バイオマス由来のブタジエンゴムで自動車用タイヤを試作――従来の石油由来ゴムと同等の材料性能を実現 NEDOら

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新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)は2021年8月10日、産業技術総合研究所(産総研)、先端素材高速開発技術研究組合(ADMAT)および横浜ゴムと共同で、バイオマス由来のブタジエンゴムで自動車用タイヤを試作する一連のプロセスを実証したと発表した。

合成ゴムなどの重要な化学原料として用いられているブタジエンは、現在石油から生産されている。バイオマスから生産することが可能になれば、石油への依存の低減やCO2排出量の削減、持続可能な原料調達が可能となる。

4者は2019年に、触媒の配合状態や反応条件に関する大量のデータを取得、解析するハイスループットシステムやデータ駆動型学習、触媒インフォマティクスを用いた触媒システムを開発し、生成したブタジエンからブタジエンゴムを合成した。さらに2020年には、触媒システムのブタジエン収率を2019年比で1.5倍に高めている。

今回の研究では、まず以前に開発したハイスループット触媒活性評価装置を用いて、反応システムのスケールアップのためのデータを取得した。

次に、同データを基にバイオエタノール処理量を従来比で500倍の1.0L/時間にスケールアップした大型触媒反応装置を設計/製作した。

さらに、反応温度やエタノール流量などの反応条件の最適化や、生成したブタジエンの捕集方法の改良などにより、連続反応で約20kgのブタジエンを合成した。

最後に、このブタジエンを蒸留精製により高純度化し、重合反応で得られたブタジエンゴムを原料とした自動車用タイヤを試作した。

産総研が大型触媒反応装置の設計/製作およびブタジエンの大量合成を、ADMATが生成ブタジエンの蒸留による高純度化を、横浜ゴムが高純度ブタジエンの重合によるゴム化およびそれを原料にしたタイヤ試作をそれぞれ担った。

試作したタイヤは、グランドツーリングタイヤ「BluEarth-GT AE51」の185/60R15サイズとなっている(冒頭の画像)。従来石油由来のゴムで製作していたキャップトレッドおよびサイドウォールを、全てバイオエタノール由来のブタジエンゴムと天然ゴムに変更した。従来の石油由来のゴムを使用したタイヤと同等の材料性能を有している。

4者は、今後もハイスループット触媒開発装置群の構築やデータの蓄積を進め、さらなる生産性の向上や他の材料開発への適用などを図る。

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