JP2016193594A - Plant tissue treatment method promoting the decomposition of plant tissue, the main agent therein, raw material composition extracted by the plant tissue treatment method, and method for reducing bulk of plant tissue - Google Patents

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三郎 堀井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plant tissue treatment agent and a plant tissue treatment method capable of decomposing a plant tissue without using a large-scale treatment device.SOLUTION: Provided is a plant tissue treatment agent added to a plant tissue to promote the decomposition extraction step of the plant tissue, and uses either lithium hydroxide or sodium hydroxide or their combination as the main agent. By adding the plant tissue treatment agent to a plant tissue, the decomposition step of the plant tissue and the extraction step of substance derived from plant are promoted. After the decomposition extraction step of the plant tissue, a separation step of separating water soluble components and oil soluble components can be provided. As the plant tissue, wood, herb, plant piece residue included in a pulp liquid extracted from a paper making process or the like can be given. Further, substance derived from plant such as cellulose obtained by the decomposition of the plant tissue is included on the immersion liquid side and the plant tissue residue side. As the utilization of the cellulose, by using cellulase, the obtaining of glucose can be attained.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、植物組織構造が物理的または化学的に未破壊状態の木材片または草本片の植物組織に添加することによって、その植物組織の分解を促進し、セルロース等の植物由来物質を抽出する植物組織処理方法、その主剤、その植物組織処理方法で抽出した原料組成物、および植物組織の嵩低減方法に関する。特に、大掛かりな処理装置を用いたり過剰なエネルギーを投入したりすることなく植物組織を簡単に分解し、植物組織から植物組織由来物質を容易に抽出することができるものに関する。   In the present invention, the plant tissue structure is added to the plant tissue of a piece of wood or herbaceous piece that is physically or chemically undestructed, thereby promoting decomposition of the plant tissue and extracting plant-derived substances such as cellulose. The present invention relates to a plant tissue treatment method, a main agent thereof, a raw material composition extracted by the plant tissue treatment method, and a method for reducing the volume of plant tissue. In particular, the present invention relates to an apparatus that can easily decompose plant tissue and easily extract plant tissue-derived substances from the plant tissue without using a large-scale processing apparatus or applying excessive energy.

木材は、古くから多く利用されており、建築材料、燃料、紙パルプ材料など、その用途は多様である。このように伝統的には構造物としての木材そのものや、ほぐした木質繊維の利用が中心であった。
近年は、木材や草本類に含まれる植物組織由来物質を取り出して化合物としての素材利用が注目されている。近年、木材や草本等の植物組織から抽出される植物組織由来物質はそれぞれ産業上の利用価値があり、それら抽出物を多様な用途で積極的に利用する試みが進んでいる。
Wood has been widely used for a long time, and its uses such as building materials, fuels, and paper pulp materials are diverse. In this way, traditionally, the use of timber itself as a structure or loose wood fiber was the focus.
In recent years, the use of materials as compounds by taking out plant tissue-derived substances contained in wood and herbs has attracted attention. In recent years, plant tissue-derived substances extracted from plant tissues such as wood and herb have industrial utility values, and attempts have been made to actively use these extracts for various purposes.

木材や草本等の植物組織は、化学構造が異なる多種多様な物質が含まれている複合体である。植物組織を構成する物質としては、セルロース、ヘミセルロース、リグニン、タンニン、スベリンなどが含まれている。そのため、これら植物組織由来物質を利用する際には、利用目的とする植物組織由来物質を植物組織から抽出し、それ以外の物質を除去しなければならない場合もあり得る。
セルロースは、例えば、衣料用繊維、合成樹脂の原料として利用が進んでいる。セルロースを分解して得られるグルコースは、バイオエタノールの原料になる等バイオマス関連において特に重要な物質である。
ヘミセルロースは、例えば、製紙のほか、他の抽出成分と合わせることにより化学製品の製造等に用いられ、工業原材料として広く用いられている。
リグニンは、例えば、セルロースなどと結合して細胞間を接着・固化する性質を利用した接着剤、医薬、消毒剤等の原材料として広く利用されている。
タンニンは、例えば、皮革の鞣し(いわゆるタンニン鞣し)に必要不可欠の物質であり、皮革工業に広く利用されている。
スベリンは、例えば、スベリン酸として、アルキド樹脂、ポリアミド等の製造原料となる物質であり、工業原材料として広く用いられている。
このように、植物組織由来物質には、多様な利用用途があり、産業上の利用価値は高く、工業原材料としての潜在的重要が大きいものである。
Plant tissues such as wood and herbs are composites containing a wide variety of substances having different chemical structures. Substances constituting the plant tissue include cellulose, hemicellulose, lignin, tannin, suberin and the like. Therefore, when using these plant tissue-derived substances, it may be necessary to extract the target plant tissue-derived substance from the plant tissue and remove other substances.
Cellulose is increasingly used as a raw material for textile fibers and synthetic resins, for example. Glucose obtained by decomposing cellulose is a particularly important substance in relation to biomass such as a raw material for bioethanol.
Hemicellulose is used, for example, in the manufacture of chemical products by combining with other extraction components in addition to papermaking, and is widely used as an industrial raw material.
Lignin is widely used as a raw material for adhesives, pharmaceuticals, disinfectants, and the like that utilize the property of bonding and solidifying cells by binding to cellulose or the like.
Tannin is an indispensable substance for tanning leather (so-called tannin tanning), for example, and is widely used in the leather industry.
Suberin is a substance that is a raw material for producing alkyd resin, polyamide, and the like, for example, as suberic acid, and is widely used as an industrial raw material.
Thus, plant tissue-derived substances have a variety of uses, have high industrial utility values, and have great potential as industrial raw materials.

従来技術において、これら植物組織由来物質を得るための植物組織処理方法としては、高温高圧下で濃硫酸など強酸または強アルカリ(特に水酸化ナトリウム)を用いる加水分解法(特許文献1)、環状炭酸類と酸を用いた加水分解法(特許文献2)などが知られている。また、爆砕処理という爆発的な圧力変化により木質繊維などを物理的に破壊・破砕する処理方法も知られている。このように、木材を出発原料として素材利用する際には高温高圧下での処理や爆砕処理など多大なエネルギー投入が必須である。   In the prior art, as a plant tissue treatment method for obtaining these plant tissue-derived substances, a hydrolysis method using a strong acid such as concentrated sulfuric acid or a strong alkali (particularly sodium hydroxide) under high temperature and high pressure (Patent Document 1), cyclic carbonate A hydrolysis method using an acid and an acid (Patent Document 2) is known. In addition, a processing method for physically destroying and crushing wood fibers or the like by an explosive pressure change called blasting treatment is also known. As described above, when using wood as a starting material, it is essential to input a large amount of energy such as treatment under high temperature and high pressure or explosion treatment.

また、近年バイオマス利用が進み、様々なバイオマス利用装置が稼働しているが、その炭素源であるバイオマスの安定供給、保存性の向上、輸送コストの低減などが課題となっている。バイオマスは、一般には、木材のみならず、稲わら、麦わら、ササ、ススキ、スイッチグラス、ジャイアントミスカンサスなどの草木や、木材間伐材の樹皮などが利用されている。木材の場合は塊のままでは運搬や保存に不便である。また、草木は嵩密度が低く体積が大きくやはり運搬や保存に不便である。いずれも植物組織の分解を促進して粉体化することが好ましい。   In recent years, biomass utilization has progressed and various biomass utilization apparatuses are operating. However, stable supply of biomass, which is the carbon source, improvement in storage stability, reduction in transportation costs, and the like are problems. In general, not only wood but also plants such as rice straw, wheat straw, Sasa, Japanese pampas grass, switchgrass, Giant Miscanthus, and thinned bark of wood are used as biomass. In the case of wood, lumps are inconvenient for transportation and storage. In addition, vegetation has a low bulk density and a large volume, which is also inconvenient for transportation and storage. In any case, it is preferable to pulverize the plant tissue by promoting decomposition.

