2010年12月2日バイオリファイナリー産業の実現へ向けて（ ） RITE
Sustainable Industry非可食バイオ燃料(エタノール、ブタノール他)
●セルロース･エタノール:   take-offから急拡大へ原料： food → non-food ●次世代燃料: ブタノール燃料特性優位: ブタノール＞エタノール【参考】DuPontビジネスプラン表明C6糖原料ブタノール製造技術2013年確立コーン・エタノールプラント（米国等）シュガーケーン・エタノールプラント（ブラジル、アジア等） ● Advanced fuels *航空機ジェット燃料3
食料との競合Land Usage食料資源(トウモロコシ等)非食料資源(セルロース類)企業のCSR (生き残り)糖化コストの低下
グリーン化学品の市場規模は急拡大の推定$ 230 Billion in 2030 *　ベンチャー企業が主に米西海岸に多数誕生資金流入額は、IT最盛期を上回る状況＊ -  欧米大手化学系企業:グリーン化急ぐC6糖原料発酵製品のグリーン化(混合糖原料法)への転換に注力を表明コハク酸、乳酸、ジオール等-  ベンチャー企業：多様な化学品の工業化可能性を提示
When bio-fuel gives you lemons, make green-chemicals at first. From BiofuelsDigest, partially modified A Novel and Highly Efficient Bioprocess RITE Bioprocess
コリネ型細菌の代謝改変•生産能の付与•副生産経路の破壊RITE High productivity No energy loss for growth Simple system非増殖条件非通気条件低攪拌条件燃料・化学品RITE strain Corynebacterium glutamicum Under oxygen deprivation Growth-arrested - Maintains main metabolic capabilities
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Patent application / registration by RITE
P1) WO2009028582 P2) WO2009131040 P3) PCT/JP2009/060637 P4) JP2009050236(A) P5) JP2009083668 P6) JP2009039031 P7) JP2009183259 P8) JP2007295809 P9) JP2007043947 P10) EP1647594A1 P11) WO2005010182A1 P12) US7368268 P13) JP4294373 P14) JP3869788 P15) JP4171265 P16) EP1291428A1 P17) US7598063 P18) CN1436240 P19) IN209524 P20) JP2002510689
Publication by RITE
1) Appl. Microbiol. Biotechnol. 77:1219-1224. 2008. 2) Appl. Environ. Microbiol. 72:3418-3428. 2006. 3) Appl. Microbiol. Biotechnol. 77:1053-1062. 2008. 4) Appl. Microbiol. Biotechnol. 81:691-699. 2008. 5) Appl. Environ. Microbiol. 75:3419-3429. 2009. 6) Appl. Microbiol. Biotechnol. 85:105-115. 2009. 7) J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 8:243-254. 2004. 8) J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 7:182-196. 2004. 9) Appl. Microbiol. Biotechnol. 68:475-480. 2005. 10) Appl. Microbiol. Biotechnol. 81:459-464. 2008. 11) Appl. Microbiol. Biotechnol. 78:449–454. 2008. 12) Microbiology 155:3652-3660. 2009. 13) J. Bacteriol. 191:4251-4258. 2009. 14) Appl. Microbiol. Biotechnol. 83:315-327. 2009. 15) J. Bacteriol. 191:968-977. 2009. 16) Appl. Microbiol. Biotechnol. 81:291-301. 2008. 17) Appl. Microbiol. Biotechnol. 78:309-318. 2008. 18) J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 15:16-30. 2008. 19) Microbiology 154:264-274. 2008. 20) J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 8:91-103. 2004. 21) Biochem. Biophys. Res. Commun. 289:1307-1313. 2001. 22) J. Biosci. Bioeng. 92:502-517. 2001. 23) Microbiology 149:1569-1580. 2003.
