(57)【要約】【課題】製造時における化石資源の依存度が小さく、かつ、水素吸着・放出能に優れた糖類由来カーボン及びその製造方法、並びに、これを用いたエネルギー燃料貯蔵方法を提供すること。【解決手段】糖類を含む原料を不活性ガス雰囲気中において熱分解させること、又は、糖類と多孔質無機物との混合物を原料を不活性ガス雰囲気中において熱分解させ、分解生成物から多孔質無機物を除去することにより得られる糖類由来カーボン及びその製造方法、並びに、このような糖類由来カーボンに水素及び／又はメタンを含む燃料ガスを吸着させる吸着工程を備えたエネルギー燃料貯蔵方法。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
糖類を含む原料を不活性ガス雰囲気中において熱分解させる熱分解工程を備えた糖類由来カーボンの製造方法。
【請求項２】
糖類と多孔質無機物との混合物を原料を不活性ガス雰囲気中において熱分解させる熱分解工程と、
前記熱分解工程で得られた分解生成物から前記多孔質無機物を除去する除去工程と
を備えた糖類由来カーボンの製造方法。
【請求項３】
前記熱分解工程で得られた分解生成物にさらに前記糖類を加え、不活性ガス雰囲気中において熱分解させる再熱分解工程をさらに備えた請求項２に記載の糖類由来カーボンの製造方法。
【請求項４】
前記糖類は、多糖類である請求項１から３までのいずれかに記載の糖類由来カーボンの製造方法。
【請求項５】
前記糖類は、デンプンである請求項１から３までのいずれかに記載の糖類由来カーボンの製造方法。
【請求項６】
前記糖類は、とうもろこし由来デンプン、さつまいも由来デンプン、ジャガイモ由来デンプン、小麦由来デンプン、及び、溶性デンプンから選ばれるいずれか１以上を含む請求項１から３までのいずれかに記載の糖類由来カーボンの製造方法。
【請求項７】
熱分解温度は、７００〜１０００℃である請求項１から６までのいずれかに記載の糖類由来カーボンの製造方法。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれかに記載の方法により得られる糖類由来カーボン。
【請求項９】
請求項８に記載の糖類由来カーボンに水素及び／又はメタンを含む燃料ガスを吸着させる吸着工程
を備えたエネルギー燃料貯蔵方法。
【請求項１０】
前記燃料ガスは、前記糖類を不活性ガス雰囲気中において熱分解させ、前記糖類由来カーボンを生成させる際に発生するガスを含む請求項９に記載のエネルギー燃料貯蔵方法。
【請求項１１】
前記燃料ガスは、前記糖類に水を加えて、微生物又は酵素存在下で前記糖類を分解させることにより発生するガスを含む請求項９に記載のエネルギー燃料貯蔵方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、糖類由来カーボン及びその製造方法、並びに、エネルギー燃料貯蔵方法に関し、さらに詳しくは、水素又はメタンを主成分とするエネルギー燃料を貯蔵する貯蔵材料として好適な糖類由来カーボン及びその製造方法、並びに、このような糖類由来カーボンを用いたエネルギー燃料貯蔵方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオマスとは、再生可能な生物由来の有機性資源で、化石資源を除いたものをいう。また、バイオ燃料とは、バイオマスの持つエネルギーを利用した燃料（例えば、エタノール、メタノール、ブタノール、ジエチルエーテル、水素ガス、メタンガス、合成ガスなど）をいう。バイオ燃料の原料は、トウモロコシ、サトウキビ、食用油、木材、糞尿、おがくず、トウモロコシの茎など多岐にわたり、食料や飼料に用いることができない有機廃棄物も利用することができる。
バイオ燃料の内、アルコール状態にあるものは、ディーゼルエンジンの燃料に利用することができ、一部の国々では一般的に使用されている。また、バイオ燃料と石油燃料の合成油は、バイオマス利用燃料と呼ばれ、ガソリンの代替燃料として米国を中心にその利用が検討されている。
【０００３】
しかしながら、バイオマスの燃料化には、多くのプロセスが必要で、莫大なエネルギーも必要である。例えば、デンプン質をアルコール化する場合には、（１）酵素を用いてデンプンを糖化し、（２）酵母を加えて糖を発酵させ、（３）蒸留によりアルコール濃度を高め、（４）脱水する、等の操作が必要とされる。
一方、広い観点からのバイオマス利用として、微粉化した原料に水蒸気や酸素を添加し、部分燃焼によりガス化することも行われているが、ガス化を行うためには、大規模な装置や排ガス浄化装置が必要となる。
