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2014 年度 実績報告書

超(亜)臨界流体技術によるバイオリファイナリー革命

研究課題

研究課題/領域番号 24380177
研究機関京都大学

研究代表者

坂 志朗  京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (50205697)

研究分担者 河本 晴雄  京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (80224864)
南 英治  京都大学, エネルギー科学研究科, 助教 (00649204)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード超(亜)臨界流体技術 / バイオリファイナリー / 木質バイオマス / 液体バイオ燃料 / バイオ化学物質
研究実績の概要

前年度までに、230℃/1.2MPa/30分の亜臨界フェノール処理により、ブナ(広葉樹)の効率的な脱リグニンが可能であること、また230℃/10MPa/15分及び270℃/10MPa/15分の2段階亜臨界水処理により、ブナから糖類やリグニン由来物などが効率的に得られることを明らかにした。本年度は、引き続き水及びフェノールに注目し、ブナの分解挙動及びその応用を詳細に検討した。
まず、ブナ木粉を亜臨界フェノール処理してリグニンを除去し、得られた木粉残渣を2段階亜臨界水処理した。得られた分解物は主にヘミセルロース及びセルロース由来の糖類から構成され、これらを酢酸発酵することで酢酸を得、さらに酢酸を水素化分解することで液体バイオ燃料であるバイオエタノールが得られた。この脱リグニンによりリグニン由来物による発酵阻害が緩和され、酢酸収率が脱リグニンしない場合の82%から90%に向上した。得られた酢酸は水素化分解によりバイオエタノールに変換できるのみならず、種々の酢酸誘導体への変換も可能であることが明らかになった。
一方、亜臨界フェノール処理により分解・除去されたリグニン由来物はフェノリシスによりフェノール性水酸基が増加し、反応性の高いフェノール樹脂原料として利用が可能であることが見出された。
これら一連の成果は超(亜)臨界流体技術によるバイオリファイナリーの可能性を示すもので、今後の研究の進展が期待される。なお、水及びフェノールを用いた研究の進展が著しいことから、本年度はそれらの応用に注力したが、他のフェノール類においても類似の分解が起こることが確認された。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (26件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (22件) (うち招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Characterization of lignin-derived products from Japanese cedar as treated by semi-flow hot-compressed water2015

    • 著者名/発表者名
      Masatsugu Takada, Shiro Saka
    • 雑誌名

      J. Wood Sci.

      巻: 61(3) ページ: 未定

    • DOI

      10.1007/s10086-015-1464-0

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] MALDI-TOF/MS analyses of decomposition behavior of beech xylan as treated by semi-flow hot-compressed water2014

    • 著者名/発表者名
      Yu Nakahara, Kazuchika Yamauchi, Shiro Saka
    • 雑誌名

      J. Wood Sci.

      巻: 60(3) ページ: 225-231

    • DOI

      10.1007/s10086-014-1396-0

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hydrothermal decomposition of various crystalline celluloses as treated by semi-flow hot-compressed water2014

    • 著者名/発表者名
      Rosnah Abdullah, Kazuyoshi Ueda, Shiro Saka
    • 雑誌名

      J. Wood Sci.

      巻: 60(4) ページ: 278-286

    • DOI

      10.1007/s10086-014-1401-7

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Molecular dynamics simulation of dissociation behavior of various crystalline celluloses treated with hot-compressed water2014

    • 著者名/発表者名
      Hitomi Miyamoto, Rosnah Abdullah, Hayato Tokimura, Daichi Hayakawa, Kazuyoshi Ueda, Shiro Saka
    • 雑誌名

      Cellulose

      巻: 21(5) ページ: 3203-3215

    • DOI

      10.1007/s10570-014-0343-y

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 亜臨界フェノールによるブナの脱リグニン処理2015

    • 著者名/発表者名
      田中 佳樹、南 英治、坂 志朗
    • 学会等名
      第65回日本木材学会大会
    • 発表場所
      東京、タワーホール船堀
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-18
  • [学会発表] The 3rd generation bioethanol production process with acetic acid fermentation from lignocellulosics2015

    • 著者名/発表者名
      Shiro Saka, Eiji Minami, Harifara Rabemanolontsoa, Haruo Kawamoto
    • 学会等名
      International Symposium on Wood Science and Technology 2015 (IAWPS 2015)
    • 発表場所
      Tokyo, Tower Hall Funabori
    • 年月日
      2015-03-15 – 2015-03-17
  • [学会発表] Comparative study on hydrothermal decomposition behavior of lignin from Japanese cedar and Japanese beech2015