特開平2−233701号公報JP-A-2-233701 特開平11−80367号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-80367

しかし、植物組織内の構成物質であるセルロースや植物由来物質の利用を目指して成分分離を行う上で、上記従来法は、いずれも高温高圧下において耐酸性または耐アルカリ性を持つ頑丈で大掛かりな高価な装置類や、爆砕処理という強烈な圧力変化に耐える頑丈で大掛かりな高価な装置類が必要となってしまうという問題がある。また、処理の過程で投入する酸、アルカリ、環状炭酸類、芳香族系グリコールエーテルなどの施用物を除去する後処理工程などが必要となり、コスト増加の一因になっていた。   However, in order to separate components with the aim of using cellulose and plant-derived substances, which are constituents in plant tissues, all of the above conventional methods are rugged and large and expensive that have acid resistance or alkali resistance under high temperature and pressure. There is a problem that a large and expensive apparatus that can withstand a strong pressure change such as a blasting process is required. In addition, a post-treatment step for removing applied materials such as acids, alkalis, cyclic carbonates, and aromatic glycol ethers to be added in the course of the treatment is required, which contributes to an increase in cost.

また、一方、植物由来物質を抽出した植物組織残渣の有効利用を考えた場合、バイオマスの炭素源とすることができるが、木材や草木などから炭素源を製作する場合、木材の場合であれば塊のままでは運搬や保存に不便である。また、草木であれば嵩密度が低く体積が大きくやはり運搬や保存に不便である。いずれも植物組織の分解を促進して粉体化することが好ましい。   On the other hand, when considering the effective use of plant tissue residue extracted from plant-derived substances, it can be used as a carbon source for biomass. However, if the carbon source is produced from wood or vegetation, It is inconvenient to transport and store in the lump. Moreover, if it is a vegetation, its bulk density is low and its volume is large, which is also inconvenient for transportation and storage. In any case, it is preferable to pulverize the plant tissue by promoting decomposition.

そこで、上記問題に鑑み、本発明は、大掛かりな処理装置を用いたり過剰なエネルギーを投入したりすることなく植物組織を簡単に分解しつつ、植物組織から植物組織由来物質を容易に抽出することができる植物組織処理剤および植物組織処理方法を提供することを目的とする。   Therefore, in view of the above problems, the present invention can easily extract a plant tissue-derived substance from a plant tissue while easily decomposing the plant tissue without using a large-scale processing apparatus or inputting excessive energy. An object of the present invention is to provide a plant tissue treatment agent and a plant tissue treatment method that can be used.

本発明は、植物組織構造が物理的または化学的に未破壊状態の木材片または草本片に添加することにより前記植物組織の分解を促進させ、セルロース等の植物由来物質を抽出する植物組織処理方法であって、前記植物組織の分解および前記植物由来物質の抽出を行う分割抽出処理を水酸化リチウムまたは水酸化ナトリウムのいずれかまたはそれらの組み合わせを主剤とする植物組織処理剤の存在下、常温、常圧で行うことを特徴とする植物組織処理方法である。
本発明者らは、研究を通じて、水酸化リチウムや水酸化ナトリウムは、植物組織の破壊能力が大きく、工業用途に耐える程度の植物組織由来物質の植物組織処理剤として利用可能であることを初めて突き止めた。
The present invention relates to a plant tissue treatment method for promoting the degradation of the plant tissue by adding it to a piece of wood or herbaceous piece in which the plant tissue structure is physically or chemically undestructed and extracting a plant-derived substance such as cellulose. In the presence of a plant tissue treatment agent mainly composed of lithium hydroxide or sodium hydroxide or a combination thereof, the split extraction process for decomposing the plant tissue and extracting the plant-derived substance is performed at room temperature, A plant tissue treatment method characterized by being performed at normal pressure.
Through the research, the present inventors have found for the first time that lithium hydroxide and sodium hydroxide have a large ability to destroy plant tissues and can be used as plant tissue treatment agents for plant tissue-derived substances to withstand industrial applications. It was.

本発明の植物組織処理方法は、高温高圧下で強酸や強アルカリによる加水分解処理や、爆砕処理などの高エネルギー処理ではなく、植物組織を簡単に分解しつつ、植物組織から植物組織由来物質を容易に抽出することができるものである。
木材、草本類の基本構成である植物組織はセルロース、ヘミセルロース、リグニンであり、セルロースを中心にヘミセルロース、リグニンが強固に絡み合った組織構造をしており、それら基本構造の分解が難しい。特にセルロースの抽出は難しい。従来技術では、木材資源を利用する際、爆砕処理等の物理処理や、高温高圧で強酸または強アルカリを用いた加水分解処理等の熱化学処理を行ってセルロースを抽出するという前処理工程が必須工程であったが、本発明は、従来技術における加水分解処理や爆砕処理等の前処理工程を一切用いずに、水酸化リチウムの持つ高い極性と浸透性によって容易にセルロースレベルまでの分解処理を実施できるという発見に基づくものである。
本発明の植物組織処理方法を用いれば、植物組織からセルロース、ヘミセルロース、リグニン、タンニン、スベリンなどの植物由来物質が取り出しやすくなる。
The plant tissue treatment method of the present invention is not a high-energy treatment such as hydrolysis with strong acid or strong alkali under high temperature and high pressure, or explosion treatment, but easily decomposes the plant tissue, while removing the plant tissue-derived substance from the plant tissue. It can be easily extracted.
Plant tissues, which are the basic components of wood and herbs, are cellulose, hemicellulose, and lignin, and have a tissue structure in which hemicellulose and lignin are firmly intertwined around cellulose, and it is difficult to decompose these basic structures. Extraction of cellulose is particularly difficult. In the prior art, when wood resources are used, a pretreatment process is required in which cellulose is extracted by physical treatment such as blasting treatment or thermochemical treatment such as hydrolysis using strong acid or strong alkali at high temperature and high pressure. Although the present invention is a process, the present invention does not use any pretreatment process such as hydrolysis and explosion treatment in the prior art, and easily performs the decomposition process to the cellulose level due to the high polarity and permeability of lithium hydroxide. It is based on the discovery that it can be implemented.
By using the plant tissue treatment method of the present invention, plant-derived substances such as cellulose, hemicellulose, lignin, tannin, and suberin can be easily extracted from the plant tissue.

植物組織処理剤としては、水酸化リチウムまたは水酸化ナトリウムのいずれかまたはそれらの組み合わせが主剤である。配合としては、それら主剤の濃度は1w%から一水塩を構成する50w%台まであり得るが、3w%から10w%、特に7w%程度が好ましい。植物組織をこれら濃度範囲の植物組織処理剤の水溶液に常温常圧で浸漬させることにより、比較的短期間の処理時間によって植物組織から内部の植物組織由来物質を抽出することができる。
植物組織としては、木材、草本、製紙工程から排出されるパルプ液に含まれる植物片残渣などを利用することができる。
As a plant tissue treatment agent, either lithium hydroxide or sodium hydroxide or a combination thereof is the main agent. As a formulation, the concentration of these main agents may be from 1 w% to 50 w% constituting monohydrate, but is preferably from 3 w% to 10 w%, particularly about 7 w%. By immersing the plant tissue in an aqueous solution of a plant tissue treatment agent in these concentration ranges at room temperature and normal pressure, the plant tissue-derived substance can be extracted from the plant tissue in a relatively short treatment time.
As the plant tissue, wood fragments, herbs, plant fragment residues contained in the pulp liquid discharged from the papermaking process, and the like can be used.

