[スポンサーリンク]

一般的な話題

MFCA -環境調和の指標、負のコストの見える化-

[スポンサーリンク]

 

過去記事で紹介されていますが、合成経路の理想度の評価手法が提案されています。合成経路を評価するにも様々な観点-収率・反応の新規性・誘導体化の可能性などといったファクターがあると思います。また工業プロセスでは、法規制・安全性・コスト・原料の調達安定性など優先されるファクターが変わってきます。今回、工業プロセスの評価手法として、経済産業省により提案されているMFCA (Material Flow Cost Accounting)という手法を紹介します。

合成経路に限りませんが、論文や特許のイントロでは、既知の技術の問題点を挙げ、報告する仕事の新規性・有用性をアピールします。ところが実際にはその問題は解決しているけれども、別な問題が生じている場合も散見されます。(例えば、原料コストが~という問題提起に対して、新規触媒と特別なadditiveでトータルコストは上がっているとか、反応速度が遅いという問題に対して、試薬の反応性は高いが安全性に問題が生じるなど) 筆者も業務で特許の拒絶対応に関わることがありますが、審査官の指摘に対して、通すために強引な利点の強調を行うことは多々あります。

反応の有用性評価が困難な理由として、着目点が主観であること、複合的な要素に対して定量化ができないことに原因があると思われます。 MFCAはコスト・環境負荷という観点から、製造プロセスのコスト構造の定量化・見える化を行い、何がボトルネックか?を明確にします。

従来の原価計算が、製品を製造にかかるコスト=原単位に着目しているのに対して、MFCAはコストに現れなかった廃棄物を負のコストととらえます。プロセスでは、マテリアルバランス・ヒートバランスをとりますがMFCAはマテリアルバランスにコストにを割り振ったイメージ、またはアトムエコノミーの概念にコストを導入したイメージでしょうか。

こちらのHPに導入事例が紹介されています。しかし、これらの例示を見ても、従来のコスト削減やプロセス改善との違いが明確ではありません。そこで、簡単な有機反応にMFCAを適用してみました。原料コストは試薬カタログから抜粋して、g単価に直しているので、高めになっています。1molの反応を考え、単純に考えるために、当量用い、反応に用いる溶媒・ユーティリティ、処理・回収にかかるコストなどは除いています。原料コストを算出し、分子量に基づいて生成物のコストを計算すると表の様になります。

 

MFCA scheme.gif
MFCA-table1.PNG

単純なアルキル化(マロン酸エステル合成):負のコストが非常に高く、ヨウ素の分子量が影響しているのがわかります。収率80%と100%で試算しましたが、80→100と反応条件を改善することは(精製や溶媒コストを考慮しない場合)改善効果は小さく、ボトルネックとしてMeIを避けることが効果的ということが見られます。

 

MFCA table-2.PNG

鈴木-宮浦カップリング:Pdは2mol%としました。パラジウムが全体コスト半分を占め、負のコストの7割を占めてていることが見えてきます。もし触媒量を半減させられれば、負のコストは60%強におちることも見えてきます。この系では、アリルハライドをClやメシレートに変えようと(触媒も変えなくてはいけませんが)効果は少ないこともわかります。

単純にしていますが、MFCAを使って見るとボトルネックの工程が見えてくるだけでなく、質の良いプロセスや、合成に関して優れていると言われる手法とも相関がとれそうです。例えば、付加反応は置換反応よりも優れる、コンバージェント合成の利点、保護脱保護を避ける、回収触媒など、いずれも負のコストを小さくしていると言えます。MFCAの負のコストが小さいプロセスは、グリーンケミストリーで用いられるEファクターの小さいプロセス相関もとれそうです。

溶媒や反応時間、処理コストを無視して簡単な反応を例示しましたが、MFCAの最大の効力は、ボトルネックを見える化することです。ボトルネックはどこかという側面で反応を眺めてみると、新しい発見があるかもしれません。MFCAは経済産業省が国際標準採用に向け活動中ということですので、概念を把握しておくだけでも役立つかもしれません。

 