すなわち、従来のバイオ燃料は、いずれも石油などの化石資源をふんだんに使える条件下でその製造を行うことができるものであり、エネルギー収支の観点から見ると、補助的なエネルギー原料供給の一手段としての役割を担っているに過ぎない。
【０００４】
そこでこの問題を解決するために、従来から種々の提案がなされている。
例えば、特許文献１には、デンプンを主成分とする植物と水とを容器に収容し、植物に付着している微生物又は植物に含まれる酵素によってデンプンを分解し、水素を発生させる水素製造方法が開示されている。
同文献には、このような方法により、特別な装置や条件を必要とせず、多量の水素を、簡易かつ低コストに製造できる点が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２４５０９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
２０３０年頃に石油の採掘のピークを迎え、発展途上国の経済発展により、世界的規模で石油依存のエネルギーが不足することが予測されている。そのため、数十年後には、化石資源以外からのエネルギー源の確保やその安定貯蔵が重要な課題になると考えられる。その候補の１つとして、水素をベースにしたエネルギーの積極的な利用がある。水素エネルギーは、化石資源以外からも作ることが可能であるため、その期待が大きい。
しかしながら、水素エネルギーの貯蔵方法や輸送方法は、いくつか提案されているが、革新的なものは少ない。また、水素貯蔵材料を用いると水素をコンパクトに貯蔵できるが、従来知られている水素吸蔵（吸着）・放出能の高い水素貯蔵材料は、埋蔵量の限られた希少金属を多量に使用するもの（例えば、ＬａＮｉ５、ＴｉＦｅ等の水素吸蔵合金）や、化石資源を出発原料に用いるもの（例えば、活性炭などのカーボン材料）が多い。そのため、水素消費量が増大するに伴い、水素貯蔵材料の安定供給が困難になるおそれがある。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、製造時における化石資源の依存度が小さく、かつ、水素吸着・放出能に優れた糖類由来カーボン及びその製造方法、並びに、このような糖類由来カーボンを用いたエネルギー燃料貯蔵方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明に係る糖類由来カーボンの製造方法の１番目は、
糖類を含む原料を不活性ガス雰囲気中において熱分解させる熱分解工程
を備えている。
また、本発明に係る糖類由来カーボンの製造方法の２番目は、
糖類と多孔質無機物との混合物を原料を不活性ガス雰囲気中において熱分解させる熱分解工程と、
前記熱分解工程で得られた分解生成物から前記多孔質無機物を除去する除去工程と
を備えている。
本発明に係る糖類由来カーボンは、本発明に係る方法により得られたものからなる。
さらに、本発明に係るエネルギー燃料貯蔵方法は、
本発明に係る糖類由来カーボンに水素及び／又はメタンを含む燃料ガスを吸着させる吸着工程
を備えている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る糖類由来カーボンは、非化石資源である糖類を出発原料に用いているので、従来のカーボン系材料に比べて、化石資源の依存度が小さい。また、糖類を熱分解させることにより得られるカーボンは、相対的に高い水素吸着・放出能を持つ。特に、糖類を熱分解させる際に多孔質無機物を介在させると、糖類のみを炭化させた場合に比べて、水素吸着・放出能が増大する。これは、熱分解時に多孔質無機物を介在させることによって、多孔質無機物の細孔構造に由来する構造を備えたカーボンが得られるためと考えられる。
さらに、糖類を熱分解させる過程において、水素、メタンなどの燃料として使用可能なガスが発生する。また、糖類を熱分解させる前に、糖類に水を加え、微生物又は酵素存在下で糖類を分解させると、水素、メタンなどの燃料として使用可能なガスが発生する。そのため、これらのガスを糖類由来カーボンに吸着させれば、化石資源の依存度の小さい省資源省エネ型の水素貯蔵システムが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態について、詳細に説明する。
［１．  糖類由来カーボン及びその製造方法（１）］
