第31回広島大学バイオマスイブニングセミナーが開催されました

(English announcement can be found in the latter half of this notice.)

日時 2015年5月18日(月)16:20~17:50

会場 広島大学東広島キャンパス工学部109講義室

プログラム 

解説 広島大学大学院工学研究院  教授 松村幸彦

講演 広島大学大学院工学研究科 特任助教 Tachanan SAMANMULYA

「イソロイシンおよびフェニルアラニンの超臨界水ガス化特性」

モデル化合物の利用は、超臨界水ガス化の動力学的パラメーターを評価するのに有効です。タンパク質の挙動を研究することは、特に食品廃棄物や動物の問題のために、重要です。タンパク質のモデル化合物の場合、アミノ酸は、タンパク質の加水分解を考慮すると、良好な候補アミノ酸を生成しています。以前は、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、およびプロリンは、そのガス化特性のために研究されており、それらは、異なるガス化率を示したが、グリシンおよびアラニンの唯一のガス化率が同一でした。ロイシンガス化率は、それらのステップを決定するのと同じ速度を持つことを意味し、グリシン及びアラニンのガス化率と類似すると判定されました。これは、官能基の炭素原子の配置は、ロイシンとは異なるであるイソロイシンの特性を解明するために重要です。また、アラニン及びフェニルアラニンは、フェニル基のさらなるによって異なる両方のアミノ酸です。これらのアミノ酸のガス化特性を比較すると、超臨界水中でのアミノ酸の分解を理解する上で興味深いものにする必要があり、超臨界水ガス化におけるフェニル基の効果を提供するべきです。実験は、連続方式で行われると同時に、温度および滞留時間の効果を評価します。 (気体、液体および固体画分)、得られた種々の反応生成物を定性的および定量的な方法に基づいて評価されます。

講演 広島大学大学院工学研究科  D1  PAKSUNG NATTACHA

「水熱条件下におけるキシロース分解の機構」

近年、地球温暖化や化石燃料の枯渇などの問題が深刻化しており、再生可能なエネルギーであるバイオマスの利用に注目が集まっている。バイオマスを効率よくエネルギーに変換する技術の一つに超臨界水ガス化がある。この技術は高温高圧条件下での熱水反応を用いたエネルギー回収法であり、高い反応性を持っている。さらに、乾燥プロセスが必要でなく、水素収率が高いため、有望な技術である。リグノセルロース系バイオマスはセルロース、へミセルロース、リグニンなどが主成分である。しかし、既往の研究により、超臨界水におけるへミセルロースの挙動があまりない。そこで、本研究ではヘミセルロースのモデル物質としてキシロースを超臨界水ガス化において、中間生成物を検討した。そして、実験結果をもとに反応経路を求め、反応速度を決定した。

講演 広島大学大学院 先端物質科学研究科 M1  矢野友寛

「海洋底泥による各種海洋藻類のメタン発酵特性」

 第三世代のバイオマスとして注目される大型海洋藻類は、水分量の高くメタン発酵によるエネルギー回収が適している。しかし従来のメタン発酵法では藻類自身が含む2~3%ほどの塩分によりメタン生成が阻害される。従って、塩耐性をもつ微生物を新たに探索する必要がある。我々は、褐藻類の高塩無加水メタン発酵の微生物源として海洋底泥が有用であることを見いだした。そこで、本研究では、メタン発酵に及ぼす塩の影響をより詳細に検討するとともに、各種海洋大型藻類への海洋底泥微生物の適用可能性を検討した。

 褐藻のマコンブを基質としたメタン発酵を行い、培地の塩濃度を変えてその違いがメタン生成に及ぼす影響を調べた。その結果、塩濃度3%までは安定したメタン生成を行うことがわかった。また、藻類の種の違いによるメタン生成への影響を調べた。用いた藻類は、コンブ、ヒジキ(褐藻)、アオサ(緑藻)、テングサ(紅藻)の4種である。結果、コンブ、ヒジキ及びアオサで高いメタン生成活性を確認したが、テングサではメタン生成がほとんど見られなかった。テングサでは有機酸が蓄積してないことから、その主要高分子多糖類である寒天分解資化菌が含まれていなかったことが示唆された。

司会 広島大学大学院工学研究院   特任助教 Thachanan SAMANMULYA

The 31st Hiroshima University Biomass Evening Seminar was held.

