JP2009268957A - 炭酸ガス固定化材及び該炭酸ガス固定化材を用いた炭酸ガス固定化方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】リグニン高含有木材や穀類糠デンプン糖化残渣のようなリグニン高含有植物材料を炭酸ガス固定化材として用いることにより、有効に炭酸ガスの固定を行うことができる。該リグニン高含有素材としては、さくら木質部チップや、米糠デンプン糖化残渣或いは小麦フスマデンプン糖化残渣を用いることができる。本発明においては、上記リグニン高含有植物材料を炭酸ガスの固定化成分とする炭酸ガス固定化材を用いて、加圧、加熱条件下で炭酸ガスと接触させることにより、炭酸ガスを有効に固定化材に固定することができる。
【選択図】なし
Description
回転刃式粉砕機(サン製FM−50)にて、サクラチップ市販品(SOTO製)を粉砕後、孔径0.300mm及び孔径0.425mmのふるいによって粒子径をそろえた。
小麦ふすまを、気流粉砕機(ホソカワミクロン製気流粉砕機パルベライザ ACMD−10A、粒径約20μm)或いは遠心粉砕機(レッチ製ZM200、粒径約80μm)にて粉砕し、加水後αアミラーゼ(ノボザイムズ製Liquozyme SC)存在下でpH6及び80℃で1時間攪拌反応させた。遠心分離によって小麦ふすま残渣を回収し、加水後5回、同様な加水・遠心操作を繰り返して洗浄した。得られた残渣を凍結乾燥して小麦フスマデンプン糖化残渣を得た。
デンプン糖化後の小麦フスマデンプン糠化残渣を、実施例1の方法により調製した。残渣を5倍量のクロロホルムメタノール混液にて10回洗浄した後、有機溶媒をロータリーエバポレーターにて溜却した。得られた残渣を1Lの2M水酸化ナトリウム水溶液中に懸濁し、12時間緩やかに攪拌した。得られた懸濁液をブフナー漏斗にて減圧濾過し、得られた残渣を更に1Lの純水で5回洗浄した(図1:有機溶媒洗浄、アルカリ処理、水洗浄後のデンプン糖化後、小麦デンプン糠化残渣)。ろ液のpHを確認し、pH8以下になったことを確認して次項の操作に用いた。
耐圧硝子工業株式会社製ポータブルリアクター(TVS−1型、20ml容)に上記試料(約0.1g)を入れ、125℃に設定したヒートブロックに設置し、24時間放置した。冷却後、試料の量を精秤し、再度リアクターに入れた後、レギュレーターを装備したCO2ボンベから0.6MPa(約6気圧)となるようにCO2を充填した。リアクターを125℃に設定したヒートブロックに設置し、6日まで加熱反応を続けた。1日ごとにリアクターごと冷却し、試料を取り出し、その重量を測定した。当初の値を100mgに換算して重量および重量増を評価した。
糖化後小麦糠残渣へのCO2固定による重量の増加及び増加量を図2(糖化後の小麦フスマデンプン糠化残渣の重量変化(n=3))、及び図3(糖化後の小麦フスマデンプン糠化残渣の重量増加量(n=3))に示す。図に示されるように、0.6MPa、CO2雰囲気下、125℃の加熱によって、糖化後小麦フスマデンプン糖化残渣は経過時間に伴って増加し、4日目頃からプラトーに達する様相を示した。また、その増加量は初期増加域で1日当たり約0.1mg/100mg残渣、プラトー時で約0.25mg/100mg残渣であり、これを換算すると約23及び58mol、CO2/g残渣であった。
実施例1で調製した、市販サクラチップを回転刃式粉砕機で粉砕したものを用い、これを5倍量のクロロホルムメタノール混液にて10回洗浄した後、有機溶媒をロータリーエバポレーターにて溜却した。得られた残渣を1Lの2M水酸化ナトリウム水溶液中に懸濁し、12時間緩やかに攪拌した。得られた懸濁液をブフナー漏斗にて減圧濾過し、得られた残渣を更に1Lの純水で5回洗浄した(図4:有機溶媒洗浄、アルカリ処理、水洗浄後のサクラ木質部チップ)。ろ液のpHを確認し、pH8以下になったことを確認して次項の操作に用いた。対照として、そのCO2の吸収が、CO2固定ではないCO2吸着である対照実験として活性炭(和光純薬、0.2−1mm破砕状)を用いて実験を行なった。
ポータブルリアクターに上記試料(約1g)を入れ、125℃或いは150℃に設定したヒートブロックに設置し、24時間放置した。冷却後、試料の量を精秤し、再度リアクターに入れた後、レギュレーターを装備したCO2ボンベから1.5MPa(約15気圧)となるようにCO2を充填した。リアクターを125℃或いは150℃に設定したヒートブロックに設置し、15日間加熱反応させた。3日毎にリアクターごと冷却し、試料を取り出し、その重量を測定した。当初の値を1gに換算して重量および重量増を評価した。
上記試料の反応後、ポータブルリアクターから取り出し、ガラス製秤量瓶に移し、100℃にて加熱し、経時的に重量を測定した。
木質チップへのCO2固定による重量の増加及び増加量を、図5(サクラチップの重量変化(n=3)。1.5MPa、125℃)、及び、図6(サクラチップの重量変化量(n=3)。1.5MPa、125℃)に示す。1.5MPa、CO2雰囲気下、125℃の加熱によって木質チップの重量は3日目まで速やかに増加し、その後漸増し、増加量としてはほぼ0.01g/gチップで安定した。これを換算すると0.23mmol、CO2/gチップであった。このようにリグニン含量が低いと考えられる小麦フスマデンプン糖化残渣に比べて4倍程度の固定量が見積もられた。したがって、小麦フスマデンプン糖化残渣においても、デンプン、セルロース、ヘミセルロースが完全に糖化された材料を用いることによってそのCO2固定能力は格段に高まることが考えられた。
Claims (9)
- リグニン高含有植物材料を炭酸ガス固定化材とし、加圧、加熱下で炭酸ガスと接触させることにより、炭酸ガスを固定化材に固定することを特徴とする炭酸ガスの固定化方法。
- リグニン高含有植物材料からなる炭酸ガス固定化材が、リグニン高含有木材チップであることを特徴とする請求項1記載の炭酸ガスの固定化方法。
- リグニン高含有木材チップが、さくら木質部チップであることを特徴とする請求項2記載の炭酸ガスの固定化方法。
- リグニン高含有植物材料からなる炭酸ガス固定化材が、穀類糠デンプン糖化残渣であることを特徴とする請求項1記載の炭酸ガスの固定化方法。
- 穀類糠デンプン糖化残渣が、米糠デンプン糖化残渣或いは小麦フスマデンプン糖化残渣であることを特徴とする請求項4記載の炭酸ガスの固定化方法。
- 加圧、加熱下での炭酸ガス固定化材と炭酸ガスとの接触が、圧力0.6MPa〜20MPa、温度100℃〜150℃であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか記載の炭酸ガスの固定化方法。
- リグニン高含有植物材料を炭酸ガスの固定化成分とする炭酸ガス固定化材。
- リグニン高含有植物材料が、リグニン高含有木材チップ又は穀類糠デンプン糖化残渣であることを特徴とする請求項7記載の炭酸ガスの固定材。
- リグニン高含有木材チップ又は穀類糠デンプン糖化残渣が、さくら木質部チップ、又は米糠デンプン糖化残渣或いは小麦フスマデンプン糖化残渣であることを特徴とする請求項8記載の炭酸ガスの固定材。
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