超臨界流体によるバイオマス化学変換の試み

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当研究室での試作品である超臨界流体分解装置は、最高150MPa、550℃に耐え得るバッチタイプの装置であり、水の超臨界状態(臨界温度374℃、臨界圧力22.1MPa)を15秒で設定できるものである。この装置を用いて実験を行い、超臨界流体によるバイオマス資源の化学変換による有効利用の方策を検討した。すなわち、超臨界流体分解装置によるバイオマスの高速分解の研究の一環として、超臨界水を用いたスギ木粉の高速加溶媒分解をおこなった。また木粉を構成するセルロース、へミセルロースおよびリグニンの分解機構についても同様に検討し、木粉の大部分が低分子の液化物に化学変換されることを見出した。さらに、液化物の評価から、水可溶部には、セルロース及びヘミセルロース由来の有用物質として、セロビオース、グルコース、キシロース、5-ヒドロキシメチルフルフラール、フルフラール、レボグルコサンなどが見出された。一方、メタノール可溶部には、主としてリグニン由来の分子量500程度の芳香族化合物が効率よく得られることが判明した。これらの有用物質は、液化燃料又は有用ケミカルスとして利用が可能であり、バイオマス資源が総体利用され得る可能性が示唆された。