本発明の植物組織処理方法において、植物由来物質を効率的に収集するため、上記の分解抽出工程の後、さらに、浸漬液に溶出している植物由来物質を抽出する浸漬液処理工程と、植物組織の残渣に残存している植物由来物質を抽出する残渣処理工程を後続させることができる。
本発明者らは実験を重ねた結果、分解抽出工程の結果、分解した植物由来物質は浸漬液側にも溶出するし、残渣側にも残存している。浸漬液側にはセルロース分子やヘミセルロース分子の形で溶出しており、残渣側には一部が植物組織として維持されている部分が残っている場合もあるが、内部では植物組織が破壊され、セルロース分子内の水素結合やヘミセルロース分子などの共有結合が断裂している割合が多くなっている。
In the plant tissue treatment method of the present invention, in order to efficiently collect plant-derived substances, after the above-described decomposition and extraction process, an immersion liquid treatment process for extracting the plant-derived substances eluted in the immersion liquid, and plants A residue treatment step of extracting plant-derived material remaining in the tissue residue can be followed.
As a result of repeated experiments, the present inventors, as a result of the decomposition and extraction process, the decomposed plant-derived substances are eluted on the immersion liquid side and remain on the residue side. The immersion liquid is eluted in the form of cellulose molecules and hemicellulose molecules, and there may be a part that is partly maintained as plant tissue on the residue side, but the plant tissue is destroyed inside, The proportion of hydrogen bonds in cellulose molecules and covalent bonds such as hemicellulose molecules is broken.

主剤として使用したリチウムやナトリウムの回収に関しては、浸漬液および植物組織の残渣を水洗して得た液体に対して、二酸化炭素を反応させ、液分中に含まれている主剤中の金属元素を炭酸加工物として析出して回収する回収工程を備えることができる。   Regarding the recovery of lithium and sodium used as the main agent, the liquid obtained by washing the immersion liquid and plant tissue residue with water is reacted with carbon dioxide, and the metal elements contained in the main component are removed. A recovery step of depositing and recovering as a carbonic acid processed product can be provided.

植物組織残渣側の処理としては、水洗工程での水洗処理後の植物組織残渣を乾燥させる乾燥工程と、乾燥工程での乾燥処理後の植物組織残渣を粉砕する粉末化工程を備えた製造工程により、効率的に植物組織の粉体を得ることができる。例えば、粉体化後、バイオマスの原料として使用することもできる。   As the treatment on the side of the plant tissue residue, a production process including a drying step for drying the plant tissue residue after the water washing process in the water washing step and a powdering step for pulverizing the plant tissue residue after the drying treatment in the drying step. The plant tissue powder can be obtained efficiently. For example, it can be used as a raw material for biomass after pulverization.

また、本発明は植物組織の嵩低減方法に応用することができる。つまり、本発明の植物組織処理方法を用いて植物組織の分解抽出工程を促進させれば、植物組織の嵩密度を増加せしめて体積を小さくすることができる。   The present invention can also be applied to a method for reducing the volume of plant tissue. In other words, if the plant tissue treatment method of the present invention is used to promote the decomposition and extraction process of plant tissue, the volume density of the plant tissue can be increased and the volume can be reduced.

植物組織の嵩低減方法に適した植物組織としては、稲わら、麦わら、ササ、ススキ、スイッチグラス、ジャイアントミスカンサス、木材間伐材樹皮などがある。バイオマスの原料として様々なものがあるが、これらは比較的に体積が大きく保存に不利であるところ、本発明の嵩低減方法を用いれば植物組織の保存コストを低減させることができる。   Examples of plant tissues suitable for the method for reducing the bulk of plant tissues include rice straw, straw, Sasa, Susuki, switchgrass, Giant Miscanthus, and thinned wood bark. There are various raw materials for biomass, but these are relatively large in volume and disadvantageous for storage. If the bulk reduction method of the present invention is used, the storage cost of plant tissue can be reduced.

本発明の植物組織の分解を促進する植物組織処理方法によれば、木材や草本等の植物組織を常温常圧下で水酸化リチウム溶液や水酸化ナトリウム溶液のいずれかまたはそれらの組み合わせの主剤に浸漬するという極めて簡単な工程により、植物組織から植物組織由来物質を抽出することができる。   According to the plant tissue treatment method for promoting the degradation of plant tissue of the present invention, the plant tissue such as wood or herb is immersed in the main component of either lithium hydroxide solution or sodium hydroxide solution or a combination thereof under normal temperature and pressure. The plant tissue-derived substance can be extracted from the plant tissue by a very simple process.

本発明の植物組織処理方法の工程を簡単に示すフロー図である。It is a flowchart which shows simply the process of the plant tissue processing method of this invention. 圧縮試験にかけたスギ試験片の耐圧変化の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the pressure | voltage resistant change of the cedar test piece applied to the compression test. 図2の結果をグラフ化した図である。FIG. 3 is a graph showing the result of FIG. 2. 圧縮試験にかけたブナ試験片の耐圧変化の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the pressure | voltage resistant change of the beech test piece subjected to the compression test. 図4の結果をグラフ化した図である。FIG. 5 is a graph showing the result of FIG. 4. セルロース反応工程(5)の結果得られたグルコース収量結果を示す図である。It is a figure which shows the glucose yield result obtained as a result of a cellulose reaction process (5). 植物組織の分解抽出工程、その後取り出した植物組織残渣の水洗工程、さらに乾燥工程の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the decomposition | disassembly extraction process of a plant tissue, the water washing process of the plant tissue residue taken out after that, and also the drying process. 植物組織の乾燥工程後に取り出した植物組織残渣の状態および粉砕のし易さを示す図である。It is a figure which shows the state of the plant tissue residue taken out after the drying process of the plant tissue, and the ease of grinding | pulverization.

以下、図面を参照しつつ、本発明の植物組織の分解を促進する植物組織処理方法および植物組織処理剤の実施形態を説明する。ただし、本発明の技術的範囲は以下の実施形態に示した具体的な用途や形状・寸法などには限定されない。   Hereinafter, embodiments of a plant tissue treatment method and a plant tissue treatment agent for promoting decomposition of a plant tissue of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited to the specific applications, shapes, dimensions, and the like shown in the following embodiments.

本発明の植物組織処理方法の工程について説明する。
図1は本発明の植物組織処理方法の工程を簡単に示すフロー図である。
本発明の植物組織処理方法の工程の概略は、原料となる木材や稲わらなどの植物組織に対して植物組織処理剤を添加し、植物組織の分解抽出工程を促進させ、植物由来物質を抽出する方法である。この本発明の植物由来物質の製造方法によって製造した植物由来物質は、それらを包含する原料組成物として得られ、様々な工業用途に利用可能な原材料となり得る。
なお、本発明の植物組織処理方法の必須の工程は、分解抽出工程(1)であり、その他の分離工程(2)〜セルラーゼ反応工程(6)などは一例に過ぎず、用途や内容に応じてそれら工程の他にも多様な処理工程があり得る。
本実施例1では以下、分解抽出工程(1)について中心に述べる。
The process of the plant tissue processing method of this invention is demonstrated.
FIG. 1 is a flow diagram simply showing the steps of the plant tissue treatment method of the present invention.
The outline of the process of the plant tissue treatment method of the present invention is to extract a plant-derived substance by adding a plant tissue treatment agent to plant tissues such as wood and rice straw as raw materials to accelerate the decomposition and extraction process of the plant tissue. It is a method to do. The plant-derived substance produced by the method for producing a plant-derived substance of the present invention is obtained as a raw material composition including them, and can be a raw material that can be used for various industrial applications.
In addition, the essential process of the plant tissue processing method of the present invention is the decomposition and extraction process (1), and the other separation process (2) to the cellulase reaction process (6) are merely examples, depending on the use and contents. In addition to these steps, there can be various processing steps.
In the first embodiment, the decomposition and extraction step (1) will be mainly described below.

図1に示した分解抽出工程(1)において、投入される原材料となる植物組織としては、木材、草本の天然植物資源や、化学処理済みの植物資源などで良い。例えば、天然植物資源としては、稲わら、麦わら、ササ、ススキ、スイッチグラス、ジャイアントミスカンサス、木材間伐材樹皮のいずれかまたはそれらの組み合わせなどで良い。例えば、化学処理済みの植物資源としては、製紙工程から排出されるパルプ液に含まれる植物片残渣などなども利用可能である。   In the decomposition and extraction step (1) shown in FIG. 1, the plant tissue as a raw material to be input may be wood, herbaceous natural plant resources, chemically treated plant resources, or the like. For example, the natural plant resource may be rice straw, straw, Sasa, Japanese pampas grass, switchgrass, Giant Miscanthus, timber thinned bark, or a combination thereof. For example, as a plant resource that has been chemically treated, a plant fragment residue contained in a pulp liquid discharged from a papermaking process can be used.

