環境保全のための植物性および動物性廃棄物の迅速分解と資源化に関する工学的研究

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05680484
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 沢田 達郎 金沢大学, 工学部, 教授 (80019728)
• 研究分担者: 石川 英律 金沢大学, 工学部, 助手 (70232262) ; 中村 嘉利 金沢大学, 工学部, 助教授 (20172455)
• キーワード: 環境保全 / 廃棄物 / アルコール発酵 / 新素材

研究概要

本研究は、水蒸気爆砕による廃材、稲わら、エビやカニ殻などの廃棄物の加水分解とバイオテクノロジーの応用による可燃性アルコールの大量生産および難分解性リグニンのプラスチック化、甲殻類の新素材変換の開発を目的としている。水蒸気爆砕は植物性および動物性廃棄物を迅速に分解し、有用な資源化のために効果的な前処理操作の一つとして注目されている。植物性および動物性廃棄物の性状変化に及ぼす水蒸気爆砕の効果を2.55〜4.51MPa、蒸煮時間0.5〜20minの操作条件下で実験的に研究した。植物性廃棄物の水蒸気爆砕では、水可溶性ヘミセルロース、ホロセルロース、メタノール可溶性リグニン、Klasonリグニンなどが容易に抽出分離された。爆砕生成物のpH、細孔径分布、抽出成分の抽出量、酵素による糖化率などに及ぼす操作条件の影響が検討された。爆砕生成物の酵素糖化率はメタノール可溶性リグニン量の増加とともに増加した。酵素糖化とアルコール変換を糖化と発酵の逐次操作と同時糖化発酵の2つの培養方法で実験し、後者の同時糖化発酵は高いアルコール濃度を得るのに有効な方法とわかった。爆砕生成物のメタノール可溶性リグニンを原料としてリグニンエポキシ樹脂が比較的容易に合成された。リグニンエポキシ樹脂はビスフェノールA系エポキシ樹脂などよりも熱硬化性と耐熱性に優れていることが明らかになった。

研究成果

• [文献書誌] 中村嘉利、沢田達郎、堅田 勉、中西英二、鈴木基之: "連続培養におけるシュウ酸、酢酸をともに含むモデル廃水の微生物分解" 環境科学会誌. 6. 131-141 (1993)
• [文献書誌] Sawada,T.,Y.Nakamura,and T.Katada: "Study on Formation Mechanisms of Sugars from Lignocellulose by Model Compound" 7th International Symposium on Wood and Pulping Chemistry. 1. 357-362 (1993)
• [文献書誌] 中村嘉利、沢田達郎、堅田 勉: "リグニンモデル化合物のベラトロールとグアイアコールのオゾン分解の速度表示" 水環境学会誌. 17. 40-49 (1994)
• [文献書誌] Nakamura,Y.,T.Sawada,and M.Kuwahara: "Microbial Degradation of Organic Acids Formed from Lignin by Ozonolysis" 3rd Asia‐Pacific Biochemical Engineering Conference. 1. 486-488 (1994)
• [文献書誌] Nakamura,Y.,T.Sawada,and M.Kuwahara: "Alcohol Production from Enzymatic Hydrolyzate of Exploded Biomass" 3rd Asia‐Pacific Biochemical Engineering Conference. 1. 387-389 (1994)
• [文献書誌] Nakamura,Y.,H.Origasa,and T.Sawada: "Mathematical Modeling for Diauxic Growth in Immobilized Cell Culture" Journal of Fermentation and Bioengineering. 78. 361-367 (1994)