颠覆常识区域

图中堆起的茶色物质叫做“木质素”。占木质的大约 成，与纤维素、半纤维素并列，是木材的主要成分之一。如果把木材比作钢筋混凝土的建筑物，纤维素和半纤维素就是钢筋，而木质素则起着混凝土的作用。以这种木质素为起始原料，日本森林综合研究所、日本东京农工大学和日本长冈技术科学大学三者合作，成功地开发出了具有出类拔萃性能的功能性材料。

实际上，木质素具有复杂的大分子结构，是极难分解的物质。因此，以前一直认为木质素与用作纸浆原料、甜味剂和药品等多种用途的纤维素和半纤维素不同，除直接燃烧和碳化以外，难以用作生物质原料。而上述开发成果打破了迄今的这种常识。

三家机构开发的功能性材料到底是什么？使用木质素又有什么好处呢？

一位体重60kg的男子立于两端有支撑的不锈钢板上的情形。

实际上，这块不锈钢板是由长150×宽80×厚8mm的两块不锈钢板粘接而成的。粘合剂是由木质素制造的。

照片中显示的是一位体重60kg左右的男性站在长 00×宽80×厚8mm的不锈钢板上的情形。乍一看，没什么奇特之处，但实际上，这块不锈钢板并不是一块。而是由长150×宽80×厚8mm的两块不锈钢板粘接而成的。照片上的男性横跨粘接面站在上面。

新型功能性材料就是这里使用的粘合剂。不锈钢板的粘合强度为90MPa。这相当于环氧类粘合剂的约 倍。体重60kg左右的男性站上去，一点问题都没有。

利用以前认为不适合作为生物质原料的木质素制造这种功能性材料，有两点很重要。第一点，是要将木质素低分子化。如上所述，木质素具有复杂的大分子结构，极难一下子将其分解成聚合物的原料。所以，要在碱（NaOH）溶液中向木质素中添加硝基苯，并静置1～2小时。于是，由氧化分解而高分子链断开，从而得到容易处理的香草醛及香草酸等低分子化合物。

第二点是要将这些低分子化合物制成聚合物原料。利用鞘氨醇单胞菌属细菌等基因重组微生物使之发酵，转变成稳定的中间体PDC（2-吡喃酮-4,6-二羧酸）。简而言之，就是利用以源于木质素的化合物为碳源或能量源的细菌，来分解香草醛及香草酸等以生成PDC。“包括发酵前的细菌培养在内，整个工艺只需1～2天左右。并且，收获率高达90％以上”（日本森林综合研究所生物质化学研究领域负责人大原诚资）。

到此，就可以缩聚PDC制成聚合物。既可以用来制造粘合剂，还可以制造聚酯薄膜等。

像这样用木质素作为生物质原料的好处很多。一是能够确保稳定供应。木质素现在只是被造纸工厂用作自家发电用燃料，大部分被废弃。此外，还可以充分利用全国约860万m 林地中丢弃的木材（残余木材）。并且，如果日本农林水产省等正在进行的20 0年前后用木质类生物质生产200万～220万kL生物乙醇的计划得以实现，还将新产生280万吨木质素。当然，这也可以利用。

另一点是不用担心其与食物发生竞争。虽然同为生物塑料，但其与用玉米制造的聚乳酸等有极大差异。

此次成果打开了可将木质素用作聚合物的原料之门，但其实用化还存在一些课题。尤其是低分子化工艺需要160℃的高温，因此需要投入能源。另外，还需要确立碱的回收方法以及使硝基苯能够反复使用。“今后将着眼于大量生产，赋予其成本竞争力”（大原诚资）。

利用木质素制造生物塑料的工艺。经过低分子化和以基因重组微生物发酵的过程，获得聚合物原料PDC