また、図1に示した分解抽出工程(1)において、投入される植物組織処理剤は、水酸化リチウムまたは水酸化ナトリウムのいずれかまたはそれらの組み合わせを主剤とするものである。この例は、水酸化リチウムとする。
なお、本発明の植物組織処理剤は、同じアルカリ金属水酸化物であっても、他のアルカリ金属水酸化物を主剤とするものを用いてもかならずしも本発明と同等の効果を得ることはできない。一般的に、アルカリ金属水酸化物としては、水酸化リチウム溶液、水酸化ナトリウム溶液、水酸化カリウム溶液、水酸化カルシウム溶液などが広く用いられているが、植物組織の破壊能力についてはアルカリ金属水酸化物すべてに広く見られる性質とまでは言えない。本発明者らの研究により、水酸化リチウムの持つ植物組織の破壊能力は、他のアルカリ金属水酸化物の持つ植物組織の破壊能力より明確に大きいことを初めて突き止めた。また、水酸化ナトリウムは水酸化リチウムに比べて植物組織の破壊能力は若干劣るものの、本願の植物組織処理剤として排除するものではない。
In addition, in the decomposition and extraction step (1) shown in FIG. 1, the plant tissue treatment agent to be introduced is mainly composed of lithium hydroxide or sodium hydroxide or a combination thereof. In this example, lithium hydroxide is used.
In addition, even if the plant tissue treatment agent of the present invention is the same alkali metal hydroxide, it is not always possible to obtain an effect equivalent to that of the present invention even if the other alkali metal hydroxide is used as a main ingredient. . In general, lithium hydroxide solution, sodium hydroxide solution, potassium hydroxide solution, calcium hydroxide solution and the like are widely used as alkali metal hydroxides. It cannot be said that it is a property widely seen in all oxides. The inventors' research has revealed for the first time that the destruction ability of the plant tissue possessed by lithium hydroxide is clearly greater than the destruction ability of the plant tissue possessed by other alkali metal hydroxides. Further, sodium hydroxide has a slightly inferior ability to destroy plant tissues compared to lithium hydroxide, but is not excluded as a plant tissue treating agent of the present application.

植物組織処理剤のpHは、pH13以下の弱アルカリ性に調製した。
温度および圧力は、常温常圧で施用させれば良いが、処理速度の一層の向上のため高温高圧下の処理環境とすることを排除はしない。例えば、温度は5℃から200℃の範囲が好ましい。
The pH of the plant tissue treatment agent was adjusted to be weakly alkaline with a pH of 13 or less.
The temperature and pressure may be applied at normal temperature and normal pressure, but it does not exclude the processing environment under high temperature and high pressure in order to further improve the processing speed. For example, the temperature is preferably in the range of 5 ° C to 200 ° C.

以下、植物組織処理方法の分解抽出工程の検証実験について述べる。
[試験片]
実験に用いる植物組織の試験片として、スギ、ブナを用意した。
用意した各々の試験片は、1cm角で高さを2cmとした。
Hereinafter, the verification experiment of the decomposition extraction process of the plant tissue processing method will be described.
[Test pieces]
Cedar and beech were prepared as plant tissue specimens used in the experiment.
Each prepared test piece was 1 cm square and 2 cm in height.

[植物組織処理剤の調製]
本発明の植物組織処理剤として、水酸化リチウムを用意した。植物組織処理剤として水酸化リチウム濃度は7w%となるよう調製した。量はビーカーに入れた木片が十分に浸漬される程度の量を用意した。pHは10から12程度になるよう調製した。
比較製剤として、同じアルカリ金属水酸化物である水酸化ナトリウムを用意した。植物組織処理剤として水酸化ナトリウム濃度は11.8w%とした。pHは10から12程度になるよう調製した。
[Preparation of plant tissue treatment agent]
Lithium hydroxide was prepared as the plant tissue treatment agent of the present invention. As a plant tissue treatment agent, the lithium hydroxide concentration was adjusted to 7 w%. The amount was prepared so that the piece of wood placed in the beaker was sufficiently immersed. The pH was adjusted to about 10 to 12.
As a comparative preparation, sodium hydroxide, which is the same alkali metal hydroxide, was prepared. As a plant tissue treatment agent, the sodium hydroxide concentration was 11.8 w%. The pH was adjusted to about 10 to 12.

[植物組織処理方法]
植物組織処理方法は、用意した試験片をビーカーに入れ、試験片が十分に浸漬する程度、植物組織処理剤を投入し、浮かないようガラス栓により押さえた。
そのまま、所定時間の経過を待った。
[Plant tissue treatment method]
In the plant tissue treatment method, the prepared test piece was placed in a beaker, and the plant tissue treatment agent was introduced to such an extent that the test piece was sufficiently immersed, and was pressed with a glass stopper so as not to float.
It waited for the passage of a predetermined time.

[効果検証]
植物組織の破壊の進行は、試験片の耐圧強度の変化を調べる圧縮試験にかけることで評価した。試験片の初期状態はいわゆるコルク質、木質のもので硬くまとまっており、崩れることはない。しかし、植物組織の破壊が進行するといわゆる脆くなり始め、進行が進むと粗い粉体のような破壊状態になってゆく。この物理的変化は試験片の圧縮耐圧変化を調べることで評価できる。
[Effect verification]
The progress of destruction of the plant tissue was evaluated by subjecting it to a compression test for examining a change in the pressure strength of the test piece. The initial state of the test piece is so-called cork or wood, and it is hard and tight and does not collapse. However, when the destruction of the plant tissue progresses, it starts to become so-called fragile, and as the progress proceeds, the destruction state becomes like a coarse powder. This physical change can be evaluated by examining the change in compression pressure resistance of the test piece.

[結果]
植物組織の破壊の進行については、水酸化リチウム溶液に浸漬した試験区分は、いずれも水酸化ナトリウム溶液に浸漬した試験区分よりも破壊が進行していることが確認できた。
水酸化リチウム溶液に浸漬したスギ材、ブナ材についてはそれぞれ試験時間内では粉体までの破壊はなかったが脆くなっていることが触感により確認できた。なお、参考までにコルク材を用いた場合は、粗い粉体、いわゆる粉々になるまでの破壊が見られた。
一方、水酸化ナトリウム溶液に浸漬したスギ材、ブナ材についても試験時間内では木材の硬さの変化が小さいことが触感により確認できた。なお、参考までにコルク材の試験区分では、表面の一部は粗くなり一部が分解されているもののかなりの弾力が残っており、破壊の進行が小さいことが分かった。
[result]
Regarding the progress of destruction of the plant tissue, it was confirmed that the test sections immersed in the lithium hydroxide solution progressed more than the test sections immersed in the sodium hydroxide solution.
The cedar wood and beech wood soaked in the lithium hydroxide solution were not broken up to the powder within the test time. In addition, when the cork material was used for reference, destruction until coarse powder, so-called shatter, was observed.
On the other hand, cedar wood and beech wood soaked in a sodium hydroxide solution were confirmed by tactile sensation that the change in wood hardness was small within the test time. For reference, in the test category of cork material, it was found that although a part of the surface was rough and part was decomposed, considerable elasticity remained, and the progress of destruction was small.

