バイオリファイナリーの糖収率を最大化するトウモロコシわらペレット:含水アンモニア前処理温度と高固形分負荷の影響
Maximizing biorefinery sugar yields using corn stover pellets: impact of soaking in aqueous ammonia pretreatment temperature and high-solids loading
本研究は、トウモロコシわらの含水アンモニア前処理と加水分解において、ペレット化、前処理温度、反応器設計、供給戦略の相乗効果を分析することで収率の最大化を目指した。フィードストックをペレット化することで、前処理負荷を40% (w/v) に増加させてもグルコース収率90%以上を達成できた。前処理温度は、バイオマス構造と全体収率に影響を与える重要なパラメータであることが判明した。続く高固形分加水分解 (30% w/v) では、重量測定反応器設計と流込みバッチ供給を用いて溶解度を向上させ、72時間で140 g/L以上の最終糖濃度を達成した。これらの結果は、高固形分システムにおけるペレット化の下流への影響が、バイオリファイナリーにとって革新的で費用対効果の高い選択肢となり得ることを示唆している。
- トウモロコシわらをペレット化することで、前処理の固形分負荷を40%(w/v)まで高めてもグルコース収率90%以上を達成した。
- 前処理温度がバイオマス構造と全体収率を左右する重要パラメータであることを示した。
- 高固形分加水分解(30% w/v)で重量測定反応器設計と流込みバッチ供給を組み合わせ、72時間で140 g/L以上の最終糖濃度を達成した。
バイオリファイナリーの原料調達・前処理コストは収益性を大きく左右するため、ペレット化によって前処理固形分負荷を40%(w/v)まで引き上げつつグルコース収率90%以上を維持し、さらに30%(w/v)高固形分加水分解で72時間後に140 g/L超の糖濃度を得た点は注目に値する。既存の反応器・供給戦略の工夫で達成しているため大規模設備投資を伴わない改善余地が大きく、セルロース系エタノールやSAF原料、バイオ化学品の製造コスト低減につながる可能性がある。商用スケールでの再現性と経済性の検証が今後の投資判断の鍵となる。