Solvent polarity control in direct liquefaction of woody biomass

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当該年の目標は、木質バイオマスの直接液化における軽油-アルカリ水溶液混合溶媒中での木材の液化機構を解明することであった。そこで、種々の条件で混合溶媒中にて木材を液化し、液化生成物の解析を行った。具体的には150 μmに粉砕した木材と溶媒として軽油およびNaOH水溶液を5：1の割合で混合した混合溶媒を電磁誘導撹拌式オートクレーブへ投入した後、窒素ガスを4 MPaまで充填し、250 - 350 ℃で，0 - 60分間温度を保持して反応させた。反応性生物についてはガスに対してはGC-TCD、FIDにて組成分析、液化油に対してはGC-MSによる構成成分の同定、固体残渣に対しては元素分析およびFT-IRによる官能基分析を行った。その結果、反応初期ではセルロースのみが分解され液化油が生成し、反応が進行して行くとリグニンの分解が始まり、水溶性の極性成分が生成してくることがわかった。また、反応終期では熱分解によって生成したCOが水と水性ガスシフト反応（CO + H2O → H2 + CO2）を生起してH2を生成し、熱分解ラジカルに水素を供与することで，分解物同士の化合が抑制され、残渣の生成が抑制されると考えられる。また、針葉樹と広葉樹で反応傾向が若干異なることが判明した。針葉樹と広葉樹の構成成分に注目すると主にヘミセルロースの組成が異なることが知られている。そこで、試薬を用いて広葉樹モデルを調整して液化したところ実際の広葉樹に近い反応傾向を示したことから、針葉樹と広葉樹で反応傾向の差異はヘミセルロースの組成によることが示唆された。