廃プラスチックのなかのポリウレタンを選択的に分解する触媒の開発
工学研究院
岩﨑孝紀 教授
ポイント
・現代社会で大量に生産・廃棄されるプラスチックの効率的なリサイクルが求められています
・独自に開発した触媒を用いることで、廃プラスチックのなかのポリウレタン(※1)のみを分解することに成功しました
・これまで分離が困難であった複数のプラスチックが混ざった廃棄物の効率的なリサイクル手法になると期待されます
概要
廃プラスチックの適切なリサイクルは、海洋汚染の防止、化石資源の節約、二酸化炭素排出量削減などの地球規模の環境問題解決のための喫緊の課題と認識されています。役目を終えたプラスチックを化学反応によって原料モノマー(※2)まで分解し、新しいプラスチックを再生産するケミカルリサイクル(※3)は、有望なリサイクル手法です。しかし、原料モノマーを回収するためには、複数のプラスチックが混ざった混合廃プラスチックから特定のプラスチックを事前に分離する必要があり、これがボトルネックとなっていました。
本研究では混合廃プラスチックのなかのポリウレタンを選択的に化学分解し、ポリウレタンの原料モノマーと分解されていない他の高分子材料を簡便に分離する新たな手法を開発しました。
東京大学大学院工学系研究科 山田悠斗 修士課程学生（研究当時）、九州大学大学院工学研究院 岩﨑孝紀 教授、産業技術総合研究所 化学プロセス研究部門 田中真司 上級主任研究員、東京大学大学院工学系研究科 野崎京子 教授の研究グループは、独自に開発したイリジウム触媒とカリウム塩基を組み合わせることによって、ポリエステル(※4)やポリメチルメタクリレート(※5)、ナイロン(※6)などの異なる高分子材料との混合物のなかのポリウレタンのみを水素ガスを用いて化学的に分解できることを明らかにしました。
ポリエステルとポリウレタンの混紡繊維に適用すると、ポリウレタンが化学分解された原料モノマーとポリエステルの繊維が回収されます。これらは、それぞれ液体と不溶な繊維なので、ろ過によって簡便に分離することが可能です。選択的な化学分解手法は、これまで分離のコストのためリサイクルされずに廃棄されていた混合廃プラスチックの効率的なリサイクル手法になると期待されます。
本成果は、2026年7月9日に国際学術誌「Angewandte Chemie International Edition」のオンライン版に公開されるとともに、注目論文（Hot Paper）に選出されました。論文はOpen Accessで公開され、無料で閲覧することができます。
用語解説
(※1)ポリウレタン
…ジイソシアネートモノマーとポリオールモノマーを反応させて得られる高分子材料。イソシアネート基(-N=C=O)と水酸基(-OH)との反応によってウレタン結合が形成する。ジイソシアネートモノマーとポリオールモノマーの組み合わせによって物性を調整でき、発泡体の製造も容易である。自動車のシートやベッドのマットレスなどのクッション材から建物の断熱材など様々な用途があり、生産量は高分子材料中第６位。
(※2) モノマー
…高分子を構成する繰り返しユニット。ポリエチレンのように同じ繰り返しユニットが繰り返す高分子材料と、二種類のモノマーが交互に繰り返す高分子材料が知られている。
(※3) ケミカルリサイクル
…高分子の主鎖を化学反応によって切断し、モノマーへと分解して回収・精製した後に原料モノマーとして再利用する方法。石油資源から生産した原料モノマーを用いた場合と同等の機能を有する高分子材料が得られる利点がある。
(※4) ポリエステル
…主鎖にエステルを含む高分子材料の総称。本研究で用いた混紡繊維にはテレフタル酸とエチレングリコールがエステル結合でつながったポリエチレンテレフタレート(PET)が用いられていた。
(※5)ポリメチルメタクリレート（PMMA）
…メタクリル酸メチルの重合体。透明性が高いことからアクリルガラスとして水族館の水槽などに用いられる。
(※6)ナイロン
…主鎖にアミド結合を有する高分子材料（ポリアミド）のなかでも飽和炭化水素鎖からなり、繊維として用いられるもの。
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