱炭素社会 / バイオマス / 木材 / NMR |
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| 研究開始時の研究の概要 |
脱炭素社会実現，林業再生等の観点から，木材の主成分：セルロース，ヘミセルロース，リグニンを，すべて素材やケミカルとして活用可能なバイオリファイナリーシステム確立が急がれる。本研究では，単糖を定量的に得られる濃硫酸木材糖化法に，酸触媒下カルボカチオンを生じやすい三級アルコールを添加することにより，単糖収率は維持したまま，リグニンの縮合反応を抑制し，有機溶媒への溶解性，熱可塑性に優れるリグニンを高収率で回収する。リグニンの詳細構造解析，モデル化合物を用いた反応実験を通して，三級アルコールによるリグニン縮合抑制メカニズムを解明するとともに，リグニンを原料とした高付加価値ナノ多孔質炭素膜を創出する。
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| 研究成果の概要 |
脱炭素社会実現，林業再生等の観点から，地球上最大量の木材主成分，セルロース，ヘミセルロース，リグニンを素材やケミカルとして有効に使えるプロセス開発が急がれる。本研究では，木材の濃硫酸糖化法に，三級アルコールであるtert-ブタノールを添加し，単糖および熱可塑性・有機溶媒可溶性リグニンの高収率回収を実現する反応条件を見出した。また従来実験の125倍スケールの反応ノウハウを確立した。高度NMR解析やモデル化合物を用いた分析により，リグニン芳香環の一部にtert-ブチル基が確かに導入されていることを初めて見いだした。またリグニンの低温焼成により安価でグリーンに炭素膜を創製する技術の目途もたてた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近年のバイオマス成分分離のプロジェクトは，セルロースの利用に焦点がおかれた木材糖化あるいは木材パルプ化プロセスがほとんどで，副生リグニンの利用が課題となっている。一方リグニン利用を中心に据えたプロジェクトでは，逆に副生されるパルプの利用が課題となりがちである。研究成果は，濃硫酸木材糖化法において課題であったリグニンの有効利用を克服し，社会実装の道筋を示した意味でおおいに社会的意義がある。tert-ブタノールとリグニンを反応させたのは研究代表者が世界初であり，本研究において，tert-ブチル基がリグニンに確かに導入されることを明らかにした点は極めて学術的意義が高い。一方で不明点も残されている。
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