| 研究課題/領域番号 |
21H02007
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
敷中 一洋 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (00507189)
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| 研究分担者 |
棚池 修 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (20415706)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | バイオマスプラスチック / 植物高分子 / リグニン / 機能性高分子 |
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| 研究実績の概要 |
持続可能な社会の実現に向けたバイオエコノミーの実現は世界的に喫緊の課題である。バイオマス資源は燃料や工業原材料となり得るためその利用は本課題の解決に資する。その中でも植物バイオマスの主成分である多糖類・リグニンはバイオマスプラスチックとしての応用が期待されている。
本研究ではリグニン利活用を妨げる「着色」を解決する応募者が独自に見出した「リグニンを白色化する」化学反応のメカニズムを解明する。更に白色化リグニンの機能評価をおこない機能性バイオマスプラスチックとしての用途を検討する。加えて白色リグニン合成反応を基とした植物などのリグニン含有組成物からの白色リグニンの単離を試み、新たなリグニン抽出・利用技術の創製につなげる。
研究代表者がこれまで見出したリグニン白色化技術を元に、当該研究はリグニン誘導体の白色化反応のメカニズム解明・白色リグニン合成工程の高効率化およびリグニン抽出技術への拡張をおこなう。加えて白色リグニンの各種機能を評価し、そのキラーアプリケーションを解明する。
当該年度は第一に調製時の溶媒変更を通じた有機修飾リグニンの着色制御を達成した。第二にリグニンに対し様々な置換基を持つイソシアナートの修飾をおこないリグニン白色度と官能基の関係を評価した。第三に各種リグニン誘導体と有機イソシアナートの反応をおこない、白色度とリグニン誘導体の構造との相関を評価した。更に白色リグニンの組成および構造評価を各種分析法で実施し、その結果からリグニン白色化メカニズムを考察した。
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| 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
本年度に計画した「溶媒の極性ないしプロトン性の有無とリグニンの白色度相関検討」「有機イソシアナートの極性とリグニンの白色度の相関評価」「各種リグニン誘導体と有機イソシアナートの反応における白色度とリグニン誘導体の構造との相関解明」について実施し、その実験結果から「反応・分散溶媒に応じた有機修飾リグニンの着色制御」「官能基やリグニン原料の溶媒親和性による有機修飾リグニンの白色度制御」を達成できたため、研究は順調に進展していると考える。
また次年度に予定している白色リグニンの機能性高分子としての用途可能性検討や構造評価を通じた白色リグニン合成メカニズム提唱の端緒となる実験結果も確認されているため来年度も継続して実施する。
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| 今後の研究の推進方策 |
2021年度以降は第一に白色リグニンの構造を評価しその白色度との相関を検討する。具体的には透過型電子顕微鏡を用いた直接観察による構造評価や小角X線散乱などにより構造を色差計により白色度をそれぞれ評価する。
第二にリグニン白色化反応を評価しリグニン白色化メカニズムの解明につなげる。具体的にはフーリエ変換型赤外分光 (FT-IR) やBohem法に基づく逆滴定などによる官能基変化から反応を評価する。同時に残存官能基量とリグニン誘導体白色度を比較し、イソシアナート反応量と白色度の相関を解明する。以上の結果を基に白色度などの制御が成された有機修飾リグニンの合成ルートを設計するための知見を得る。
第三に白色リグニンの各種機能を評価し、素材としてのキラーアプリケーションを見出す。得られた結果から機能性芳香族高分子としての用途可能性を検討する。
第四にリグニン含有組成物を原料とした白色リグニンの合成を試みる。具体的には植物などのリグニン含有組成物からの白色リグニンの合成 + 抽出がリグニンへの炭化水素修飾反応のみで達成可能かを検討する。本反応においては原材料表面積の増大による反応高効率化を見込み、組成物の解繊と同時の反応も検討する。本検討を通じ植物バイオマスからの直接の白色リグニンの抽出およびその利活用につなげる。
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