【化学】東工大、プラスチックを安価につくる触媒を発見

東京工業大学応用セラミックス研究所の中島清隆助教、原亨和教授らの研究グループは、プラスチック、
ポリマー、医農薬などさまざまな化成品の原料となる5-ヒドロキシメチルフルフラール(HMF)を糖水溶液から
合成する触媒を発見した。米国の化学会誌「Journal of the American Chemical Society」で発表された。

HMFは糖から合成される高い付加価値(1kg当たり600〜800円以上、高純度製品は1gが6,000円以上)を持つ
化学物質で、ペットボトル、ウレタン、ポリエステルといったプラスチックや医薬品、化成品の原料となるため、
石油に依存しない化成品製造の原料として注目されている。

研究グループはセルロースバイオマスから糖水溶液を生産する画期的な技術を2008年に開発しており、
糖水溶液からHMFを合成するプロセスは、糖を超臨界水で処理する方法、糖をイオン液体中で均一系
ルイス酸触媒と反応させる方法をすでに考案しているが、いずれも多くのエネルギーを消費するため、
実用プロセスとして展開することが困難であった。

HMFはグルコースの酸触媒による骨格異性化反応とそれに続く脱水反応によって生成し、ルイス酸という
酸がこの反応に有効な触媒であることが知られている。

セルロースバイオマスから糖製造では糖は水溶液として得られる。したがって高効率、省エネルギーで
セルロースバイオマスからHMFを合成するには水中でこの反応を触媒するルイス酸が必要となる。
しかし、この目的を達成できる物質はこれまで発見されていなかった。

画像
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ソース
http://journal.mycom.co.jp/news/2011/02/22/120/index.html

続きは>>2

この問題を解決するため、研究グループは今回、含水ニオブ酸(Nb2O5・nH2O)という固体材料の特殊な
性質に注目して研究を行った。同材料はNbO6の8面体とNbO4の4面体で構成されており、NbO4の4面体が
正電荷をもつルイス酸として機能することが知られている。従来の常識では金属―酸素多面体のルイス酸は
塩基としての水、すなわち水分子の負電荷を持つ部分が結合するため、水中では触媒として機能しないと
考えられていた。しかし、研究グループでは含水ニオブ酸のNbO44面体は水分子が結合しても正電荷を保持し、
ルイス酸触媒として働くことを発見。

実際、含水ニオブ酸粉末をブトウ糖の水溶液に入れ、100℃程度に温めると、50%以上の収率でブドウ糖から
HMFが生成されることが確認された。反応後、含水ニオブ酸粉末は水溶液から簡単に分離でき、繰り返し
使用しても反応の効率は低下しなかったという。また含水ニオブ酸の粉末を充填した管に、温めたブドウ糖
水溶液を通過させることで、連続的なHMF製造が可能であることも確認した。

含水ニオブ酸は低コストで大量合成でき、安定で繰り返し利用できる固体触媒である。また、今回の研究から
含水ニオブ酸は分離・回収・再利用にエネルギーを必要とせず、高効率で糖をHMFに変換できることが明らか
になった。研究グループがすでに開発しているセルロースバイオマスから糖水溶液を生産する方法を、今回の
成果と組み合わせることで、セルロースバイオマスから付加価値の高いHMFを従来の1/5未満の価格で
生産できるようになるとしており、その波及効果は以下のように多岐にわたると研究グループでは予想している。

１・HMFは高付加価値の化学物質であるため、これまで無駄に、あるいは有償で廃棄されていた農産廃棄物
(稲わら、剪定枝など)、非可食資源(事故米、飲食品製造残渣など)や回収・輸送が高コストな間伐材・廃木材を
価値のある原料にする

２・多くの化成品の原料を化石資源に依存することなく省エネルギーかつ安価に生産するため、国際情勢、
化石資源の埋蔵量・市場取引に大きな影響を受けることなく化成品を提供できる

３・多くの化成品の原料を化石資源に依存することなく省エネルギーかつ安価に生産することは温室効果ガスの
低減だけでなく、化石資源の高騰・枯渇時においても社会に必要不可欠な化成品を安定に提供できることを意味する