    • 著者名/発表者名
      Masatsugu Takada, Eiji Minami, Haruo Kawamoto, Shiro Saka
    • 学会等名
      International Symposium on Wood Science and Technology 2015 (IAWPS 2015)
    • 発表場所
      Tokyo, Tower Hall Funabori
    • 年月日
      2015-03-15 – 2015-03-17
  • [学会発表] MALDI-TOF/MS analysis of decomposition behaviors of hemicelluloses in Japanese beech and Japanese cedar as treated by hot-compressed water2015

    • 著者名/発表者名
      Yu Nakahara, Eiji Minami, Haruo Kawamoto, Shiro Saka
    • 学会等名
      International Symposium on Wood Science and Technology 2015 (IAWPS 2015)
    • 発表場所
      Tokyo, Tower Hall Funabori
    • 年月日
      2015-03-15 – 2015-03-17
  • [学会発表] Advanced bioethanol production process with acetic acid fermentation from lignocellulosics2015

    • 著者名/発表者名
      Shiro Saka, Eiji Minami, Harifara Rabemanolontsoa, Haruo Kawamoto
    • 学会等名
      The 21st International Symposium on Alcohol Fuels (21st ISAF)
    • 発表場所
      Gwangju, South Korea, KDJ Convention Center
    • 年月日
      2015-03-10 – 2015-03-14
    • 招待講演
  • [学会発表] Advanced study on bioethanol and biodiesel for green and sustainable future2015

    • 著者名/発表者名
      Shiro Saka
    • 学会等名
      International Sustainable Technology, Energy and Civilization Conference (16th Kyoto University South-East Asian Forum -Towards a Green and Sustainable Society in the South-East Asian Region-)
    • 発表場所
      Kuala Lumpur, Malaysia, Furama Hotel, Bukit Bintang
    • 年月日
      2015-01-10 – 2015-01-11
    • 招待講演
  • [学会発表] セッション2 リグノセルロースの利用、酢酸発酵によるリグノセルロースからの先進高効率エタノール生産2014

    • 著者名/発表者名
      坂 志朗、河本 晴雄、南 英治、Harifara Rabemanolontsoa
    • 学会等名
      サイエンスアゴラ2014 注目!JSTが導く環境技術革命への道 ~この技術が買いだ!!~
    • 発表場所
      東京、日本科学未来館
    • 年月日
      2014-11-07
  • [学会発表] Advanced bioethanol and biodiesel production by high pressure/high temperature treatment2014

    • 著者名/発表者名
      Shiro Saka
    • 学会等名
      JICA-AUN/SEED-Net, Japanese Professors Dispatch Program (JPDP)
    • 発表場所
      Kuala Lumpur, Malaysia, University of Malaya
    • 年月日
      2014-10-27 – 2014-10-31
  • [学会発表] 難利用組成であるリグニンの基礎と産業利用の課題・展望2014

    • 著者名/発表者名
      坂 志朗
    • 学会等名
      サイエンス&テクノロジー セミナー ~難利用木質バイオマス徹底活用~ リグニン産業最前線 2014
    • 発表場所
      東京、きゅりあん
    • 年月日
      2014-09-18
    • 招待講演
  • [学会発表] Comparative study on lignin of Japanese cedar and Japanese beech as treated by hot-compressed water2014

    • 著者名/発表者名
      Masatsugu Takada, Shiro Saka
    • 学会等名
      XXVIIth International Conference on Polyphenols (ICP2014) & 8th Tannin Conference
    • 発表場所
      Nagoya, Nagoya University
    • 年月日
      2014-09-02 – 2014-09-06
  • [学会発表] ブナ及びスギヘミセルロースの水熱反応による分解挙動の解析及び比較2014

    • 著者名/発表者名
      中原 悠、南 英治、坂 志朗
    • 学会等名
      第12回志学会リトリート
    • 発表場所
      静岡県湖西市、浜名湖バイブルキャンプ場
    • 年月日
      2014-08-29 – 2014-08-30
  • [学会発表] Advanced bioethanol production process with acetic acid fermentation from lignocellulosics2014

    • 著者名/発表者名
      Shiro Saka, Eiji Minami, Harifara Rabemanolontsoa, Haruo Kawamoto
    • 学会等名
      Grand Renewable Energy 2014 International Conference and Exhibition (GRE2014)
    • 発表場所
      Tokyo, Tokyo Big Sight
    • 年月日
      2014-07-27 – 2014-08-01
  • [学会発表] Comparative study of various crystalline celluloses in their decomposition behaviors as treated by semi-flow hot-compressed water2014

