Biorefinery with supercritical alcohol technology

木質バイオマスの水添加超臨界メタノール処理において、270℃ではマトリックス成分（リグニン及びヘミセルロース）が、350℃ではセルロースの分解が進行した。また、10MPaではヘミセルロース、20MPa以上ではリグニンの分解・溶出が促進され、これは水とメタノールの密度変化の違いによるものであることが示された。これらの成果から、温度・圧力を制御することで、細胞壁構成成分の分解及び成分分離をワンプロセスで実現できる可能性が見いだされた。また、木材中のウロン酸と塩を形成している金属カチオンの影響を調べた結果、脱塩で金属カチオンを除去すると糖収率が約3倍に増加する一方、Mgで置換するとリグニン由来モノマー収率が約2.5倍に増加することを発見した。このように、ごく簡単なイオン交換によって生成物の選択性を大幅に制御できることが見いだされ、超臨界メタノール技術による木材からのケミカルス生産の可能性が大きく前進した。さらに、超臨界メタノール処理前後のスギ木片をエポキシ樹脂包埋後、ダイアモンドナイフ及びウルトラミクロトームで面出しし、走査型プローブ顕微鏡の位相モードで観察した。その結果、ナノスケールでスギ試料表面の粘弾性分布を観察することができ、超臨界メタノール処理によってマトリックス成分が分解除去され、セルロースミクロフィブリルが残存する様子が確認された。この手法を用いることにより、今後、上記の金属カチオンが分解に与える影響をナノスケールで解明するなどの成果が期待される。

木質バイオマスの水添加超臨界メタノール処理において、270℃ではマトリックス成分（リグニン及びヘミセルロース）が、350℃ではセルロースの分解が進行した。また、10MPaではヘミセルロース、20MPa以上ではリグニンの分解・溶出が促進され、これは水とメタノールの密度変化の違いによるものであることが示された。これらの成果から、温度・圧力を制御することで、細胞壁構成成分の分解及び成分分離をワンプロセスで実現できる可能性が見いだされた。また、木材中のウロン酸と塩を形成している金属カチオンの影響を調べた結果、脱塩で金属カチオンを除去すると糖収率が約3倍に増加する一方、Mgで置換するとリグニン由来モノマー収率が約2.5倍に増加することを発見した。このように、ごく簡単なイオン交換によって生成物の選択性を大幅に制御できることが見いだされ、超臨界メタノール技術による木材からのケミカルス生産の可能性が大きく前進した。さらに、超臨界メタノール処理前後のスギ木片をエポキシ樹脂包埋後、ダイアモンドナイフ及びウルトラミクロトームで面出しし、走査型プローブ顕微鏡の位相モードで観察した。その結果、ナノスケールでスギ試料表面の粘弾性分布を観察することができ、超臨界メタノール処理によってマトリックス成分が分解除去され、セルロースミクロフィブリルが残存する様子が確認された。この手法を用いることにより、今後、上記の金属カチオンが分解に与える影響をナノスケールで解明するなどの成果が期待される。