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2017 年度 実施状況報告書

環境低負荷かつ低エネルギー化型のバイオエタノール生産プロセスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K00669
研究機関徳島大学

研究代表者

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)

研究分担者 アルカンタラ アビラ・ラファエル  徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 助教 (50709219)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードセルロース / 糖化 / グルコース
研究実績の概要

本研究では、リグノセルロース系バイオマスを原料としたバイオエタノール等の液体燃料を代表とする微生物発酵法を用いた有用化学物質の生産プロセスにおいて、コストとエネルギーを要する「前処理(脱リグニン)」「酵素(によるセルロースの)糖化」「(蒸留による)生産物の精製」の各ステップの環境低負荷かつ低エネルギー化を目指した基盤技術を重点的に開発することを目的とする。具体的には、とりわけ高コストである酵素使用量削減のため、「前処理」と「酵素糖化」を融合した「糖化能を有する前処理」の開発と「リグノセルロース系バイオマスを原料とした未精製の(前処理により様々な副産物が発生する)バイオエタノールの抽出蒸留による無水化」の効率化の基礎研究を主課題とする。
今年度は「糖化能を有する前処理」の開発に取り組み、セルロースモデル試料としてコットン製のタオルを原料として、希硫酸を触媒として用いた低温マイクロ波水熱処理を用いた方法を検討した。その結果、乾燥原料あたり最大で30%ほどのグルコースが反応上清に直接糖化されてくる条件を見出した。また、直接糖化されたグルコースを栄養源として酵母を用いたエタノール発酵生産も可能であることがわかった。

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

低温マイクロ波水熱処理を用いたコットン製タオルの直接糖化処理により最大で30%のグルコースが生産できることがわかり、さらに生産されたグルコースを栄養源として用いてアルコール発酵も可能であることがわかったため。

今後の研究の推進方策

直接糖化する対象試料をコットン製のタオルからリグニンを含む植物バイオマス試料に置き換えて実験を進める。また、直接糖化されるグルコース量のさらなる増大を目指した条件検討を行う。さらに、「リグノセルロース系バイオマスを原料とした未精製の(前処理により様々な副産物が発生する)バイオエタノールの抽出蒸留による無水化」実験のためのエタノール試料溶液を作製し、無水化実験の準備を開始する。

次年度使用額が生じた理由

他予算で賄えることができたものや、消耗品の節約によるため。次年度では、本年度の実験(直接糖化によるグルコースの生産)を複数回行って、次段階の実験試料(エタノール発酵液)を大量に調整する必要があるため、予算を使用する予定である。

  • 研究成果

    (11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 (7件) (うち国際学会 4件)

  • [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
      Chikako Asada, Chizuru Sasaki, Akihiro Suzuki and Yoshitoshi Nakamura
    • 雑誌名

      Waste and Biomass Valorization

      巻: 9 ページ: 2423-2432

    • DOI

      10.1007/s12649-017-0157-x

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

    • 著者名/発表者名
      Chizuru Sasaki, Ami Kiyokawa, Chikako Asada and Yoshitoshi Nakamura
    • 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
      Chikako Asada, Chizuru Sasaki, Yoshitoshi Nakamura
    • 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] 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

    • 査読あり
  • [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
      International Conference on Ecomaterials
    • 国際学会
  • [学会発表] Comparison of steam explosion and steaming followed by milling treatment for bioethanol production from woody baiomss2017

    • 著者名/発表者名
      Yuta Danura, Chikako Asada, Chizuru Sasaki, Yoshitoshi Nakamura
    • 学会等名
      International Conference on Ecomaterials
    • 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
      International Conference on Ecomaterials
    • 国際学会
  • [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
    • 国際学会
  • [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
  • [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
  • [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

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公開日: 2018-12-17  

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