本発明の第１の実施の形態に係る糖類由来カーボンの製造方法は、熱分解工程と、エージング工程とを備えている。また、本発明の第１の実施の形態に係る糖類由来カーボンは、本発明の第１の実施の形態に係る方法により得られたものからなる
【００１１】
［１．１  熱分解工程］
熱分解工程は、糖類を含む原料を不活性ガス雰囲気中において熱分解させる工程である。
［１．１．１  糖類］
糖類とは、多価アルコールの最初の酸化生成物であり、アルデヒド基（−ＣＨＯ）又はケトン基（＞Ｃ＝Ｏ）をひとつ持つものをいう。
糖類には、
（１）  グルコース（ブドウ糖）、フルクトース（果糖）、ガラクトース（脳糖）、マンノース、リポースなどの単糖類、
（２）  スクロース（ショ糖）、ラクトース（乳糖）、トレハロース、マルトース（麦芽糖）、コージオース、ニゲロース、イソマルトース、ソホロース、ラミナリビオース、セロビオース、ゲンチビオースなどの単糖が２〜２０分子程度結合したオリゴ糖類、
（３）  デンプン、グリコーゲン、アガロース、ペクチン、セルロース、アミロース、アミロペクチン、イヌリン（キク科、ユリ科の根、根茎）グルコマンナン（コンニャクイモ）、キチン（昆虫の表皮）などのオリゴ糖類より多くの単糖が結合した多糖類、
などがある。
【００１２】
「糖類を含む原料」は、精製された糖類だけでなく、太陽エネルギーにより植物が光合成をした結果作られる糖（炭水化物：ＣnＨ2nＯn）を主体としたすべてのものが含まれる。糖類を含む原料としては、具体的には、穀類、果実、茎、葉っぱ類、地下で作られる球根や根菜類などがある。また、小麦、とうもろこし、ジャガイモ、さつまいもなどの草全般を用いることができる。さらに、食料用途や家畜の飼料として用いられる部分以外の不要となった廃棄物であっても使用することができる。原料の効率的な回収の点では、農業等の大規模経営で栽培している農作物の廃棄物を利用することが望ましい。
さらに、後述するように、糖類を含む原料に水を加え、微生物又は酵素存在下で糖類を分解させると、水素又はメタンを含むガスを得ることができる。カーボンを生成するための原料には、このようなガスを発生させた後の残留物を用いても良い。
【００１３】
糖類の中でも、多糖類は、水素吸着・放出能の高いカーボンが得られるので、出発原料として好適である。また、多糖類の中でも、デンプンは、水素吸着・放出能の高いカーボンが得られるので、出発原料として特に好適である。
デンプンの種類は、特に限定されるものではなく、種々の材料に由来するデンプンを用いることができる。出発原料として用いるデンプンとしては、具体的には、とうもろこし由来デンプン、さつまいも由来デンプン、ジャガイモ由来デンプン、小麦由来デンプン、溶性デンプンなどがある。出発原料には、これらのいずれか１種を用いても良く、あるいは、２種以上を組み合わせて用いても良い。
デンプンは、一般にアミロース（直鎖状分子：分子量小）とアミロペクチン（枝分かれ分子：分子量大）から構成される。その比率は、原料により異なるが、おおよそ２：８であることが知られている。デンプンを焼成してカーボンにするには、分子量が大きく、枝分かれしたアミロペクチンが多いものが好ましい。
【００１４】
［１．１．２  熱分解］
炭素源を不活性雰囲気下で焼成することにより得られるカーボンは、その原料に由来する独自の形態が見られる。一般的な石油系原料の炭素化の温度過程は、５００℃以下で低分子パラフィンやオレフィンの生成が始まり、低分子芳香族が放出される。また、５００〜１０００℃の間では、ＣＯ2、ＣＨ4、ＣＯ、Ｈ2などのガスが放出される。
糖類を含む非石油系原料も、広義にはＣ、Ｈ、Ｏからなる高分子重合体である。そのため、非石油系原料の炭素化の温度過程も、石油系原料と同様の過程を経る。しかし、糖類を含む非石油系原料は、原料組織構造に由来する影響があるため、多様なガス等の放出過程が見られ、合成されるカーボンの構造も原料に由来する多くの異なった微細構造が生じる。従って、熱分解条件は、糖類の種類に応じて最適な条件を選択するのが好ましい。
【００１５】
一般に、熱分解温度が低すぎると、炭素化が不十分となり、高い水素吸着量は得られない。熱分解温度は、具体的には、７００℃以上が好ましく、さらに好ましくは、８００℃以上である。
一方、熱分解温度が高すぎると、かえって水素吸着量が低下する場合がある。これは、熱分解温度が高くなりすぎると、炭素化が過剰に進行するためと考えられる。従って、熱分解温度は、１０００℃以下が好ましく、さらに好ましくは、９００℃以下である。
熱分解時間は、熱分解温度に応じて最適な時間を選択する。一般に、熱分解温度が高くなるほど、短時間で炭素化を終了させることができる。