Date & Time: Mon.18  May, 2015   16:20-17:50

Place: Engineering 109 Lecture Room, Higashi-Hiroshima Campus, Hiroshima University

<Program>

Commentary: Yukihiko MATSUMURA

        Professor, Institute of Engineering, Hiroshima University

Lecture: Thachanan SAMANMULYA

        Assistant Professor, Institute of Engineering, Hiroshima University

“Supercritical water gasification characteristics of Isoleucine and Phenylalanine”

Utilization of model compounds is effective to evaluate the kinetic parameter of supercritical water gasification.  Studying behavior of the protein is important, especially for food waste and animal matter.  For model compound of protein, amino acids are good candidate considering hydrolysis of protein produces amino acids.  Previously, glycine, alanine, valine, leucine, and proline have been studied for their gasification characteristics and they showed different gasification rate but only gasification rate of glycine and alanine were identical.  Leucine gasification rate has been determined to be similar with gasification rates of glycine and alanine, which implies that they have the same rate determining step.  It is of interest to elucidate the characteristics of isoleucine, in which the carbon atom arrangement of functional group is different from that in leucine.  Moreover, alanine and phenylalanine are both amino acids which are different only by additional of phenyl group.  Comparing gasification characteristics of these amino acids should provide the effect of phenyl group on supercritical water gasification which should be interesting in understanding decomposition of amino acids in supercritical water.  The experiments are conducted in continuous system and simultaneously to evaluate the effects of temperature and residence time. The various reaction products obtained (gas, liquid and solid fractions) are evaluated based on qualitative and quantitative manner.

Lecture: PAKSUNG NATTACHA

        D1  Student, Graduate School of Engineering,Hiroshima University

“Detailed mechanism of xylose decomposition under hydrothermal thermal condition”

 Biomass derived energy has drawn attention to be utilized due to its carbon neutral characteristics and since it is a kind of renewable energy.  Among many conversion techniques, supercritical water gasification has relatively high hydrogen selectivity and high conversion efficiency.  However, biomass consists of various compounds that make it difficult to optimize the process. For lignocellulosic biomass, few studies have focused on behavior of hemicellulose in supercritical water although it is a major component other than cellulose and lignin.  Therefore, this study attempted to investigate the kinetics mechanism of xylose as a model compound of hemicellulose in wide range of temperature. The experiment was carried out at temperature of 350-450 oC and pressure of 25 MPa using a continuous reactor.  Liquid intermediate was found to be products from isomerization of xylose, dehydration and retro-aldol condensation. Reaction network was proposed and kinetics parameters of each reaction were calculated based on data fitting assuming the first order for all reactions.  Finally, the effect of temperature was used to classify the reactions into radical reaction, which showed Arrhenius behavior, and ionic reaction, which showed non-Arrhenius behavior in supercritical region.

Lecture: Tomohiro YANO

M1  Student, Department of Molecular Biotechnology, Graduate School of Advanced Sciences of Matter, Hiroshima University

        

“Methane production from various marine algae by marine sediments”

Macroalgae, that have attracted the attention as the third generation biomass, is a suitable feedstock for anaerobic digestion because of their high water content.  However, they contain high concentration of salt that inhibits anaerobic digestion by conventional methanogenic microbial flora. Thus, we have explored salt-tolerant methanogenic microbial flora.  We found that marine sediments are methanogenic microbial resource for anaerobic digestion of brawn algae under high salinity.  In this study, we carried out the detailed analysis to know kinetics of anaerobic digestion of brawn algae under high salinity. 

    When grinded macroalgae was treated in the anaerobic bottles containing the acclimated marine sediment with different concentration of NaCl, stable methane production was observed up to 3% (w/v) NaCl.  Furthermore, it was also investigated that the feasibility of the marine sediments to variety of macroalgae; Laminaria japonica, Sargassum fusiforme (brawn algae), Ulva spp. (green algae), and Gelidiaceae (red algae).  Among them, active methane production was observed from L. japonica, S. fusiforme and Ulva spp. while little production from red algae.  In the medium treating with red algae, volatile fatty acids were not accumulatied, suggesting that there were few microorganisms hydrolyzing and consuming agar that is a major carbohydrate in red algae.

Chair: Thachanan SAMANMULYA

      Assistant Professor, Institute of Engineering, Hiroshima University