あなたの地域でもセルロースナノファイバーがつくれます

あなたの地域でもセルロースナノファイバーがつくれます

タイトルあなたの地域でもセルロースナノファイバーがつくれます
要約あなたの地域でもスギからセルロースナノファイバー(CNF)が作れます。山村地域や製材工場の片隅でもCNF を製造する方法を考案し、ベンチプラントでその製造実証試験を行いました。
担当機関(国)森林総合研究所 きのこ・微生物研究領域
(国)森林総合研究所 バイオマス化学研究領域
(国)森林総合研究所 木材改質研究領域
(国)森林総合研究所 研究コーディネータ
区分(部会名)森林
要旨新用途が期待されるセルロースナノファイバー(CNF)を国産針葉樹チップから一貫製造する方法を開発し、製造実証プラントで検証しました。スギを水酸化ナトリウムとアントラキノン※触媒で蒸解(ソーダアントラキノン法)してパルプ化し、漂白後、酵素と汎用の湿式粉砕機を併用してナノ化処理を行うことにより、環境負荷の少ないCNF製造法を開発しました。この技術は、中山間地域において、国産のスギ・ヒノキ等を原料として地域に適応したCNFの製造を可能にし、小規模生産にも対応できるシステムです。同時に、CNFについて特許調査、市場調査を行って利用上の問題点を明らかにし、製造コストを試算しました。また、安全性試験を実施して本方法で作製したCNFは安全性に問題がないことを確認しました。さらに、様々な企業や研究機関にCNFをサンプル提供して、新用途開発に向けた取り組みを開始しました。

アントラキノン
ソーダ法、クラフト法などのパルプ蒸解法において少量添加する触媒。脱リグニンの促進、炭水化物の安定化という効果があり、パルプ蒸解時のアルカリの節減、パルプ収率向上につながる。
成果の内容・特徴木材の新規利用としてのセルロースナノファイバー(CNF)
我が国は、国土の2/3が森林に覆われた森林国です。現在、戦後植栽されたスギ等が伐期を迎え、資源として本格的に利用できるようになってきました。一方で、中山間地は、過疎化や高齢化が進み、現代社会が抱える問題がすでに先進化している地域でもあります(図1)。
木材は、建材等として利用する以外に、主要な化学成分であるセルロース、ヘミセルロース、リグニンを分離して利用することができます。中でもセルロースは、軽くて強い新素材である「セルロースナノファイバー(CNF)」の原料として一躍注目されており、平成27年6月に内閣府から発表された「『日本再興戦略』改訂2015」にも取り上げられるなど、今最も期待されている木材成分といえます。そこで、林業の成長産業化のキーテクノロジーと考えられるこのCNFを中山間地域で製造し、地域が抱える問題の解決に活かすことを考えました。
CNFを中山間地域で製造するためには、スギ等国産材を山元で直接パルプ化し、それを原料に高付加価値のCNFを製造し、利益を地域に還元させる新産業の創出が必要です。中山間という地域性から、CNFの製造には省エネルギーで環境負荷が少ない安全な方法を開発することが大切です。

セルロースナノファイバー製造ベンチプラントの開発
小規模なプラントでパルプ化からCNFまで一貫した製造システムが構築できることを実証するため、ソーダアントラキノン蒸解によるパルプ化とそれに続く漂白、酵素処理及びビーズミルによる湿式粉砕処理などの装置を備えたCNF製造実証ベンチプラントを森林総合研究所敷地内に建設しました(図2)。このプラントによるCNF製造工程は、パルプ化からナノ化までを一貫工程で行い、製紙工場等で行われているものよりも非常に簡素化されているのが特徴です。我々は本実証プラントにおいて、小規模でも生産性を上げることによって、CNFの生産コストを低減できることを明らかにしました。
平成27年7月から、CNF懸濁液を企業や研究機関に無償配布を開始しました(現在は終了しています)。同時に、CNFについての特許調査、市場調査を行って利用上の問題点を明らかにしました。また、安全性試験を実施して、本方法で作製したCNFに問題がないことを明らかにしました。なお、本研究は、平成28年1月に開催されたnanotech2016において「次世代素材のセルロースナノファイバーの製造技術を開発し、日本に豊富にある木材の有効活用に貢献する点」が認められ、新人賞を受賞しました。


本研究は、林野庁受託事業「木材需要拡大緊急対策事業」のうち「セルロースナノファイバー製造技術実証事業」による成果です。
具体的データ
図1
図2
図3
研究担当者林 徳子(きのこ・微生物研究領域)、下川 知子(きのこ・微生物研究領域)、野尻 昌信(きのこ・微生物研究領域)、渋谷 源(きのこ・微生物研究領域)、眞柄 謙吾(バイオマス化学研究領域)、久保 智史(バイオマス化学研究領域)、戸川 英二(バイオマス化学研究領域)、藤澤 秀次(バイオマス化学研究領域)、小林 正彦(木材改質研究領域)、木口 実(研究コーディネータ)
発表論文平成26 年度 森林・林業白書、林野庁、94-121,128-134,141-143
池田努 他(2008)木質系バイオマスを原料としたバイオエタノール生産のためのアルカリ前処理(第1報)、紙パルプ技術協会誌、6(9):1102-1107
林徳子(2015)国産スギを活用したセルロースナノファイバーの製造 ─ 酵素を利用したナノファイバー化、紙パルプテックタイムス、58(11):9-15
発行年度2016
オリジナルURLhttps://www.ffpri.affrc.go.jp/pubs/seikasenshu/2016/documents/p32-33.pdf
収録データベース研究成果情報

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