常圧連続有機溶媒抽出による間伐材・風倒木の成分分離と有効利用

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06556026
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 佐野 嘉拓 北海道大学, 農学部, 教授 (10001463)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高井 光男 北海道大学, 工学部, 教授 (50002019) ; 小澤 修二 北海道大学, 農学部, 助手 (50204194) ; 浦木 康光 北海道大学, 農学部, 助教授 (90193961)
• Keywords: 間伐除伐材 / 木質バイオマス変換 / 常圧酢酸パルプ化 / 常圧多価アルコールパルプ化 / リグニン機能性ポリマー / 炭素繊維 / 機能性糖類 / 溶解パルプ

Research Abstract

風倒木、間伐材などの低質材を酢酸を用いた常圧連続有機溶媒抽出法で成分分離し、広葉樹材のみならず、針葉樹のトドマツとエゾマツの間伐材でも良好な成分分離が可能であった。抽出残さとして得られた酢酸パルプはクラフトパルプより若干、性状が劣るが、十分に製紙用原料に使用でき、クラフトパルプと異なり、無塩素漂白することが出来た。針葉樹材の酢酸抽出物は水で酢酸リグニンと糖類に分別され、酢酸リグニンから広葉樹酢酸リグニンよりもより簡便な処理法で炭素繊維および繊維状活性炭が調製できることが明らかになった。糖類は還元し、溶解分別法で付加価値の高いマンニトールが得られた。従って、常圧酢酸抽出法によりトドマツなどの針葉樹低質材を木質バイオマス変換の原料として高度な用途に資化することが可能であるとの結果が得られた。スギやカラマツでもこの酢酸法で成分分離が可能であるが、酢酸パルプの残存するリグニンが多く、若干、パルプの漂白に負荷が掛かる。そこで、新たな溶媒系として多価アルコールに注目し、検討を行った。その結果、プロピレングリコール(PG)抽出法によりスギやカラマツなどのチップでも支障のない木質バイオマス変換のために成分分離が可能であった。PGパルプはセルロース含量が95%と高く、極めて容易に高白色度の晒パルプに変換して、製紙用、セルロース誘導体用、食品添加物用、機能性糖類の原料に利用できることが示唆された。リグニンはPG抽出液から水沈殿物として回収され、機能性リグニンに利用できる。糖類はPG溶液に溶解し、必要により回収できるが、場合によっては水素化分解により多価アルコールに変換し、パルプ化溶媒に利用できる。また、リグニンを分離し、分離に用いた水を留去した後に得られる糖類含有PG溶液はそのまま木質バイオマスの分離溶媒に再使用できることが明らかになった。

Research Products

• [Publications] Y.Uraki,S.Kubo,N.Nigo,Y.Sano,T.Sasaya: "Preparation of Carbon Fibers from Organosolv Lignin Obtained by Aqueous Acetic Acid Pulping" Holzforshung. 49. 343-350 (1995)