ピルビン酸
ピルビン酸は有機化合物で、カルボン酸の一種。IUPAC命名法で 2-オキソプロパン酸 と表される。α-ケトプロピオン酸 あるいは焦性ブドウ酸 とも呼ばれる。水、エタノール、エーテルなど、さまざまな極性溶媒や無極性溶媒と任意な比率で混和する。
アルコール発酵全体を通してみると、反応は以下の化学式で示すように、1分子のグルコースからエタノールと二酸化炭素が2分子ずつできる。
この反応は大きく三つの段階に分けることが出来る。
第一段階で、1分子のグルコースが解糖系の複数の酵素によって2分子のピルビン酸に分解される。この反応は、同時に、正味2分子のADPをATPに、2分子のNAD+をNADHに変換する。
この段階は、動物や植物の解糖経路と同じで、酸素呼吸の経路とも共通している。
C6H12O6 + 2ADP +２H3Po4 + 2NADH2 → 2CH3COCOOH(ピルビン酸） +2ATP + 2NADH + 2H2O + ２H
グルコースからピルビン酸が産生される。 (宇井 清太に技術はここまではMOG-A１菌 酵素がリグニン、セルロース、澱粉を糖化してピルビン酸を作る。
この段階で懸濁液をろ過し、MOG-A１菌、残渣を除去し、無菌の）
第二段階からがアルコール発酵特有の反応になる。1分子のピルビン酸から1分子の二酸化炭素が取り除かれ、アセトアルデヒドがつくられる。この反応は、
ピルビン酸デカルボキシラーゼ（EC 4.1.1.1）が触媒する。
その後、アセトアルデヒドは還元型NADHの電子によって速やかに還元されエタノールとなる。この反応は、アルコール脱水素酵素（EC 1.1.1.1）が触媒する。
CH3CHO + NADH + H → C2H5OH(エタノール） + NAD
アセトアルデヒドからエタノールは生まれる。
酵母菌によるアルコール発酵は嫌気条件でのみ進行し、酸素があるとピルビン酸を完全に分解して水と二酸化炭素に変える（酸素呼吸）。しかし、
よく使われる出芽酵母(Saccharomyces cerevisiae)や分裂酵母(S. pombe)は酸素があっても発酵を好むため、適当な培養条件を選ぶと好気条件でもエタノールを生産する。
出芽酵母による発酵の結果、糖度計による計測糖度の値の約半分の値のアルコールが生成される。つまり、糖度20度ならば、アルコール度数は約10度になると言うことである。
現在、トウモロコシの澱粉からバイオエタノールが生産されているが、この技術は食糧との競合で穀物相場を高騰させることから、
エタノール燃料を大規模に導入するためには、セルロースからのエタノール製造が必要になるのはほぼ確実であるとサイエンス誌にも記事が掲載されている[9]。
セルロースの加水分解による糖化処理が必要でこれまではセルラーゼや亜臨界水を使用してセルロースを加水分解してきたが、
メリーランド大学カレッジパーク校のSteve Hutcheson はチェサピーク湾の沼地で発見されたバクテリア（サッカロファガス デグラダンス）が
強力なセルロース細胞壁の分解能を有することを突き止めた[10][11][12]。Zymetis社ではさらに効率よく糖に変更するために遺伝子を組み換えて、
72時間で1トンのセルロースバイオマスを糖に変換できることを実証した
この技術の問題は、エタノール生産後に残る「残渣」である。
アルコールを含有するので、そのまままでは圃場に投与できない。
日本の酒粕も同じであるが、この酒粕は食品加工に利用され処理されているが、雑草などを原料にしたアルコール粕、残渣は、畜産廃棄物の
メタンガス残渣と同じように、現在、この処理方法がない。
しかし、宇井 清太の本技術は、残渣にアルコールは含有しないので、MOG-A１菌、根粒菌生息土壌改良資材とすることが出来、
この投与によって減肥料及び減農薬及び無農薬栽培及び、圃場をアンモニア工場にすることが可能である。
２１世紀の産業革命と言える技術である
バイオマスからセルロースを分離し、セルロースを酵素を用いて糖分に分解し、微生物によってアルコール変換する方法である。第二世代バイオ燃料として期待される。