なお、研究グループでは現在、この成果の実用化に向け、複数の企業と連携して取り組みを行っているという。
以上

キター

ん？原油いらないってこと？
ちょ、まじかよ

50円均一か。
ローソン大変だな

中東終了のお知らせ

また中島清隆がらみかよ・・・

なんだと〜〜〜！
大発見だな
世の中に有り余っているセルロースからプラスチック・・・
胸熱

ジーグラー−ナッタ級のインパクトかもな！

石油に頼らずプラスチックが作れるとなると、プラスチック社会には朗報だな

ただ、石油由来のプラスチックと同等な物が作れるんかな
植物由来プラは少し前からあるけど、ペナペナなものしかなかったはず

ハラちゃんナカちゃんのハリナリ

また将来のノーベル賞候補誕生か

プラモが安くなると聞いて

オリエント工業大勝利

＞１・HMFは高付加価値の化学物質であるため、これまで無駄に、あるいは有償で廃棄されていた農産廃棄物
＞(稲わら、剪定枝など)、非可食資源(事故米、飲食品製造残渣など)や回収・輸送が高コストな間伐材・廃木材を
＞価値のある原料にする

大量の もみがら を有効活用できそうだね。

原料を作る触媒だな。
次はプラ製品をその原料に戻す触媒を見付けれ

砂糖がプラスチックになるのか
いらなくなたら食べればいいしエコだね

セルロイドかなつかしいな

中国がアップを始めました

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　.:ﾊ:.{:. :.:.:.!{:.:..　　ヽ丶／:l:.:.　:.:.ﾊ:.:. | ｌ|
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　ｧ行ﾃ气F`　 ﾉ:／ ﾁ乏/　/／.:l/´
　　 r'乏:_j　　　　　　￣　 イ:.:{:.｛　　　　むー
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:ヽ　　　　　　　　　　　　 　 八:. ＼
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くそー俺の研究先を越された！！

俺は悲劇のベルだな・・・

こういった研究はウエルカムなんだけど、
今の民主党に日本の技術を守れるのか？
あいつらなら、平気で全部シナやチョンに贈呈しかねない

>>21 だな。こういう分野は日本のお家芸なわけで国がもっと盛り上げないで
どうやって日本が生き延びてくの？？

>>15
「プラスチック」というからには原料に戻さなくても他の製品に加工できるんだよ。

まじかよ
もう石油いらねえな。

これでNbの価値がまた上がるな

超伝導にプラ合成とかロマンありすぎｗｗ

すごいな

湯田や様が世界をぐちゃぐちゃにしていく間にも
日本脳は、確実に綻びを修繕して行く。
もう、世界史は、グチャグチャｖｓペタペタって
イメージ。最後にペタペタで地球を覆い尽くせるな。
人類の最終形こそ日本なのであった。

エチレン不要になれば、メタンハイドレートだけでおｋってことか？

ついこの前のオーランチキトリウムの発見といい
石油が枯渇しても最悪の事態は回避出来るって事か？

すげえええええ

糖から作るんだから
サトウキビの産地ブラジル、インド、中国が大喜びだな。

凄いんだが砂糖が高騰するから困るな

グルコースは砂糖じゃなくてブドウ糖だからサトウキビは必要ないよ。
…搾りかすのほうでもいけるし。
そこらの雑草なんでもいける。

セルロースの糖化なんて戦前から声が大きいだけで何時まで経っても実用化出来ない
万年有望食料源じゃんｗ

オマイら石油に頼らないっつても、石油に変わる有機化合物を国内で
集めるのだって大変なんだぞ。そんな簡単にうまくいかないって。

>>34
硫酸法乙

ううん、公開情報にも未公開情報にも特許取った気配がないなぁ
出願中であることを祈る
http://www.sangaku.titech.ac.jp/invent/unpublic.html

