フミン

フミンは炭素ベースの高分子物質であり、土壌化学中に存在したり、糖質ベースのバイオ精製プロセスの副産物として存在したりします。

土壌は鉱物（無機）成分と有機成分の両方で構成されています。有機成分は、主にフミン酸である可溶性の成分と、フミン酸である不溶性の成分に分けられます。フミン酸は土壌中の有機物の約50％を占めています。^[1]

フミンを含む腐植物質は、その非常に複雑な分子構造のため、純粋な物質ではなく、現代の分析技術を用いても特徴づけることが非常に難しい多くの化合物の混合物で構成されています。^[2]

フミンは、リグノセルロース系バイオマスを5-ヒドロキシメチルフルフラール(HMF)などのより小さく価値の高い有機化合物に変換する過程で発生する糖の脱水時にも生成されます。これらのフミンは、使用されるプロセス条件に応じて、粘性液体または固体のいずれかの形態になります。

フミンの構造と合成メカニズムは、現在のところ十分に定義されていません。これは、フミンの形成と化学的性質が、使用されるプロセス条件によって変化するためです。一般に、フミンは、ヒドロキシル、アルデヒド、ケトン官能基を持つ高分子フラン型構造をとります。^[3]しかし、構造は、原料の種類（キシロースやグルコースなど）や濃度、反応時間、温度、触媒、およびプロセスに関係する他の多くのパラメータに依存します。^[4]これらのパラメータは、まだ議論の余地がある形成メカニズムにも影響を及ぼします。HMF （フミン形成の重要な中間体であると考えられている）の開環加水分解、 ^[5] 求核付加、^[6]芳香族中間体の形成など、さまざまな経路が考えられています。^{[7]メカニズムを実証または除外する明確な証拠はありませんが、}バイオマス変換戦略の効率を低下させる一連の縮合反応については一般的なコンセンサスがあります。

フミンは、可燃性、 ^[8]、爆発性、酸化感受性、腐食性、生態毒性などの物理的化学的特性に基づく公式に認められた危険物分類システムによれば、危険物質とはみなされていません。 ^[9]フミンを加熱すると、フミンフォームと呼ばれるマクロ多孔質物質が形成されます。 ^[10]また、これらの物質は、その高度な多孔質構造にもかかわらず、重大な火災挙動を示さなかった。^[8]

これまで、バイオマス源からのフミンは、主にバイオリファイナリープロセスの熱を供給するための可燃性材料として考えられてきました。しかし、高価値の用途、特に触媒材料の製造におけるフミンの使用^[11]や材料用途（例：プラスチック強化材や建設資材）への使用が注目を集め始めています。^{[12] [13] [14]}フミンは、軽量で多孔質のフミンフォームなどの興味深い固体材料を形成するために熱処理にかけることもできます。^{[15] [16]全体として、研究は主に}原理実証段階（初期）ではありますが、フミンは材料の最終的な特性を改善するようです。

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シンガー、マイケル J.、ドナルド N. マンズ( 2005)。土壌：入門（第 6 版）。アッパー サドル リバー: プレンティス ホール。ISBN 978-0-13-119019-1。