未利用植物バイオマスに含まれるクロロフィルを活用したリグニンの太陽光分解

2018 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18KT0094
• 研究機関: 近畿大学
• 研究代表者: 佐賀 佳央 近畿大学, 理工学部, 教授 (60411576)
• 研究期間 (年度): 2018-07-18 – 2022-03-31
• キーワード: クロロフィル / バイオマス / 太陽光 / リグニン

研究実績の概要

未利用バイオマスの利活用は持続可能型社会を形成するうえで重要であると考えられる。そのなかでも地上に豊富に存在しながら利用があまり進んでいない木質・草木バイオマスの利活用は、バイオマス研究分野における重要課題のひとつであると考えられる。この課題解決における大きな障壁のひとつとしてリグニンの難分解性が挙げられ、それに対する取り組みがこれまで進められてきたが、低いリグニン分解効率や大きな環境負荷を伴うプロセスの場合があることがこれらの研究の問題点のひとつであると考えられる。そこで本研究では、植物バイオマスに含まれるクロロフィルを利活用した、太陽光による環境低負荷型リグニン分解を目指した研究を推進している。そのためにまず、複数種の光合成生物から種類が異なる天然クロロフィル類を単離し、有機化学的手法によって誘導体化を行った。その結果、クロロフィル誘導体の可視光吸収に重要なテトラピロール環の共役系を変化させ、吸収可能な波長領域を大きく変化させることができた。また、テトラピロール環に直結する置換基を変化させることによっても、クロロフィル誘導体の吸収可能な波長領域を改変した。また、テトラピロール環に配位する中心金属はクロロフィル誘導体の酸化還元電位や励起三重項状態への項間交差による一重項酸素の発生効率に大きな影響を与えるが、天然クロロフィルに配位しているマグネシウムを脱離させ、他の金属イオンを配位させることによる誘導体化も推進した。

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

当初の計画通り、光合成生物から複数種のクロロフィルを単離し、有機化学的手法による誘導体化を進めることができた。

今後の研究の推進方策

クロロフィル誘導体の可視光励起による活性酸素種の発生効率を解析し、その結果を分子設計にフィードバックすることでその高効率化をはかる。また、クロロフィル誘導体によるリグニンやそのモデル化合物の可視光分解挙動の解析に着手するとともに、クロロフィル誘導体の回収法に関する研究にも着手する。

次年度使用額が生じた理由

本年度は当該研究に関する学会等での成果発表はなかったため旅費と学会参加登録費の使用がなかったこと、および実験に用いる物品が当初計画よりも若干少なかったので、次年度使用額が生じた。今後、実験に必要な物品購入と、学会発表のための旅費や学会参加登録費としての使用を主に計画している。