シロアリの消化器に寄生しているバクテリアを使えば、木材でも雑草でも
稲わらでも、みなタンクに放り込んで低いエネルギーコストで糖化できるよ。

>>36
＜うるせぇ、水飴ぶつけんぞ

理系（電気工学）だけど化学アレルギーでした
修論までほぼ無関係ですんだけど、今後はきついと思ってゼネコンの営業職に行きました
「何でウチの営業職希望なの？」と言われ、正直に答えたのを今でも覚えてます

>>1を読むだけで眩暈がする

HMFってものすごい不安定そうな化合物に見えるんだけど、実際どうなん？

ニオブ (Niobium)：原子番号 41 の元素。
元素記号は Nb。バナジウム族元素の一つ。
コルンブ石 (Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6 、パイロクロア(en:Pyrochlore)鉱石にタンタルと共に
含まれる。
資源としては埋蔵・産出とも世界の90％以上をブラジルが占めている。
日本名はドイツ語に由来。
タンタルに化学的性質がよく似ていて、鉱物中の結晶構造上でも共存している。
金属としては、より軟らかく展性・延性に富み、加工し易い。

>>38
ほうほう

>>21
発表が早すぎた感あるねorz
既に「レアアースの代替素材、中国と共同研究」なんて事例あるし。

プラスチックなんかどうでもいいから
なんでもっと木とか土とか老人などををうまく利用する技術を研究しないのか

老人をうまく利用ってソイレントグリーンでも作れってかｗ

　　　　 ∧＿∧
　　　　（　;´Д`）￣"⌒ヽハァハァ　　　　民主党　統治下のおける　日本の研究成果は　シナチョンに奪われる
　　　／ ） ヽ'　／　 　 、 ヽ 　　　　 　 　 　
　　/　 --‐　'　　　　　 〉　 '. 　　　 　　　
　　!　　 、　　 ヾ　　　/　　 } 　　 　　 　　　
　　!　　ノヽ、_,　'｀`／　　 ,/ 　　 　　　　 　　
　　|　 ￣`ー-｀ヽ＿/￣￣￣￣/ 　　　
￣ ヽ､＿＿,,.二つ /　 FMV　 /￣￣ 　　
　　　　　　　　 ＼/＿＿＿＿/

＞50%以上の収率でブドウ糖からHMFが生成される

こんなに高効率なのかよ、技術盗まれないように気をつけつつ予算を10倍で

　　　　 ∧＿∧
　　　　（　;´Д`）￣"⌒ヽハァハァ　　　　これは凄い研究結果なんだけど、価値が分かるヤツが殆どいないから
　　　／ ） ヽ'　／　 　 、 ヽ 　　　　 　 　 ５０レスしかついてないｗ
　　/　 --‐　'　　　　　 〉　 '. 　　　 　　　
　　!　　 、　　 ヾ　　　/　　 } 　　 　　 　　　アホみたいなスレは伸びてんのにな。　
　　!　　ノヽ、_,　'｀`／　　 ,/ 　　 　　　　 　　
　　|　 ￣`ー-｀ヽ＿/￣￣￣￣/ 　　　
￣ ヽ､＿＿,,.二つ /　 FMV　 /￣￣ 　　
　　　　　　　　 ＼/＿＿＿＿/

>>38
昔からいわれてるけど、実用化できてないな。
工業的にはバクテリアを維持管理するより、触媒を使うほうが扱いが楽じゃね？

固体酸触媒のカートリッジに、可溶化したセルロースを流すと高収率でグルコース水溶液が取れるんじゃなかったっけ？
んで、その水溶液をあっためてニオブ酸触媒のカートリッジに流すと今度は高収率でＨＭＦが出来るんだろ？

