ポリエステルや植物油から有用化学品を高効率で合成できる触媒2種を開発――プラごみ問題の解決に寄与 都立大

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科学技術振興機構(JST)は2022年9月16日、東京都立大学の研究グループが、ポリエステルや植物油から有用化学品を高効率で合成可能な2種類の高性能触媒を開発したと発表した。

プラスチックごみ問題の解決に向けて、使用済みのプラスチックを原料に戻すケミカルリサイクルが重要視されている。

しかし、ペットボトルのケミカルリサイクルには高温かつ多量の酸、塩基や添加剤が必要となり、目的物の回収や廃水処理といった反応後の後処理やポリマー原料以外の化合物の生成、分離も課題となる。また、使用可能なアルコールがメタノールに限定される例も多くみられる。

そこで、非可食の植物資源である植物油からファインケミカルズを合成する手法が、化石燃料を用いない化学品の合成技術として注目されている。

植物油の主成分であるトリグリセリドの分解(エステル交換反応)による長鎖脂肪酸エステルの合成や、ファインケミカルズ合成のためのエステル交換反応に関する研究事例は既に多数存在する。

一方で、分解で得られた長鎖脂肪酸エステルからファインケミカルズを合成する際に有効となる高性能触媒の研究開発事例は限られていた。

同研究グループは今回、ポリエステルとアルコールを混合、加熱するだけで原料へ完全に変換できる、高性能な酸化カルシウム触媒およびチタン触媒を開発した。植物油に多く含まれる長鎖脂肪酸エステルから、優先的にポリエステルの原料を含むファインケミカルズを合成できる。

ポリマーの分解反応(ケミカルリサイクル)の様子

特に、チタン触媒の活性は、酸化カルシウム触媒の約50~100倍以上に達した。また、エステル交換に各種エステル化合物やポリエステル、アルコールを使用できるため、適用範囲の広さが期待される。今回の研究では、ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリカプロラクトン(PCL)といった各種ポリエステルでも有効性が確認された。

酸化カルシウム触媒は容易に安価で入手可能。工業的に使用実績が多く、ポリエステルを選択率ほぼ100%で原料に変換できる。また、高活性チタン触媒は適用範囲が広く、各種アルコールを使用できるため、使用済みのポリマーを原料に加えて高付加価値品に化学変換させることも可能となる。

今回の研究は、JSTの戦略的創造研究推進事業(CREST)および国際科学技術共同研究推進事業(戦略的国際共同研究プログラム、SICORP)の一環として実施された。なお、酸化カルシウム触媒の研究は、タイ・チュラロンコン大学と共同で行っている。

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