東京大学は2024年8月9日、水素分子を用いてウレタンを選択的に分解できる触媒を開発したと発表した。従来の水素化分解では汎用性が高いカルボニル基まで分解されていたが、この触媒を使えば、カルボニル基を保持したままホルムアミドとして回収できる。研究グループは、ポリウレタンの新たなリサイクル手法につながると期待を寄せている。研究成果は同日、アメリカ化学会のJournal of the American Chemical Societyの速報版としてオンライン公開された。
研究グループは、独自に開発したリンと窒素を含む配位子とイリジウムからなる触媒と適切な塩基を組み合わせて用いると、ウレタンの水素化分解によってホルムアミドとアルコールが選択的に得られることを確認した。
従来の水素化分解ではウレタンからアミン、メタノール、アルコールが得られるが、この手法では、ウレタンよりも反応性の高いアミドの一種であるホルムアミドが得られることに特徴がある。アミンとメタノールにまで分解が進んでしまうと、新たな素材の原料として使用する際の汎用性が低くなってしまうが、ホルムアミドとして取り出すことができれば、リサイクルの際の汎用性が高くなり、リサイクルのコストの抑制も期待できる。
また、ポリウレタンは製造方法によってウレタン結合に加え、低反応性のカルボニル化合物であるウレア結合や、環状構造のイソシアヌレート環も含まれるが、開発した触媒はウレア結合やイソシアヌレート環も、ウレタン同様にカルボニル基を損なうことなく分解した。
ポリウレタンは、衣類からベッドのマットレス、自動車のシートや建築用断熱材までさまざまな製品に用いられ、大量生産されているが、リサイクルの方法は確立されていない。このため、今回開発した触媒を使えば、ポリウレタンの新たなケミカルリサイクル手法となる可能性がある。
さらに、この触媒には、エステルやアミドといったウレタンより反応性の高いカルボニル基が混在しても、ウレタンを選択的に分解するという特徴があり、研究グループは「混合廃棄物からポリウレタンのみを選択的に水素化分解してモノマーを回収し、ポリエステルやポリアミドは分解せずにポリマーとして回収する新たなリサイクル方法の開発にもつながる」としている。
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ポリウレタンを選択的に分解する触媒を開発 ―廃棄物のケミカルリサイクルへ新たな道―｜プレスリリース | UTokyo-Eng
