[スポンサーリンク]

ケムステニュース

リサイクルが容易な新しいプラスチックを研究者が開発

[スポンサーリンク]

プラスチックは、リサイクルすると不純物が残ったりポリマー(重合体)の特性が劣化したりします。こうした問題を改善するため、研究者が新たにリサイクルが容易な「次世代プラスチック」を開発しました。 (引用:Gigazine4月27日)

マイクロプラスチックの問題が叫ばれ、プラスチック製品を削減する動きが加速している中、容易に”リサイクル”できる材料が開発されました。

この研究は、ローレンス・バークレー国立研究所、マテリアルサイエンス部門のBrett A. Helms博士らのチームによる成果です。この研究チームでは、機能性ポリマーやマイクロ、メソ構造体の開発を通してエネルギー、サステナビリティ、水、食料の問題の改善に取り組んでいるようです。

現状、プラスチックを解重合してリサイクルする方法は、不純物の混入や、リサイクル後にポリマーの性質が変わってしまうなどの品質的な問題や解重合するのに大がかりな装置が必要であるコストの問題があります。そのためアルミや鉄と比べてプラスチックのリサイクルは、クローズドループリサイクル(材料の持つ本来の性質を保ったまま同じ材料製品の原料として無限にリサイクル)の割合が低いのが課題となっています。そこでこの研究では、硫酸によって解重合できるモノマーの開発を行いました。

着目したのは、ß-triketonesとAminesの脱水反応によるDiketoenamine結合の形成です。下の図のように芳香族、脂肪族どちらのアミンでも可逆的に反応し、アミン同士の交換も可能である反応を応用しました。同様の研究は他の様々なC=O結合をもつ基質でも多数検討されていますが、リサイクルによって重合前と同じ構造のモノマーを回収できる分子の発見が本研究のカギとなっています。

ポリマーの重合、解重合で使用している反応機構(引用:研究室サイト

具体的に論文中では、TriketonesであるTK-6とTRENを使ってPoly(diketoenamine)、PDK-6(TREN)を合成したことを報告しています。さらにこのPDK-6(TREN)に硫酸を加えて加水分解後、固相は水と炭酸カリウムを加えて溶解され、水と塩酸によって純度の高いTriketonesを析出させることに成功しています。一方の液相は、イオン交換したのちに精製され、TRENを回収しています。このプロセスは、他のプラスチックが混じっていても、着色剤が混ざっていても、繊維の中に織り込まれていてもモノマーの回収に成功していて、ポリマーを選別しなくてもリサイクルできることを実証しています。さらに、リサイクルではないモノマーとリサイクルしたモノマーを比較して同等の熱物性を示すことも証明されています。アミンに関しては、TRENだけでなく他のアミンも加えることでポリマーの機械的、熱的物性を向上でき、高い応用範囲が示されています。

TriketoneとTRENの反応

冒頭での説明の通りプラスチックをモノマーに戻して再度プラスチックを作る現状の技術には改善の余地があり、大変興味深い研究だと思います。特に、熱をかけずに酸で解重合を行い、液相と固相でそれぞれのモノマーを回収できることは、スケールアップの可能性が容易に可能であると思います。気になる点は、複数のアミンを使ってポリマーを合成した場合に、モノマー回収率とその純度に影響があるのかどうかで、モノマーの処方に関係なくリサイクルできるのであれば応用範囲も広がり商業的にも使いやすくなるのではと思います。

着色した繊維の中からポリマーを取り出す過程と結果(引用:arstechnica)

ところで日本のプラスチックのリサイクル率は、84%と高い数値を出していて「こんな研究は不必要だ」と思うかもしれません。しかしながら、このリサイクルという言葉には、マテリアルリサイクル、ケミカルリサイクル、サーマルリサイクルという三つのリサイクル方法が含まれていて、燃やして発電したりすることもリサイクルとしてカウントしています。また安定供給という観点からマテリアルリサイクルに使われるプラスチックの多くが、産業で排出された廃プラスチックです。さらに、そのマテリアルリサイクルの中でも、同じ製品になるクローズドループリサイクルはペットボトルくらいで、他はカスケードリサイクルと呼ばれる別の性質の劣化・変化を伴うリサイクルとなっています。つまり、各家庭が頑張って分別したプラスチックの多くは、プラスチックに生まれ変わるのではなく、燃やされて電気になっているのが現状のようです。そのため、日本でも使い捨てプラスチックへの対策は必要で、サーマルリサイクルから脱却する必要があると考えられます。しかしながらストローの問題のようにプラスチックからの脱却が不便を伴う場合には、プラスチックのごみを同じ製品に戻すクローズドループリサイクルのほうが合理的であり、本研究のようなクローズドループリサイクルに関する研究は、二酸化炭素の排出を抑える上で重要であると言えます。

