セルロースバイオマスの効率的エネルギー変換に貢献するイオン液体の設計

有助于纤维素生物质高效能量转化的离子液体的设计

• 批准号: 11J07127
• 负责人: 阿部 充
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J07127/
• 关键词: セルロース; 植物バイオマス; 溶解; オニウム塩; 水酸化物; 非加熱; エネルギー; 含水系; 多糖類抽出

概要含水率40wt%のtetrabutylphosphonium hydroxide ([P4,4,4,4]OH)が、非加熱下において含水木材から多量の多糖類成分を抽出できることを明らかにした。前景及び意義我々は、食料と競合しない再生可能エネルギー源であるセルロースバイオマスを利用したエネルギー変換システムの構築を目指し、研究を進めている。近年、温和な条件下で植物バイオマスから多糖類成分を抽出する新規溶媒としてイオン液体が注目されているが、既存のイオン液体は少量の水の存在下で働かなくなるという致命的な欠点を有していた。植物バイオマスは多量の水を含み、イオン液体も吸湿しやすいことから、新たな溶媒の開発が求められた。我々は、近年、多量の水存在下でも効率的にセルロースを溶解できる溶媒として[P4,4,4,4]OH水溶液を見出した。当該年度は、この水溶液を用いて多量の水を含んだ木材から非加熱下での多糖類抽出を試みた。結果と考察一般的な広葉樹であるポプラの粉末(36-200mesh)を終濃度5wt%となるよう[P4,4,4,4]OH水溶液(含水率30-70%)に添加し、室温で数時間撹拌した。溶け残りをろ別して得られた溶液に貧溶媒を添加したところ、白色の抽出物が得られ、抽出率は1時間で37%に達した。糖分析の結果、得られた抽出物はセルロースやヘミセルロースを中心とする多糖類成分の混合物であった。この水溶液は多量の水を含んだ木材からも同様に多糖類を抽出可能であり、含水率200%のポプラ粉末から1時間の撹拌でも32%の多糖類を抽出した。また、[P4,4,4,4]OH水溶液の含水率の調整や貧溶媒の選択により、得られる多糖類の組成を変化させられることを明らかとした。

摘要 研究表明，含水量为 40 wt% 的氢氧化四丁基鏻（[P4,4,4,4]OH）无需加热即可从含水木材中提取大量多糖成分。前景和意义我们正在进行研究，目的是利用纤维素生物质构建能量转换系统，纤维素生物质是一种不与食物竞争的可再生能源。近年来，离子液体作为在温和条件下从植物生物质中提取多糖成分的新型溶剂引起了人们的关注，但现有的离子液体存在在少量水存在下不起作用的致命缺点。由于植物生物质含有大量的水，而离子液体容易吸收水分，因此需要开发一种新的溶剂。我们最近发现[P4,4,4,4]OH水溶液作为溶剂，即使在大量水存在的情况下也能有效溶解纤维素。本财年，我们尝试使用该水溶液在不加热的情况下从含有大量水分的木材中提取多糖。结果与讨论 将常见硬木树杨树粉（36-200 目）添加到 [P4,4,4,4]OH 水溶液（含水量 30-70%）中，最终浓度为 5 wt%，将混合物在室温下搅拌数小时。滤去不溶残渣所得溶液中加入不良溶剂，得到白色提取物，1小时提取率达到37%。糖分析的结果表明，所得提取物是以纤维素和半纤维素为主要成分的多糖成分的混合物。该水溶液同样可以从含有大量水分的木材中提取多糖，并且即使在搅拌1小时后，从含水量为200％的杨粉中也提取出32％的多糖。另外，可知通过调节[P4,4,4,4]OH水溶液的水含量以及选择不良溶剂，可以改变所得多糖的组成。

项目成果

含水バイオマスの処理に有力なセルロース抽出用溶媒の開発

开发可有效加工水合生物质的纤维素提取溶剂

• 发表时间: 2011
• 作者: 阿部充;深谷幸信;大野弘幸
• 通讯作者: 大野弘幸

Novel hydroxide solutions for cellulose dissolution at room temperature

用于室温下溶解纤维素的新型氢氧化物溶液

• 发表时间: 2013
• 作者: Z.He;K.Hotate;S.Oldenburger;須田山貴亮;縄田浩志;侯召民;M. Abe and H. Ohno
• 通讯作者: M. Abe and H. Ohno

含水バイオマスからの非加熱条件下でのセルロース抽出

非热条件下从含水生物质中提取纤维素

• 发表时间: 2012
• 作者: Mitsuru Abe;Yukinobu Fukaya;Hiroyuki Ohno;阿部 充;阿部 充;阿部 充
• 通讯作者: 阿部 充

Tetra-n-butylphosphonium hydroxideを用いた前処理なしの植物バイオマスからの多糖類の非加熱抽出

使用氢氧化四正丁基鏻从植物生物质中非热提取多糖，无需预处理

• 发表时间: 2012
• 作者: Mitsuru Abe;Yukinobu Fukaya;Hiroyuki Ohno;阿部 充
• 通讯作者: 阿部 充

Enegy-saving Dissolution of Wood Biomass in the Presence of Water

木质生物质在水存在下的节能溶解

• 发表时间: 2013
• 作者: Mitsuru Abe;Yukinobu Fukaya;Hiroyuki Ohno
• 通讯作者: Hiroyuki Ohno