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木質系有機資源の新展開 II

  • Advanced Technologies for Woody Organic Resources II
※こちらの書籍は,電子書籍(eBook)として販売をしております。
・価格3,800円(税抜)
丸善販売サイト「Knowledge Worker」にてPDF版販売中!
http://kw.maruzen.co.jp/ims/itemDetail.html?itmCd=1024390827

★ バイオマス社会の次なるステップへ!大好評の前書から4年、リグノセルロース利活用の全てを徹底解説!
★ 本書で解決!リグニン・セルロース・ヘミセルロースの効果的な分離技術や制御方法とその応用を詳述!
★ 再生可能な芳香族系化合物であるリグニンを完全活用!監修者舩岡正光氏が開発した相分離系変換によるリグノフェノールに言及!車体外板、接着剤、金属吸着剤、分離膜など広範囲な利用が見込まれる機能性材料としての応用を一挙に紹介!

商品コード: T0707

  • 監修: 舩岡正光
  • 発行日: 2009年10月
  • 価格(税込): 70,200 円
  • 体裁: B5判、237ページ
  • ISBNコード: 978-4-7813-0166-2

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  • リグノセルロースのリファイニング / リグニン / セルロース / ヘミセルロース / 微生物変換 / リグノフェノール / セルロースナノファイバー / ポリ乳酸 / バイオエタノール / メタン発酵

刊行にあたって

 森林は地球生態系を構成する重要な基盤ユニットである。したがって、その取扱いには慎重であらねばならず、安易な大規模利用は修復不可能な環境破壊を引き起こす可能性がある。
 森林は、微小分子が巨大複合体(樹木)を経て再び分子へと転換される一つの流れの場として捉えることができる:

1st(Energy input/Potential up;Phase I):拡散状態にある炭酸ガスが太陽光をエネルギー源とする光合成システムによって集合化、濃縮され、精密な分子複合系へと組み上げられるステップ(樹木形成)
2nd(Potential equivalent;Phase II):ハイポテンシャルを維持するステップ
3rd(Energy output/Potential down;Phase III):分子複合系が解放され壮大な年月をかけ逐次構造転換を繰り返しながら最終的に炭酸ガスへと転換されるステップ

 我々は、生物種そしてそれを構成する物質毎に「Energy」、「Function」、「Time」の認識の下に使い分けているであろうか。 材料としてのPhase III(分子循環ステップ)の具現化は、21世紀における新しい分野融合型の活動である。それは、ハイポテンシャルで多機能な分子複合系を扱う農学、ローポテンシャルで単機能な素材から高機能材料を精密に組み上げる工学、この両者が融合することによってのみ成り立つ活動である。
 2005年1月シーエムシー出版より『木質系有機資源の新展開』というタイトルのもとに新しい森林資源の活用技術を総括した。本書はその続編であり、森林資源を分子レベルで見つめ直し、それを固定した材料(木材、紙など)を超え高付加価値かつ高機能素材、材料として活用することを意図して開発された最先端の技術を網羅している。
 読者には、個々の技術の特徴を深く比較・認識し、生態系を攪乱しない、そしてその技術が生きる独創的な応用システムを構築していただきたい。
(「はじめに」より)