■旧「鉱工業技術研究組合」制度改正（2009.6） -企業と公的研究機関との共同研究が可能– 2者から組合設立可能–共同研究終了後営利会社化し、そのまま事業化可能
■ Green Sustainable Chemistryの実現■世界一の競争力の維持強い企業力を“より強く” (参考)フェノール樹脂
優位なる特性（対エタノール） ○発熱量  ：高⇒燃費の悪化が少ない○水との親和性  : 低 ⇒ 相分離の発生なし(製油所で混合可能) Oガソリンブレンドによる蒸気圧上昇：なし
今後の技術展開ターゲット化合物の拡大へ■既存の酸酵法では、経済的生産が極めて困難とされる物質♦芳香族化合物■既存の“通気強攪拌型プロセスによる製品”への挑戦♦アミノ酸酵等“好気酸酵による産物と思われている”製品群への応用酰酵法 ∞ 化学プロセス大きな弱点: 高固定費(初期投資が高い) “好気酸酵プロセス”の設備費の半分以上を占める巨大装置（Airコンプレッサー、攪拌モーター）不要化■飼料用アミノ酸の必要性背景: 人口増加、蛋白源需要等穀物飼料∞食料、BSE対策、環境対策等■現状：リジン(120万t)、スレオニン(16万t)、トリプトファン(0.3万t)食料資源からの製造●今後望まれる事項-現使用アミノ酸のコスト低減-新飼料アミノ酸：バリン、イソロイシン他RITEバイオプロセス内外企業(複数)による“評価”のポイント|非食料(セルロース)からの生産混合糖類(C6、C5糖)の完全同時利用]高度経済性高汎用プロセス高STY(Space/Time/Yield): 装置コスト21副生物完全抑制: 収率人原料コスト👍 精製コスト👍
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微生物バイオ燃料バイオ化学品微生物炭素数6ケの糖バイオ燃料バイオ化学品炭素数5ケの糖
醉酵時間
& Fermentation
Cellulose Cellobiose (C 6 1) Hemicellulose 2) Arabinose (C 5 ) Chromosomal integration for arabinose metabolic ability 3) X araA arab XaraD L-arabinose isomerase L-ribulose-5-P-4-epimerase L-ribulokinase 1) Microbiology 149: 1569-80. 2003.   2) Appl. Environ. Microbiol. 72: 3418-28. 2006. 3) Appl. Microbiol. Biotechnol. 77: 1053-62. 2008. 27
Integration of a pentose transporter Appl. Microbiol. Biotechnol. 85: 105-115. 2009.
Under oxygen deprivation (Growth-arrested . - Maintains main metabolic capabilities
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Corynebacterium glutamicumアミノ酸、核酸等の工業生産に世界中で広く使用■好気条件：活発な増殖●嫌気条件: 増殖停止代謝系;好気代謝→嫌気代謝系代謝系のShift Corynebacteriumの類縁微生物種同様の性質を有する
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微生物の増殖と生産Phaseの分離を図る、すなわち増殖非依存型バイオプロセスに類似する研究が始まっている。 (Trends Biotechnol. (2008) 26:100-108) 🎵 EUの大型研究プロジェクトコリネ型細菌の工業的重要性を認識さらに、増殖抑制条件下での物質生産研究を開始(Appl. Environ. Microbiol. (2007) 73:2079-2084) 2009年8月末: “RITE知見”の追試論文発表我々の提唱してきた新規科学知見・技術コンセプトが、他の研究グループにより確認昨年度RITE革新的環境技術シンポジウム講演資料。
バイオ燃料セルロース・エタノール：ベンチ／パイロット研究、ビジネスプラン策定セルロース・ブタノール：基礎研究段階、研究加速水素、脂肪酸:調査研究グリーン化学技術実証生産へ全力研究対象物質(製品群)拡大へ-芳香族化合物-アミノ酸(飼料用途アミノ酸)
●ベースライン・シナリオでは航空部門の増加率が最も高い。 ●ブルーマップシナリオでは、乗用車部門において非化石燃料への代替が進む一方、燃料転換の難しい航空部門からの排出が約4割を占める。
(出典) IEA Energy Technology Perspective 2010
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→ GHG  emissions savings Z Modal shifts ✔ Alternative fuels ✔ Efficiency ■ GHG emissions Key point Most of the reduction potential is expected to come from alternative fuels, mainly BTL.
(出典) IEA Energy Technology Perspective 2010
基礎研究＊生産対象化合物の拡大●工業化研究の加速技術組合の推進＊米汎用パイロット設備の自己保有
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