【００１６】
［１．２  エージング工程］
エージング工程は、熱分解工程で得られた糖類由来カーボンを、不活性雰囲気下において、熱分解工程における焼成温度と同等温度（上限：焼成温度＋１００℃まで）でさらに加熱する工程である。
エージング工程は、必ずしも必要な工程ではないが、エージング処理を施すことによって、カーボンの構造が安定化し、水素吸着・放出能を向上させることができる。
エージング温度は、熱分解工程における焼成温度＋１００℃までの温度であれば良い。但し、エージング温度が高くなりすぎると、炭素化が過剰に進行する。従って、エージング温度は、（焼成温度＋１００℃）以下が好ましい。
エージング時間は、エージング温度に応じて最適な時間を選択する。焼成温度と同程度の時間があれば最良である。一般に、エージング温度が高くなるほど、短時間で構造を安定化させることができる。
【００１７】
［２．  糖類由来カーボン及びその製造方法（２）］
本発明の第２の実施の形態に係る糖類由来カーボンの製造方法は、熱分解工程と、除去工程と、再熱分解工程、エージング工程とを備えている。また、本発明の第２の実施の形態に係る糖類由来カーボンは、本発明の第２の実施の形態に係る方法により得られたものからなる
【００１８】
［２．１  熱分解工程］
熱分解工程は、糖類と多孔質無機物との混合物を原料を不活性ガス雰囲気中において熱分解させる工程である。
多孔質無機物には、後述する除去工程で除去することが可能であり、かつ、μｍ〜ｎｍサイズの細孔を有するものを用いる。糖類を単独で熱分解させると、原料組織構造のみに由来する微構造を有するカーボン（以下、これを「無配向なカーボン」という）が得られる。一方、糖類を熱分解させる過程でこのような多孔質無機物を介在させると、原料組織構造だけでなく、多孔質無機物の細孔構造に由来する構造を備えたカーボン（以下、これを「配向性のあるカーボン」という）が得られる。
【００１９】
多孔質無機物としては、具体的には、ゼオライト（アルミノケイ酸塩。天然沸石類（鉱物、数十種類有り）、人工合成物（１００種類程度有り）のいずれでも良い。）、シリカゲル、多孔性シリカ（メソ多孔体）などがある。特にゼオライトは、微細な細孔を多量に有しているので、水素吸着・放出量の多い配向性のあるカーボンを合成するための多孔質無機物として好適である。
【００２０】
糖類と多孔質無機物との混合は、糖類を適当な溶媒に溶解させ、これと多孔質無機物とを混合しても良く、あるいは、両者を単に機械的に混合するだけでも良い。
両者を単に機械的に混合する場合、混合時間が長くなるほど、水素吸着・放出量の多い配向性のあるカーボンが得られる。これは、混合時間を長くすることによって、糖類そのもの又は糖類が熱分解してカーボンになる前の中間生成物が多孔質無機物の細孔内に充填される確率が高くなるためと考えられる。
糖類及び熱分解に関するその他の点については、第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００２１】
［２．２  除去工程］
除去工程は、熱分解工程で得られた分解生成物から多孔質無機物を除去する工程である。多孔質無機物の除去は、多孔質無機物のみを溶解可能な溶解液に分解生成物を添加することにより行う。
溶解液は、多孔質無機物の材質に応じて最適なものを選択すればよい。例えば、多孔質無機物がゼオライトである場合、溶解液には、フッ酸や塩酸などの強酸を用いるのが好ましい。
【００２２】
［２．３  再熱分解工程］
再熱分解工程は、１回目の熱分解を行った後、多孔質無機物を除去する前に、熱分解工程で得られた分解生成物にさらに糖類を加え、不活性ガス雰囲気中において熱分解させる工程である。
再熱分解工程は、必ずしも必要ではなく、糖類と多孔質無機物との混合及び糖類の熱分解を１回だけ行っても良い。しかしながら、１回の混合及び熱分解では、多孔質無機物質の微構造が熱分解後のカーボンに十分反映されない場合がある。そのような場合には、混合及び熱分解を複数回繰り返すのが好ましい。一般に、混合及び熱分解の繰り返し回数が多くなるほど、細孔内に生成するカーボン量が増大するので、多孔質無機物の細孔構造をより強く受け継いだカーボンが得られる。
再熱分解工程（２回目以降の熱分解）における熱分解条件は、熱分解工程（１回目の熱分解）の条件と同一であっても良く、あるいは、異なっていても良い。再熱分解工程に関するその他の点については、熱分解工程と同様であるので、説明を省略する。
【００２３】
