Supramolecular structure and thermal reactivity of wood cell wall

木材细胞壁的超分子结构和热反应性

• 批准号: 22H00381
• 负责人: 河本 晴雄
• 金额: $ 27.79万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00381/
• 关键词: 木材; 細胞壁; 超分子構造; 熱分解; 反応性; セルロース; ヘミセルロース; リグニン

木材の細胞壁はナノサイズの結晶性セルロースミクロフィブリルの周囲をマトリックス（ヘミセルロースとリグニン）が取り巻く超分子構造を有するが、その詳細については不明な点が多い。一方、木材中のセルロースおよびヘミセルロースの熱分解反応性が単離成分と異なり、反応性に対する影響が樹種（針葉樹と広葉樹）で異なることがスギ（針葉樹）とブナ（広葉樹）を用いた検討により示唆されている。本研究課題では、熱分解反応性と細胞壁におけるナノ集積構造の双方を包括的に解明することを研究目的とする。令和4年度の研究では、針葉樹、広葉樹それぞれ5種の計10種を選定し、スギとブナで認められた特徴を針葉樹、広葉樹に一般化できることを確認した。また、従来は木粉を用いていたが、木材をスライスした突板を、色差測定の可能なCCDカメラ付きの熱重量分析装置を用いて分析することで、重量減少挙動とともに熱分解における色の変化と収縮挙動を同時に評価できる実験方法を確立した。これらの成果により、針葉樹と広葉樹における細胞壁のナノ集積構造の違いと熱分解反応性を調べるための研究基盤が整った。本研究目的が達成されることにより、素材としての木材の効率的な利用や、熱分解・ガス化などの木質バイオマスの変換技術の高度化が可能になることが期待される。

The cell wall of wood is crystalline and has many unknown points. The thermal decomposition and reaction of wood in a square and a wood are different in composition and reaction, and the influence of tree species (conifers and leafy trees) is different in composition and reaction. The purpose of this study is to clarify the relationship between thermal decomposition and cell wall. In the fourth year of this study, five species of pine and cypress trees were selected, and their characteristics were confirmed. The method for determining the color difference between wood powder and wood powder was established by using a thermogravimetric analysis device for CCD color difference measurement. The results of this research are as follows: (1) The cell wall of the pine and cypress tree is in the middle of the accumulation structure, and (2) The thermal decomposition reaction is in the middle of the research substrate. The purpose of this study is to achieve the goal of improving the utilization, thermal decomposition and conversion technology of wood efficiency.

项目成果

スギの超臨界メタノール処理残渣の走査型プローブ顕微鏡観察

扫描探针显微镜观察日本柳杉超临界甲醇处理残渣

• 发表时间: 2023
• 作者: 田中 智基;南 英治;河本 晴雄
• 通讯作者: 河本 晴雄

Production of biofuels, biochemicals, and biochar from lignocellulosic biomass by pyrolysis

通过热解从木质纤维素生物质生产生物燃料、生物化学品和生物炭

• 发表时间: 2022
• 作者: Kanna Naoya;Sugiyama Shin;Ando Takuto;Wang Yefan;Sakuragi Yuta;Hazumi Toya;Matsuno Kohei;Yamaguchi Atsushi;Nishioka Jun;Yamashita Youhei;Haruo Kawamoto;山口 篤・古口優之介・Carin Ashjian・木元克典;Haruo Kawamoto
• 通讯作者: Haruo Kawamoto

セルロースの熱分解におけるカルボキシ基の影響

羧基对纤维素热分解的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: 丸一 泰子;野村 高志;Resi Vita Loka Ginting;南 英治;河本 晴雄
• 通讯作者: 河本 晴雄

セルロースの熱分解開始機構－カルボキシル及び不飽和構造生成の速度論からの考察（Pyrolysis initiation mechanism of cellulose -consideration from kinetics of carboxyl and unsaturated structure formation）

纤维素热解引发机制——从羧基和不饱和结构形成动力学的思考

• 发表时间: 2022
• 作者: 笛木 睦紘;南 英治;河本 晴雄
• 通讯作者: 河本 晴雄

Thermal degradation behaviors of softwood and hardwood species

软木和硬木树种的热降解行为

• 发表时间: 2023
• 作者: Yu Wang;野村 高志;南 英治;河本 晴雄
• 通讯作者: 河本 晴雄