セルロース系バイオマスからのエタノール生産に関しては、地球環境産業技術研究機構と本田技術研究所がコアとなる製造技術を発表していたり[7]（参考：アルコール燃料）、
独立行政法人産業技術総合研究所が実証実験[8]を行ったりしている。米国でも、ブッシュ大統領がスイッチグラスという草を利用したバイオエタノールの生産について
一般教書演説等で何度も言及をし、予算をつけている。エタノール燃料を大規模に導入するためには、セルロースからのエタノール製造が必要になるのはほぼ確実であると
サイエンス誌にも記事が掲載されている[9]。セルロースの加水分解による糖化処理が必要でこれまではセルラーゼや亜臨界水を使用してセルロースを加水分解してきたが、
メリーランド大学カレッジパーク校のSteve Hutcheson はチェサピーク湾の沼地で発見されたバクテリア（サッカロファガス デグラダンス）が
強力なセルロース細胞壁の分解能を有することを突き止めた[10][11][12]。Zymetis社ではさらに効率よく糖に変更するために遺伝子を組み換えて、
72時間で1トンのセルロースバイオマスを糖に変換できることを実証した[13][11]。
建築廃材は、野焼きを含む不法投棄をされることがあり、一方で逆有償での回収は不法投棄を招き易い。リサイクルの方策の1つとして、
バイオエタノール・ジャパン・関西では、希硫酸による糖化法を用いて、C6糖であるブドウ糖が重合してできたセルロースと、
C5糖（主にキシロース）が重合して出来たヘミセルロースを分解している。フロリダ大学が開発したC5糖をZymomonas mobilis由来の遺伝子を組み込んだ
大腸菌(Ko11）を用いて発酵し、C6由来の糖は酵母を用いて、エタノールを醸造している。木材に含まれるリグニンはペレットにしてボイラーで使用している。
なお秋田県では、製材残渣や間伐材を用いたエタノールプラントが建設されている[14]。水酸化ナトリウムを用いてリグニンを除去し出来た
パルプを糖化するアルカリ蒸解法と、C5糖とC6糖を分離しない酵素（セルラーゼ）と酵母による同時糖化発酵法を用いる。
また、シロアリの消化器官内の共生菌によるセルロース分解プロセスがバイオマスエタノールの製造に役立つことが期待され、琉球大学や理化学研究所等で研究が進められる[15][16][17][18][19][20][21][22]。
稲藁は鋤き込みや野焼きにより肥料として水田に還元されうるが、野焼きはスモッグによる環境被害があり、寒冷地では十分な堆肥化が鋤き込みのみでは行われない現状がある。
そのため秋田県ではカワサキプラントシステムが開発した熱水処理による稲藁の糖化プラント[23]の実証プラントを平成21年に建設した。粉砕処理したワラを
有機酸とともに200 ℃で3分間処理し、ヘミセルロースを糖化しC5発酵させたあと、残りを2段目のセルロース糖化プラントで200 ℃で10秒間処理してC6発酵し、
それぞれのエタノールを水分離すると共に、発酵残渣を肥料として水田に還元する。
ネピアグラスという熱帯の非食用の植物を原料とするもので、トヨタ自動車（トヨタ）が2020年の実用化を目指し、研究を進めている[24]。遺伝子組み換え技術を用いた
酵母菌の働きでセルロースをエタノールへ変換する。糖の87 %をエタノールとして利用でき、セルロース系の中では最も変換効率が高い。
非食用のため物価への影響も無いと考えられている[25]。
以上のように醗酵によるエタノール生産には酵母菌の「糖化」出来ないとという特性から、バイオマスの前処理を行うという技術でカバーして行なわれている。
MOG-A１菌を利用した本技術は、リグニン、セルロース、澱粉をMOG-A１菌のラッカーゼ、セルラーゼ、リグニンペルオキシターゼ、マンガンペルオキシターゼで
分解しピルビン酸までの工程をMOG-A１菌で行う。
MOG-A１菌はペリビン酸からエタノールを作れないから、をこのピルビン酸に酵母菌を添加しエタノールを生産する。
ピルビン酸溶液を生産するにバイオマス懸濁液を濾過する。
この濾過で発生する残渣、副産物が・・・本技術の利点である。
この残渣、副産物が・・・減肥料及び減農薬及び無農薬栽培、圃場のアンモニア工場化、多様な製品を創生可能な原料になる。
sinn c 29