［２．４  エージング工程］
エージング工程は、熱分解工程（又は再熱分解工程）で得られた糖類由来カーボンを、不活性雰囲気下において、熱分解工程（又は、再熱分解工程）における焼成温度と同等温度でさらに加熱する工程である。
エージング工程は、必ずしも必要な工程ではないが、エージング処理を施すことによって、カーボンの構造が安定化し、水素吸着・放出能を向上させることができる。また、エージング処理は、多孔質無機物を除去する前に行っても良く、あるいは、除去した後に行っても良い。
エージング工程に関するその他の点については、第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００２４】
［３．  エネルギー燃料貯蔵方法］
本発明に係るエネルギー燃料貯蔵方法は、本発明に係る糖類由来カーボンに水素及び／又はメタンを含む燃料ガスを吸着させる吸着工程を備えている。
【００２５】
［３．１  糖類由来カーボン］
糖類由来カーボンとは、上述した本発明に係る方法により得られたものをいう。糖類由来カーボンの詳細は、上述した通りであるので、説明を省略する。
【００２６】
［３．２  燃料ガス］
糖類由来カーボンに吸着させる燃料ガスは、特に限定されるものではなく、種々のガスを用いることができる。
燃料ガスとしては、具体的には、
（１）  独立に製造・精製された水素及び／又はメタンを含むガス、
（２）  糖類を不活性ガス雰囲気中において熱分解させ、糖類由来カーボンを生成させる際に発生するガス、
（３）  糖類に水を加えて、微生物又は酵素存在下で糖類を分解させることにより発生するガス、
などがある。
特に、（２）及び（３）の方法は、糖類自身が貯蔵していた水素やメタンを、糖類自身の骨格をベースにしたカーボンに吸着・貯蔵させることができる。そのため、このような方法に由来する燃料ガスを用いると、省資源省エネ型で自給自足のエネルギー燃料貯蔵システムを構築することができる。さらに、（３）の方法は、水素やメタンの回収エネルギーが限りなくゼロに近いので、化石資源の依存度をさらに小さくすることができる。
【００２７】
［３．２．１  糖類の熱分解に由来するガス］
糖類を熱分解させると、低温域において主としてＣＯ2やＣＯが放出され、高温域において主としてＨ2やＣＨ4が放出される。ＣＯ2やＣＯは、ゼオライトや石炭を用いて、選択的に吸着させることができる。そのため、熱分解時に発生するガスを捕集し、ゼオライト等の吸着剤を用いてＣＯ2やＣＯを選択的に除去すると、Ｈ2やＣＨ4を主成分とする燃料ガスを回収することができる。
【００２８】
［３．２．２  糖類の分解・発酵に由来するガス］
糖類を室温近傍において分解し、水素及び／又はメタンを発生させるためには、このような作用を有する微生物又は酵素を糖類に加える必要がある。
糖類を分解させる作用がある微生物としては、例えば、
（１）  接合菌類（けかび、くものすかび）、不完全菌類（こうじかび、青カビ）などのかび、
（２）  しのう菌酵母、無胞子酵母などの酵母、
（３）  単球菌、双球菌、連鎖球菌、ブドウ球菌、長桿菌、短桿菌などの細菌、
（４）  放線菌、
などがある。
また、糖類を分解する酵素としては、例えば、デンプンを分解するアミラーゼなどがある。
【００２９】
糖類を分解させる微生物や酵素は、単離されたものを用いても良く、あるいは、これを多く含む天然物を用いても良い。例えば、例えば、デンプンを分解させる場合、タカジアスターゼ、ビオジアスターゼ、ジアスターゼ、ジアスメン等のアミラーゼを含む医薬品を用いても良く、あるいは、大根、かぶ、山芋などのアミラーゼを多く含む植物を用いても良い。
また、植物には、一般に種々の微生物が付着しており、微生物は、通常、植物を分解（発酵）させる作用がある。また、糖類（特に、デンプン）を含む植物には、一般に、糖類を分解する酵素が含まれている。そのため、糖類を含む植物を燃料ガス発生源として用いる場合には、植物に単に水を加えて保持するだけで、植物に含まれる酵素又は植物に付着している微生物により植物中の糖類が分解し、水素やメタンを含むガスを発生させることもできる。
【００３０】
燃料ガス発生源に用いる植物は、デンプンを多く含む植物が好ましい。
このような植物としては、例えば、
（１）  さつまいも、ジャガイモ、サトイモ、キャッサバ等のいも類、
（２）  とうもろこし、稲、麦等の穀類、
などがある。