スギ材の圧縮試験にかけた試験片の耐圧変化の結果を図2および図3に示す。図2は測定結果、図3はそれをグラフ化したものである。
図2および図3に示すように、水酸化リチウム溶液に浸漬したスギ材の試験区分は脆性が大きくなるよう変化していることが分かる。水酸化ナトリウム溶液に浸漬したスギ材の試験区分も同様、脆性が大きくなるよう変化していることが分かる。
また、ブナ材の圧縮試験にかけた試験片の耐圧変化の結果を図4および図5に示す。図4は測定結果、図5はそれをグラフ化したものである。
図4および図5に示すように、水酸化リチウム溶液に浸漬したブナ材の試験区分は脆性が大きくなるよう変化していることが分かる。水酸化ナトリウム溶液に浸漬したブナ材の試験区分も同様、脆性が大きくなるよう変化していることが分かる。
The results of changes in pressure resistance of the test pieces subjected to the cedar compression test are shown in FIGS. FIG. 2 is a measurement result, and FIG. 3 is a graph of the measurement result.
As shown in FIGS. 2 and 3, it can be seen that the test category of the cedar wood immersed in the lithium hydroxide solution changes so as to increase brittleness. Similarly, it can be seen that the test category of the cedar wood immersed in the sodium hydroxide solution is changed so as to increase the brittleness.
Moreover, the result of the pressure | voltage resistant change of the test piece subjected to the compression test of a beech material is shown in FIG. 4 and FIG. FIG. 4 is a measurement result, and FIG. 5 is a graph of the measurement result.
As shown in FIGS. 4 and 5, it can be seen that the test category of the beech material immersed in the lithium hydroxide solution changes so as to increase brittleness. Similarly, it can be seen that the test category of the beech material immersed in the sodium hydroxide solution is changed so as to increase the brittleness.

次に、植物由来構造物の溶脱について述べる。
水酸化リチウム溶液に浸漬した試験区分は、スギ材、ブナ材のいずれも試験区分でも溶液の色が時間経過とともに透明色から茶系の濃色に変化しており、植物由来構造物が溶脱している様子が見られた。
一方、水酸化ナトリウム溶液に浸漬した試験区分は、溶液の色の変化が水酸化リチウム溶液に浸漬した試験区分より早いが、溶液の色が両者では若干違った。
Next, leaching of plant-derived structures will be described.
In the test section soaked in lithium hydroxide solution, the color of the solution changed from clear to dark brown over time in both the cedar and beech wood, and the plant-derived structure was leached. I was seen.
On the other hand, in the test section immersed in the sodium hydroxide solution, the change in the color of the solution was faster than in the test section immersed in the lithium hydroxide solution, but the color of the solution was slightly different between the two.

図2〜図5の結果から、水酸化リチウムを主剤とする本発明の植物組織処理剤によれば、常温常圧で植物組織を破壊し、組織内部にある構成物を溶脱させる働きがあることが検証できた。   From the results of FIGS. 2 to 5, according to the plant tissue treatment agent of the present invention based on lithium hydroxide, it has the function of destroying the plant tissue at normal temperature and normal pressure and leaching the components inside the tissue. Was verified.

実施例2は、植物組織処理の分解抽出工程の結果得られた浸漬液側の利用と、残渣側の利用を説明する。
本実施例2は、実施例1に示した植物組織の分解抽出工程を経て得られた浸漬液または植物組織残渣に対する後処理を行い、バイオマスの炭素源等の有用物質を得るものである。
Example 2 explains the utilization on the immersion liquid side and the utilization on the residue side obtained as a result of the decomposition and extraction step of plant tissue treatment.
The present Example 2 performs the post-process with respect to the immersion liquid or plant tissue residue obtained through the decomposition extraction process of the plant tissue shown in Example 1, and obtains useful substances, such as a carbon source of biomass.

[浸漬液の分離工程]
図1の浸漬液側の工程として、分離工程(2)について述べる。
本発明の植物組織処理剤を用いた分解抽出工程の後、浸漬液には植物由来構成物質の一部が溶出している。図1に示すように、分解抽出工程の後工程である分離工程により利用可能な形に分離することができる。分離・抽出の方法は様々あり得る。
植物由来物質の中には、いわゆる水溶性のものと油溶性のものがあるが、これらは油分と水分の分離によりそれぞれ分離抽出することができる。図1に示す分離工程により、分離抽出した水分層に溶存している水溶性成分は脱水処理により濃縮することができ、また、油分層に溶存している油溶性成分は脱油処理により濃縮することができる。
[Immersion liquid separation process]
The separation step (2) will be described as a step on the immersion liquid side in FIG.
After the decomposition and extraction step using the plant tissue treating agent of the present invention, a part of the plant-derived constituent material is eluted in the immersion liquid. As shown in FIG. 1, it can isolate | separate into the form which can be utilized by the isolation | separation process which is a post process of a decomposition | disassembly extraction process. There are various methods of separation and extraction.
Among plant-derived substances, there are so-called water-soluble substances and oil-soluble substances, which can be separated and extracted by separating oil and water. By the separation step shown in FIG. 1, the water-soluble component dissolved in the separated and extracted water layer can be concentrated by dehydration treatment, and the oil-soluble component dissolved in the oil component layer is concentrated by deoiling treatment. be able to.

次に、残渣側の処理として、図1の水洗工程(3)以降について述べる。
図1の水洗工程(3)は、分解抽出工程(1)の後、分解処理済の植物組織残渣を取り出して水洗する工程である。分解抽出工程(1)では植物組織処理剤に浸漬されているので植物組織内部には植物組織処理剤が多量に残存している。この植物組織処理剤の成分はバイオマスの炭素源生成には不要であるので、除去する必要がある。植物組織処理剤は実施例1で示したように水酸化リチウムなどのアルカリ金属化合物であるので水溶性を示すので、水洗することによりほぼ洗い流すことが可能である。
水洗工程(3)の後、植物組織残渣は乾燥工程(5)に移行し、水洗した水洗処理水はリチウム回収工程(4)に移行する。
Next, the water washing step (3) and subsequent steps in FIG.
The water washing step (3) in FIG. 1 is a step of taking out the plant tissue residue after the decomposition treatment and washing it with water after the decomposition extraction step (1). In the decomposition and extraction step (1), since it is immersed in the plant tissue treatment agent, a large amount of the plant tissue treatment agent remains in the plant tissue. Since the component of this plant tissue treating agent is not necessary for the production of biomass carbon source, it must be removed. Since the plant tissue treatment agent is an alkali metal compound such as lithium hydroxide as shown in Example 1, it exhibits water solubility and can be washed away by washing with water.
After the water washing step (3), the plant tissue residue moves to the drying step (5), and the water-washed treated water moves to the lithium recovery step (4).

リチウム回収工程(4)は、水洗処理水に包含されているリチウムを回収する工程である。リチウムは素材として経済価値のあるものであり、分解抽出工程に使用した水酸化リチウムはそのまま廃棄するのは勿体なく、リチウムを回収して再利用することが好ましい。
リチウム回収工程(4)では水洗処理水に対して二酸化炭素を投入する。
水酸化リチウムは、二酸化炭素を加えることにより、炭酸リチウムに変化させると溶解度が大きく変化して沈殿するため、リチウムは炭酸リチウムの形で容易に回収することができる。
2LiOH・H2O+CO2 → Li2CO3+3H2O
炭酸リチウムの形でも経済価値の大きな物質であり、そのまま炭酸リチウムとして利用も可能である。
The lithium recovery step (4) is a step of recovering lithium contained in the water subjected to washing with water. Lithium has an economic value as a raw material, and the lithium hydroxide used in the decomposition and extraction process should not be discarded as it is, but it is preferable to recover and reuse lithium.
In the lithium recovery step (4), carbon dioxide is added to the washing water.
When lithium hydroxide is changed to lithium carbonate by adding carbon dioxide, the solubility greatly changes and precipitates, so that lithium can be easily recovered in the form of lithium carbonate.
2LiOH ・ H2O + CO2 → Li2CO3 + 3H2O
Even in the form of lithium carbonate, it is a substance with great economic value, and can be used as it is as lithium carbonate.