プロセス的にもやり易いじゃないか

これほんとならメジャーに暗殺されるレベル

なんかよく解らないけど、ルイス△！

そういえば、コバシュウの水中ルイス酸はどうなってんの？

石油に依存しないのか
産業にまで用いられるように出来れば朗報だな

>>1読んだけど難しくてよくわからん
セルロース（植物繊維）が材料ってことか

で、結局何ルイスなんよ

すっごいな・・・
セルロースから安価にって望まれてたけど、やっちゃった。
最近の日本の技術開発は神レベル

>>37
どうなのかねぇ。
最近の技術開発の進展とともに
そこら辺の事が気がかりでしようがない。

　　　　 ∧＿∧
　　　　（　;´Д`）￣"⌒ヽハァハァ　　　 確かに技術・開発のみならず　基礎研究でさえ
　　　／ ） ヽ'　／　 　 、 ヽ 　　　　 　 　 　
　　/　 --‐　'　　　　　 〉　 '. 　　　 　　　 優れてきたけれど・・・　　日本経済がな・・・・
　　!　　 、　　 ヾ　　　/　　 } 　　 　　 　　　
　　!　　ノヽ、_,　'｀`／　　 ,/ 　　 　　　　 　　民主党や在日朝鮮人のせいで・・・・・・
　　|　 ￣`ー-｀ヽ＿/￣￣￣￣/ 　　　
￣ ヽ､＿＿,,.二つ /　 FMV　 /￣￣ 　　
　　　　　　　　 ＼/＿＿＿＿/

この研究室には韓国中国からの留学生が殺到して、深夜独りで居残り研究を希望しそうですね。

おっさんがシーシーした爪楊枝や、おにゃの子がねぶり尽くした割り箸が原料になるのか。

>>59
ホッカルさんって今何やっているの？
化学系の会社にでも就職したの？

ま、プラスチックなんて、
どんな枯れた土地にでも繁殖する大麻を栽培すれば、
ナンボでも作り出せるのにね・・・

>>63
セルロース他の多糖類を誘導体化してプラスチックの原料にするという点では
木材を原料とするパルプ工業がすでに軌道に乗っているからね。
いまさら大麻を原料にしても、栽培、収穫、運送その他で採算が合わないと思われ。
また、大麻でなくとも近縁のジュート(黄麻)が栽培されているから
そういう低質な原料や用途で良ければ、そっちの方が変な麻薬の問題もないし良いんじゃないかな？
他にも、ホンダワラなどの海藻由来のセルロース源は陸に比べて栽培面積を広く取れるし。

セルロースは>>1のようなプラスチック原料にする他にも
それ自身をナノファイバー化して軽くて高強度、熱による変形も少ない素材とする技術が発展しつつある。
日本はこの分野の研究が進んでいる方なので、ぜひとも頑張ってほしいね。

早く実用化されることを願う

セルロースってことは新聞紙や雑誌なんかもOK?

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　　　　　　　 ／⌒　　⌒＼ 　　　　 )　永久機関って作れないの？』っと
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　　　　　ノ　　　　　　　　　　 　＼
　　 ／´　　　　　　　　　　　　 　　ヽ 　 　 　 　 　 　 　 　 カ
　　|　　　　ｌ　　 l||l　从人 l||l 　　　　 l||l 从人 l||l 　 カ 　 　タ
　　ヽ　　　 -一””””~~｀`’ー？､　　　-一”””’ー-､. 　 　 タ
　　　ヽ ＿＿＿＿(⌒)(⌒)⌒)　)　　(⌒＿(⌒)⌒)⌒))
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>>1-2
ここまで確認できたのなら、実用化なんてすぐなんじゃないの。
ここから何に時間がかかるのかわからん。

糖から作れるなら通常のサトウキビ由来の砂糖で実用化出来るはず
それをワザワザ効率の悪いいつになったら実用化出来るか判らんセルロース由来の糖でやるって
言い訳を用意してる。
言うほど高効率低コストじゃなくて実用化できる見込みなんて無いって当人たちも判ってる。

いいページ見つけた。
http://sc-smn.jst.go.jp/sciencenews/frontier.html
で、動画で解説してる。

その動画の最後の最後で、大量生産プラントができるのに１０年以上かかると・・・・orz

必要なら金つぎ込みまくっても実現化量産化するだろうってのは
青色LEDからもわかるけど、これでそれほどの波風が立たないのは
まだ石油が枯渇しないって事の表れだな。

でも原油がもっと値上がりしたら、量産化は早まるだろうね。