デンプンが蓄えられる位置は、種子、根、茎などがあり、植物の種類によって異なる。いずれの植物を用いる場合であっても、多量の燃料ガスを得るためには、デンプンがより多く含まれる部位を使用するのが好ましい。特にいも類は、デンプンの含有割合が多いので、燃料ガス発生源として好適である。
【００３１】
いも類を燃料ガス発生源として用いる場合、燃料ガス発生源には、表皮が含まれているのが好ましい。ここで、表皮とは、いもの皮を包丁で普通にむいた部分であり、皮と実の表層部分を含む部分をいう。
いも類の場合、表皮にデンプンを分解する酵素が多く含まれている。また、実の表層部分には、デンプンが多く含まれ、皮の表面には微生物が多く付着している。そのため、燃料ガス発生源に一定量の表皮が含まれていると、酵素や微生物の作用によって、多量の燃料ガスを容易に発生させることができる。多量の燃料ガスを得るためには、植物全体に占める表皮の割合は、２０ｗｔ％以上が好ましい。
一方、表皮の割合が過剰になると、発生するガスに含まれる水素の割合が低下する。従って、植物全体に占める表皮の割合は、８０ｗｔ％以下が好ましい。
【００３２】
水は、植物に含まれるデンプンを溶解させる溶媒としての作用と、加温や超音波の照射等をしながら水素を発生させる場合において、熱や振動の媒体としての作用とがある。燃料ガスの発生を容易化するためには、微生物の成育が容易な水を用いるのが好ましい。このような水としては、例えば、自然界に存在する雨水、川や池の水、地下水、海水、雪や氷を融解させることにより得られる水などがある。
燃料ガス発生源に対する水の割合が少なすぎると、デンプンの溶出が少なくなるので、燃料ガス発生量が少なくなる傾向がある。従って、燃料ガス発生源に対する水の重量比は、０．１以上が好ましい。水の重量比は、さらに好ましくは、１０以上である。
一方、水の割合が過剰になると、溶液全体が希釈されるため、燃料ガス生成効率が悪くなる。従って、燃料ガス発生源に対する水の重量比は、１０００以下が好ましい。水の重量比は、さらに好ましくは、２０以下である。
【００３３】
糖類に水を加えて分解させる際の分解温度は、酵素や微生物による分解・発酵が促進される温度であれば良い。常温でも酵素や微生物による分解は進行するが、加温すると分解反応を促進させることができる。但し、分解温度が高すぎると、微生物や酵素が死滅する。従って、加熱温度は、６０℃以下が好ましい。
加熱方法は特に限定されるものではなく、ヒータや太陽光による外部加熱、あるいは、鉄分、活性炭及び食塩を混合して鉄分を酸化反応させることにより得られる反応熱などを用いることができる。
【００３４】
また、分解時に超音波を照射しても良い。容器に収容した水に超音波を照射すると、音響化学反応による植物の組織の分解や発酵が促進されたり、あるいは、水温が加温されることにより反応が促進されるという効果がある。
超音波の周波数及び出力は、特に限定されるものではない。例えば、周波数帯域を４０ｋＨｚ〜３ＭＨｚとし、出力を５００Ｗとして行えばよい。
【００３５】
燃料ガスを発生させた後の残留物は、そのまま廃棄しても良く、あるいは、上述した糖類由来カーボンを生成するための原料として用いても良い。
【００３６】
［３．３  吸着］
糖類由来カーボンに燃料ガスを吸着させるためには、糖類由来カーボンが収容された容器に所定の圧力を有する燃料ガスを導入すれば良い。容器の温度は、目的に応じて、室温から極低温まで任意に選択することができる。一般に、容器の温度を低くするほど、吸着量を増大させることができる。
【００３７】
［４．  糖類由来カーボン及びその製造方法、並びに、エネルギー燃料貯蔵方法の作用］
本発明に係る糖類由来カーボンは、非化石資源である糖類を出発原料に用いているので、従来のカーボン系材料に比べて、化石資源の依存度が小さい。
また、糖類を熱分解させることにより得られるカーボンは、相対的に高い水素吸着・放出能を持つ。特に、糖類を熱分解させる際に多孔質無機物を介在させると、糖類のみを炭化させた場合に比べて、水素吸着・放出能が増大する。これは、熱分解時に多孔質無機物を介在させることによって、多孔質無機物の細孔構造に由来する構造を備えたカーボンが得られるためと考えられる。例えば、石油系原料で合成される活性炭の室温（３００Ｋ）での水素吸着量は、およそ１ｗｔ％（１０〜２０ＭＰａ）である。本発明に係る糖類由来カーボン（特に、配向性のあるカーボン）は、これと同様のレベルである。
【００３８】