    • 著者名/発表者名
      Rosnah Abdullah, Kazuyoshi Ueda, Shiro Saka
    • 学会等名
      Grand Renewable Energy 2014 International Conference and Exhibition (GRE2014)
    • 発表場所
      Tokyo, Tokyo Big Sight
    • 年月日
      2014-07-27 – 2014-08-01
  • [学会発表] ブナ及びスギヘミセルロースの水熱反応による分解挙動の比較及び解析(Comparative analysis of decomposition behavior of hemicelluloses in Japanese beech and Japanese cedar by hydrothermal treatment)2014

    • 著者名/発表者名
      中原 悠、南 英治、坂 志朗
    • 学会等名
      第23回日本エネルギー学会大会
    • 発表場所
      福岡、九州大学
    • 年月日
      2014-07-19 – 2014-07-20
  • [学会発表] スギ及びブナの水熱反応による脱リグニン挙動のトポ化学に関する比較研究(Comparative study on delignification behavior of Japanese cedar and Japanese beech by hydrothermal treatment)2014

    • 著者名/発表者名
      高田 昌嗣、坂 志朗
    • 学会等名
      第23回日本エネルギー学会大会
    • 発表場所
      福岡、九州大学
    • 年月日
      2014-07-19 – 2014-07-20
  • [学会発表] 酢酸発酵によるリグノセルロースからの先進高効率エタノール生産(Advanced ethanol production with acetic acid fermentation from lignocellulosics)2014

    • 著者名/発表者名
      坂 志朗、南 英治、Harifara Rabemanolontsoa、河本 晴雄
    • 学会等名
      第23回日本エネルギー学会大会
    • 発表場所
      福岡、九州大学
    • 年月日
      2014-07-19 – 2014-07-20
  • [学会発表] 酢酸発酵によるリグノセルロースからの先進高効率エタノール生産-半流通型2段階加圧熱水処理によるリグノセルロースの分解-(Advanced ethanol production with acetic acid fermentation from lignocellulosics -Decomposition of lignocellulosics by two-step semi-flow hot-compressed water treatment-)2014

    • 著者名/発表者名
      南 英治、Natthanon Phaiboonsilpa、坂 志朗
    • 学会等名
      第23回日本エネルギー学会大会
    • 発表場所
      福岡、九州大学
    • 年月日
      2014-07-19 – 2014-07-20
  • [学会発表] Advanced ethanol production with acetic acid fermentation from lignocellulosics - Acetic acid fermentation on hot-compressed water hydrolyzates of Japanese cedar with C. thermoaceticum and C. thermocellum -(酢酸発酵によるリグノセルロースからの先進高効率エタノール生産 -C. thermoaceticumとC. thermocellumの混合微生物系によるスギ加圧熱水可溶部の酢酸発酵-)2014

    • 著者名/発表者名
      Harifara Rabemanolontsoa、吉水 邦典、坂 志朗
    • 学会等名
      第23回日本エネルギー学会大会
    • 発表場所
      福岡、九州大学
    • 年月日
      2014-07-19 – 2014-07-20
  • [学会発表] 酢酸発酵によるリグノセルロースからの先進高効率エタノール生産-プロセスの最適化と二酸化炭素削減効果の評価-(Advanced ethanol production with acetic acid fermentation from lignocellulosics - Process optimization and its evaluation on CO2 emission reduction -)2014

    • 著者名/発表者名
      尾定 佑太郎、南 英治、河本 晴雄、坂 志朗
    • 学会等名
      第23回日本エネルギー学会大会
    • 発表場所
      福岡、九州大学
    • 年月日
      2014-07-19 – 2014-07-20
  • [学会発表] Advanced bioethanol and biodiesel production by high pressure/high temperature treatment2014

    • 著者名/発表者名
      Shiro Saka
    • 学会等名
      Bandung Symposium on ASEAN University Network (AUN)- Kyoto University (KU) Student Mobility Program toward Human Security Development
    • 発表場所
      Bandung, Indonesia, Institute of Technology Bandung
    • 年月日
      2014-06-24 – 2014-06-25
    • 招待講演
  • [学会発表] Advanced study on biomass and bioenergy in Saka (Energy Ecosystems) laboratory2014

    • 著者名/発表者名
      Shiro Saka
    • 学会等名
      Bandung Symposium on ASEAN University Network (AUN)- Kyoto University (KU) Student Mobility Program toward Human Security Development
    • 発表場所
      Bandung, Indonesia, Institute of Technology Bandung
    • 年月日
      2014-06-24 – 2014-06-25
  • [学会発表] Recent progress in biorefinery from lignocellulosics by supercritical/subcritical fluid science and technology2014

    • 著者名/発表者名
      Shiro Saka
    • 学会等名
      10th International Conference on Renewable Resources and Biorefineries
    • 発表場所
      Valladolid, Spain, Valladolid University
    • 年月日
      2014-06-04 – 2014-06-05
    • 招待講演

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公開日: 2016-06-01  

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