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非食用バイオマスからのエタノール転換技術

副島 敬道*1・山本 哲史*1・瀧 寛則*1・屋祢下 亮*1・斎藤 祐二*1

輸送用の石油代替燃料として期待されるバイオエタノールは、食糧と競合しないセルロース系バイオマスからのエタノール生産技術開発が国内外で推進されている。セルロースからのエタノール生産においては、糖化、発酵という工程が必要であるが、糖化を行う酵素の活動をセルロース周囲のリグニンが阻害するという植物の細胞壁構造に特有の問題がある。
この酵素糖化効率の向上を可能とした前処理法である、アルカリ浸漬法について、そのメカニズムの解明について検討を行った。その結果、リグニンの溶出除去のみならず、セルロースの分子量分布の広がりや粒径の減少が観測され、アルカリによる処理がセルロースに対しても影響している事が判明した。さらに稲わらのような草本系単子葉植物に対しては、アルカリ浸漬のみでリグニンとセルロースの結合を介在している物質の溶出や、シリカの溶脱が起きていることが確認された。

キーワード:  バイオエタノール,バイオマス,セルロース,再生可能エネルギー

*1 技術センター 建築技術研究所 環境研究室

Conversion Method of Nonfood Biomass to Ethanol

Takamichi SOEJIMA*1, Hirofumi YAMAMOTO*1, Hironori TAKI*1, Makoto YANESHITA*1 and Yuji SAITO*1

Bioethanol from cellulosic biomass, which does not compete with food, is expected to become an alternative fuel for vehicles. Technologies for producing bioethanol are being developed around the world. Saccharification is one of the most difficult processes for producing bioethanol from cellulosic biomass. Enzymatic saccharification using cellulase has drawn attention because the reaction occurs at ordinary temperatures and pressures. However, the efficiency of the reaction is influenced by the crystallinity of the cellulose and the presence of lignin in the cell walls of the plants. As we previously reported, an alkali-soak pretreatment process can promote enzymatic saccharification. This report describes how that process influences the cellulosic biomass and enhances the efficiency of enzymatic saccharification by reducing the crystallinity, molecular weight, and particle size of the cellulose. Furthermore, we confirmed that silica, as well as coumaric acid and ferulic acid, which bind lignin to the cellulose in the plant cell walls, are leached when herbaceous monocotyledonous plants are soaked in alkali.

Keywords:  bio ethanol, biomass, cellulose, renewable energy

*1 Environmental Engineering Research Section, Building Engineering Research Institute, Technology Center