2009年10月  舩岡正光

著者一覧

舩岡正光   三重大学 大学院生物資源学研究科 教授
松永正弘   (独)森林総合研究所 木材改質研究領域 機能化研究室 主任研究員
山本幸一   (独)森林総合研究所 東北支所 支所長
真柄謙吾   (独)森林総合研究所 バイオマス化学研究領域 木材化学研究室 室長
池田 努   (独)森林総合研究所 バイオマス化学研究領域 木材化学研究室 主任研究員
大原誠資   (独)森林総合研究所 研究コーディネーター 
青栁 充   三重大学 大学院生物資源学研究科 特任准教授
三亀啓吾   三重大学 大学院生物資源学研究科 特任准教授
野中 寛   三重大学 大学院生物資源学研究科 准教授
三苫好治   県立広島大学 生命環境学部 環境科学科 准教授
科野孝典   三重大学 大学院生物資源学研究科
任  浩   三重大学 大学院生物資源学研究科
宇山 浩   大阪大学 大学院工学研究科 応用化学専攻 教授
小西玄一   東京工業大学 大学院理工学研究科 有機・高分子物質専攻 准教授
佐藤 伸   青森県立保健大学 健康科学部 栄養学科 教授
藤田修三   青森県立保健大学 健康科学部 栄養学科 教授
門多丈治   (地独)大阪市立工業研究所 加工技術研究部 研究員
長谷川喜一   (地独)大阪市立工業研究所 加工技術研究部 研究主幹
井上勝利   佐賀大学名誉教授
喜多英敏   山口大学 大学院理工学研究科 環境共生系専攻 教授
古賀智子   山口大学 大学院理工学研究科 環境共生系専攻
平田慎治   トヨタ車体(株) 新規事業部 部長
小林広和   北海道大学 触媒化学研究センター 助教
福岡 淳   北海道大学 触媒化学研究センター 教授
矢野浩之   京都大学 生存圏研究所 教授
アントニオ・
  ノリオ・ナカガイト   京都大学 生存圏研究所 博士研究員
阿部賢太郎   京都大学 生存圏研究所 JSPS博士研究員
能木雅也   京都大学 生存圏研究所 JSPS博士研究員
原 亨和   東京工業大学 応用セラミックス研究所 教授;(財)神奈川科学技術アカデミー「エコ固体酸触媒プロジェクト」 プロジェクトリーダー
白井義人   九州工業大学 大学院生命体工学研究科 教授
井藤和人   島根大学 生物資源科学部 教授
谷口正明   (株)武蔵野化学研究所 企画開発部 副主管
岡部満康   (株)武蔵野化学研究所 顧問;静岡大学名誉教授
渡辺隆司   京都大学 生存圏研究所 生存圏学際萌芽研究センター センター長、教授

目次

第1章 “Sustainability”を導く―基盤資源リグノセルロースの持続的活用指針
1. 最後の選択
2. 樹木―その“流れ”としての認識
3. リグノセルロース―分子レベルで見直してみる
3.1 リグニンは潜在性フェノール誘導体
3.2 リグニンはリニア型ユニットの集合体
3.3 リグニンは不安定
4. 持続的社会に向けて

第2章 リグノセルロースのリファイニング技術
1. 相分離系変換システム
1.1 分子精密リファイニングのKEY
1.2 機能可変型リグニン系新素材の設計
1.3 リグニンおよび炭水化物の変換設計
1.3.1 リグニンの逐次変換設計
1.3.2 炭水化物の逐次変換設計
1.3.3 リグノセルロースの逐次精密リファイニング
1.4 リグノフェノールおよび糖質の2次機能制御
1.5 植物資源変換システムプラントの構築

2. 超臨界水および亜臨界水処理
2.1 はじめに
2.2 超臨界水・亜臨界水とは
2.3 木質バイオマスの亜臨界水処理
2.3.1 水可溶性成分
2.3.2 水不溶性成分(析出物)
2.3.3 反応器内残留物
2.4 おわりに

3. アルカリ蒸解技術のバイオエタノール製造への応用
3.1 木質バイオエタノール製造の現状
3.2 リグニンの適切な前処理
3.3 リグニン除去処理としてアルカリ蒸解(ソーダ蒸解)の選択
3.4 漂白工程導入の効果
3.5 黒液からのエネルギーおよびアルカリの回収
3.6 糖収率向上のための諸工程
3.7 アルカリ蒸解による木質バイオエタノール製造実証プラントと今後の展開

4. 微生物変換技術
4.1 はじめに
4.2 リグニンの化学構造
4.3 リグニン分解微生物―Sphingobium paucimobilis SYK-6株
4.4 微生物機能を用いたPDC生産系の構築
4.5 発酵液からのPDCの精製
4.6 PDCを原料としたポリマーの生産
4.7 おわりに

第3章 リグニンの機能とその制御
1. 高分子物性とその応用
1.1 はじめに
1.2 リグノフェノールの熱特性
1.3 リグノフェノールの溶融状態
1.4 分子量分布と分画
1.5 おわりに

2. 逐次分子機能制御
2.1 はじめに
2.2 相分離系変換システムによるベンジルアリールエーテルの開裂
2.3 アルカリ処理によるβ-アリールエーテルの開裂
2.4 ルイス酸処理によるメトキシル基の脱メチル化
2.5 核交換処理によるモノフェノール化
2.6 おわりに

