木質バイオマスリファイナリーのシステムと要素技術の開発

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莫大な量の木材が紙の原料として現在使用されている。木材は主にセルロース、ヘミセルロース、リグニンなどの成分から構成されているが、紙の原料となるのはセルロースであり、ヘミセルロースやリグニンなどの成分はバイオマス燃料として利用される。しかし、リグニンはフェノール類をはじめとする高付加価値な化学原料への変換が可能であり、本研究では有効なリグニン変換プロセスを開発することを目的としている。まず、リグニン変換プロセスについて文献調査を広く行い、ギ酸共存下、高温・高圧でリグニンをフェノール類に変換するKleinertらのリグニン液化プロセスに着目した。Innventia AB社(スウェーデン)から提供を受けた黒液由来のリグニンを350℃の密閉容器中でギ酸と反応させることで、ある程度Kleinertらの結果を再現することができた。このプロセスではギ酸からの水素脱離反応がリグニンの化学変換に大きく寄与するが、それゆえに高温・高圧の条件や多大な反応時間が必要となる。これらは実用化への大きな障害となるため、本研究ではRuCl3/TPPTS、RuCl2(PPh3)2、RuCl/PPh3、TiO2をはじめとするギ酸からの水素脱離反応を促進する触媒の利用を新たに提案し、触媒のスクリーニングを開始した。今年度はRuCl/PPh3の触媒作用を調べ、室温で二酸化炭素とともに水素が発生することを確認した。また、高温ほど水素脱離反応が促進されるものの、触媒作用の劣化が起こることを確認した。今後、最適な触媒と最適な運転条件を選定し、プロセスの設計を行っていく予定である。