バイオマスを資源とするケミカルリファイナリー反応技術の研究

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17510072
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 筒井 俊雄 鹿児島大学, 工学部, 助教授 (60133097)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊地知 和也 鹿児島大学, 工学部, 教授 (60041555)
• Keywords: バイオマス / ケミカルリファイナリー / 水熱反応 / ゼオライト / 化学原料 / 芳香族

Research Abstract

再生可能な資源であるバイオマスを化学工業の主要原料として転換・利用するために、糖質バイオマスの化学原料化の研究を行った。研究項目としては、1)糖質バイオマスの加圧熱水中での分解反応の研究、2)この分解生成物の芳香族・オレフィンへの転化反応の研究を実施した。1)の加圧熱水分解では、モデル原料としてグルコースを用い、200〜300℃の亜臨界水条件下で、種々の触媒を添加して反応させた。無触媒のときは、グルコースからフルクトースを経て、主として5-ヒドロキシメチルフルフラールが生成した。塩基性触媒を用いた場合は、5-ヒドロキシメチルフルフラールへの脱水反応は減少し、逆アルドール型の反応によりグリコールアルデヒドやジヒドロキシアセトンなどが生成した。また、酸触媒を用いた場合には5-ヒドロキシメチルフルフラールを経て有機酸を高収率に生成させることがわかった。また高濃度のグルコース溶液を用いてもこの反応を進行させることができた。2)の転化反応では、1)で生成した有機酸などを触媒により接触転化させた。この触媒反応により低分子の有機酸やケトン類が得られ、さらに反応を進めるとBTXを主体とする芳香族や低級オレフィンおよびパラフィンに転化できることを明らかにした。この反応は水の共存下でも十分進行した。また、生成物と水の分離は静置分離により容易に行なうことができ、蒸留などのコストのかかる方法は基本的に不要であることがわかった。さらに、触媒反応に適した反応装置や最適な触媒に関する知見を得た。