資源循環プロセス学講座

資源循環プロセス学講座

Sustainable Recycle Process

環境グリーンプロセス学分野 Environmental Green Process Study

環境調和型化学プロセスの開発
教授 スミス リチャード

Green Process Development

Smith Richard Lee Jr.

Solar energy provides all the energy that Society needs for sustainable living. Water and Carbon dioxide canbe used to develop chemical processes that are clean and friendly to our environment. In the supercritical state,both water and carbon dioxide can be made to mimic the properties of many organic liquids that provide both
performance and advantages and environmental benefits. With these solvents, our lab studies biomass conversion,material synthesis, waste recycling, synthetic chemistry, polymer processing and separation processes.

助教

秘書

秘書

Associate Professor

Assistant Professor

SecretarySecretary

渡邉 賢

相田 卓

Masaru Watanabe

Taku Aida

平間 純子

Emi Yoshida

Junko Hirama

太陽エネルギーにより、年間 950 億トンの炭素循環が可能となる。このエネルギーのうちわずか10％を利用するだけで、人類は自然と調和した持続可能な生活を送ることができる。
水と二酸化炭素、特にそれらの超臨界状態を利用することで、環境にやさしい新規化学プロセスが構築できる（Fig.1）。
水と二酸化炭素は、超臨界状態において有機溶媒に近い性質を持ち、操作性と環境調和性の双方に優れた溶媒となる（Fig.2）。化学プロセスの例としてバイオマス分解、材料合成、廃棄物リサイクル、合成化学、高分子加工がある。
我々が現在検討しているプロセスの一つに、エタノール発酵において重要となるバイオマス成分（セルロース、ヘミセルロース、リグニン）の分画がある。これはイオン液体中にバイオマスを溶解させ、温度・圧力を操作することでLearn!

Fig.1 Development of Sustainable Products and Systems.

吉田 恵美

Teach!

40

Coexistence Activity Report 2012

Fig. 3 Separation process of biomass with supercritical
CO2 and ionic liquid.

Goal!

2012 年度の活動

論文

ハイドレートのミクロ構造やイオン液体、イオン交換樹脂を用いた変換反応、海藻残渣を原料とした高温高圧水プロセスの構築などの研究テーマで資金を獲得し、超臨界技術に関わるテーマで複数の日本の会社と共同研究を行っている。今年度は国際学会基調講演 1 件、学術論文は 9 報受
理されている。

1）Dissolution and recovery of cellulose from 1-butyl-3methylimidazolium chloride in presence of water[Carbohydrate Polymers, 92, (2013), 651-658, Article inpress] Iguchi, M., Aida, T.M., Watanabe, M., Smith, R.L.
2）Solid acid mediated hydrolysis of biomass for
producing biofuels [Progress in Energy and Combustion
Science, 38, (2012), 672-690] Guo, F., Fang, Z., Xu,C.C., Smith Jr., R.L.
3）Hydrogen formation from biomass model compounds
and real biomass by partial oxidation in high temperaturehigh pressure water [Journal of the Japan Petroleum
Institute 55, (2012), 219-228] Watanabe, M., Aida, T.M.,
Smith Jr., R.L., Inomata, H.
4）Production of organic acids from alginate in hightemperature water [Journal of Supercritical Fluids 65,(2012), 39-44] Aida, T.M., Yamagata, T., Abe, C.,
Kawanami, H., Watanabe, M., Smith Jr., R.L.
5）Synergistic conversion of glucose into
5-hydroxymethylfurfural in ionic liquid-water mixtures[Bioresource Technology 109, (2012), 224-228] Qi, X.,
Watanabe, M., Aida, T.M., Smith, R.L.

【来訪 / 講演】6 ～ 7月 Atrouli Chatterjee さん滞在
（特別訪問研修生）

Fig. 2 Solubility parameters of water and carbon dioxide as a function of temperature and pressure.

超臨界 CO2 の物性を操作し、選択的に構成成分の抽出・分離を行うものである。イオン液体は有機溶媒と比較すると蒸気圧が極めて低いため大気への飛散がなく、環境調和型のプロセスとして期待される。
当研究室では、主に環境調和型の溶媒を用いた化学システムおよび化学プロセスの開発に関して研究を進めている。大部分の研究は超臨界流体、特に超臨界二酸化炭素と超臨界水の特長を利用するものである。他の研究として高温高圧水中でのバイオマス・プラスチック・炭化水素・重質油の改質反応、水熱合成による無機複合酸化物微粒子の合成、ハイドレート形成を利用した効率的水素貯蔵システ
ムがある。これらの研究は、世界中の大学等との共同研究としても行っている。

基調講演
Masayuki Iguchi, Taku Michael Aida, Masaru Watanabe,
Richard L. Smith Jr., Properties of CO2 - ionic liquid
mixtures and the potential as a processing solvent forbiochemical platform chemicals from lignocellulosematerials
International symposium on Chemical Environmental andBiomedical Technology (isCEBT-2012), Tainan, Taiwan(2012.9.2-5)

Sustainable Recycle Process

Professor

准教授

アクティビティレポート 201241