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導入事例・インタビュー

国立研究開発法人森林総合研究所 様 (現 国立研究開発法人森林研究・整備機構)
国立研究開発法人森林総合研究所 様 (現 国立研究開発法人森林研究・整備機構)

木材化学研究室 杉元倫子 様

所在地:茨城県つくば市

木材からのバイオエタノール抽出のためオゾン処理でリグニン除去

研究化学バイオマス 有機合成、曝露試験

研究開発用オゾン発生器 ED-OG-R4

使用機種

研究開発用オゾン発生器 ED-OG-R4

【販売終了品】現在の後継機種は「研究用水冷オゾン発生器 ラボゾン15 LOG-LC15G」です。

――どんなことをされている研究室ですか?

大きなテーマとして、木材の成分を化学的に利用するということをやっています。あとバイオエタノールの原料にしたり等という研究をしています。

――オゾン発生器はどんなことに利用されたのでしょうか?

木材からバイオエタノールを作るための前処理としてオゾン発生器を利用しました。

バイオエタノールは、植物からできて二酸化炭素を増加させずに自動車を走らせることのできる物質として最近急激に世界中で注目を集めています。
ただ、その一方でバイオエタノールの原料として使われるトウモロコシやサトウキビなんかの値段が高騰して問題になってしまっています。どうにか食料じゃないものからバイオエタノールを作れないか、というのがこの実験を始めた最初の目的です。

木材はセルロース、ヘミセルロース、リグニンという三つの成分からできているのですが、バイオエタノールを作るためにはリグニンを取り除いて、セルロースとヘミセルロースだけにしてやる必要があります。
そのために一度バイオエタノールの原料である木粉をオゾンで処理してやると、リグニンの炭素二重結合が壊されて、リグニンが取り除きやすくなるのです。

――そのままではリグニンは取り除けないのですか?

取り除けません。したがってバイオエタノールを作ることもできません。オゾンを加えてやる量によってバイオエタノールの元になる糖が作られる量が増えていき、最終的にすべてのセルロース、ヘミセルロースのうち80%程度までを糖に変えることができるようになります。

――非常に明確な実験結果ですね。

そうですね。面白い結果になったと思います。

――弊社のオゾン発生器を選ばれた理由と、使っていて良かった点があれば教えてください。

選んだ理由は、隣の実験室で御社の装置を使っていまして、それで良いらしいよと。調べてみたら大きさもコンパクトで発生量もちょうどよく、値段も手ごろなので購入しました。

買ってみて良かった点は、以前使っていたオゾン発生器があったんですけど、それが空冷で気温により濃度が左右されてしまいます。御社のは水冷で濃度が安定していて良かったですね。それと、以前使っていたオゾン発生器がとても大きくて。だからコンパクトであるというのは嬉しかったですね。

――実験をしていて嬉しいことや、醍醐味などをお聞かせください。

やはり実験が、思ったとおりの結果が出たときは嬉しいですね。

バイオエタノールの実験では木材をオゾンで処理してリグニンを取り除き、糖化処理を施し、発酵させてバイオエタノールを作ってみるというところまでやりました。木材からバイオエタノールを作るという実験でここまでやっているのは世界で初めてなので、やりがいはありましたね。

その結果オゾンを加えすぎると糖化は上手くいっても木粉が酸性に傾いていくため、エタノールが作りづらいということが分かったのです。だから適度なところでとめてやったほうがエタノールは作りやすい。こういうことはそこまで実験してみたからこそ分かった事実です。

――どうもありがとうございました。

使い方の詳細

  1. (1) 木粉の入ったフラスコ
  2. (2) オゾン発生器

酸素ボンベから酸素を流し、オゾン発生器でオゾン含有酸素となってフラスコ内部に導入される。酸素流量は0.5L/min (オゾン発生量は5g/h程度)。

フラスコを回転させてすべての木粉にオゾンが当たるようにする。

送られたオゾンはほぼすべてが木粉と反応し、ガスの出口ではオゾン濃度が0になる。

この実験の詳細については以下のページを参考にしてください。

インタビュアーのひとこと

長倉正弥

インタビュアー
長倉正弥

バイオエエタノールという先端的なテーマでオゾンが使用されているのが興味深かったです。詳しくは載せておりませんが、バイオエタノールにかかわる様々なことを教えていただき、大変勉強になりました。

実のところ、このやり方でエタノールを生成するのはエネルギー収支が大きくマイナスになり、エネルギー効率的には問題があります。ですがオゾン処理によりリグニンを取り除くことができるということが明確に示され、処理の手法も確立されたということは大きく、様々な応用が可能ではないだろうかと思われます。

インタビュー内容は取材当時のものです。所属、業務内容などは現在では変更となっている場合があります。

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