また、炭酸リチウムに対して水酸化カルシウムを反応させることにより、水酸化リチウムを生成して再利用することも可能である。
Li2CO3+Ca(OH)2 → 2LiOH+CaCO3
In addition, lithium hydroxide can be produced and reused by reacting lithium carbonate with calcium hydroxide.
Li2CO3 + Ca (OH) 2 → 2LiOH + CaCO3

セルラーゼ反応工程(5)は、水洗工程(3)の処理後の植物組織残渣中に残存しているセルロースに対して、(1→4)−β−グルコシド結合の加水分解酵素であるセルラーゼを施用してセルロース分解を行う工程である。
セルロース分解酵素であるセルラーゼには多様な菌がある。用いる菌種は限定されず、セルロース分解を行うものであれば良い。
セルラーゼ反応工程はセルロースを分解してグルコースを生成する反応である。
In the cellulase reaction step (5), cellulase, which is a hydrolase of (1 → 4) -β-glucoside bond, is applied to the cellulose remaining in the plant tissue residue after the water washing step (3). This is the step of decomposing cellulose.
Cellulases, which are cellulolytic enzymes, have a variety of bacteria. The bacterial species to be used is not limited, and any bacterial species that decomposes cellulose can be used.
The cellulase reaction step is a reaction for decomposing cellulose to produce glucose.

次に、濾過工程(6)について述べる。残渣側の工程におけるセルラーゼ反応工程(5)により生成されたグルコースを濾過により取り出す工程である。
グルコースは糖化が進んだ物質であり、例えば、バイオエタノールを得るための基本原料となるものであり、バイオマス利用に適した物質である。
グルコースは液分に溶出しているので、濾過工程(6)によりグルコースと、残渣を簡単に分離することができる。
Next, the filtration step (6) will be described. In this step, glucose produced in the cellulase reaction step (5) in the residue side step is taken out by filtration.
Glucose is a substance that has undergone advanced saccharification. For example, glucose is a basic raw material for obtaining bioethanol, and is a substance suitable for biomass utilization.
Since glucose is eluted in the liquid component, glucose and the residue can be easily separated by the filtration step (6).

濾過工程(6)で残渣として回収されたものは、脆くなっており、特別な粉砕機でなくともボールミル等の汎用的な粉砕機を用いて粉砕することができ、それもバイオマス源として利用用途に応じた原料となる。
これらの工程で得られたセルロースに対してセルロース分解酵素であるセルラーゼを適温で反応させれば、セルロース分解反応によりグルコースを生成することができる。
What is recovered as a residue in the filtration step (6) is fragile and can be pulverized using a general-purpose pulverizer such as a ball mill without using a special pulverizer. It becomes the raw material according to.
If cellulase, which is a cellulose-degrading enzyme, is reacted at an appropriate temperature with cellulose obtained in these steps, glucose can be produced by the cellulose-decomposing reaction.

[検証実験]
以下、図1に示した分解抽出工程(1)と水洗工程(3)とセルラーゼ反応工程(5)をトレースし、グルコース生成に関する検証実験について述べる。
実証実験を通じて、本発明の植物組織処理方法によりセルロースが取り出すことができ、優れたグルコース収量が得られるということを示す。
まず、分解抽出工程(1)をトレースする実験に用いた植物組織の試験体は、スギ木屑1.0gとした。
[Verification experiment]
Hereinafter, a verification experiment on glucose production will be described by tracing the decomposition and extraction step (1), the water washing step (3) and the cellulase reaction step (5) shown in FIG.
Through demonstration experiments, it will be shown that cellulose can be taken out by the plant tissue treatment method of the present invention and that an excellent glucose yield can be obtained.
First, the specimen of the plant tissue used in the experiment for tracing the decomposition and extraction step (1) was 1.0 g of cedar wood chips.

分解抽出工程(1)における植物組織処理剤として、水酸化リチウムを用いた試験区分と、水酸化ナトリウムを用いた試験区分を用意した。
水酸化リチウムを用いた試験区分では、7wt%の水酸化リチウム溶液を用いた。水酸化ナトリウムを用いた試験区分では、11.8wt%の水酸化ナトリウム溶液を用いた。
分解抽出処理工程における浸漬時間は60分とした。
As a plant tissue treatment agent in the decomposition and extraction step (1), a test category using lithium hydroxide and a test category using sodium hydroxide were prepared.
In the test section using lithium hydroxide, a 7 wt% lithium hydroxide solution was used. In the test section using sodium hydroxide, a 11.8 wt% sodium hydroxide solution was used.
The immersion time in the decomposition extraction process step was 60 minutes.

次に、分解抽出工程(1)の結果として得られたスギ木屑の残渣を約60分間流水にさらして水洗することにより水洗工程(3)をトレースした。
次に、セルラーゼ反応工程(5)を行った。
水洗工程(3)後のスギ木屑残渣に対して、適度な水分を含ませて試験片の温度を52〜55℃に保ち、セルラーゼとしてトリコデルマ由来セルラーゼを添加し、セルロース反応工程(5)を行った。
Next, the water washing step (3) was traced by exposing the residue of the cedar wood chips obtained as a result of the decomposition and extraction step (1) to running water for about 60 minutes.
Next, the cellulase reaction step (5) was performed.
For the cedar wood residue after the water washing step (3), moderate moisture is contained to keep the temperature of the test piece at 52 to 55 ° C., Trichoderma-derived cellulase is added as cellulase, and the cellulose reaction step (5) is performed. It was.

図6は、セルロース反応工程(5)の結果得られたグルコース収量結果を示す図である。
図6に示すように、スギ木屑1.0gから優れた収量のグルコースが得られたことが分かる。なお、水酸化リチウムを主剤とするもの方が水酸化ナトリウムを主剤とするものより収量が大きいことが分かる。
FIG. 6 is a diagram showing a glucose yield result obtained as a result of the cellulose reaction step (5).
As shown in FIG. 6, it can be seen that an excellent yield of glucose was obtained from 1.0 g of cedar wood chips. In addition, it turns out that the direction which uses lithium hydroxide as a main ingredient has a yield larger than the thing which uses sodium hydroxide as a main ingredient.

実施例3として、本発明の植物組織処理方法を適用し、植物組織の分解を促進させて植物組織の体積を小さくする嵩低減方法の実施例について述べる。
以下の検証実験では、植物組織として「稲わら」を用いた例として各工程の結果を検証する。
また、比較実験として、本発明の水酸化リチウムを主剤とした植物組織処理剤を用いた試験区分(以下、水酸化リチウム溶液試験区分と略記する。)と、水酸化ナトリウムを主剤とした植物組織処理剤を用いた試験区分(以下、水酸化ナトリウム溶液試験区分と略記する。)と、コントロールとして植物組織処理剤を用いずに単なる精製水を用いた試験区分(以下、精製水試験区分と略記する。)を用意して実験した。
As Example 3, an example of a bulk reduction method in which the plant tissue treatment method of the present invention is applied to promote decomposition of the plant tissue to reduce the volume of the plant tissue will be described.
In the following verification experiment, the result of each process is verified as an example using “rice straw” as a plant tissue.
In addition, as a comparative experiment, a test section using a plant tissue treatment agent based on lithium hydroxide of the present invention (hereinafter abbreviated as a lithium hydroxide solution test section) and a plant tissue based on sodium hydroxide. Test category using treatment agent (hereinafter abbreviated as sodium hydroxide solution test category) and test category using simple purified water without using plant tissue treatment as a control (hereinafter abbreviated as purified water test category) Prepared and experimented.