関連書籍

[amazonjs asin=”4532319226″ locale=”JP” title=”ムダを利益に料理する マテリアル フロー コスト経営”]

lcd-aniso

投稿者の記事一覧

企業にてディスプレイ関連材料の開発をしております。学生時代はヘテロ原子化学を専攻していました。私のできる範囲で皆様に興味を持っていただける 話題を提供できればと思います。

関連記事

  1. ホウ素から糖に手渡される宅配便
  2. 産官学の深耕ー社会への発信+若い力への後押しー第1回CSJ化学フ…
  3. 軸不斉のRとS
  4. 【10月開催】 【第二期 マツモトファインケミカル技術セミナー開…
  5. 光触媒が可能にする新規C-H/N-Hカップリング
  6. 第四回 ケムステVシンポ「持続可能社会をつくるバイオプラスチック…
  7. 採用面接で 「今年の日本化学会では発表をしますか?」と聞けば
  8. 論文執筆で気をつけたいこと20(2)

注目情報

ピックアップ記事

  1. ワンチップ顕微鏡AminoMEを買ってみました
  2. 金属アルコキシドに新たなファミリー!Naでも切れない絆
  3. タンパク質を「みる」技術で科学のフロンティアを切り拓く!【ケムステ×Hey!Labo 糖化学ノックインインタビュー⑤】
  4. 光反応性ジアジリンアミノ酸:Fmoc-Tdf-OH, H-Tdf-OH, Boc-Tdf-OH
  5. 服部 倫弘 Tomohiro Hattori
  6. メーヤワイン試薬 Meerwein Reagent
  7. 導電性高分子の基礎、技術開発とエネルギーデバイスへの応用【終了】
  8. 部分酸化状態を有する純有機中性分子結晶の開発に初めて成功
  9. 観察を写真で残す!カメラ内蔵リアクタ EasyMax 102i を使ってみた
  10. ヘテロ ディールス・アルダー反応 Hetero Diels-Alder Reaction

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2010年8月
月 火 水 木 金 土 日
 1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
3031  

注目情報

最新記事

光前駆体法の活用によって、ヘプタセンで初の一重項分裂を観測!

第725回のスポットライトリサーチは、京都大学大学院 理学研究科化学専攻 有機元素化学研究室(山田研…

【スタッフ・寄稿募集】Chem-Stationで、化学を「伝える側」になりませんか?

Chem-Station(ケムステ)は2000年に開設された国内最大の化学ポータルサイトです。大学・…

第17回大津会議―とある参加者の記録―

2026年9月28日~29日に開催された第17回大津会議についての、とある参加者の記録です。この記事…

第17回大津会議 -Otsu Conference- 2026 開催報告 ~新体制で紡ぐ「有機合成の夢」~

第17回大津会議が2026年9月28日(月)〜9月29日(火)びわ湖大津プリンスホテルにて開催されま…

有機合成化学協会誌2026年10月号:医薬品プロセス開発・σ芳香族性・含窒素複素環・メロテルペノイド二量体・高歪み化合物

有機合成化学協会が発行する「有機合成化学協会誌」2026年10月号がオンラインで公開されています。…

時代は水だ! セメントのように水と混ぜるだけで成形・硬化できる「水硬性」高分子

第724回のスポットライトリサーチは、東京科学大学物質理工学院(大塚研究室)博士前期課程2年の徳満玲…

複雑さを設計して、結晶の動きをプログラムする

第723回のスポットライトリサーチは、高知工科大学大学院工学研究科(林研究室) 博士後期課程3年の樋…

ハロゲンの力で強力な結合を切断!天然物クマリンから医薬品・機能性材料原料のクマラノン類へ

第 722 回のスポットライトリサーチは、立命館大学大学院薬学研究科薬学専攻 精密合…

観察を写真で残す!カメラ内蔵リアクタ EasyMax 102i を使ってみた

反応の温度も、攪拌(かくはん)も、滴下も、サンプリングもいまや自動で記録される時代になりました。とこ…

ケムステ人気新着記事 トップ 5【2026年9月版】

2026年9月にケムステでは21本の新しい記事を公開しました。この記事では、その新着記事の中から、ペ…

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

PAGE TOP