[スポンサーリンク]

スポットライトリサーチ

ポリエチレンテレフタレートの常温解重合法を開発

[スポンサーリンク]

第353回のスポットライトリサーチは、産業技術総合研究所 触媒化学融合研究センター(ケイ素化学チーム)・田中真司 主任研究員にお願いしました。

毎日の飲み物で皆さんもお世話になっているでしょうPETボトル。PETとはポリエチレンテレフタラートという高分子材料の略称です。

軽量で割れず携帯性も良いので広く普及しており、最近では分別後のリサイクルも徹底されています。ただ扱いやすいと言うことは反面、分解されにくいと言うことでもあり、PETの分解(解重合)プロセスには多くのエネルギーが必要となっていました。今回紹介する研究は、ごくごく簡単な室温条件下に、PETの分解を達成したという話です。Green Chemistry誌原著論文・プレスリリースに公開されています。

“Capturing ethylene glycol with dimethyl carbonate towards depolymerisation of polyethylene terephthalate at ambient temperature”
Tanaka, S.; Sato, J.; Nakajima, Y.  Green Chem. 2021, 23, 9412-9416. doi:10.1039/D1GC02298A

研究チームを主宰されている中島裕美子 チーム長から、田中博士について以下のコメントを頂いています。それでは今回もインタビューをお楽しみください!

表情を表に出さないタイプの人間ですが、固体NMRなどの新しい知識を積極的に吸収し、真摯に研究を推進する姿からは、内なる情熱が感じられます。ネコとスイーツが大好きという、お茶目な一面も、、、。共同研究にも前向きです。お見掛けの際はぜひお声がけください!

Q1. 今回プレスリリースとなったのはどんな研究ですか?簡単にご説明ください。

飲料用ボトルや繊維で汎用されている、ポリエチレンテレフタレート (PET) 樹脂の解重合反応に関する研究です。近年、廃プラスチックによる環境汚染問題が顕在化し、そのリサイクル技術への関心が高まっています。中でも、PETは比較的リサイクル技術が進んできた樹脂ですが、PETのケミカルリサイクル法は200度以上の高エネルギープロセスであることが大きな課題でした。最近、PET分解酵素による低温での解重合が注目を集めていますが、結晶成分が分解されにくいといった問題もあります。我々は、この社会課題には化学の力が貢献する余地はまだまだあると確信し研究に取り組んだ結果、常温でのPETの解重合法の開発に至りました。

Q2. 本研究テーマについて、自分なりに工夫したところ、思い入れがあるところを教えてください。

本研究の鍵は、解重合で発生するエチレングリコールを炭酸ジメチルで捕捉するアイデアにあります (図1)。

図1. 本技術の鍵となるアイデア

採用した解重合の反応形式はメタノールによるエステル交換反応です。エステル交換は平衡反応ですので、反応を効率よく進行させるには、いかに平衡を生成系に偏らせるかが重要になります。そこで、反応系に溶媒兼捕捉剤として炭酸ジメチルを加えてみたところ、PETの解重合が室温でも効率的に進行することを発見しました。フレーク状のPETサンプルであれば、50度付近まで加熱することで全て解重合し90%以上の収率で高純度のテレフタル酸ジメチルを得ることができます (図2)。

図2. PET樹脂の常温での効率的な解重合

ところで、炭酸ジメチルを使用するアイデアは、大学院生時代に同じラボで取り組まれていたアミド結合の切断反応に着想を得ています (DOI: 10.1002/anie.201201789)。出身ラボは合成化学の様々なテーマが混在するところで (筆者は白金多核錯体に関するテーマ)、ラボ内で自由に議論し合える環境にあった経験が今に繋がっていると思います。

Q3. 研究テーマの難しかったところはどこですか?またそれをどのように乗り越えましたか?

この研究に着手したのは昨年の秋頃からです。今年の春先に特許出願し、夏までには論文を書き上げて、今秋の論文とプレスリリースの発表に至りました。実験開始から論文発表までおよそ1年、というのはこれまでの筆者の研究活動で最短でした。そういう意味では、ここまでの内容ではそれほど難しいところはなかった、と言えます。強いて挙げるとすれば、反応前後でのPETの状態の観察が難しいところです。この点は、筆者が得意とする固体NMR測定がかなり役に立ちました。もっと難しい点は今後実用化を進める上でたくさん出てくると思いますが、今回の成果で、研究を進める上で最も大事なものは「アイデア」だということを改めて認識しました。

Q4. 将来は化学とどう関わっていきたいですか?