実験に用いる植物組織である稲わらは、あらかじめ自然乾燥し、約30mmの長さにカットしたものを用いた。カットした稲わらを0.5gずつ用意した。
各試験区分において、水酸化リチウム溶液の濃度は7w%、pHは10から12程度になるよう調製されており、水酸化ナトリウム溶液の濃度は11.6w%、pHは10から12程度になるよう調製したものを用いた。
図1における分解抽出工程(1)は、各試験区分とも溶液に6時間浸漬することで行った。
なお、分解抽出工程(1)の結果得られた植物組織残渣は乾燥させて保存に適した形態とすることが好ましい。
The rice straw that is a plant tissue used in the experiment was naturally dried in advance and cut into a length of about 30 mm. 0.5 g of the cut rice straw was prepared.
In each test section, the concentration of the lithium hydroxide solution is adjusted to 7w% and the pH is about 10 to 12, and the concentration of the sodium hydroxide solution is 11.6w% and the pH is about 10 to 12. The prepared one was used.
The decomposition extraction step (1) in FIG. 1 was performed by immersing in each solution for 6 hours in each test section.
The plant tissue residue obtained as a result of the decomposition and extraction step (1) is preferably dried to a form suitable for storage.

図7は、植物組織の分解抽出工程、その後取り出した植物組織残渣の水洗工程、さらに乾燥工程の結果を示す図である。
図7(a)は、植物組織の分解抽出工程(1)の結果を示す図である。
図7(a)に示すように、水酸化リチウム溶液試験区分では浸漬溶液の色が時間経過とともに透明色から茶系の濃色に変化しており、植物由来構造物が溶脱している様子が見られる。
FIG. 7 is a diagram showing the results of the plant tissue decomposition and extraction step, the water washing step of the plant tissue residue taken out, and the drying step.
Fig.7 (a) is a figure which shows the result of the decomposition | disassembly extraction process (1) of a plant tissue.
As shown in FIG. 7 (a), in the lithium hydroxide solution test category, the color of the immersion solution changes from a transparent color to a dark brown color over time, and the plant-derived structure is leached. It can be seen.

一方、水酸化ナトリウム溶液試験区分では、溶液の色の変化が水酸化リチウム溶液試験区分の溶液の色の変化とは若干違っているが、時間経過とともに透明色から茶系の濃色に変化しており、植物由来構造物が溶脱している様子が見られる。
精製水試験区分では精製水は透明のままであり特段何も溶脱していないことが分かる。
On the other hand, in the sodium hydroxide solution test category, the change in the color of the solution is slightly different from the change in the color of the solution in the lithium hydroxide solution test category, but it changes from a transparent color to a dark brown color over time. The plant-derived structure is seen leaching.
In the purified water test section, it can be seen that the purified water remains transparent and nothing is leached.

図7(b)は、それぞれの試験区分から植物組織残渣を取り出した様子を示す図である。水酸化リチウム溶液試験区分ではかなり脆くなっていることが触感で感得された。水酸化ナトリウム溶液試験区分では全体に粘り気があり、若干植物組織が軟らかくなっているようであったが脆くなっているとまでは言えないことが触感で感得された。精製水試験区分は明らかに湿っているのみである。   FIG.7 (b) is a figure which shows a mode that the plant tissue residue was taken out from each test division. In the lithium hydroxide solution test section, it was felt by touch that it was quite brittle. In the sodium hydroxide solution test category, the whole was sticky, and the plant tissue seemed to be slightly soft, but it was not felt that it was brittle. The purified water test section is clearly only wet.

図7(c)は、水洗処理工程(3)を終えた状態の各試験区分の植物組織残渣の様子を示す図である。なお、ナイロン製ナット上で18日間、風通しの良い屋内で室内風乾を行なった。
水酸化リチウム溶液試験区分では乾燥してさらに脆くなっていることが触感で感得された。水酸化ナトリウム溶液試験区分では乾燥により少し縮んだ感じであるが繊維がしっかりと残存しており脆くなっているとまでは言えないことが触感で感得された。精製水試験区分は原材料の稲わらの初期状態に戻った感じであった。
FIG.7 (c) is a figure which shows the mode of the plant tissue residue of each test division in the state which finished the water washing process process (3). In addition, indoor air drying was performed indoors with good ventilation on a nylon nut for 18 days.
In the lithium hydroxide solution test section, it was felt by touch that it became dry and more brittle. In the sodium hydroxide solution test category, it was felt that the fibers were slightly shrunk due to drying, but the fibers remained firmly and could not be said to be brittle. The purified water test category felt that it had returned to the initial state of raw rice straw.

図8は、植物組織残渣の粉砕し易さを示す図である。
図8の上段は、植物組織残渣を簡単に指で擦った状態を示す図である。
水酸化リチウム溶液試験区分では、植物組織残渣が脆くなっており、指でも簡単にすり潰すことができ、繊維状に残るものは少なく、バラバラな小さな破砕片に砕けた。水酸化リチウム溶液試験区分では、浸漬時間を長くしたり撹拌を加えたりすることで繊維まで分解することができることが分かる。
FIG. 8 is a diagram showing the ease of pulverization of plant tissue residues.
The upper part of FIG. 8 is a diagram showing a state where the plant tissue residue is easily rubbed with a finger.
In the lithium hydroxide solution test category, the plant tissue residue was fragile and could be easily crushed with fingers, few remained in the form of fibers, and broken into small pieces. In the lithium hydroxide solution test section, it can be seen that the fibers can be decomposed by increasing the immersion time or adding agitation.

一方、水酸化ナトリウム溶液試験区分では、植物組織残渣が軟らかくなっており、指でも押し潰すことができたが、繊維に沿って裂ける程度であり、小さな破砕片に砕けることはなかった。
精製水試験区分では、稲わらが乾燥しただけであり割ること自体も容易とは言えないものであった。
On the other hand, in the sodium hydroxide solution test category, the plant tissue residue was soft and could be crushed even with fingers, but only torn along the fiber and not broken into small pieces.
In the purified water test category, the rice straw was only dried and it was not easy to break.

次に、図8の下段は、植物組織残渣を乳鉢ですり潰した状態を示す図である。
水酸化リチウム溶液試験区分では、植物組織残渣が脆くなっているので、乳鉢で軽く擦る程度でもすり潰すことができ、小さな粉体状になった。さらに力を込めて乳鉢ですり潰せばより粉末化が進んでいくことが分かった。つまり、植物組織残渣は容易に粉末化できるものであることが分かった。
Next, the lower part of FIG. 8 is a diagram showing a state in which the plant tissue residue is crushed with a mortar.
In the lithium hydroxide solution test category, since the plant tissue residue was brittle, it could be crushed even by lightly rubbing with a mortar, resulting in a small powder. It turned out that powdering progressed more when crushed with mortar with more power. That is, it turned out that a plant tissue residue can be easily pulverized.

一方、水酸化ナトリウム溶液試験区分では、植物組織残渣が軟らかくなっており、繊維に沿って裂けて行くが、繊維がバラバラになるだけで小さな破砕片になることはなかった。つまり、植物組織残渣は容易に粉末化できるものでないことが分かった。   On the other hand, in the sodium hydroxide solution test section, the plant tissue residue was soft and it was torn along the fiber, but the fiber was only broken apart and did not become small crushed pieces. That is, it turned out that a plant tissue residue cannot be easily pulverized.

なお、図8に示した結果から、本発明の植物組織処理方法によって植物組織残渣を効果的に粉末化することができる結果、嵩張っていた植物組織を粉末化することにより嵩密度を上げることができ、体積を小さくすることができることが分かる。
このように、植物組織をバイオマスの炭素源として利用する材料として体積を減らせることができれば、輸送、保存などのコストを低減することができる。
以上の検証は、小規模で手作業中心の検証であったが、ボールミルなどの機械的な粉砕機を用いて粉末化することができることは容易に理解できよう。
In addition, from the result shown in FIG. 8, as a result of being able to effectively pulverize the plant tissue residue by the plant tissue treatment method of the present invention, the bulk density is increased by pulverizing the bulky plant tissue. It can be seen that the volume can be reduced.
Thus, if the volume can be reduced as a material that uses plant tissue as a carbon source for biomass, costs such as transportation and storage can be reduced.
The above verification was a small-scale and manual verification, but it can be easily understood that it can be pulverized using a mechanical pulverizer such as a ball mill.

