JP5203438B2 - 吸着剤の製造方法、並びにアルコール又は有機酸の製造方法 - Google Patents
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Description
そこで本発明は、原料バイオマスからアルコールまたは有機酸を製造する過程で発生するバイオマス残渣を利用した吸着剤、その製造方法、並びに該吸着剤を用いたアルコール又は有機酸の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の吸着剤の使用方法は、上記製造方法により得られる吸着剤を、前記中和工程における発酵阻害物質を吸着するための吸着剤として、又は、アルコールもしくは有機酸を製造する際発生する排水の着色成分を吸着するための吸着剤として利用することを特徴とする。
ここで、バイオマス残渣とは、原料バイオマスからアルコール又は有機酸を製造
する過程において発生するものであって、主にリグニンを含有している。
また、「糖化残渣」とは、後述する糖化工程で得られる糖類を含む溶液と分離された残渣を意味する。
「中和残渣」とは、中和の際に用いるアルカリ塩が沈殿する際、有機酸等を巻き込み、無機物、有機物が混在して発生する含水固形分を意味する。
「発酵残渣」とは、後述する発酵工程で得られるアルコールや有機酸などの有機化合物と分離された残渣を意味する。
「蒸留残渣」とは、後述する蒸留工程で、目的の有機化合物を分離・精製した後の排水を意味する。
原料バイオマスからアルコール又は有機酸を製造する方法としては、公知の如何なる方法をも用いることができるが、例えば、糖化工程、中和工程、発酵工程、及び蒸留工程を含む製造方法が例示できる。以下、各工程について順次説明するが、使用する原料バイオマスの種類等に応じて、適宜、変更可能である。
加水分解反応は、反応物を反応器から抽出し、温度を下げることにより停止される。反応停止後、単糖〜2糖程度までの糖類を含む反応溶液を水平ベルトフィルター、トレイフィルター等の濾過機で濾過洗浄することにより、糖類を含む溶液と糖化残渣とを分離する。
また、発酵工程で発生する発酵残渣は、遠心分離機等で分離される。
バイオマス残渣を乾燥する方法としては、吸着剤中の水分を10質量%以下とするような手段であれば特に制限はないが、例えば、キルン式乾燥機、スチームチューブ型乾燥機で乾燥させることにより、速やかに達成することができる。
このようにして得られる炭化物は、多数の細孔を有するため吸着剤としての機能が十分に発揮される。
以下、実施例を挙げて本発明をより詳しく説明する。
スギ木材チップを、2%希硫酸中で160℃で加水分解した。次いで、残存する固形分(スギ木材チップ固形分に対して70質量%)を加水分解機から取り出し、洗浄水中に硫酸の残存が確認できなくなるまで水洗浄を行った。さらに、真空濾過機を用いて洗浄を行いながら脱水を行った。脱水した残渣を、恒温機(エアバス)を用いて、105℃で一昼夜乾燥させた。乾燥後の残渣の含水率は3.5%であった。次いで、該乾燥物を、窒素置換した電気炉(酸素含有率 5.0%)を用い、800℃で2時間加熱処理して炭化物(吸着剤:スギ木材チップ固形分に対して40質量%)を得た。
木質バイオマスからアルコールを製造する際発生する排水を生物処理(メタン発酵、及び活性汚泥処理)すると、排水中の有機物は除去されるが、着色成分は残存する。この生物処理液を、実施例1で製造した吸着剤を充填した吸着塔に通液すると、着色成分が吸着され、処理液は無色透明になった。実験条件は以下の通りである。
カラム形状 直径30cm×高さ400cm(吸着剤充填高さ250cm)
吸着剤充填密度 200kg/m3
通液速度 0.18m/h
空筒速度 0.72h−1
通液温度 20℃
結果を表1に示す。
木質バイオマスからアルコール又は有機酸を製造するプロセスにおいて、発酵原液を至適pH調整する中和工程がある。この工程では、pH調整とともに発酵阻害物質を沈殿除去する。実施例1で調整した吸着剤を発酵前調整工程において発酵原液と混合することにより、液中に溶解している発酵阻害物質が吸着され、発酵効率が改善された。実験条件は以下の通りである。
吸着
吸着剤添加量 発酵液に対して1重量%
吸着時間 10分間
発酵
発酵温度 30℃
発酵時間 48時間
使用菌体 サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)
種菌添加率 培養液を発酵原液に対して5重量%
栄養塩と添加率 コーンスティープリカーを発酵原液に対して0.5重量%
結果を表2に示す。
Claims (2)
- 草木系バイオマス及び/又は木質バイオマスを原料とし、糖化工程、中和工程、発酵工程及び蒸留工程を経てアルコール又は有機酸を製造する工程中の、前記糖化工程において生じる糖化残渣から吸着剤を製造する方法であって、前記草木系バイオマス及び/又は前記木質バイオマスに硫酸を加えて130〜230℃、3〜30分間反応させ、前記草木系バイオマス及び/又は前記木質バイオマス中のセルロース、ヘミセルロースを加水分解し、得られた反応溶液から糖類を含む溶液を分離して前記糖化残渣を得る工程及び前記糖化残渣を炭化する工程を有することを特徴とする吸着剤の製造方法。
- 請求項1記載の製造方法により得られる吸着剤を、前記中和工程における発酵阻害物質を吸着するための吸着剤として、又は、アルコールもしくは有機酸を製造する際発生する排水の着色成分を吸着するための吸着剤として利用することを特徴とする吸着剤の利用方法。
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