さらに、糖類を熱分解させる過程において、水素、メタンなどの燃料として使用可能なガスが発生する。また、糖類を熱分解させる前に、糖類に水を加え、微生物又は酵素存在下で糖類を分解させると、水素、メタンなどの燃料として使用可能なガスが発生する。そのため、これらのガスを糖類由来カーボンに吸着させれば、化石資源の依存度の小さい省資源省エネ型の水素貯蔵システムが得られる。
【実施例】
【００３９】
（実施例１〜４、比較例１〜３）
［１．  試料の作製］
竹（実施例１）、木材（実施例２）又はデンプン（実施例３）を、Ｎ2雰囲気下において、９００℃で３時間焼成し、竹カーボン、木材カーボン、又は、無配向なデンプンカーボンを得た。
また、トウモロコシ由来デンプンとゼオライトとを重量比で１：１になるように配合し、ミキサー（スターラー）で３時間混合分散させた。得られた混合物を、Ｎ2雰囲気下において、９００℃で３時間焼成した。焼成後、フッ酸でゼオライトを除去し、配向性のあるデンプンカーボン（実施例４）を得た。
さらに、ポリイミド（ＰＩ、比較例１）又はポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ、比較例２）を、Ｎ2雰囲気下において、９００℃で３時間焼成し、ＰＩカーボン又はＰＥＥＫカーボンを得た。また、市販のスーパー活性炭（比表面積：３０００ｍ2/ｇ、比較例２）をそのまま試験に供した。
【００４０】
［２．  実験方法及び結果］
石油原料から合成される活性炭等の室温での水素吸着量は、図示はしないが、およそ１ｗｔ％（３００Ｋ、１０ＭＰａ）である。非石油原料から合成されるカーボンも同レベルである。水素吸着量は、低温（７７Ｋ）で評価するとその吸着量が増加するため、合成された水素吸着材料の評価を明確に行うことができる。
図１に、温度：７７Ｋ、水素圧力：２ＭＰａの条件下における各種カーボンの水素吸着量を示す。図１より、非石油原料から得られるカーボンであっても、ＰＩカーボンやＰＥＥＫカーボンと同等の吸着量が得られていることがわかる。また、ゼオライト共存下で焼成することにより得られる配向性のあるデンプンカーボンは、スーパー活性炭と同等の水素吸着量が得られていることがわかる。
【００４１】
（実施例５〜９）
［１．  試料の作製］
トウモロコシ（実施例５）、さつまいも（実施例６）、バレイショ（実施例７）、小麦（実施例８）、又は、溶性デンプン（実施例９）を、Ｎ2雰囲気下において、５００〜１０００℃で３時間焼成した。
［２．  実験方法］
得られたカーボンのＸ線回折パターンを測定した。また、温度：７７Ｋ、水素圧力：２ＭＰａの条件下において、得られたカーボンの水素吸着量を測定した。
【００４２】
［３．  結果］
図２に、溶性デンプンから得られる無配向なカーボンのＸ線回折パターンを示す。図２より、焼成温度によらず、黒鉛の（００２）回折に相当する２６．５°付近（０．３６〜０．３４ｎｍ）の幅広いピークが確認できる。これは、乱層構造と呼ばれる構造が形成されていることを示す。
図３に、原料の異なる各種の無配向なデンプンカーボンの焼成温度と水素吸着量（温度：７７Ｋ、水素圧力：２ＭＰａ）との関係を示す。焼成温度の違いにより、水素吸着量は変化する。水素吸着の観点からは、９００℃付近が最適焼成温度である。
図４に、９００℃×３ｈｒ、Ｎ2ガス雰囲気下で焼成した各種の無配向なデンプンカーボンの水素吸着量（温度：７７Ｋ、水素圧力：２ＭＰａ）を示す。図４より、デンプン原料の種類によらず、約２．０ｗｔ％の水素吸着量が得られることがわかる。
【００４３】
（実施例１０〜１２、比較例４〜６）
［１．  試料の作製］                                     
トウモロコシ由来デンプンとＹ型合成ゼオライトとを重量比で１：１となるように配合し、ミキサー（スターラー）で３時間混合分散させた。得られた混合物をＮ2雰囲気下において、９００℃で３時間焼成した。焼成後、ゼオライトをフッ酸で除去し、配向性のあるデンプンカーボンを得た（実施例１０）。
また、実施例１０と同様の手順に従い、１回目の原料の混合及び焼成を行った後、デンプンを混合分散して追加し、２回目の焼成を行ったもの（実施例１１）、並びに、原料の混合及び焼成を２回繰り返した後、再度、Ｎ2雰囲気下において９００℃で３時間エージング処理したもの（実施例１２）を作製した。
【００４４】
Ｙ型合成ゼオライトにフルフリルアルコールを含浸させ、Ｎ2雰囲気下において、９００℃で３時間焼成した。焼成後、ゼオライトをフッ酸で除去した（比較例４）。
また、比較例４と同様の手順に従い、１回目の原料の含浸及び焼成を行った後、フルリルアルコールを追加して２回目の焼成を行ったもの（比較例５）、並びに、原料の含浸及び焼成を２回繰り返した後、再度、Ｎ2雰囲気下において、９００℃で３時間エージング処理したもの（比較例６）を作製した。
