2011 Fiscal Year Annual Research Report
超高温高圧水蒸気爆砕を用いたセルロース系バイオマスの総合的有用製品化
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22310048
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
中村 嘉利 徳島大学, 大学院・ソシオテクノサイエンス研究部, 教授 (20172455)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
辻 明彦 徳島大学, 大学院・ソシオテクノサイエンス研究部, 教授 (20155360)
小林 史尚 金沢大学, 大学院・自然システム系, 准教授 (60293370)
佐々木 千鶴 徳島大学, 大学院・ソシオテクノサイエンス研究部, 助教 (50452652)
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| Keywords | 水蒸気爆砕 / セルロース / リグニン |
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| Research Abstract |
国産バイオ燃料の大幅な生産拡大を図るため、未利用のセルロース系バイオマスを水蒸気爆砕し、効率的なバイオエタノールに変換するプロセスの構築を目的として実験を行った。試料は徳島県内で容易に収集され、その有効な利用法が切望されているスギの間伐材チップを用いた。以下に得られた結果について示す。
スギチップ(長径4cm,短径2cm,厚さ1cm)を種々の水蒸気圧力(25,30,40,45,55atm)、と蒸煮時間(3,5,10,15分)を組み合わせて水蒸気爆砕処理を行い、処理物を水とメタノールで洗浄した残渣についてセルロース分解酵素により酵素糖化して得られたグルコース量とメタノール可溶性成分(低分子量リグニンが含まれる)の量を検討した。得られるグルコース量は水蒸気圧力45atmで処理した場合に多く得られる傾向にあり、メタノール可溶性成分の収率も同じく水蒸気圧力45atmで最大となった。一方で蒸煮時間の依存性は小さかった。得られたメタノール可溶性成分、すなわち低分子量リグニンをエピクロロヒドリンと反応させ、従来エポキシ樹脂としての原料として用いられていたビスフェノールAの代替原料としての可能性を検討した。反応により得られたエポキシ化リグニンは、エポキシ当量300g/eqであり、収率は75%であった。これを硬化剤により硬化後、TGを測定したところ、ハンダ耐熱として必要とされる280℃においても状態を維持することが確認された。さらに、硬化剤として低分子量リグニンを用いて硬化させることも可能であることが明らかとなり、ほぼ100%バイオマス由来樹脂の合成が可能であることが確認できた。以上のことから、スギの未利用の間伐材から電子材料としての可能性を持つエポキシ樹脂を合成できることを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
・スギを水蒸気爆砕したのち、水とアルコールを用いた抽出操作によりリグニンとセルロースを効率的に分離することが可能であった。また、得られるセルロースとリグニン量について大まかな水蒸気爆砕処理における最適化を行うことができたため。
・スギから得られたリグニンを用いてエポキシ樹脂の合成に成功した。さらに、ほぼ100%バイオマスかちなるエポキシ樹脂の合成が可能であることが示されたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
・スギより得られたセルロースおよびリグニンについての構造的特性、物性についてを詳細に解析する。
.スギ由来のセルロースを酵素糖化する際に、市販のセルラーゼと海産物由来セルラーゼとを比較する。
・スギ由来のリグニンを原料としたエポキシ樹脂の熱的特性、機械的特性についてさらに石油由来のエポキシ樹脂と比較しながら詳細に検討をすすめる。
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Research Products
(20 results)
