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2019.05.24

廃棄される植物資源からプラスチックなどを作る(応用化学科 森川 浩 准教授)

応用化学科 森川 浩 准教授

果実廃棄物を原料として化学反応を行い、優れた性質を持つ有機化合物やプラスチックを合成することに取り組んでいます。

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地球温暖化は現代社会の解決すべき問題であり、例えば、2015年に地球温暖化に関する国際的な合意もなされました。このように、持続可能な循環型社会の構築を目指して、二酸化炭素を排出抑制・有効利用し、石油に頼らない・環境低負荷な材料を作ることが求められています。中でも、植物などの天然資源を利用すると、その植物由来材料を廃棄・燃焼させても、植物が吸収した二酸化炭素分を自然界に戻すことになります。植物は光合成によって二酸化炭素を吸収して成長するからです。この結果、全体から見た二酸化炭素排出量は少なくなります(炭素循環といいます)。

このように、天然資源を原料としたプラスチックや新材料には、循環型社会構築への時代の要請があります。また、従来の石油由来のプラスチックは分解性に乏しく、環境に残存する懸念が心配されています。特に、太平洋ゴミベルトとよばれる海へのマイクロプラスチックの残存は、海洋汚染として深刻な問題となっています。一方、天然資源を原料としたプラスチックの多くは、分解性を有することが多く(その程度は化学構造に因って変化します)、環境残存の解決への切り札になりえます。 

現在、我々はリモネン(図)やその関連物質を化学原料として、有用な有機化合物やプラスチックを合成しようとしています。リモネンは、ミカンやレモンなどの柑橘類の加工処理後に廃棄される皮に含まれており、有効利用が望まれています。また、その特徴は、「環状の形をしており、丈夫になる(図))」「非可食資源である(捨てられるゴミ)」であり、天然資源由来のプラスチックの原料として理想的要件を備えています。このため、現在、世界中で最も注目を集めている植物資源の1つです。実際に、これまでに合成されたリモネンプラスチックの1つは、既存の石油由来プラスチックを上回る化学的性能を有していることが分かっています。

我々は、リモネンとその関連物質を利用した化学反応を行い(図)、様々な新物質・プラスチックの合成に取り組んでいます。実際に合成する際には、温度や添加剤の種類/量など種々様々な反応条件を最適化する必要があります。また、化学構造によって、丈夫さや柔らかくなる温度などの性質が変わってきます。  
以上のように、我々は合成化学者の立場から、環境問題と相反するような新材料創製にいかにしてアプローチできるかを考え、日々研究し、私たちの社会を支える材料開発に取り組んでいます。





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