3. 芳香族モノマーの誘導
3.1 はじめに
3.2 リグニンからの芳香族モノマー誘導
3.3 リグノフェノールからの芳香族モノマー誘導の考え方
3.4 水熱分解による芳香族モノマーの誘導
3.4.1 リグノフェノールの水熱分解
3.4.2 アルカリ触媒の効果
3.4.3 リグノフェノールのアルカリ添加水熱分解
3.5 おわりに

4. 還元による機能開発
4.1 はじめに
4.2 従来のリグニン誘導体還元法
4.2.1 接触水素化
4.2.2 電子移動還元
4.3 電子移動/接触還元のハイブリッド式新規還元法
4.3.1 ハイブリッド式新規還元法
4.3.2 金属カルシウム触媒法によるリグノフェノールの接触水素化
4.4 おわりに

5. 新規高分子変換系の開発
5.1 はじめに
5.2 HM基を介したフェノールの逐次導入
5.3 消失型担持体を用いた逐次フェノール導入
5.4 アルキルフェノールの導入
5.5 おわりに

6. ファイバーボードの分子素材特性
6.1 はじめに
6.2 MDFおよびMDF原料のリグニン量
6.3 相分離系変換システムによるリグノフェノールへの変換
6.4 リグノフェノールの性状分析
6.4.1 リグノフェノールの分子量分布
6.4.2 FT-IRによるリグノフェノールの構造解析
6.4.3 TMAによるリグノフェノールの熱可塑特性
6.5 相分離系変換処理により分離された炭水化物の特性評価
6.6 おわりに

7. オイルパーム系資源の特性
7.1 はじめに
7.2 オイルパーム複合系から獲得可能な資源
7.3 相分離系変換システムによるオイルパーム複合系の分子素材への変換
7.3.1 オイルパーム複合系の解放とその変換・分離の特徴
7.3.2 オイルパーム複合系から誘導されるリグノフェノールの特徴
7.4 オイルパームフィールドの持続的分子農場としての価値
7.5 おわりに

8. タケリグノセルロースのポテンシャル
8.1 はじめに
8.2 タケの特性
8.3 タケリグノフェノールの特性
8.4 タケリグノフェノールの活用

第4章 循環型リグニン素材「リグノフェノール」の機能開発
1. 電子伝達系の応用
1.1 はじめに
1.2 天然物系光増感剤
1.3 ベスト・パフォーマンス
1.4 フェノール種の影響
1.5 リグノフェノール誘導体の構造の影響
1.6 ポリアニリン/リグノフェノール導電材料
1.7 おわりに

2. 酸化チタン複合系の機能
2.1 はじめに
2.2 複合体の形成とその特性
2.3 複合体を用いたリグノフェノールの回収
2.3.1 酸性溶液からの回収
2.3.2 有機溶媒系からの回収
2.4 おわりに

3. 高分子新材料への誘導
3.1 はじめに
3.2 リグノフェノール-シリカハイブリッド
3.3 リグノフェノール-ポリ(L-乳酸)コンジュゲート
3.4 超高分子量リグノフェノール
3.5 おわりに

4. 新規機能性高分子の設計
4.1 はじめに
4.2 グラフト化リグノフェノールとポリマーブレンドへの応用
4.3 修飾型リグノフェノールの光学材料としての可能性
4.4 アルコキシベンゼンポリマーの機能化
4.5 おわりに

5. 生体機能開発
5.1 はじめに
5.2 リグノフェノールによる糖尿病モデル動物の腎障害の予防と改善
5.2.1 糖尿病モデルラットの作製
5.2.2 リグノフェノールによる酸化ストレスの抑制
5.2.3 リグノフェノールによる腎臓の線維化や炎症細胞浸潤の抑制
5.3. 高分子量あるいは低分子量リグノフェノールによる血圧上昇の抑制作用
5.3.1 高分子量リグノフェノールによる血圧上昇の抑制
5.3.2 低分子量リグノフェノールによる血圧上昇の抑制
5.4 おわりに

