農研機構ら、農作物茎葉の資源利用を効率化する新技術を開発

農研機構は、稲わらなどの農作物茎葉を常温酸処理し、茎葉の繊維を解きほぐしやすくする新技術を開発した。

この技術により、茎葉を繊維・構造資材として利用しやすくするだけでなく、バイオ燃料等さまざまな資源として変換することが可能となる。


稲わらなど農業残渣の有効利用へ


気候変動の激化に伴い、低・脱炭素に向けた取り組みの一つとして、空気中の希薄なCO2を直接分離回収するDAC(Direct Air Capture)技術が注目されている。さまざまな産業の中でも、農林業は光合成によって大気中のCO2を回収して農作物や木材に変換するため、DAC技術とみなすことができるという。

しかし、稲わらなどの農作物茎葉は短期間で腐敗・変質してしまうことから、建材や紙などの長期使用により炭素を貯蔵する木材と比べて、低・脱炭素への貢献が限定的であり、長期的な炭素貯留を想定した利用が課題であった。

今回行われた研究では、特殊な方法で常温酸処理することで、稲わら等の茎葉を繊維または糖化原料として利用しやすくなることが見出された。

農研機構はその方法をGrAAS(Grass Upcycling by Activated Acid into the Sugar Pool:活性化酸による草から備蓄糖へのアップサイクル)プロセスと名付け、埼玉大学および東京大学大学院農学生命科学研究科と共同でこの現象の詳細な解析を行った。

GrAASプロセスを中核工程とした草本茎葉の高度利用フローの概要図

GrAASプロセスでは、活性を高めた塩酸を使い、液相または気相条件下で改質した茎葉粉末を粉砕することで、水中での分散性が高い懸濁物が得られる。この懸濁物を酵素糖化すると、対照試料の懸濁物よりも高い回収率で糖を回収することが可能になる。

この技術を用いてこれまで十分に利用されていなかった茎葉を繊維に変換すれば、紙、ボード、リグノセルロースナノファイバーなどの製造が効率化し、長期使用に適する炭素プールとして利用できるという。また、この繊維を酵素糖化して糖を回収し、それをバイオ燃料やバイオプラスチック原料などに変換することで、低・脱炭素への貢献が可能になる。

さらに、「長期使用後に糖が回収できる」という特性をもつ茎葉由来の新素材は、備蓄糖として長期貯留することが可能で、燃料や飼料、食料などに変換できる。いまのところ茎葉は非可食資源とされているが、GrAASプロセスにより得られる繊維は糖化性が向上したため、可食化可能な資源としての潜在的価値も向上しているという。

農研機構は、世界で約24億トン生産される穀物茎葉を備蓄性の炭水化物として利用し、さらに多様な栄養を発酵生産するための糖源として活用できれば、茎葉は強靱な「食料供給余力」と見なすことが可能になるとしている。

今後は、GrAASプロセスの試験規模拡大、試作用試料提供、資材特性評価等を経て小規模製造技術実証を行い、技術の早期の社会実装を目指していくとのこと。


農研機構
https://www.naro.go.jp/index.html
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  1. 田牧一郎
    田牧一郎
    日本で15年間コメ作りに従事した後、アメリカに移り、精米事業、自分の名前をブランド化したコメを世界に販売。事業売却後、アメリカのコメ農家となる。同時に、種子会社・精米会社・流通業者に、生産・精米技術コンサルティングとして関わり、企業などの依頼で世界12カ国の良質米生産可能産地を訪問調査。現在は、「田牧ファームスジャパン」を設立し、直接播種やIoTを用いた稲作の実践や研究・開発を行っている。
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    福田浩一
    東京農業大学農学部卒。博士(農業経済学)。大学卒業後、全国農業改良普及支援協会に在籍し、普及情報ネットワークの設計・運営、月刊誌「技術と普及」の編集などを担当(元情報部長)。2011年に株式会社日本農業サポート研究所を創業し、海外のICT利用の実証試験や農産物輸出などに関わった。主にスマート農業の実証試験やコンサルなどに携わっている。 HP:http://www.ijas.co.jp/
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    石坂晃
    1970年生まれ。千葉大学園芸学部卒業後、九州某県の農業職公務員として野菜に関する普及指導活動や果樹に関する品種開発に従事する一方で、韓国語を独学で習得する(韓国語能力試験6級取得)。2023年に独立し、日本進出を志向する韓国企業・団体のコンサル等を行う一方、自身も韓国農業資材を輸入するビジネスを準備中。HP:https://sinkankokunogyo.blog/
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    川島礼二郎
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    堀口泰子
    栄養士、食アスリートシニアインストラクター、健康・食育シニアマスター。フィットネスクラブ専属栄養士を経て独立。アスリートの食事指導や栄養サポートの他、離乳食から介護予防まで食を通じて様々な食育活動を行う。料理家としても活動し、レシピ提案、商品開発も担う。食事は楽しく、気負わず継続できる食生活を伝えることを信条とする。スポーツの現場ではジュニアの育成、競技に向き合うための心と体の成長に注力している。HP:https://eiyoushiyakko.jimdofree.com/
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