従来、木質バイオマスからの糖化・発酵によるバイオエタノール製造では、硫酸を用いた酸加水分解法が主流であったが、糖化収率や環境負荷の問題があり、最近は、硫酸を用いない酵素糖化・発酵によるエタノール製造に注目が集まっている。しかし、木質組織は非常に強固であるため、効率よく酵素糖化を行うためには前処理技術開発が極めて重要である。我々は、コンバージミルという新型粉砕機を開発し、木質原料を短時間メカノケミカル粉砕（機械的粉砕）するだけで、酵素糖化特性を大幅に向上させることに成功した。本年度は、小型バッチ式コンバージミルを使用し、杉大鋸屑を原料した場合の最適なコンバージミル粉砕条件を見出す。同時に、杉大鋸屑を粉砕物とした場合の酵素反応性を調べ、最適な酵素の選択と最適酵素糖化条件を見出す。平行して、粉砕機メーカー（アーステクニカ）と共同で連続粉砕対応可能なコンバージミル本体の設計・開発を行う。

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共同研究機関／株式会社アーステクニカ

研究担当者
物質化学工学科教授	二階堂　　　満
物質化学工学科教授	戸　谷　一　英
物質化学工学科教授	貝　原　巳樹雄
物質化学工学科准教授	渡　遠　　　崇
物質化学工学科准教授	福　村　卓　也
物質化学工学科助教	長　田　光　正
研究実施期間／平成20年度

木質バイオマス燃料を使用したコージェネレーションシステムにおける排煙からの排熱回収および発電

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　近年のエネルギー事情、環境問題を背景に、バイオマスエネルギーのより積極的な利用に大きな期待がかかっています。バイオマスエネルギーのうちペレットなどの木質バイオマス燃料利用を考えると、その輸送コストや貯蔵の問題などから産出地における分散電源の燃料としての利用が効果的です。
　この研究では、木質バイオマスを燃料としたスターリングエンジンによる新しい分散型電源システムを構築し、コージェネレーションシステムとしての実用可能性について明らかにしていくことを目的としています。熱機関として、多種燃料の利用が可能で理論熱効率が大きいスターリングエンジンを採用している点において特色を有しています。
　2005年3月には、木質バイオマスを燃料とする米国スターリングテクノロジー社の設計による実用型スターリングエンジンの国産1号機を産学連携の取り組みにより完成させました。現在は、通常であれば廃棄されてしまう未利用エネルギーの木質バイオマスを燃料としたコージェネレーションシステムを構築して、従来の燃焼熱のみの利用ではなく電気の併給も可能とすることによって総合エネルギー効率の増大を目指しています。
　また、システムの総合エネルギー効率をさらに向上させるために、熱電変換モジュールを用いた排熱回収に着目し、高効良く排熱を回収・発電できるプロトタイプ排煙排熱回収・発電システムを提案しています。これにより、総合エネルギー効率として約51％が得られることになります。

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　沸騰水型原子炉プラントの炉内構造物と原子炉圧力容器（低合金鋼）との取り合い部は主にニッケル基合金溶接金属が使用されている。沸騰水型原子炉プラントの高経年化を検討することにあたって、低合金鋼/Ni 基合金境界部の応力腐食割れ進展挙動を把握することは、原子炉圧力容器の健全性を評価する上で重要である
　このことから、本研究では肉盛り182合金／低合金鋼ー界面を持つCBB試験片を製作してCBB試験を実施し、182合金側でのき裂発生と、そのき裂の低合金鋼への進展の有無を、182合金溶融境界組織、希釈層との関係で調査している。

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※CBB試験　：　Creviced Bent Beam Test　すきま付き定歪曲げ試験
　右図：LS/182 材界面近傍の割れ

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共同研究機関／ 社団法人 腐食防食協会 腐食センター

研究担当者
機械工学科教授	佐　藤　昭　規
研究実施期間／平成20年度

　コンバージミルによるメカノケミカル粉砕処理法と酵素糖化法の組み合わせ(異分野融合技術)によりキチンの糖化率は著しく向上する。本研究ではこれを発展させ、カニ殻等から直接、単糖(N-アセチルグルコサミン)およびキチン二糖を製造するための環境負荷低減型のバイオプロセスを構築する。得られたキチン二糖を出発原料にして、酵素法によるキチンオリゴ糖類の量産技術を開発する。キチン二糖・オリゴ糖類は新たな生理活性とその発現機構を解明する。単糖についてはDNAマイクロアレイ解析により生体機能発現機構を推定し臨床試験を実施する。　

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研究項目及び実施体制
�@メカノケミカル粉砕および酵素糖化に関する基盤技術の確立
　(独立行政法人一関工業高等専門学校　戸谷一英)
�Aメカノケミカル連続粉砕システムの開発
　(株式会社アーステクニカ　猪股尚治)
�B酵素糖化法による製造技術の開発
　(焼津水産化学工業株式会社　又平芳春)
�Cキチンオリゴ糖および短鎖キチンの量産技術の開発
　(国立大学法人静岡大学農学部　碓氷泰市)
�Dキチン二糖・オリゴ糖の新機能の解明
　(国立大学法人京都大学大学院生命科学研究科　芦田　久)
�EN-アセチルグルコサミンの生理活性発現機構の解明と臨床評価　(城西大学薬学部　和田政裕)

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　期待される成果、効果
　キチン系バイオマス資源の高度利用により、地球環境に優しく国民生活の質(QOL)の向上に資する高付加価値アミノ糖関連糖質の汎用性に富む製造技術を開発する。キチン二糖・オリゴ糖類は新機能を見いだし新たな産業分野を創出する。単糖は大幅なコストダウンを実現し、更なる市場展開を視野に製品競争力を強化する。

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委託機関／(独)生物系特定産業技術研究支援センター

研究担当者
物質化学工学科教授	戸　谷　一　英
物質化学工学科教授	二階堂　　　満
物質化学工学科教授	貝　原　巳樹雄
物質化学工学科助教	長　田　光　正
物質化学工学科助教	中　川　裕　子
研　究　員	栃　木　佐枝子
技術補佐員	古　関　健　一
技術補佐員	菅　原　亜由美
研究実施期間／平成20年度〜22年度

循環型社会形成推進化学研究費補助事業採択(環境省)

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　本研究では、酵素糖化法によるバイオエタノール製造において、木質原料をコンバージミルでメカノケミカル粉砕し、原料を微粒子化・非晶質化して酵素糖化特性の向上を目指します。さらに、適切な酵素選択と糖化技術の確立を平行して実施し、量産性（経済性）を評価しながらバイオエタノール製造のためのメカノケミカル連続粉砕システムの開発を行います。
　昨年度の研究においては、杉大鋸屑を原料としたときのバッチ式小型(1L) コンバージミルを用いた場合の最適なメカノケミカル粉砕条件を明らかにしました。今年度は、さらなる粉砕条件の検討を実施し粉砕時間の短縮を目指します。また、今年度は様々な木質原料を用いてのコンバージミル粉砕を検討し、各種木質原料ごとの最適なコンバージミル粉砕条件、酵素糖化条件を明らかにするつもりです。さらに、コンバージミルを用いたメカノケミカル連続粉砕システムを設計・開発し、原料粉体処理量 ２kg/dayを目標としています。

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研究担当者
物質化学工学科教授	二階堂　　　満
物質化学工学科教授	戸　谷　一　英
物質化学工学科准教授	福　村　卓　也
物質化学工学科助教	長　田　光　正
研究期間／平成20年度〜22年度