[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. 脂肪燃やすアミノ酸に効果 「カルニチン」にお墨付き
  2. 抗アレルギー薬「アレジオン」の販売、BIに一本化
  3. 女優・吉岡里帆さんが、化学大好きキャラ「DIC岡里帆(ディーアイ…
  4. 抗生物質
  5. パーキンソン病治療の薬によりギャンブル依存に
  6. 韓国へ輸出される半導体材料とその優遇除外措置について
  7. 第32回生体分子科学討論会 
  8. ノーベル化学賞、米・イスラエルの3氏に授与

注目情報

ピックアップ記事

  1. バイオ医薬 基礎から開発まで
  2. ルテニウム触媒によるC-C結合活性化を介した水素移動付加環化型カップリング
  3. 科学系のLINEスタンプを使おう!!
  4. アブシジン酸(abscisic acid; ABA)
  5. HOW TO 分子シミュレーション―分子動力学法、モンテカルロ法、ブラウン動力学法、散逸粒子動力学法
  6. 分子モーター Molecular Motor
  7. 辻・トロスト反応 Tsuji-Trost Reaction
  8. TEtraQuinoline (TEQ)
  9. マテリアルズ・インフォマティクスの導入・活用・推進におけるよくある失敗とその対策とは?
  10. プロドラッグって

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

【新規事業のヒントをお探しの方へ】イノベーションを生み出すマイクロ波技術の基本と活用事例

新しい技術を活用したビジネスの創出や、既存事業の付加価値向上を検討されている方向けのセミナーです。…

わざと失敗する実験【プロセス化学者のつぶやき】

前回まで1. 設定温度と系内の実温度のお話2. 温度値をどう判断するか3.反応操作をしな…

CIPイノベーション共創プログラム「有機電解合成の今:最新技術動向と化学品製造への応用の可能性」

日本化学会第106春季年会(2026)で開催されるシンポジウムの一つに、CIPセッション「有機電解合…

CIPイノベーション共創プログラム「世界を変えるバイオベンチャーの新たな戦略」

日本化学会第106春季年会(2026)で開催されるシンポジウムの一つに、CIPセッション「世界を変え…

年会特別企画「XAFSと化学:錯体, 触媒からリュウグウまで –放射光ことはじめ」

放射光施設を利用したX線吸収分光法(XAFS)は、物質の電子状態や局所構造を元素選択的に明らかにでき…

超公聴会 2026 で発表します!!【YouTube 配信】

超公聴会は、今年度博士号を取得する大学院生が公聴会の内容を持ち寄ってオンライン上で発表する会です。主…

日本化学会 第106春季年会 付設展示会ケムステキャンペーン Part II (3/16 追記)

さて、Part Iに引き続きPart II!年会をさらに盛り上げる企画として、2011年より…

凍結乾燥の常識を覆す!マイクロ波導入による乾燥時間短縮と効率化

「凍結乾燥は時間がかかるもの」と諦めていませんか?医薬品や食品、新素材開発において、品質を維…

日本化学会 第106春季年会 付設展示会ケムステキャンペーン Part I (3/16追記)

まだ寒い日が続いておりますが、あっという間に3月になりました。今年も日本化学会春季年会の季節です。…

アムホテリシンBのはなし 70年前に開発された奇跡の抗真菌薬

Tshozoです。以前から自身の体調不良を記事にしているのですが、昨今流行りのAIには産み出せな…

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