リサイクルの種類(引用:プラスチック循環利用協会

2016年廃プラスチックの処理方法(出典:プラスチック循環利用協会)

関連書籍

[amazonjs asin=”4880531898″ locale=”JP” title=”海洋プラごみ問題解決への道~日本型モデルの提案”] [amazonjs asin=”4781304982″ locale=”JP” title=”プラスチック再資源化の基礎と応用 (CMCテクニカルライブラリー―地球環境シリーズ)”]

関連リンク

Avatar photo

Zeolinite

投稿者の記事一覧

ただの会社員です。某企業で化学製品の商品開発に携わっています。社内でのデータサイエンスの普及とDX促進が個人的な野望です。

関連記事

  1. BASF、新規のキラル中間体生産プロセスを開発!
  2. 三和化学と住友製薬、糖尿病食後過血糖改善剤「ミグリトール」の共同…
  3. 周期表を超えて~超原子の合成~
  4. ADEKAの新CMに生田絵梨花さんが登場
  5. 第63回野依フォーラム例会「データ駆動型化学が拓く新たな世界」特…
  6. サノフィ・アベンティスグループ、「タキソテール」による進行乳癌の…
  7. カレーの成分、アルツハイマー病に効く可能性=米研究
  8. 分子の動きを電子顕微鏡で観察

注目情報

ピックアップ記事

  1. 高分子材料における高次構造制御と機能発現【終了】
  2. 国際化学オリンピック2016でもメダルラッシュ!
  3. 化学者たちの感動の瞬間―興奮に満ちた51の発見物語
  4. マテリアルズ・インフォマティクスの推進成功事例 -なぜあの企業は最短でMI推進を成功させたのか?-
  5. メルドラム酸 Meldrum’s Acid
  6. 劉 龍 Ryong Ryoo
  7. カルボニル化を伴うクロスカップリング Carbonylative Cross Coupling
  8. エヴァンスアルドール反応 Evans Aldol Reaction
  9. CV書いてみた:ポスドク編
  10. 量子化学計算を駆使した不斉ホスフィン配位子設計から導かれる新たな不斉ホウ素化反応

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2019年4月
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
2930  

注目情報

最新記事

理研の研究者が考える未来のバイオ技術とは?

bergです。昨今、環境問題や資源問題の関心の高まりから人工酵素や微生物を利用した化学合成やバイオテ…

水を含み湿度に応答するラメラ構造ポリマー材料の開発

第651回のスポットライトリサーチは、京都大学大学院工学研究科(大内研究室)の堀池優貴 さんにお願い…

第57回有機金属若手の会 夏の学校

案内:今年度も、有機金属若手の会夏の学校を2泊3日の合宿形式で開催します。有機金…

高用量ビタミンB12がALSに治療効果を発揮する。しかし流通問題も。

2024年11月20日、エーザイ株式会社は、筋萎縮性側索硬化症用剤「ロゼバラミン…

第23回次世代を担う有機化学シンポジウム

「若手研究者が口頭発表する機会や自由闊達にディスカッションする場を増やし、若手の研究活動をエンカレッ…

ペロブスカイト太陽電池開発におけるマテリアルズ・インフォマティクスの活用

持続可能な社会の実現に向けて、太陽電池は太陽光発電における中心的な要素として注目…

有機合成化学協会誌2025年3月号:チェーンウォーキング・カルコゲン結合・有機電解反応・ロタキサン・配位重合

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2025年3月号がオンラインで公開されています!…

CIPイノベーション共創プログラム「未来の医療を支えるバイオベンチャーの新たな戦略」

日本化学会第105春季年会(2025)で開催されるシンポジウムの一つに、CIPセッション「未来の医療…

OIST Science Challenge 2025 に参加しました

2025年3月15日から22日にかけて沖縄科学技術大学院大学 (OIST) にて開催された Scie…

ペーパークラフトで MOFをつくる

第650回のスポットライトリサーチには、化学コミュニケーション賞2024を受賞された、岡山理科大学 …

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