[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

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. トシルヒドラゾンとボロン酸の還元的カップリング反応とその応用展開…
  2. プロジェクトディレクトリについて
  3. 分子1つがレバースイッチとして働いた!
  4. テトラサイクリン類の全合成
  5. 生体医用イメージングを志向した第二近赤外光(NIR-II)色素:…
  6. ルーブ・ゴールドバーグ反応 その2
  7. 大気下でもホールと電子の双方を伝導可能な新しい分子性半導体材料
  8. 特定の刺激でタンパク質放出速度を制御できるスマート超分子ヒドロゲ…

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 三井化学、出光興産と有機EL材料の協業体制構築で合意
  2. アルカロイド alkaloid
  3. 巨大な垂直磁気異方性を示すペロブスカイト酸水素化物の発見 ―水素層と酸素層の協奏効果―
  4. ノリッシュ・ヤン反応 Norrish-Yang Reaction
  5. ≪Excel演習で学ぶ≫化学プロセスにおける研究開発時のコスト試算と事業採算性検討
  6. デイヴィッド・リウ David R. Liu
  7. 近くにラジカルがいるだけでベンゼンの芳香族性が崩れた!
  8. GHS(化学品の分類および表示に関する世界調和システム)
  9. バイオ触媒によるトリフルオロメチルシクロプロパンの不斉合成
  10. 有機合成の落とし穴

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

先端事例から深掘りする、マテリアルズ・インフォマティクスと計算科学の融合

開催日:2023/12/20 申込みはこちら■開催概要近年、少子高齢化、働き手の不足の影…

最新の電子顕微鏡法によりポリエチレン分子鎖の向きを可視化することに成功

第583回のスポットライトリサーチは、東北大学大学院 工学研究科 応用化学専攻 陣内研究室の狩野見 …

\脱炭素・サーキュラーエコノミーの実現/  マイクロ波を用いたケミカルリサイクル・金属製錬プロセスのご紹介

※本セミナーは、技術者および事業担当者向けです。脱炭素化と省エネに貢献するモノづくり技術の一つと…

【書籍】女性が科学の扉を開くとき:偏見と差別に対峙した六〇年 NSF(米国国立科学財団)長官を務めた科学者が語る

概要米国の女性科学者たちは科学界のジェンダーギャップにどのように向き合い,変えてきたのか ……

【太陽ホールディングス】新卒採用情報(2025卒)

■■求める人物像■■「大きな志と好奇心を持ちまだ見ぬ価値造像のために前進できる人…

細胞代謝学術セミナー全3回 主催:同仁化学研究所

細胞代謝研究をテーマに第一線でご活躍されている先生方をお招きし、同仁化学研究所主催の学術セミナーを全…

マテリアルズ・インフォマティクスにおける回帰手法の基礎

開催日:2023/12/06 申込みはこちら■開催概要マテリアルズ・インフォマティクスを…

プロトン共役電子移動を用いた半導体キャリア密度の精密制御

第582回のスポットライトリサーチは、物質・材料研究機構(NIMS) ナノアーキテクトニクス材料研究…

有機合成化学協会誌2023年11月号:英文特別号

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2023年11月号がオンライン公開されています。…

高懸濁試料のろ過に最適なGFXシリンジフィルターを試してみた

久々の、試してみたシリーズ。今回試したのはアドビオン・インターチム・サイエンティフィ…

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