以上、本発明の植物組織の分解を促進する植物組織処理方法、その主剤、その植物組織処理方法で抽出した原料組成物、および植物組織の嵩低減方法の実施例が示された。   As described above, the plant tissue treatment method for promoting the decomposition of the plant tissue of the present invention, its main agent, the raw material composition extracted by the plant tissue treatment method, and the method for reducing the bulk of the plant tissue have been shown.

本発明によれば、植物組織をバイオマスの炭素源としての原材料へ生成する処理において、従来技術では必要とされていた、消費されてしまう処理剤(化学薬品)や、大掛かりな機械装置や、多量なエネルギーなどを不要とし、非常に簡易な方法かつ使用する処理剤も消費せずに、木材、草本類の植物組織から有用な植物由来成分を抽出することができ、かつ、植物組織を粉体化することができる。
特に、草本系抽出後の植物組織残渣、例えば稲わらの場合では、容易にその体積を数十分の一位に小さくすることが出来、生産地から消費地までのカーボンマイレイジ低減に大きく寄与するものである。貯蔵コストも低減できる。
According to the present invention, in the process of generating plant tissue into raw material as a carbon source of biomass, a processing agent (chemical) that is consumed in the prior art, a large-scale mechanical device, and a large amount It is possible to extract useful plant-derived components from wood and herbaceous plant tissues without using unnecessary energy, etc., and without consuming a very simple method and treatment agent to be used. Can be
In particular, in the case of plant tissue residues after herbaceous extraction, such as rice straw, the volume can be easily reduced to a few tenths, greatly contributing to the reduction of carbon mileage from production areas to consumption areas. To do. Storage costs can also be reduced.

本発明を用いれば、大きな土地も・大規模な装置も必要としないため、従来は農業の現場では活用が難しかった木材、草本類の植物組織から植物由来物質を簡易に抽出することおよびバイオマスの炭素源材料を得ることができ、農業地域での新しい雇用も生み出す可能性も持っている。   By using the present invention, neither large land nor large-scale equipment is required. Therefore, it is possible to easily extract plant-derived substances from wood and herbaceous plant tissues that have been difficult to use in the field of agriculture in the past and for biomass. It has the potential to obtain carbon source materials and create new jobs in agricultural areas.

リチウムはバッテリーなどの材料として工業的利用が進んでいるが、水酸化リチウムをこのような形態で植物組織処理に活用することは現在まで無かったところ、新たな活用を見出した意義もある。無機材料で塩基性の化合物としては水酸化ナトリウムが多用されてきたが、水酸化リチウムは同じ塩基性を示す化合物であるところ両者には植物組織に対する分解能力において大きな差があることを見出した。   Although lithium has been industrially used as a material for batteries and the like, lithium hydroxide has not been used for plant tissue treatment in this form until now, and there is a significance of finding a new use. Sodium hydroxide has been frequently used as a basic compound for inorganic materials, but lithium hydroxide is a compound that exhibits the same basicity, but it has been found that there is a great difference in the ability to decompose plant tissues.

今般、本発明にあたって、見出した水酸化リチウムの植物組織に対する分解能力、植物由来物質の抽出能力は今まで知られていなかった水酸化リチウムの効果であり、当該効果を、発明者2名の名前を取って「吉村・堀井効果」と称することとする。   In the present invention, the ability of decomposing lithium hydroxide to plant tissues and the ability to extract plant-derived substances found in the present invention are the effects of lithium hydroxide that have not been known so far. It will be referred to as the “Yoshimura / Horai effect”.

以上、本発明の植物組織処理剤および植物組織からの植物由来物質の製造方法の構成例における好ましい実施例を図示して説明してきたが、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更が可能であることは理解されるであろう。   As mentioned above, although the preferred Example in the structural example of the manufacturing method of the plant-tissue processing agent of this invention and the plant origin material from plant tissue has been illustrated and demonstrated, various changes are carried out without deviating from the technical scope of this invention. It will be understood that is possible.

本発明は、現在低迷している国内林業の活性化と、それ程大規模ではないにしろ、地域振興の一翼を担えることが考えられる。   It can be considered that the present invention can play a part in revitalizing domestic forestry, which is currently sluggish, and regional promotion, if not so large.

Claims (8)

植物組織構造が物理的または化学的に未破壊状態の木材片または草本片に添加することにより前記植物組織の分解を促進させ、セルロース等の植物由来物質を抽出する植物組織処理方法であって、前記植物組織の分解および前記植物由来物質の抽出を行う分割抽出処理を水酸化リチウムまたは水酸化ナトリウムのいずれかまたはそれらの組み合わせを主剤とする植物組織処理剤の存在下、常温、常圧で行うことを特徴とする植物組織処理方法。   A plant tissue processing method in which decomposition of the plant tissue is promoted by adding the plant tissue structure to a piece of wood or a herbaceous piece in a physically or chemically undestructed state, and a plant-derived substance such as cellulose is extracted, The split extraction process for decomposing the plant tissue and extracting the plant-derived substance is performed at room temperature and normal pressure in the presence of a plant tissue treatment agent mainly composed of lithium hydroxide or sodium hydroxide or a combination thereof. The plant tissue processing method characterized by the above-mentioned. 前記分解抽出工程の後、浸漬液に溶出している前記植物由来物質を抽出する浸漬液処理工程と、前記植物組織の残渣に残存している前記植物由来物質を抽出する残渣処理工程を含む植物組織処理方法。   A plant comprising an immersion liquid treatment step for extracting the plant-derived substance eluted in the immersion liquid after the decomposition extraction step, and a residue treatment step for extracting the plant-derived substance remaining in the residue of the plant tissue Tissue processing method. 前記浸漬液および前記植物組織の残渣を水洗して得た液体に対して、二酸化炭素を反応させ、液分中に含まれている前記主剤中の金属元素を炭酸加工物として回収する回収工程を備えた請求項1または2に記載の植物組織処理方法。   A recovery step of reacting carbon dioxide with a liquid obtained by washing the immersion liquid and the residue of the plant tissue with water, and recovering a metal element contained in the liquid as a carbonic acid processed product. The plant tissue processing method of Claim 1 or 2 provided. 前記植物組織が、木材、草本、製紙工程から排出されるパルプ液に含まれる植物片残渣のいずれかである請求項1から3のいずれか1項に記載の植物組織処理方法。   The plant tissue processing method according to any one of claims 1 to 3, wherein the plant tissue is any one of plant fragment residues contained in wood, herbs, and pulp liquid discharged from a papermaking process. 請求項1から4のいずれかに記載の植物組織処理方法で用いる前記主剤からなる植物組織処理剤。   The plant tissue processing agent which consists of the said main ingredient used with the plant tissue processing method in any one of Claim 1 to 4. 請求項1から4のいずれかに記載の植物組織処理方法により抽出した植物由来物質を包含した原料組成物。   A raw material composition including a plant-derived substance extracted by the plant tissue treatment method according to claim 1. 請求項1に記載の植物組織処理方法により、前記植物組織の分解を促進させ、前記植物組織の体積を小さくする植物組織の嵩低減方法。   A method for reducing the volume of a plant tissue, wherein the plant tissue treatment method according to claim 1 promotes decomposition of the plant tissue and reduces the volume of the plant tissue. 前記植物組織が、稲わら、麦わら、ササ、ススキ、スイッチグラス、ジャイアントミスカンサス、木材間伐材樹皮のいずれかまたはそれらの組み合わせである請求項7に記載の植物組織の嵩低減方法。   The method for reducing the bulk of a plant tissue according to claim 7, wherein the plant tissue is any one of rice straw, straw, Sasa, Japanese pampas grass, switchgrass, giant miscanthus, thinned wood bark, or a combination thereof.
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CN107030817A (en) * 2017-05-19 2017-08-11 广西金荣纸业有限公司 A kind of secondary pretreatment immersion liquid B and its application in preparation sinocalamus latiflorus true qualities paper pulp
CN109822704A (en) * 2019-03-01 2019-05-31 中国热带农业科学院橡胶研究所 A kind of oil palm compressed wood and preparation method thereof

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