| 研究課題/領域番号 |
20380103
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
河本 晴雄 京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (80224864)
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| 研究分担者 |
坂 志朗 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (50205697)
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| キーワード | バイオマス / バイオマスエネルギー / 木質バイオマス / 熱分解 / 分子機構 / 官能基 / セルロース / リグニン |
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| 研究概要 |
木質バイオマスは、石炭、石油などと比べるとはるかに低温で熱分解を起こす。その理由として、研究代表者らは、水酸基、アセタール、フェノール、アルデヒド(糖の還元性末端)などの官能基が重要な役割を果たしているものと考えている。このような背景から、木質バイオマスの構成成分中の官能基に着目して、分子レベルでの熱分解機構解明を進めており、平成21年度の研究で、下記の成果が得られた。
セルロース セルロースには、アルデヒドとしての性質をもつ還元性末端基が存在するが、セルロースの熱分解において還元性末端基が他のグルコースユニットに対して優先して熱分解を起こすことが、実験的に確かめられた。さらに、比較的低温(<280℃)での熱分解において、還元性末端は、熱グリコシル化反応と着色物質を与える熱分解反応の2種の競合する反応を受けることが明らかになった。さらに、アルコール類を添加した系では、還元性末端での熱グリコシル化がより優先して進行することで、還元性基をブロックしたセルロース(耐熱着色性を高めたセルロース)を調製することが可能であることも示された。なお、本成果は、特許として申請済みであり、企業とのライセンス契約に進展した。
リグニン リグニンについては、芳香核構造の異なる針葉樹と広葉樹リグニンの熱分解およびガス化挙動について詳細に検討し、メトキシル基の数の異なるグアイアシル核とシリンギル核を含むリグニンにおいて熱分解挙動が異なることが明らかになった。また、モデル化合物を用いた検討より、いずれの芳香核構造を持つものにおいても、フェノール性水酸基およびベンジル水素の引き抜きによるラジカル連鎖機構が熱分解を開始する重要な反応であることが明らかになった。
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