6. 高性能エポキシ樹脂材料
6.1 はじめに
6.2 フェノール樹脂代替材料として
6.3 リグノフェノールを原料とするエポキシ樹脂の合成
6.4 エポキシ化リグノフェノール/イミダゾール触媒加熱硬化系
6.4.1 耐熱性(ガラス転移温度)
6.4.2 接着性(引張りせん断強度)
6.4.3 熱分解性(5%重量減少温度)
6.5 エポキシ化リグノフェノール/アミン常温硬化系
6.5.1 耐熱性(ガラス転移温度)
6.5.2 接着性(引張りせん断強度)
6.6 おわりに

7. 金属の吸着特性とその応用
7.1 はじめに
7.2 従来の貴金属製錬技術
7.3 架橋リグノフェノールの調製と金属の吸着特性
7.4 リグノフェノールの化学修飾と貴金属の吸着・分離
7.5 おわりに

8. セルラーゼの固定化
8.1 はじめに
8.2 セルラーゼの固定化
8.3 リグニンとセルラーゼの親和性
8.4 リグノフェノールの優れたタンパク質吸着能
8.5 リグノフェノールによるセルラーゼの固定化
8.5.1 リグノフェノールによるβ-グルコシダーゼの固定化
8.5.2 リグノフェノールによるセルラーゼの固定化
8.6 おわりに

9. リグニン系機能性炭素膜の創製
9.1 はじめに
9.2 リグノクレゾールを前駆体とする炭素膜の製膜
9.3 リグノクレゾールを前駆体とする炭素膜の分離性
9.4 おわりに

10. 循環型リグノセルロース系複合材料
10.1 はじめに
10.2 パルプ成型体調製のこれまでの取り組み
10.3 積層パルプモールド調製の試み
10.4 リグノフェノール複合体調製のこれまでの取り組み
10.5 パルプモールドと複合体の特性
10.6 おわりに

11. 車体への応用
11.1 はじめに
11.2 自動車産業としての環境問題
11.3 農業と工業の融合
11.4 車体への応用

第5章 セルロース、ヘミセルロースの制御技術
1. セルロースの解重合(触媒)
1.1 はじめに
1.2 セルロースの構造
1.3 セルロースの分解反応
1.3.1 セルロースのガス化および熱分解反応
1.3.2 セルロースの水素化分解反応
1.3.3 セルロースの加水分解反応
1.4 おわりに

2. セルロースナノファイバーの製造と利用  
2.1 無尽蔵のナノファイバー―セルロースミクロフィブリル
2.2 セルロースナノファイバーおよびウィスカーの製造
2.3 セルロースナノファイバーおよびウィスカーによるラテックス補強
2.4 ミクロフィブリル化セルロース(MFC)を用いた繊維強化材料
2.5 ナノファイバー繊維強化透明材料 
2.6 おわりに

3. 固体酸の開発とその応用
3.1 はじめに
3.2 カ-ボン系固体酸の合成・構造・機能
3.3 カーボン系固体酸の触媒能
3.3.1 セルロースの加水分解による単糖の製造
3.3.2 カーボン系固体酸によるセルロースの加水分解
3.4 おわりに

4. ポリ乳酸のケミカルリサイクル
4.1 はじめに
4.2 ポリ乳酸の熱分解
4.3 加圧高温水蒸気によるポリ乳酸の加水分解
4.4 ポリ乳酸製卵パックの回収と分別
4.5 ポリ乳酸のケミカルリサイクルの実現性

5. メタン発酵

6. 乳酸発酵
6.1 はじめに
6.2 乳酸菌によるL-乳酸発酵
6.3 カビによるL-乳酸発酵
6.4 組換え酵母によるL-乳酸発酵
6.5 D-乳酸発酵
6.6 リグノセルロース系バイオマスからのL-乳酸の生産
6.7 おわりに

7. 糖質の転換利用
7.1 はじめに
7.2 バイオリファイナリーと糖質の変換
7.3 バイオリファイナリーにおける糖質の変換技術
7.3.1 植物細胞壁多糖の酵素加水分解
7.3.2 リグノセルロース系バイオリファイナリーのためのセルラーゼの開発
7.3.3 糖質の変換のための微生物の改変
7.3.4 バイオリファイナリーのための糖質由来のプラットフォーム化合物
7.4 石油リファイナリープロセスとリンクした糖質からのポリマー生産
7.5 ヘミセルロースの機能開発と製紙産業がリンクした森林バイオリファイナリー
7.6 セロオリゴ糖の機能開発

第6章 石油社会からバイオ時代へ
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