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2016 年度 実績報告書

未利用バイオマスからの高植物度機能性化成品創製プロセスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 16H01790
研究機関徳島大学

研究代表者

中村 嘉利  徳島大学, 大学院生物資源産業学研究部, 教授 (20172455)

研究分担者 浅田 元子  徳島大学, 大学院生物資源産業学研究部, 講師 (10580954)
高木 均  徳島大学, 大学院理工学研究部, 教授 (20171423)
佐々木 千鶴  徳島大学, 大学院生物資源産業学研究部, 講師 (50452652)
渡邊 隆司  京都大学, 生存圏研究所, 教授 (80201200)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワードバイオマス
研究実績の概要

現在、化石資源依存社会からの脱却を目指して、非可食性バイオマスを原料としたエネルギーおよびマテリアル生産プロセスの開発が世界中で嘱望されている。既往研究のマテリアル製造プロセスは、酸・アルカリ等の前処理後に分解反応(硫酸法、酵素法や固体金属触媒法等)を行い、セルロースやリグニンをモノマー(グルコースや単量体リグニン)まで完全に低分子化した後、これらを原料としてポリマー化成品を製造する方法である。しかし、この方法は純粋なモノマーとするため目的化成品の分子設計は容易となるが、モノマーの収率が低く、無視できない量の副産物が発生する。そしてモノマーの生成(硫酸やセルラーゼ使用)および生成後の分離精製のためにコストやエネルギーが大きい等の問題点があった。本研究では、バイオマス構成成分の特性を損なわない程度の環境保全型前処理(水蒸気蒸煮(150-260℃, 0.5-4.7 MPa, 1-30 min, 粉砕過程無)+粉砕処理(0-1 min, 短時間処理なので消費エネルギーは小さい)または水蒸気爆砕(150-260℃, 0.5-4.7 MPa, 1-30 min, 粉砕過程有))と分離操作(水およびメタノール、エタノール、アセトン、他の有機溶媒を使用)を用いて、分離構成成分を高収率、低コストかつ省エネルギーで高植物度機能性化成品に変換するための製造プロセスの開発を目的とする。本年度は、廃棄割箸(アスペン)を原料として、上記前処理を用いた抽出分離成分の物理的・化学的特性を明らかにするとともに、セルロースナノファイバーやリグニンナノファイバーの製造に関する基礎的知見を得た。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

環境保全型前処理(水蒸気蒸煮+粉砕処理または水蒸気爆砕)と分離操作(水およびメタノール、エタノール、アセトン、他の有機溶媒を使用)によりアスペン(広葉樹)を種々の条件下で処理した場合の抽出分離成分の物理的・化学的特性を比較検討するとともに、セルロースナノファイバーやリグニンナノファイバーの製造に関する基礎的知見を得ることができたため。

今後の研究の推進方策

得られたセルロースナノファイバーをPVAやPLA樹脂に添加することにより、コンポジット樹脂を作成し、その機能性向上に及ぼす添加効果を明らかにする。さらに、種々の抽出溶媒により分離された低分子リグニンの物性評価および種々の分子量を持つリグニンを原料としたリグニンナノファイバーやリグニンエポキシ樹脂の製造を試みる。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2017 2016

すべて 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [学会発表] 木質バイオマスからの高植物度機能性化成品の製造2017

    • 著者名/発表者名
      淺田元子,佐々木千鶴,鈴木昭浩,中村嘉利
    • 学会等名
      第12回バイオマス科学会議
    • 発表場所
      東京大学(東京都文京区)
    • 年月日
      2017-01-18 – 2017-01-20
  • [学会発表] 広葉樹アスペン廃材の総合利用プロセスの構築2016

    • 著者名/発表者名
      山本拓也,入江 翼,鈴木昭浩,佐々木千鶴,淺田元子,中村嘉利
    • 学会等名
      第3回日本生物工学会西日本支部講演会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県徳島市)
    • 年月日
      2016-12-10 – 2016-12-10
  • [学会発表] Fiber orientation control in cellulose nanofiber-reinforced green nanocomposites2016

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Takagi, Antonio Norio Nakagaito and Yuya Sakaguchi
    • 学会等名
      Fiber Society 2016 Fall Meeting and Technical Conference
    • 発表場所
      Ithaca (U.S.A.)
    • 年月日
      2016-10-10 – 2016-10-10
    • 国際学会
  • [学会発表] バイオマスの総合的有効利用プロセス2016

    • 著者名/発表者名
      中村嘉利
    • 学会等名
      化学工学会第48回秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県徳島市)
    • 年月日
      2016-09-06 – 2016-09-08
    • 招待講演

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公開日: 2018-01-16  

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