本プレスリリース技術の内容については、現在関連する多数の企業と協議を進めています。今後は社会実装に向けた取り組みを進める予定です。化学的視点でのアイデアが社会課題の解決に貢献する一例となれるよう、鋭意努力する所存です。ただし、実用化への取り組みは重要ですが、そればかりでは次のアイデアが生まれにくくなります。次の課題解決に向けた化学の基礎研究も並行して取り組んでいきます。

Q5. 最後に、読者の皆さんにメッセージをお願いします。

本サイトは学生の読者が多いと思いますが、先述のように、本研究成果のアイデアは学生時代に多様な研究テーマに直接触れた経験が生かされています。自身の研究テーマを究めることが第一の仕事ですが、一見無関係と思われる研究テーマにも積極的に興味を持つことが将来に繋がると思います。そんな筆者は、現在は物理化学的な側面が強い固体NMRの分野に飛び込んで研究活動の幅を広げています (ケムステ記事)。今後はこのテーマでも良いニュースが届けられるよう、研究に邁進いたします。

研究者の略歴

田中 真司
産業技術総合研究所 触媒化学融合研究センター ケイ素化学チーム 主任研究員

Avatar photo

cosine

投稿者の記事一覧

博士(薬学)。Chem-Station副代表。国立大学教員→国研研究員にクラスチェンジ。専門は有機合成化学、触媒化学、医薬化学、ペプチド/タンパク質化学。
関心ある学問領域は三つ。すなわち、世界を創造する化学、世界を拡張させる情報科学、世界を世界たらしめる認知科学。
素晴らしければ何でも良い。どうでも良いことは心底どうでも良い。興味・趣味は様々だが、そのほとんどがメジャー地位を獲得してなさそうなのは仕様。

関連記事

  1. 第七回ケムステVプレミアレクチャー「触媒との『掛け算』で研究者を…
  2. 樹脂コンパウンド材料におけるマテリアルズ・インフォマティクスの活…
  3. お”カネ”持ちな会社たちー2
  4. 「もはや有機ではない有機材料化学:フルオロカーボンに可溶な材料の…
  5. 知の市場:無料公開講座参加者募集のご案内
  6. ダイヤモンドは砕けない
  7. 燃えないカーテン
  8. JACSベータ

注目情報

ピックアップ記事

  1. マテリアルズ・インフォマティクスの手法:条件最適化に用いられるベイズ最適化の基礎
  2. 多価不飽和脂肪酸による光合成の不活性化メカニズムの解明:脂肪酸を活用した光合成活性の制御技術開発の可能性
  3. 私がケムステスタッフになったワケ(5)
  4. comparing with (to)の使い方
  5. アンドレイ・ユーディン Andrei K. Yudin
  6. モナリザの新たな秘密が化学分析によって判明
  7. 触媒的syn-ジクロロ化反応への挑戦
  8. Dead Endを回避せよ!「全合成・極限からの一手」①(解答編)
  9. 深海の美しい怪物、魚竜
  10. 日本農芸化学会創立100周年記念展に行ってみた

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2021年12月
 12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
2728293031  

注目情報

最新記事

CO2 の排出はどのように削減できるか?【その1: CO2 の排出源について】

大気中の二酸化炭素を減らす取り組みとして、二酸化炭素回収·貯留 (CCS; Carbon dioxi…

モータータンパク質に匹敵する性能の人工分子モーターをつくる

第640回のスポットライトリサーチは、分子科学研究所・総合研究大学院大学(飯野グループ)原島崇徳さん…

マーフィー試薬 Marfey reagent

概要Marfey試薬(1-フルオロ-2,4-ジニトロフェニル-5-L-アラニンアミド、略称:FD…

UC Berkeley と Baker Hughes が提携して脱炭素材料研究所を設立

ポイント 今回新たに設立される研究所 Baker Hughes Institute for…

メトキシ基で転位をコントロール!Niduterpenoid Bの全合成

ナザロフ環化に続く二度の環拡大というカスケード反応により、多環式複雑天然物niduterpenoid…

金属酸化物ナノ粒子触媒の「水の酸化反応に対する駆動力」の実験的観測

第639回のスポットライトリサーチは、東京科学大学理学院化学系(前田研究室)の岡崎 めぐみ 助教にお…

【無料ウェビナー】粒子分散の最前線~評価法から処理技術まで徹底解説~(三洋貿易株式会社)

1.ウェビナー概要2025年2月26日から28日までの3日間にわたり開催される三…

第18回日本化学連合シンポジウム「社会実装を実現する化学人材創出における新たな視点」

日本化学連合ではシンポジウムを毎年2回開催しています。そのうち2025年3月4日開催のシンポジウムで…

理研の一般公開に参加してみた

bergです。去る2024年11月16日(土)、横浜市鶴見区にある、理化学研究所横浜キャンパスの一般…

ツルツルアミノ酸にオレフィンを!脂肪族アミノ酸の脱水素化反応

脂肪族アミノ酸側鎖の脱水素化反応が報告された。本反応で得られるデヒドロアミノ酸は多様な非標準アミノ酸…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー