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2017 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, 大学院社会産業理工学研究部(生物資源産業学域), 教授 (20172455)

研究分担者 浅田 元子  徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(生物資源産業学域), 講師 (10580954)
高木 均  徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (20171423)
佐々木 千鶴  徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(生物資源産業学域), 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 / バイオマテリアル
研究実績の概要

廃材、廃竹、廃棄藁などの未利用バイオマスは、バイオフューエルやバイオマテリアルの製造に使用される豊富なカーボンニュートラルな再生可能資源である。これらの資源の使用が増加すると、持続可能な環境を作り出すのに役立ち、温室効果ガス(例えば、二酸化炭素)の排出や化石燃料の枯渇などの環境への影響が減少する。本研究は未利用バイオマス(本年度はホワイトポプラを原料とした)からの高植物度機能性化成品創製プロセスを開発するために、高活性水蒸気処理と粉砕処理や水抽出およびアセトン抽出を用いて、未利用バイオマスからの木質構造成分の効率的な分離および利用に焦点を当てた。セルロース成分はセルロースナノファイバー(CNF)にリグニン成分はエポキシ樹脂の合成原料および樹脂硬化剤として用いられた。水蒸気分解生成物の構成成分を水およびアセトンを用いて抽出し、水抽出画分、アセトン抽出画分およびホロセルロース画分に分離した。水抽出画分は高いカテキン当量(76mgカテキン当量/ g-乾燥処理物)を有した。アセトン抽出画分(低分子量リグニン)を原料として得られたリグニンエポキシ樹脂硬化物(植物度約90%)の熱的特性および機械的特性を市販のエポキシ樹脂硬化物と比較検討することにより、リグニンエポキシ樹脂硬化物の有用性を明らかにした。さらに、ホロセルロース画分から得られたセルロースナノファイバー(CNF)のポリ乳酸樹脂への有意な補強効果を確認した。

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

本年度は、高活性水蒸気処理と粉砕処理、それに続く水およびアセトン抽出を用いた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を確立することができた。水抽出画分、アセトン抽出画分およびホロセルロース画分が有用な化成品に変換され、それぞれ、生理機能性物質(抗酸化剤)、電子基板材料用エポキシ樹脂および樹脂補強材として使用できる可能性があることを基礎的実験で明らかにできたので、本研究はおおむね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

今後は得られた生理機能性物質(抗酸化剤)、電子基板材料用エポキシ樹脂および樹脂補強材の機能性を高めるための最適前処理・抽出分離・製造条件などについて検討するとともに、水蒸気蒸煮+粉砕と水蒸気爆砕の前処理効果についても比較検討し、省エネルギーかつエコ型の利益創出型化成品創製プロセスを構築する予定である。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Glucose and Valuable Chemicals Production from Cotton Waste Using Hydrothermal Method2018

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Chizuru、Kiyokawa Ami、Asada Chikako、Nakamura Yoshitoshi
    • 雑誌名

      Waste and Biomass Valorization

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1007/s12649-017-0084-x

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High Concentration Ethanol Production from Mixed Softwood Sawdust Waste2018

    • 著者名/発表者名
      Asada Chikako、Sasaki Chizuru、Nakamura Yoshitoshi
    • 雑誌名

      Waste and Biomass Valorization

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1007/s12649-017-0073-0

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Total Biorefinery Process of Lignocellulosic Waste Using Steam Explosion Followed by Water and Acetone Extractions2018

    • 著者名/発表者名
      Asada C.、Sasaki C.、Suzuki A.、Nakamura Y.
    • 雑誌名

      Waste and Biomass Valorization

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1007/s12649-017-0157-x

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of cellulose nanofiber from steam exploded Japanese cedar2017

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Suzuki, Chizuru Sasaki, Chikako Asada, Yoshitoshi Nakamura
    • 雑誌名

      BioResources

      巻: 12 ページ: 7628-7641

    • DOI

      10.15376/biores.12.4.7628-7641

    • 査読あり
  • [学会発表] バイオマスへの応用を考慮した耐熱性セルラーゼ利用のための酵素カクテルの相乗効果検討,2017

    • 著者名/発表者名
      髙田弥生、淺田元子、佐々木千鶴、中村嘉利
    • 学会等名
      第9回日本醸造学会 若手シンポジウム, 東京
  • [学会発表] ファルカタを原料としたバイオエタノール製造のための水蒸気爆砕前処理の最適条件の検討2017

    • 著者名/発表者名
      妹尾政都、浅田元子、佐々木千鶴、中村嘉利
    • 学会等名
      第9回日本醸造学会 若手シンポジウム, 東京
  • [学会発表] バイオエタノール残渣となるモデルリグニンを用いたエポキシ樹脂合成の抽出溶媒検討2017

    • 著者名/発表者名
      藤井萌、浅田元子、佐々木千鶴、中村嘉利
    • 学会等名
      第9回日本醸造学会 若手シンポジウム, 東京
  • [学会発表] Glucose production from cotton-waste using hydrothermal methods2017

    • 著者名/発表者名
      Chizuru Sasaki, Chikako Asada, Yoshitoshi Nakamura
    • 学会等名
      The 4th International Cellullose Conference (ICC 2017), Fukuoka
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis of ecomaterial from plant biomass and its physical properties2017

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Suzuki, Chikako Asada, Chizuru Sasaki, Yoshitoshi Nakamura
    • 学会等名
      13th International Conference on Ecomaterials, Bangkok
    • 国際学会
  • [学会発表] Comparison of steam explosion and steaming followed by milling treatment for bioethanol production from woody biomass2017

    • 著者名/発表者名
      Yuta Danura, Chikako Asada, Chizuru Sasaki, Yoshitoshi Nakamura
    • 学会等名
      13th International Conference on Ecomaterials, Bangkok
    • 国際学会
  • [学会発表] Organosolv lignin extracted from hydrolyzed residue of steam exploded hardwood: a potential candidate for epoxy resin2017

    • 著者名/発表者名
      Takuya Yamamoto, Chikako Asada, Chizuru Sasaki, Yoshitoshi Nakamura
    • 学会等名
      13th International Conference on Ecomaterials, Bangkok
    • 国際学会
  • [学会発表] 徳島県産間伐材を有効利用するための総合プロセス開発2017

    • 著者名/発表者名
      淺田元子
    • 学会等名
      日本生物工学会生物資源を活用した地域創生研究部会シンポジウム(大阪大学吹田キャンパス)
    • 招待講演
  • [学会発表] 木材構成成分の分離回収と有効利用2017

    • 著者名/発表者名
      淺田元子
    • 学会等名
      化学工学会第82年会(芝浦工業大学豊洲キャンパス)
    • 招待講演

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公開日: 2018-12-17  

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