【００４５】
［２．  実験方法］
得られたカーボンのＸ線回折パターンを測定した。また、温度：７７Ｋ、水素圧力：２ＭＰａの条件下において、得られたカーボンの水素吸着量を測定した。
【００４６】
［３．  結果］
図５に、実施例１０で得られた配向性のあるデンプンカーボンのＸ線回折パターンを示す。図５より、デンプンカーボンには、６°付近にＹ型ゼオライトの骨格を反映したスーパーゲージからの回折ピークが確認された。
図６に、フルフリルアルコール由来カーボンとデンプン由来カーボンの水素吸着量を示す。図６より、原料の添加及び焼成を複数回繰り返すと、水素吸着量が増加すること、及び、フルルリルアルコール由来カーボンよりデンプン由来カーボンの方が水素吸着量が多いことがわかる。
【００４７】
図７に、実施例１１で得られた配向性のあるデンプンカーボンとスーパー活性炭の圧力と水素吸着量の関係を示す。図７より、配向性のあるデンプンカーボンの水素吸着量は、水素圧力４ＭＰａ以下の条件下では、スーパー活性炭より少ないが、水素圧力４ＭＰａ以上の条件下では、スーパー活性炭と同等以上になることがわかる。なお、図示はしないが、常温（３００Ｋ）では、両材料とも水素吸着量は、０．６〜０．８ｗｔ％（水素圧力：９ＭＰａ）であった。
配向性のあるデンプンカーボンは、無配向なデンプンカーボンに比べて複雑な合成過程を経る。しかしながら、その水素吸着量は、図６に示すように、原料の追加や焼成等のエネルギーを投入した分だけ、水素吸着量も増加する。これは、原料の追加や再焼成によってカーボン構造が微細化され、水素吸着に必要な空間が増大しているためと考えられる。
【００４８】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。
【００４９】
例えば、実施例においては、水素吸着について述べたが、本発明に係る糖類由来カーボンは、エネルギー源として利用できるメタンや他の混合ガスの吸着も可能である。
また、糖類由来カーボン合成時には、糖類含有原料からメタンや水素が多量に放出される。このメタンや水素の混合ガスを本発明に係る糖類由来カーボンに吸着貯蔵させることもできる。
さらに、糖類由来カーボンを合成する前に、糖類含有原料に水を加え、微生物又は酵素存在下で分解させると、水素やメタンが多量に放出される。また、水素やメタンを放出した後の残留物を炭化させると、糖類由来カーボンが得られる。そのため、このようにして得られた水素やメタンを残留物から得られる糖類由来カーボンに吸着貯蔵させれば、化石資源の依存度の小さいエネルギー燃料貯蔵システムが得られる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明に係る糖類由来カーボン及びその製造方法は、水素やメタンなどの燃料ガスを貯蔵するための貯蔵材料及びその製造方法として使用することができる。
また、本発明に係るエネルギー燃料貯蔵方法は、水素やメタンなどの燃料ガスを貯蔵する方法として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】非石油原料及び石油原料から得られる各種カーボンの水素吸着量（温度：７７Ｋ、水素圧力：２ＭＰａ）を示す図である。
【図２】デンプン（溶性）を種々の温度で焼成することにより得られる無配向なデンプンカーボンのＸ線回折パターンである。
【図３】各種の無配向なデンプンカーボンの焼成温度と水素吸着量（温度：７７Ｋ、水素圧力：２ＭＰａ）との関係を示す図である。
【図４】無配向なデンプンカーボンの原料種と水素吸着量（温度：７７Ｋ、水素圧力：２ＭＰａ）との関係を示す図である。
【図５】配向性のあるトウモロコシデンプン由来カーボン（ゼオライト鋳型デンプンカーボン）のＸ線回折パターンである。
【図６】ゼオライト鋳型トウモロコシデンプン由来カーボンと、ゼオライト鋳型フルフリルアルコール由来カーボンの焼成条件と水素吸着量（温度：７７Ｋ、水素圧力：２ＭＰａ）との関係を示す図である。
【図７】ゼオライト鋳型トウモロコシデンプン由来カーボン（ＺＴＣ）とスーパー活性炭の圧力と水素吸着量（温度：７７Ｋ）との関係を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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